LE GEMMA Notions avancés en Grafcet: Coordination GRAFCET de conduite GRAFCET esclaves 10 10 X110 Appel tâche T10 110 19 X19 X110 111 Tâche T10 r111 Appel tâche T20 112 20 10 X112 X29 GRAFCET de conduite 29 X112 Tâche T20 Notions avancés en Grafcet: Le figeage Lorsqu’un Grafcet est figé aucune transition ne peut être franchise. Il reste donc à l’étape active lorsque l’ordre de figeage a été donné. L’ordre de figeage doit obligatoirement venir d’un Grafcet de niveau supérieur. Un Grafcet ne peut se figer lui même. Si le Grafcet est une sous routine, il ne peut figer le Grafcet qui l’a appelé. Notions avancés en Grafcet: Le figeage EXEMPLE: Si lorsque G2 est à l’étape X21 et que l’étape X5 de G1 est activé alors G2 est figé à X21 tant et aussi longtemps que X5 est active. F/G2:(*) 5 20 a x 6 21 A+ y GRAFCET de niveau supérieur G1 22 GRAFCET figé G2 B+ Notions avancés en Grafcet: Le figeage L’implantation en diagramme échelle se fait avec les transitions. G2 (transition) y21 X20 x X5 X21 y X22 z . . . y22 X5 y23 X5 . . . Notions avancés en Grafcet: Le figeage Remarque importante: le fait de bloquer toutes les transitions n’implique pas l’arrêt des actions. Si l’on veut bloquer les actions il faut aussi ajouter les contacts suivants: G2 (actions) X21 A+ X5 X22 B+ X5 . . . . . . Notions avancés en Grafcet: Le forçage Lorsqu’un Grafcet est forcé aucune transition ne peut être franchise. De plus, il est forcé de rester à une étape déterminée. L’ordre de forçage doit obligatoirement venir d’un Grafcet de niveau supérieur. Un Grafcet ne peut se forcer lui même. Si le Grafcet est une sous routine, il ne peut forcer le Grafcet qui l’a appelé. Notions avancés en Grafcet: Le forçage EXEMPLE: Lorsque l’étape X5 de G1 est activé le Grafcet G2 est forcé à X21 (peu importe l’étape active) tant et aussi longtemps que X5 est active. F/G2:(21) 5 20 a 6 x 21 y GRAFCET de niveau supérieur G1 22 GRAFCET forcé G2 Notions avancés en Grafcet: Le forçage L’implantation en diagramme échelle se fait avec les étapes. G2 (étapes) y20 X20 X5 X20 y21 y21 X21 X21 y22 X5 y22 . . . . . . X5 X22 Le GEMMA A1 <Arrêt m F2 <Marche de dans l'état initial> préparation> Préchauffage dcy A1 <Arrêt demandé> Guide d'Étude des Modes de Marches et d'Arrêts afc t F2 <Marche de Inventé en France (1981) par AFCET préparation> Moulage GEMMA Pourquoi: Besoin d'un vocabulaire commun et précis Besoin d'une approche guidée Utilité du GEMMA A1 <Arrêt m F2 <Marche de dans l'état initial> préparation> Préchauffage dcy A1 <Arrêt demandé> afc t Permet le recensement et la description des différents états du système, de la mise en route à la production normale F2 <Marche de préparation> Moulage GEMMA Précise les procédures à mettre en oeuvre après analyse d'une anomalie ou d'un défaut de fonctionnement Feuille de GEMMA Concept #1 du GEMMA « Les procédures de marches et d’arrêts ainsi que les procédures en défaillances sont vus par une Partie Commande en ordre de marche. » Ils concernent le système entier (P.O. + P.C.) autonome Concept #1 du GEMMA Hypothèses: La Partie Commande est en ordre de marche avec tous ses organes alimentés La Partie Opérative peut être dans un état quelconque (en marche, hors-énergie, ...) Concept #1 du GEMMA Cela entraîne une première division de la feuille du GEMMA PC hors Énergie PC en Énergie Concept #1 du GEMMA Cela entraîne une première division de la feuille du GEMMA P.C. en énergie Général Partie commande hors énergie P.C. hors énergie A F Partie commande en énergie D P.C. active Automate Procédures relatives à la P.C. hors énergie Partie ou P.C. inactive ou Commande défaut P.C. A F Partie commande active D Concept #2 du GEMMA Le critère PRODUCTION « Le but d’un système automatisé, c’est de produire une valeur ajoutée : Produit entrant PRODUCTION Produit sortant avec valeur ajouté. » La