GRAFCET [PDF]

Zitiervorschau

Lycée T.S Mahdia ------------------------------------------------------------------------------------------------Prof. : Brahem Taoufik Thème 1 : Analyse Fonctionnelle ----------------------------- Chapitre 2 : Description temporelle du comportement d’un système technique

LE GRAFCET

Leçon : 2

I - Définition et notions fondamentales Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande par Etapes et Transitions) est un mode de représentation et d’analyse d’un automatisme, particulièrement bien adapté aux systèmes à évolution séquentiel, c’est à dire décomposable en étapes. Le Grafcet est un diagramme fonctionnel dont le but est de décrire graphiquement, suivant un cahier des charges, les différents comportements de l’évolution d’un automatisme séquentiel. Il est très utilisé pour la programmation des automates programmables industriels (API). Il est à la fois simple à utiliser et rigoureux sur le plan formel et constitue un unique outil de dialogue entre toutes les personnes collaborant à la conception, à l’utilisateur ou à la maintenance de la machine à automatiser

Le GRAFCET établit une correspondance à caractère séquentiel entre :  Les ENTREES, c’est à dire les transferts d’informations de la Partie Opérative

vers la Partie Commande (de la Chaine d’énergie vers la Chaine d’information).  Les SORTIES, c’est à dire les transferts d’informations de la Partie Commande

vers la Partie Opérative (de la Chaine d’information vers la Chaine d’énergie). ..............

..............

Le GRAFCET est constitué :  d’étapes auxquelles sont associées des actions  de transitions auxquelles sont associées des réceptivités  de liaisons orientées reliant les étapes entre elles II - RÈGLE D’ÉVOLUTION DU GRAFCET 1 - EXEMPLE Système d’étude : Perceuse automatique (voir l’animation) Ce système permet de percer automatiquement des pièces. Il est commandé par un automate programmable industriel (A.P.I). Fonctionnement: La présence d’une pièce détectée par un capteur « s » et l’action sur un bouton poussoir de mise en marche « m » provoque le cycle de fonctionnement suivant : – Serrage de la pièce à percer, assuré par l’avance du mors de serrage Ms (sortie de la tige du vérin C1 commandé par le distributeur M1 et contrôlé par le capteur l11). – Perçage de la pièce par la rotation du foret F actionné par un moteur Mt commandé par le contacteur KM et la descente suivie par la montée du foret F. * La descente du foret F est assurée par la sortie de la tige du vérin C2 commandé par le distributeur M2 et contrôlé par le capteur l21. * La montée du foret F est assurée par le retour de la tige du vérin C2 commandé par le distributeur M2 et contrôlé par le capteur l20. C1 – Desserrage de la pièce percée par le recul du mors de serrage Ms (rentrée de la tige du vérin C1 commandé par le distributeur M1 et contrôlé par le capteur l10). Classe : 2 Sc et

C2 Automate

Moteur Mt

Foret F

Mors de serrage Ms

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2 - Condition de début et de fin de chaque tâche : N° de la

Désignation

Cette tache débute si

Cette tache prend fin si

0

Repos

..................................................

Mise en marche et présence d’une pièce

1

…………………………………

…………………………………

…………………………………

2

…………………………………

…………………………………

…………………………………

3

…………………………………

…………………………………

…………………………………

tâche

3 - Règle d’évolution N°1 : « Initialisation » La situation initiale correspond à l'étape active au début du fonctionnement. Elle correspond généralement à un comportement de repos du système. Une étape est dite active si l'action qui lui est associée est en cours d'exécution. Une étape active est repérée par un point noir placé à l'intérieur du carré correspondant.

4 - Règle d’évolution N°2 : « Franchissement d’une transition » Pour franchir une transition, il faut que les deux conditions suivantes soient remplies :  Cette transition est validée (l'étape précédente est active).  La réceptivité qui lui est associée est vraie. Transition non validée

Transition validée

Transition franchie

(fausse)

- L’étape 2 …………………… - La transition T 2/3……………. Conclusion : La transition T 2/3 ……………… …………………………………....

- L’étape 2 …………………… - La transition T 2/3 ……………. - La réceptivité ………….. Conclusion : La transition T 2/3 ……………… …………………………………....

(Vraie)

- L’étape 2 …………………… - La transition T 2/3……………. - La réceptivité …………..vraie Conclusion : La transition T 2/3 ……………… …………………………………....

5 - Règle N°3 : « Évolution des étapes actives » Le franchissement d'une transition entraîne automatiquement: la désactivation de l'étape précédente, avec l'arrêt de toutes les tâches qui lui étaient associées, l'activation de l'étape suivante, avec le début de toutes les tâches qui lui sont associées. Dans le cas du système de poste de perçage, on a :

Classe : 2 Sc et

Franchissement de la transition ……….

