Grafcet Rizki33333333333 [PDF]

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FORMATION CONTINUE

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Introduction. GRAFCET GRA : GRAphe F : Fonctionnel de C : Commande E : étape T : Transition



SFC -S : Sequential -F : Function -C : Chart

représentation graphique (diagramme fonctionnel ) des comportements d'un système logique séquentiel.

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

Né en 1977 d’une réflexion menée par des universitaires et des industriels français.



Ils avaient crée un groupe de travail : l’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique).



Normalisé: ◦ NF C03-190 ◦ CEI 60848

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CYCLE: 

Considérons la poinçonneuse en sa position d'origine de repos (position haute).



L'opérateur donnant l'information " marche " par appui sur BP provoque automatiquement la descente du poinçon jusqu'à la position basse suivie de sa remontée jusqu'à la position haute,

la poinçonneuse a décrit un CYCLE Formation Automatismes Industriels

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étape 

Cette machine posséde 3 comportements différents :



la poinçonneuse est au repos ou encore en position haute (1) le poinçon descend (2) le poinçon remonte (3)

 

Chaque comportement est appelé étape Formation Automatismes Industriels

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TRANSITION 

le passage d'une étape à une autre est un changement de comportement de la machine,



Ce passage (Changement d'état ) se provoque selon des conditions logiques

le passage d'une étape à une autre est appelé TRANSITION

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Le passage de l'état de repos à la descente du poinçon s'effectue si : 1. L'opérateur fournit l'information marche par appui sur le BP  ET 2. le poinçon est en position haute. 

Ces deux informations constituent la condition de transition de l'étape 1 à l'étape 2 : Cette condition est appelée RECEPTIVITE associée à la transition T1-2 Formation Automatismes Industriels

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Niveau1 

Il est possible de représenter le comportement automatique de cette poinçonneuse par un GRAFCET.



Celui-ci est basé sur la notion d'étapes auxquelles sont associées des actions, et de transitions auxquelles sont associées des réceptivités.



Cette première représentation prend en compte uniquement la partie fonctionnelle des spécifications et donc fait abstraction de toute réalisation technologique. Ce GRAFCET est appelé

«

GRAFCET fonctionnel » OU GRAFCET de niveau 1

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  

Ce Grafcet correspond à une succession alternée d'étapes et de transitions. chaque étape est associée au comportement ou a l'action à obtenir, chaque transition est associée aux informations permettant le franchissement sous forme d'une condition logique appelée réceptivité,

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Définitions :  étape:  situation

du cycle de fonctionnement pendant laquelle le comportement de l'automatisme de commande demeure constant,



Tout changement de comportement provoque le passage d'une étape à une autre,



Une étape est soit active ou inactive



les actions associées à une étape ne sont effectives que lorsque l'étape est active. Formation Automatismes Industriels

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GRAFCET : Conventions — Règles   



L'étape : une situation élémentaire ayant un comportement stable : pendant une étape, les organes de commande et les capteurs ne changent pas d'état. L'étape se représente par un carré repéré par un nombre, place de préférence dans la moitie supérieure.

Il est commode de montrer les étapes actives à un instant bien précis en plaçant un point dans la partie inférieure des symboles

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Actions associées à l 'étape: 

On précise pour chaque étape les actions à effectuer et leur enchaînement lorsque l'étape est active.



Les actions à effectuer sont décrites de façon littérale ou symbolique, à l'intérieur d'un ou de plusieurs rectangles de dimension quelconque reliés à la partie droite de l'étape.



Les actions peuvent être de nature diverse :

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  

Les étapes initiales: représentant les étapes actives au début du fonctionnement, se différencient en doublant les cotés du carré ;

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Les transitions  

indiquent les possibilités d'evolution d'une étape a l'étape suivante. A chaque transition, on associe une condition logique qui traduit la notion de réceptivité.

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

la réceptivite est une fonction combinatoire d'informations telle que : ◦ - états des capteurs, ◦ - action de bouton poussoir par l'opérateur, ◦ - action d'un temporisateur d'un compteur, ◦ - état actif ou inactif d'autre étape.

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1.

2.

Pour faire intervenir le temps dans une réceptivité, on utilise la notation suivante:

Une réceptivité toujours vraie est écrite = 1

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Liaisons orientées    

- Les liaisons indiquent les voies d'évolution du grafcet. - Elles sont horizontales ou verticales. - Dans le cas général, les liaisons qui se font du haut vers le bas ne comportent pas de flèches. il est préférable d'éviter les croisements continus des lignes de liaison.