production, c'est: Modification des produits Manutention Stockage, ... Concept #2 du GEMMA Cela entraîne une seconde division de la feuille du GEMMA Hors PRODUCTION En PRODUCTION Concept #3 du GEMMA Il y a 3 grandes familles de modes de marches et d'arrêts La famille F: Procédures La famille A: Procédures de fonctionnement d'arrêts La famille D: Procédures de défaillances Concept #3 du GEMMA Cela entraîne une troisième division de la feuille du GEMMA Arrêt Fonctionnement Défaillance Concept #3 du GEMMA Cela entraîne une troisième division de la feuille du GEMMA A Procédures d'arrêt (et de remise en route) Rem is e e n route Arrê t A5, A6, A7 A1, A2, A3, A4 F Procédures de fonctionnement Mis e e n ou hors s ervice Fonctionne m e nt norm al Es s ais et vé rification Mis e e n sé curité ou m aintient de la dis ponibilité sur dé faillance F1, F2, F3 D1, D2, D3 D Procédures en défaillance de la P.O. F4, F5, F6 Les rectangles états Chaque mode de marche et d'arrêt est désigné par un rectangle état symbole d'appartenance désignation du mode (vocabulaire général) F2 < Marche de préparation > Préchauffage de la tête de scellage à 250 °C Place réservée à la description de ce qui se passe dans ce mode (appellation maison) Les rectangles états Un rectangle état appartient à l'une ou l'autre des 3 familles et est situé dans ou hors de la zone de production symbole d'appartenance désignation du mode (vocabulaire général) F2 < Marche de préparation > Préchauffage de la tête de scellage à 250 °C Place réservée à la description de ce qui se passe dans ce mode (appellation maison) Les rectangles états Il y a 16 rectangles au total : 6 dans la famille F 7 dans la famille A 3 dans la famille D Famille A: Procédures d'arrêt On retrouve ici tous les modes ou états qui conduisent à un arrêt du système pour des raisons EXTÉRIEURES Fin de la journée de travail Manque de matière ARRÊT NORMAL Rectangles états: zone A. Rectangles états zone A A1 - Arrêt dans l'état initial Obligatoire dans tout GEMMA Étape initiale du GRAFCET de niveau 2 Rectangle A1 du GEMMA 1 dcy 2 VA a1 3 VA b1 4 VB a0 5 b0 VB Rectangles états zone A A2 - Arrêt demandé en fin de cycle État transitoire vers l'état A1 Mémorisation de la demande d'arrêt Le cycle en cours doit se terminer pour retour aux conditions initiales ARRÊT Rectangles états zone A A3 - Arrêt demandé dans un état déterminé Transitoire vers l'état A4 ARRÊT Rectangles états zone A A4 - Arrêt obtenu L'automatisme est arrêté dans un état autre que l'état initial L’arrêt peut se faire: En fin de cycle; En fin de séquence; En fin d’étape (figeage). Rectangles états zone A A5 - Préparation de remise en route après défaillance Comprend généralement: dégagement, Opérations nettoyage,... souvent manuelles: Intervention de l'opérateur Rectangles états zone A A6 - Mise en état initial de la partie opérative Séquences permettant de remplir les conditions de l'état initial L’initialisation peut être: Manuelle, par action sur chaque actionneur; Automatique, par une séquence pré-établie (bouton d’initialisation). INIT. Rectangles états zone A A7 - Mise de la partie opérative dans un état déterminé Séquences permettant de remplir les conditions d'un état autre que l'état initial Généralement de façon manuelle Man Auto Famille F: Procédures de fonctionnement On retrouve ici tous les modes ou états qui sont indispensables à l'obtention de la valeur ajoutée On ne produit pas dans tous les modes de cette famille: Modes préparatoires: Modes de réglages et de test: Rectangles états zone F Rectangles états zone F F1 - Production normale Obligatoire dans tout GEMMA GRAFCET de base 1 dcy 2 Rectangle F1 du GEMMA VA a1 3 VA b1 4 VB a0 5 b0 VB Rectangles états zone F F2 - Marche de préparation Préchauffage Remplissage Ou toute opération de préparation essentielle à la