- Activation de l’étape …. - Désactivation de l’étape …..

Franchissement de la transition ……….

- Activation de l’étape …. - Désactivation de l’étape …..

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III - Les différents points de vue du GRAFCET: La description du comportement d’un système est déterminée par un GRAFCET qui prend en compte le point de vue selon lequel l’observateur s’implique dans le fonctionnement. On distingue alors trois points de vue de GRAFCET :  GRAFCET d’un point de vue du système.  GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative (chaine d’énergie).  GRAFSET d’un point de vue de la partie commande (chaine d’information)

1 – GRAFCET d’un point de vue du système : a - D’après le fonctionnement de la perceuse automatique de la page (1), compléter le GRAFCET donné ci-dessous sans préciser les moyens techniques mis en œuvre.

Remarque: La réceptivité est une condition logique:

De l’état des capteurs, Des actions d'un opérateur sur des boutons poussoirs. b- Compléter sur le GRAFCET ci-dessus les éléments de base d’un GRAFCET. c - Définition : Le GRAFCET d’un point du vue du système décrit les ………………………. principales qui contribuent à la transformation de la …………………………………………… sans préciser les moyens techniques mis en œuvre.

2 - GRAFCET d’un point de vue de la partie opérative (chaine d’énergie): Soit le système technique perceuse automatique de la page (1).

a - Compléter le tableau suivant. Les Actionneurs

Les Effecteurs

...................................................

....................................................

..................................................

....................................................

................................................... . Classe : 2 Sc et

Remarque: - Un actionneur est un élément technique qui convertit une énergie d’entrée en une énergie de sortie utilisable pour effectuer une action définie. - Un effecteur est un élément technique qui convertit l’énergie reçue de l’actionneur en une opération ou un effet sur la matière d’œuvre pour lui apporter une valeur ajoutée.

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b - Compléter le tableau suivant. N° Désignation de la tâche

0

Repos

1

Serrer la pièce

2 Percer la pièce

3

Desserrer la pièce

Action donnée par les effets des : effecteurs et les actionneurs

● Avancer le …………………………………...……. : Sortir la ……………… du ……………... C1 SC1 ● Descendre le …………………………. : Sortir la ……………… du …………... C2 ……..... ● Tourner le …………………….: Entrainer le ……………………… Mt Mt ● Monter le …………………………. : Rentrer la …………… du ………... C2 …....... ● Tourner le ……………………. : Entrainer le ………………..Mt …........ ● Reculer le …………………………………...……. : Rentrer la ……….… du ………... C1 ….......

Evènement à la fin de l’action et capteur détectant la fin de l’action

Mise en marche et présence d’une pièce à percer ......... ……………………………… avancé l11

……...……….... descendu.

……….

…………….……... monté. ……….

…………………….…reculé. ……….

c - Compléter les GRAFCETS suivants, en tenant compte des choix technologiques des actionneurs et des effecteurs. :

En termes clairs

Par symboles

0

Repos

0 …………………

…………………

Avancer le mors de serrage

1

SC1

1

mors de serrage avancé

L11

………………………..

2

…………….

…………….

………………………..

3

…………………… …..

3

…………………

…………………

………………………..

4

…………………… …..

2

4

…………………

…………………… …..

……………

d - Définition : Le GRAFCET d’un point du vue de la PO décrit en termes clairs ou par symboles les actions et les réceptivités en tenant compte de la technologie choisie pour les éléments de la PO (les .......................... et les..................) et les................... qui captent le changement d’état de la PO. 3 - GRAFCET d’un point de vue de la Partie Commande (chaine d’information): Soit le système technique perceuse automatique de la page (1).

a - Compléter le tableau suivant. Préactionneurs Capteurs

Eléments du pupitre

............................................

...........................................

........................................

...........................................

...........................................

........................................

............................................

...........................................

........................................

Classe : 2 Sc et

Remarque: Le préactionneur est l’élément qui distribue l’énergie disponible aux actionneurs sur ordre de la PC (chaine d’information)

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b - Compléter le tableau suivant : Action de l’actionneur (par symbole)

Action donnée par les effets des actionneurs

N°

Désignation de l’ordre envoyé vers le préactionneur

capteur détectant la fin de l’action

Repos

0 1

Avancer le mors de serrage

SC1

14M1

L11

Tourner le foret

2

Descendre le foret Tourner le foret

3

Monter le foret Reculer le mors de serrage

4

c - Compléter le GRAFCET suivant par les symboles des ordres envoyés par la PC aux préactionneurs et les informations venant des capteurs et du pupitre.

Repos

0

…………………

14M1

1 L11

…………………… …..

2

…………….

…………………… …..

