Cours API L3 Automatique Département Automatique Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande des Etapes et Transition) (SFC –S : Sequential -F : Fonction -C : Chart) Historique : En 1977, L’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique) se penche sur une formulation possible de règles régissant les automatismes séquentiels. Il en ressort une méthode simple de description nommé GRAFCET. Par la suite, L’ADEPA (Agence nationale pour le DEveloppement de la Production Automatisée) normalise les règles et s’assure de leurs diffusions. Basé sur la notion d’étapes et de transitions, le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes-Transitions) permet de décrire facilement, à l’aide de peu de symboles, des automatismes séquentiels complexes Définition : C’est un langage de programmation graphique permettant de définir le comportement séquentiel d’un système automatisé à partir de la connaissance des actions à entreprendre, associées à des variables de Sorties, et des évènements qui peuvent permettre le passage d’une situation à une autre, associé à des variables d’Entrées. Exemple : Poinçonneuse semi-automatique Considérons la poinçonneuse en sa position d’origine de repos (position haute) L’opérateur donnant l’information « marche » par l’appui sur le bouton poussoir « BP » provoque automatiquement la descente du poinçon jusqu'à la position basse suivie de sa remontée jusqu’à la position haute. La poinçonneuse revienne à sa position d’origine de repos. Alors elle a décrit un cycle. Cette machine possède 3comportements différents : 1 –la poinçonneuse est au repos (position haute)(1). 2 –le poinçon descend (2). 3 –le poinçon remonte (3). Chaque comportement est appelé ETAPE. De plus, il faut préciser ce qui provoque un changement de comportement de la machine, c'est-àdire les conditions logique qui déterminent le passage d’une étape à une autre : Le passage d’une étape à une autre est appelé TRANSITION. GHAOUTI 16 Cours API L3 Automatique Département Automatique Les conditions logique sont appelées réceptivités. Explication : Le passage de l’état de repos à la descente du poinçon s’effectue si : -L’opérateur appui sur le BP ET le poinçon est en position haute. Ces 2 informations constituent la condition de transition de l’étape 1 à l’étape 2 Symbolisation et éléments de base d’un GRAFCET : 1. Les étapes initiales, représentant les étapes actives au début du fonctionnement (lors du passage de STOP en RUN), se différencient en doublant le carré. 2. Une étape correspond à une phase durant laquelle on effectue une ou plusieurs actions. 3. Une étape est ACTIVE ou INACTIVE. GHAOUTI 17 Cours API L3 Automatique Département Automatique 4. A une étape i, on peut associer une variable binaire xi dont les états "0" et "1" sont associés respectivement à l'inactivité et à l'activité de l'étape i. 5. une action n'est commandée que lorsque l'étape est active. 6. Une transition indique la possibilité d’évolution entre deux étapes successives. 7. Chaque transition est associée à une condition logique appelée réceptivité. REGLES D’EVOLUTION D’UN GRAFCET : La modification de l'état de l'automatisme est appelée évolution, et est régie par 5 règles : Règle1 Les étapes INITIALES sont celles qui sont actives au début du fonctionnement. On les représente en doublant les côtés des symboles. On appelle début du fonctionnement le moment où le système n'a pas besoin de se souvenir de ce qui c'est passé auparavant (allumage du système, bouton "reset",...). Les étapes initiales sont souvent des étapes d'attente pour ne pas effectuer une action dangereuse par exemple à la fin d'une panne de secteur. Règle 2 Une TRANSITION est soit validée, soit non validée (et pas à moitié validée). Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives (toutes celles reliées directement à la double barre supérieure de la transition). Elle ne peut être FRANCHIE que lorsqu'elle est validée et que sa réceptivité est vraie. Elle est alors obligatoirement franchie. Règle 3 Le FRANCHISSEMENT d'une transition entraîne l'activation de TOUTES les étapes immédiatement suivante et la désactivation de TOUTES les étapes immédiatement précédentes (TOUTES se limitant à 1 s'il n'y a pas de double barre). Règle 4 Plusieurs transitions SIMULTANEMENT franchissables sont simultanément franchies (ou du moins toutes franchies dans un laps de temps négligeable pour le fonctionnement). La durée limite dépend du "temps de réponse" nécessaire à l'application (très différent entre un système de poursuite de missile et une ouverture de serre quand le soleil est suffisant). Règle 5 Si une étape doit être à la fois activée et désactivée, elle RESTE active. Une temporisation ou un compteur actionné par cette étape ne seraient pas réinitialisés. Cette règle est prévue pour lever toute ambiguïté dans certains cas particuliers qui pourraient arriver dans certains cas : Notion de point de vue GHAOUTI 18 Cours API L3 Automatique Département Automatique 1 –Point de vue système La description faite par un observateur se situant d'un point de vue externe au système, sans distinguer la partie opérative et la partie commande Le P de V système décrit le comportement du système vis à vis du produit. On peut identifier les sorties point de vue système comme correspondant aux taches opératives. Exp : serrer pièce. Percer. Tarauder. Les entrées correspondent aux informations nécessaires sur l’ETAT DES MATIERES et l’AVANCEMENT DES TACHES. Exp : Pièce serrée. Pièce percée. Pièce taraudée. Le GRAFCET du point de vue système permet le dialogue entre le client et le concepteur pour la spécification du système automatisé. 