production. Rectangles états zone F F3 - Marche de clôture Vidage Nettoyage Ou toute opération assurant une remise en condition initiale de l’automatisme. Rectangles états zone F F4 - Marche de vérification dans le désordre Mouvements séparés Fonctions séparées Mode dit “Manuel” Man Auto Ext. V1 Ret. V1 Rectangles états zone F F5 - Marche de vérification dans l'ordre Test de cycle ou de partie de cycle de production à la cadence désirée Types de marche: Étape par Étape; Cycle par Cycle; Séquence par Séquence; Poste par Poste. Mode « semi-automatique » ½Auto Man Auto Rectangles états zone F F6 - Marche de test Étalonnage et réglage de l'automatisme Famille D: Procédures de défaillance If anything can go wrong, it will !!! (Murphy’s law) On retrouve ici tous les états conduisant à (ou traduisant) un arrêt du système pour des raisons INTÉRIEURES Arrêts d'urgence Défaillance de la partie opérative Rectangles états zone D Rectangles états zone D D1 - Arrêt d'urgence Arrêt immédiat Dégagements Procédures limitant les dégâts Rectangles états zone D D2 - Diagnostic et/ou traitement de la défaillance Examen et réparation Intervention humaine Rectangles états zone D D3 - Production tout de même Production dégradée Production forcée Utilisation d'opérateurs non-prévus Mise en oeuvre du GEMMA Utilisation du GEMMA pour l'étude d'une machine de production automatisée Pratique courante: Sélection des modes de marches et d'arrêts de façon non méthodique Approche souhaitable Étude du processus d'action ET définition du cycle de production GRAFCET de niveau 1 Définition de la P.O. et des capteurs ET établissement du GRAFCET opérationnel de base GRAFCET de niveau 2 Approche souhaitable Sélection des modes de marches et d'arrêts avec mise en évidence des liaisons entre ces modes GEMMA Approche souhaitable Définition à l'aide du GEMMA des conditions d'évolution entre les états de marches et d'arrêts GEMMA Pupitre de commande GRAFCET complet Approche souhaitable Choix d'une technologie de commande: électrique, électronique ou pneumatique, câblée ou programmée... Conception du schéma ou du programme de commande dans la technologie choisie GUIDES TECHNOLOGIQUES Sélection des modes de marche et d'arrêts Sélection des modes de marches et d'arrêts avec mise en évidence des liaisons entre ces modes Envisager tous les rectangles états proposés par le GEMMA: Si il est retenu, y inscrire un texte clair expliquant ce qui est attendu D1 Arrêt d'urgence Fermer la valve D. Figeage de l'automatisme. Sinon, A2 Arrêt demandé en fin de cycle le marquer d'un X Sélection des modes de marche et d'arrêts Sélection des modes de marches et d'arrêts avec mise en évidence des liaisons entre ces modes Rechercher les évolutions d'un état à l'autre Si l'évolution est retenue, la mettre en gras Sélection des modes de marche et d'arrêts Sélection des modes de marches et d'arrêts avec mise en évidence des liaisons entre ces modes Les états A1 et F1 sont obligatoires On les prends comme points de départ Trouver les évolutions possibles: Lors du passage de A1 à F1, faut-il passer par F2 ? Lors d'un arrêt, faut-il retourner vers A1 (via A2) ou vers A4 (via A3) Quels cas de défaillance envisager ? Sélection des modes de marche et d'arrêts Sélection des modes de marches et d'arrêts avec mise en évidence des liaisons entre ces modes Conditions d'évolution entre les états Définition à l'aide du GEMMA des conditions d'évolution entre les états de marches et d'arrêts Évaluer les conditions pour chaque évolution retenue Permet de concevoir le pupitre de commande Entraîne l'ajout de capteurs sur la machine Permet de compléter le GRAFCET Conditions d'évolution entre les états Définition à l'aide du GEMMA des conditions d'évolution entre les états de marches et d'arrêts Type de passage d'un état à l'autre Avec condition