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Régles d 'évolution  Règle   

1: L'initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement. Les étapes initiales sont activées inconditionnellement en début de cycle. Elles sont repérées sur les grafcet en doublant les cotés des symboles correspondants.

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

Règle 2:



Une transition est soit validée, soit non validée. Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.



Elle ne peut être franchie que : ◦ lorsqu'elle est validée, ◦ - ET que la réceptivité associée a la transition est VRAIE

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 Règle 

3: Le franchissement d'une transition entraine ◦ l'activation de toutes étapes immédiatement suivantes ◦ et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

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 

 

Règle 4: Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies

Règle 5: Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste activée.

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Remarque:  La 5eme règle se rencontre rarement dans la pratique. 

Conclusion (résumé des règles 2 et 3 )  > Pour franchir une transition, il faut que : 

◦ - les étapes immédiatement précédentes soient actives, - Et que la réceptivité associée a la transition soit vraie 

> Le franchissement d'une transition entraine : ◦ - l'activation des étapes immédiatement suivantes, ◦ - Et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

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Exemple: Perceuse automatisée 

Description:



La perceuse se compose d'un bâti fixe et d'une console mobile par rapport au bâti.



La console supporte la broche et le moteur d'entrainement.



Les pièces à percer sont approvisionnées et fixées manuellement sur un montage solidaire du bâti.



Cycle de fonctionnement:



La broche tourne en permanence.



L'opérateur ayant fixé la pièce donne alors l'information de départ du cycle :



Apres une approche en grande vitesse le perçage s'effectue en petite vitesse.



Dès le perçage terminé, la broche remonte en grande vitesse jusqu'à la position haute. Formation Automatismes Industriels

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Cycle de fonctionnement: La broche tourne en permanence. L'opérateur ayant fixé la pièce donne alors l'information de départ du cycle : Apres une approche en grande vitesse le perçage s'effectue en petite vitesse. Dès le perçage terminé, la broche remonte en grande vitesse jusqu'à la position haute.

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Niveau technologique: (cas1) 

Exemple (Poinçonneuse):



la technologie est pneumatique : la montée et la descente de la poinçonneuse sont réalisées par un vérin double effet : L'arrivée d'air en A+ provoque la sortie du vérin





◦ 

et donc la descente de la poinçonneuse.

l'arrivée d'air en A- provoque la rentrée du vérin ◦

et donc la remontée de la poinçonneuse.

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Niveau technologique: 

Actions et Capteurs suivants : ◦ ◦ ◦ ◦ ◦

m : ordre de marche h : capteur de position haute b : capteur de position basse A+ : Descente du vérin A- : Remontee du vérin

le GRAFCET technologique est aussi appelé GRAFCET de niveau II Formation Automatismes Industriels

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Niveau technologique: (cas 2) 



la montée et la descente de la poinçonneuse sont réalisées par un vérin simple effet : L'arrivée d'air en A+ provoque la sortie du vérin ◦ et donc la descente de la poinçonneuse.



la remontée est provoquée par un ressort de rappel en l'absence d'air.

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

Le GRAFCET technologique devient alors :



L'étape 3 ne possède plus d'action associée, car c'est le ressort qui joue son rôle de rappel.

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Rappel: Système Automatisé Industriel (SAI) 

Un automatisme se décompose en deux parties :



PO : Partie Opérative (ou partie puissance) : ◦ Processus physique à automatiser PC : Partie Commande (automate) : ◦ Automatisme qui élabore :



 en sortie :  des ordres destines au processus,  des signaux de visualisation provenant du processus

 en entrée :  des consignes revues  des comptes rendus 

On se limite aux automatismes logiques pour lesquels les informations Formation Automatismes Industriels

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

Exemple de PO-PC pour un ascenceur: ◦ Partie opérative:  l'ensemble électro-mécanique (cabine, moteur, portes) :

◦ Partie commande:  les boutons d'appel, la logique et les armoires d'appareillages :

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Le GRAFCET DU POINT DE VUE DE LA PARTIE OPÉRATIVE  C'est un GRAFCET établi à partir d'une connaissance mécanique minimale des constituants de la partie opérative. 

C'est le point de vue du concepteur du procédé.