3

…………………

Remarques: 1) La commande d’un moteur M à un seul sens de rotation est assurée par un contacteur KM. L’ordre envoyé par la PC vers ce contacteur est noté par KM. 2) La commande d’un moteur M à deux sens de rotation est assurée par deux contacteurs KM1 et KM2. Les ordres envoyés par la PC vers les contacteurs KM1 et KM2 sont notés respectivement par KM1 et KM2. 3) La commande d’un vérin C à simple effet est assurée par un distributeur 3/2 "M". L’ordre envoyé par la PC vers ce distributeur est noté par M (Sortie de la tige). 4) La commande d’un vérin C à double effet est assurée par un distributeur 5/2 "M". Les ordres envoyés par la PC vers le distributeur M sont notés respectivement par 12M (Rentrée de la tige) et 14M (Sortie de la tige).

…………………… …..

4

……………

d - Définition : Ce GRAFCET décrit les échanges de la PC avec la PO (chaine d’information avec la chaine d’énergie) et le dialogue avec l’opérateur en tenant compte des choix technologiques des ………………….. et des ……….….. et du.................

e - Commande d’un vérin double effet par un distributeur 5/2

12M : Rentrer la tige du vérin C

14M : Sortir

tige rentée

la tige du vérin tige sortie Sortir..

C

M

M

12M

14M Distributeur

Classe : 2 Sc et

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IV - Applications Exercice 1 : Poste automatique de pliage Description : Le système ci-dessous permet de plier des pièces en tôle.

Fonctionnement : Un appui sur le bouton de mise en marche « S0 » provoque le départ du cycle suivant : - Transfert de la pièce en tôle par le tapis entraîné par le moteur M commandé par le contacteur KM. - Le pliage de la pièce en tôle par le poinçon P vérin (Sortie puis rentée de la tige du vérin C1 commandé par le distributeur M1). - L’évacuation de la pièce pliée par la matrice (Sortie puis rentrée de la tige du vérin C2 commandé par le distributeur M2).

1) Compléter le tableau suivant en tenant compte des choix technologiques du système.

Classe : 2 Sc et

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Exercice 2 : Système : Poste automatique de dosage et remplissage des boîtes Description : Le système ci-dessous permet de charger un produit dosé dans des boîtes.

Fonctionnement : Le système est au repos, la présence d’une boîte vide sous la trémie est détectée par le capteur (S) provoque le départ du cycle suivant : - Préparation d’une dose du produit par : *L’avance du clapet 2 pour fermer le doseur. * Le recul du clapet 1 pour laisser écouler le produit dans le doseur. * L’attente de 10s. * L’avance du clapet 1 pour fermer la trémie. - Transfert du produit dosé dans la boîte par le recul du clapet 2.

Temporisateur T

T t

10s

Exercice 3 : Système : Bras manipulateur Ce système est un robot installé dans une société afin de transporter des bobines du stock vers les dévidoirs. - KM1, KM2 et KM3 : trois Contacteurs (non représentés) des motoréducteurs M1, M2, M3. - M : distributeur du vérin C - O : capteur d'ouverture de la pince - f : capteur de fermeture de la pince M1, M2 et M3 :trois moteurs à deux sens de marche : M1+ : à droite, M1- : à gauche M2+ : vers le haut et M2- : vers le bas M3+ : fermeture de la pince M3- : ouverture de la pince

(Dans le stock)

Colonne

Dévidoir s

c

Bras manipulateur Classe : 2 Sc et

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Fonctionnement : Au départ le bras est en haut la pince est ouverte. L'appui sur le bouton de départ du cycle (m), démarre le cycle suivant : - L'avance du bras (sortie de la tige du vérin C) jusqu’ à l'action du capteur l11. - prendre une bobine (fermeture de la pince), par la rotation du moteur M3, jusqu'à l'action du capteur f. - Le recule du bras (rentrer de la tige du vérin C) jusqu’ à l'action du capteur l10. - La descente du bras par l'action du motoréducteur M2, jusqu'à l'action du capteur a. - Le déplacement de l'ensemble vers la gauche jusqu’ à l'action du capteur S3.(Motoréducteur M1) - L'avance du bras (sortie de la tige du vérin C) jusqu’ à l'action du capteur l11. - Le lâchement de la bobine prise (ouverture de la pince), par l'action du moteur M3, jusqu’ à l'action du capteur o. - Le recule du bras (rentrer de la tige du vérin C) jusqu’à l'action du capteur l10. - Le déplacement de l'ensemble à droite jusqu’ à l'action du capteur S2. - La montée du bras jusqu'à l'action du capteur b. Fin du cycle.

En tenant compte du fonctionnement et des choix technologiques du système établir les GRAFCETS du système en ses différents points de vue. GRAFCET d'un point de vue du système

Classe : 2 Sc et

GRAFCET d'un point de vue de a PO

GRAFCET d'un point de vue de la PC

2 Info ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

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