d'évolution Inscrire clairement cette condition sur le GEMMA Conditions d'évolution entre les états Définition à l'aide du GEMMA des conditions d'évolution entre les états de marches et d'arrêts Type de passage d'un état à l'autre Sans condition explicite Lorsque la condition est évidente (ex.: fin de cycle) Lorsqu'elle dépend de l'intervenant • Intervention humaine Conséquences de l'utilisation du GEMMA Pupitre de commande, capteurs supplémentaires et GRAFCET complet sont mieux conçus La machine est mieux conçue, donc sa réalisation et sa mise en route seront moins pénible Conséquences de l'utilisation du GEMMA Le GEMMA suivra la machine (comme le GRAFCET) servant aux dépannages ou aux modifications Exemple de GEMMA types GEMMA minimal d’une machine semi-automatique A1 < Arrêt dans état initial > DCY.ci F1 < Production normale > Exemple de GEMMA types GEMMA minimal d’une machine automatique A1 < Arrêt dans état initial > A2 < Arrêt demandé en fin de cycle > AUTO.DCY.ci ACY F1 < Production normale > Exemple de GEMMA types GEMMA d’une machine automatique ou semiautomatique exigeant une marche de préparation A1 < Arrêt dans état initial > AUTO.DCY.ci F2 < Marches de préparation > Préchauffage à 300 °C T>=300 °C A2 < Arrêt demandé en fin de cycle > ACY+/AUTO F1 < Production normale > Chauffage à 300 °C maintenu Exemple de GEMMA types GEMMA d’une machine exigeant une marche de préparation et une marche de clôture VIDE A1 < Arrêt dans état initial > AUTO.DCY.VIDE.ci Le convoyeur peut être vide ou plein en état initial AUTO.DCY.PLEIN.ci F2 < Marches de préparation > F3 Remplir le convoyeur PLEIN A2 < Arrêt demandé en fin de cycle > Sans vider le convoyeur ACY F1 < Production normale > < Marches de clôture > Vider le convoyeur VIDER Exemple de GEMMA types GEMMA avec marches de préparation et de clôture et un arrêt dans un état autre qu’initial VIDE A1 < Arrêt dans état initial > AUTO.DCY.ci Le convoyeur est obligatoirement vide F2 A4 < Marches de préparation > < Marches de clôture > < Arrêt obtenu > Arrêt avec le convoyeur plein Remplir le convoyeur AUTO.DCY A3 F3 < Arrêt demandé dans un état déterminé > Finir le cycle en cours PAUSE PLEIN F1 < Production normale > Vider le convoyeur VIDER Exemple de GEMMA types A6 GEMMA d’une machine avec arrêt d’urgence < Mise P.O. en état initial > ci A1 < Arrêt dans état initial > A2 < Arrêt demandé en fin de cycle > AUTO.DCY.ci /AU A5 < Préparation pour remise en route après défaillance > Depuis tout état D1 < Arrêt d'urgence > AU ACY F1 < Production normale > Exemple de GEMMA types GEMMA avec arrêt d’urgence et remise en route à l’état ou la machine était lors de l’arrêt d’urgence A1 A7 < Mise P.O. dans l'état déterminé > état obtenu < Arrêt dans état initial > A4 AUTO.DCY.ci < Arrêt obtenu > AUTO.DCY /AU A5 < Préparation pour remise en route après défaillance > A2 < Arrêt demandé en fin de cycle > Depuis tout état D1 < Arrêt d'urgence > AU ACY F1 < Production normale > Exemple de traduction d'un Grafcet "enrichi" en diagramme échelle EXEMPLE : Les Grafcet suivants représentent le fonctionnement d ’une machine ayant un mode d’arrêt d ’urgence et un mode de test. Fonctionnement normal Mode de test prioritaire X1 X200 DCY t1 TEST t2 t3 Arrêt d'urgence X2 A X201 aa TEST X100 X3 B AU bb X101 X4 E C AU cc F/G1: (X1) F/G1: (*) A B C Grafcet de fonctionnement normal Etapes F.N. X01 Y04 X01 Transition F.N. X1 X2 DCY aa X101 Y01 X101 Y02 X201 Y01 X02 X3 bb X101 Y01 cc X101 X02 X201 X03 X201 X04 Y02 Y03 Y02 X4 X201 Y04 X03 Y03 Y03 X04 Y04 Grafcet d’arrêt d’urgence Étape A.U Transition A.U Y101 X100 X101 AU AU Y100 Y101 X100 X100 Y100 Y100 X101 Y101 X101 Grafcet de test Transition TEST X200 TEST Étape TEST Y200 Y201 X200 X200 Y200 X201 TEST Y201 Y200 X201 Y201 X201 Actions du Grafcet Action X02 A X201 t1 X03 B X201 t2 X04 X201 t3 C