2 –Point de vue partie opérative Description du comportement du système faite par un observateur se situant d'un point de vue interne au système et externe à la PC. Les choix technologiques de la PO sont effectués. Le P de V PO décrit les actions produites par les actionneurs à partir des informations acquises par les capteurs. Le GRAFCET du point de vue partie opérative permet le dialogue entre le concepteur de la partie opérative et le concepteur de la partie commande. Les SORTIES de la PC sont exprimées en termes d’ACTIONS et d’EFFETS à obtenir de la part de la PO. Exp : Avancer tête de perçage. Faire tourner broche. Les ENTREES de la PC sont constituées des INFORMATIONS à prélever TRADUISANT L’ETAT de la PO. 3 –Point de vue partie commande Description du comportement du système par un observateur se situant d'un point de vue interne à la PC Ce GRAFCET prend en compte les choix technologiques et l’ensemble des échanges PC PO et PCPO La notation retenue à ce niveau est la notation symbolique utilisant les repères du dossier technique. Les SORTIES de la PC sont principalement les ordres envoyés aux pré-actionneurs. Exp : A+ pour provoquer la sortie de la tige du vérin A et (A- pour la rentrée) Les ENTREES sont les signaux provenant des capteurs. Exp : a1 informe que le capteur détectant la position sortie de la tige du vérin A (a0 la rentrée) 4 –Point de vue API Description du comportement du système par un observateur se situant d'un point de vue interne à l’API. En trouve uniquement des adresses ENTREES / SORTIES et variables interne de l’API. STRUCTURE DE BASE 1 –Actions continues Une action associée à une étape est dite continue lorsque sa durée d’exécution est identique à la durée d’activité de l’étape 2 –Actions simultanées GHAOUTI 19 Cours API L3 Automatique Département Automatique Plusieurs actions sont commandées simultanément. 3–Actions conditionnées : a)-Une action conditionnelle est une action dont l’exécution est soumise à une condition logique b)-Action retardée Type D (Delay) L'action associée ne sera commandée qu'après une durée t à partir de l'activation de l'étape. c)-Action limitée Type L (Limited) L'action associée sera limitée à une durée t à partir de l'activation de l'étape. 4 –Actions mémorisées Action reste maintenue lorsque l’étape qui la commande vient à être désactivée, il faut utiliser une action mémorisée, ce qui est alors spécifiée par les lettres symbole de début S (set) et de fin d’action mémorisée R (reset) 5 –Temporisation : La réceptivité (3s/X11) ne devienne vraie que après 3s de l’activation de l’étape 11. Ou (T/X11/3s) 6 –Réceptivité toujours vraie : ( :=1) 7 –Réceptivité sur front montant ou front descendant Les réceptivités a et b ne sont vraies que lorsque la variable change d'état, respectivement le front montant sera vrai lors du passage 0 1 de la variable et le front descendant lors du passage 1 0. 8 –Comptage : permet de compter, décompter, comparer,… Remise à zéro du compteur CPTi 2 [CPTi=0] Incrémentation du compteur CPTi 8 GHAOUTI [CPTi=CPTi+1] 20 Cours API L3 Automatique GHAOUTI Département Automatique 21 Cours API L3 Automatique Département Automatique Divergence et convergence en OU (OR) Divergence et convergence en ET (AND) GHAOUTI 22 Cours API L3 Automatique Département Automatique Liaison de deux GRAFCETs : Chaque étape est associée à une mémoire (bit image) lui permettant de fournir à la sortie un signal logique X qui peut servir comme réceptivité à une autre étape. Synchronisation de deux GRAFCETs : GHAOUTI 23 Cours API L3 Automatique Département Automatique Principe : Synchroniser deux grafcets revient à rendre l'évolution de l'un dépend de l'évolution de l'autre. Une machine et son poste de chargement automatique, par exemple, doivent avoir un fonctionnement synchronisé. En effet, la machine ne peut fonctionner qu'après le chargement d'une pièce; le poste de chargement ne peut fonctionner qu'après avoir dégagé la pièce c'est à dire que la machine aura effectué un cycle complet. Méthode : L'interdépendance est obtenue par les réceptivités : utilisation des mêmes variables d'entrée dans chacun des deux grafcets. Chacune des étapes 10 (grafcet 1) et 21 ne peuvent être activées qu'en même temps. Cela revient comme s'il s'agit d'une divergence en ET. Sélection de séquence (choix, aiguillage) : Le choix d’évolution entre plusieurs séquences à partir d’une ou de plusieurs étapes Les réceptivités associées aux transitions validées doivent être exclusives. GHAOUTI 24 Cours API L3 Automatique Département Automatique GRAFCET HIERARCHISES : Taches (sous programme) Si des séquences apparaissent de façon répétitive, on peut utiliser la notion de « Taches » : graphe principal graphe auxiliaire 4 0 4 14 DCY CI 1 (1) A+ S2 X2 + X4 10 2 B+ S4 X13 3 11 C+ Tempo t1 t / 11 / t1 12 S5 4 SS3 X13 5 13 C- A- =1 S1 S6 GHAOUTI 25