La spécification minimale intègre les choix technologiques effectués sur la partie opérative (actionneurs et effecteurs).



Selon deux niveaux de représentation, ce type de GRAFCET décrit ◦ - les différentes actions effectuées par les éléments de partie opérative; ◦ - la description codée des mouvements engendrés par les actionneurs Formation Automatismes Industriels

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GRAFCET PO

Type 1 Forme litérale

Type 2 Forme symbolique Formation Automatismes Industriels

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GRAFCET PO: Exemple

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Le GRAFCET DU POINT DE VUE DE LA PARTIE COMMANDE 

Est un Grafcet établi à partir d'une spécification minimale de la P.C. en termes d'E/S.



C'est le point de vue de l'automaticien.



Le GRAFCET décrit successivement tous les ordres que l'équipement de commande doit émettre pour obtenir les actions et les visualisations (messages) désirées en fonction des informations de compte-rendu de la partie opérative ou de consigne opérateur.

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GRAFCET PC

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Structures de bases  



Séquence linéaire: Une séquence linéaire est composée d'une suite d'étapes qui peuvent être actives les unes après les autres. Dans une SÉQUENCE LINÉAIRE, chaque étape n'est suivie que par une transition et chaque transition n'est validée que par une seule étape

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 



Les SÉQUENCES SIMULTANÉES: mettent en évidence l'évolution simultanée de plusieurs séquences. La structure permettant cette évolution se représente par deux traits horizontaux Appelées aussi Convergence/Divergence en ET

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C'est la transition amont (1) qui, lorsqu'elle est franchie, active toutes les étapes immédiatement suivantes (étapes 2 et 3).  La validation de la transition (4) impose l'activité de toutes les étapes immédiatement précédentes (étapes 10 et 11). L'activation de l'étape 12 désactive simultanément les étapes immédiatement précédentes (étapes 10 et 11). , 

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 

Remarque - Cette structure permet de synchroniser le déroulement de plusieurs séquences (les étapes 10 et 11 permettent de vérifier la fin des deux séquences) : en général, les étapes 10 et 11 sont des étapes d'attente pour lesquelles aucune actionne sera associée ce qui justifie la réceptivité « =1 » (toujours vraie) associée à transition (4). Formation Automatismes Industriels

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

La structure alternative



Appelées aussi Convergence/Divergence en OU est un choix unique d'évolution entre plusieurs séquences à partir d'une étape. Elle se représente graphiquement par autant de transitions validées en même temps qu'il peut y avoir d'évolutions possibles.



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

La STRUCTURE RÉPÉTITIVE:



permet la reprise d'une séquence tant qu'une condition logique fixée n'est pas obtenue.

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Quelques problèmes plus complexes:  

A- soient 4 étapes 1 à 4 et deux transitions de réceptivité t1 et t2. Construire la portion de Grafcet réalisant : Quand 1 ET 2 actifs alors ◦ si t1 passer en 3 (et désactiver 1 et 2), ◦ si t2 passer en 4 (et désactiver 1 et 2), ◦ sinon rester en 1 et 2

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



B - Problème du même ordre : Quand (étape 1 et t1) OU (étape 2 et t2) alors passer en 3 ET 4:

C - si {étape 1 et [étape 2 ou (étapes 3 et 4)]} et récéptivité r alors activer l'étape 5 (et désactiver les autres).

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Exercice – séquence unique  



   

TRAITEMENT DE SURFACE Soit une installation de traitement de surface comprenant un chariot automoteur desservant quatre bacs, un poste de chargement et un poste de déchargement. Des informations Sl et S6 permettent le positionnement au-dessus des différents postes. L'opérateur, après avoir accroché les pièces à traiter sur le cadre situé au point de chargement, en position basse, donne l'information de départ cycle. Le chariot automoteur élève le châssis en position haute. Il effectue une translation et se positionne au dessus de la première cuve. Il descend alors le châssis dans le bac. Il le laisse pendant le temps déterminé. A l'expiration du temps, le chariot remonte le châssis pour aller ensuite au bac suivant. Il recommencera les mêmes opérations jusqu'au poste de déchargement où l'opérateur décrochera les pièces avant de renvoyer le chariot. Formation Automatismes Industriels

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Nous pouvons donc envisager de reprendre la même séquence pour représenter le fonctionnement au niveau des différents bacs  L'étape 5 qui correspond maintenant au traitement de h plaque dans chaque bac aura une durée fonction di bac, c'est-à-dire fonction de la position du chariot. La réceptivité de la transition t3_4 doit aussi être modifiée car elle représente maintenant l'arrivée du chario audessus d'un des bacs.  Si nous prenons comme réceptivité la fonction OU de: différentes positions (S2 à S6), nous nous heurtons à h difficulté suivante : lorsque le chariot est en St, la translation droite s'effectuera bien jusqu'à S2 mais à h reprise de séquence, le chariot étant en S2, la transitior 

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

Nous pouvons donc envisager de reprendre la même séquence pour représenter le fonctionnement au niveau des différents bacs.



L'étape 5 correspondant au traitement de la plaque dans chaque bac aura une durée fonction du bac, c'est-à-dire fonction de la position du chariot.



La réceptivité de la transition t3_4 doit aussi être modifiée car elle représente maintenant l'arrivée du chariot au-dessus d'un des bacs.



Si nous prenons comme réceptivité la fonction OU de: différentes positions (S2 à S6), nous nous heurtons à la difficulté suivante : lorsque le chariot est en S1, la translation droite s'effectuera bien jusqu'à S2 mais à la reprise de séquence, le chariot étant en S2, la transition sera franchie immédiatement sans que soit effectuée la translation jusqu'à S3.



Il est donc nécessaire de dédoubler l'étape 3 afin de contrôler que le chariot a bien quitté son ancienne position. Formation Automatismes Industriels 52

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

L'étape 3 représente le départ du chariot de sa position actuelle. Dès que le capteur de position se trouve relâché, la transition t3_4 est franchie.



L'étape 4 représente le déplacement du chariot jusqu'à la position suivante. Dès que le chariot atteint un des capteurs de position (c'est-à-dire le suivant), la transition t4_5 est franchie.



Durant l'étape 6, le temps de traitement est sélectionné par le capteur actionné, c'est-àdire par la position du chariot.



Si le chariot est au-dessus d'un des bacs, il n'est pas en S6 et c'est la transition t6_2 qui sera franchie à la fin du temps. Il y aura alors reprise des étapes 2 à 6.



Si le chariot au-dessus du poste de déchargement, en S6, la transition t6_7 sera franchie quand l'ordre de renvoi REN sera donné par l'opérateur. Formation Automatismes Industriels

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Les différents points de vue de description: La conception et la réalisation d’un SAI peut être décomposée en trois grandes étapes :  Avant projet :  On établit un cahier des charges précisant les objectifs, les fonctions et les contraintes du système à automatiser, les différents modes de marche et d’arrêt, la sécurité, la maintenance...  Dans cette phase d’avant projet, les fonctions et les contraintes du système peuvent être représentées par un GRAFCET fonctionnel (ou point de vue système). Dans ce modèle apparaissent les fonctions à réaliser et les informations nécessaires à leur exécution. Ce modèle est purement descriptif. Le choix des actionneurs ou capteurs n’est pas encore fait. 

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 

Pré-étude et étude : une analyse détaillée de faisabilité permet d’arrêter les choix techniques et les solutions technologiques ; le modèle devient complet et détaillé.



Dans cette phase d’étude, les choix technologiques sont arrêtés.



Un modèle détaillé du système de commande est réalisé. C’est le GRAFCET technologique (ou point de vue partie opérative). On peut alors distinguer trois niveaux :



◦ point de vue "effecteur" : aucun actionneur ou pré-actionneur n'est supposé connu, ◦ point de vue "actionneur" : point de vue privilégié pour les systèmes connus, ◦ point de vue "pré-actionneur" : le grafcet décrit les comportements successifs des préactionneurs. Formation Automatismes Industriels

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 



 

Réalisation et exploitation : les différents modèles de commande sont implantés et testés; la partie commande et la partie opérative sont reliées; Dans la phase réalisation, le GRAFCET peut encore être utilisé (point de vue partie commande). De nombreux automates programmables industriels (API) disposent d’un langage de programmation qui permet de représenter les grafcets . Le GRAFCET décrit : ◦ soit la succession des commandes des pré-actionneurs à partir des signaux des capteurs, ◦ soit les ordres élaborés par la partie commande sous forme symbolique ou codée pour élaborer les sorties de la partie commande à partir des entrées capteurs.

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Exemple de grafcet

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