Description générale du GRAFCET Le GRAFCET ( acronyme de : GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étapes-Transitions ), est un langage graphique...
Description générale du GRAFCET
Le GRAFCET (acronyme de : GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étapes-Transitions), est un langage graphique pour décrire, étudier, réaliser et exploiter les automatismes.
Il a été proposé par l’ADEPA en 1977 et normalisé en 1982 par la NFC 03-190 (IEC848 en 1988)
Exemple : automatisation d’une perceuse
- Le foret tourne toujours sur lui-même en descente et en montée.
- Les contacts sont à 1 lorsqu’ils sont enclenchés.
- Les contacts h et b sont enclenchés par le passage de la came solidaire de la perceuse.
- Le cycle démarre lorsque l’on appuie sur le BP m et que le contact h est enclenché par la came.
Avantage du mode de représentation GRAFCET
Le langage GRAFCET doit donc être connu de toutes les personnes concernées par les automatismes, depuis leur conception jusqu’à leur exploitation
Les avantages de ce mode de représentation sont :
- Il est indépendant de la matérialisation technologique
- Il traduit de façon cohérente le cahier des charges
- Il est bien adapté aux systèmes automatisés
Les Types de GRAFCET
Il existe trois types de grafcet :
- Grafcet de niveau 01 (grafcet-partie système PS)
basé sur la représentation de toutes les parties du système automatisé avant l’existence de ce dernier (système automatisé)
- Grafcet de niveau 02 (grafcet-partie opérative PO)
basé sur la technologie des actionneurs (moteurs électriques, vérins,…etc.) et capteurs
- Grafcet de niveau 03 (grafcet-partie commande PC)
basé sur la programmation des API en utilisant par exemple le langage LADDER (langage à contact) dont les entrées (%I0.0) et les sorties (%Q0.0)
Les éléments de base du GRAFCET
1. Etape
L’étape possède deux états possibles : active ou inactive.
L’étape i, représentée par un carré, possède une variable d’état, appelée variable d’étape Xi. Cette variable est une variable booléenne valant 1 si l’étape est active, 0 sinon.
La situation initiale d’un système automatisé est indiquée par une étape dite étape initiale et représentée par un carré double.
- Xi = 0, si l’étape i est inactive
- Xi = 1, si l’étape i est active
À une étape peut être associée une action : l’action est effectuée quand l’étape est active, elle est représentée par un rectangle à droite de l’étape.
Remarque : Dans un grafcet il doit y avoir au moins une étape initiale
2. Transition
Une transition indique la possibilité d’évolution qui existe entre deux étapes et donc la succession de deux activités dans la partie opérative.
Lors de son franchissement, elle va permettre l’évolution du système.
A chaque transition est associée une condition logique appelée réceptivité qui exprime la condition nécessaire pour passer d’une étape à une autre.
- est représentée par un trait horizontal
- est validée si l’étape amont est active
- représente les possibilités d’évolution du système
3. Réceptivité
La réceptivité qui est une information d’entrée qui est fournie par :
- l’opérateur : pupitre de commande
- la partie opérative : états des capteurs
- du temps, d’un comptage ou tout opération logique, arithmétique…
- d’autres systèmes : dialogue entre systèmes
- …..
Remarque: Si la réceptivité n’est pas précisée, alors cela signifie qu’elle est toujours vraie. (=1)
4. Liaison
Ce sont des lignes qui relient les étapes entre elles. Les liaisons entre les étapes sont toujours verticales ou horizontales à moins d’indications contraires (flèche sur la liaison)
5. Action
L’action sert à décrire les actions à effectuer lorsque l’étape à laquelle elle est associée est active.
Une action est représentée par un rectangle qui est relié horizontalement à l’étape correspondante.
Dans un GRAFCET de niveau 1, l’action est décrite de façon littérale.
L’utilisation de verbes infinitifs est fortement recommandé (ouvrir, fermer, monter, chauffer, …)
Dans un GRAFCET de niveau 2, l’action est identifiée par son symbole logique.
Cela permet d’avoir une représentation plus compacte.
Il faut prévoir l’ajout d’un tableau donnant la correspondance entre le symbole logique et l’action exécutée (pour que l’on sache que le symbole DP correspond à « Descendre le palan »).
Les structures de base du GRAFCET
Les différents structures :
- Séquence unique
- Saut d’étapes et reprise de séquence
- Aiguillage entre deux ou plusieurs séquences (Divergence en OU)
Notion de séquence :
Une séquence, dans un Grafcet, est une suite d’étapes à exécuter l’une après l’autre. Autrement dit chaque étape ne possède qu’une seule transition AVAL et une seule transition AMONT.
a. La séquence unique
Le GRAFCET le plus simple, c’est la séquence unique qui donne un GRAFCET linéaire.
b. Saut d’étapes et reprise de séquence
Le saut d’étapes permet de sauter une ou plusieurs étapes lorsque les actions associées sont inutiles à réaliser. La reprise de séquence (ou boucle) permet de reprendre, une ou plusieurs fois, une séquence tant qu’une condition n’est pas obtenue.
c. Aiguillage entre deux ou plusieurs séquences (Divergence en OU)
On dit qu’il y a Aiguillage ou divergence en OU lorsque le grafcet se décompose en deux ou plusieurs séquences selon un choix conditionnel.
Comme la divergence en OU on rencontre aussi la convergence en OU, On dit qu’il y a convergence en OU, lorsque deux ou plusieurs séquences du grafcet converge vers une seule séquence.
Si les deux conditions a et d sont à 1 simultanément, les étapes 2 et 4 vont devenir actives simultanément, situation non voulue par le concepteur. Donc elle doivent être des conditions exclusives.
d. Parallélisme entre deux ou plusieurs séquences (ou séquences simultanées ou divergence convergence en ET)
Au contraire de l’aiguillage où ne peut se dérouler qu’une seule activité à la fois, On dit qu’on se trouve en présence d’un parallélisme structurel, si plusieurs activités indépendantes pouvant se dérouler en parallèle.
Le début d’une divergence en ET et la fin d’une convergence en ET d’un parallélisme structurel sont représentés par deux traits parallèles.
Les règles d’évolution du GRAFCET
– Règle N°1 : Condition initiale ==> A l’instant initial, seules les étapes initiales sont actives
– Règle N°2 : Franchissement d’une transition ==> Pour qu’une transition soit validée, il faut que toutes ses étapes amont (immédiatement précédentes reliées à cette transition) soient actives. Le franchissement d’une transition se produit lorsque la transition est validée, ET seulement si la réceptivité associée est vraie.
– Règle N°3 : Evolution des étapes actives ==> Le franchissement d’une transition entraîne obligatoirement l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
– Règle N°4 : Franchissement simultané ==> Toutes les transitions simultanément franchissables à un instant donné sont simultanément franchies.
– Règle N°5 : Conflit d’activation ==> Si une étape doit être simultanément désactivée par le franchissement d’une transition aval, et activée par le franchissement d’une transition amont, alors elle reste active. On évite ainsi des commandes transitoires (néfastes à la partie opérative).
Mise en équation du GRAFCET
Les API sont généralement programmés en « diagramme échelle » (ou LADDER).
Il faut donc pouvoir transformer le GRAFCET qui est la meilleure approche qui existe pour traiter les systèmes séquentiels en « diagramme échelle » qui est le langage le plus utilisé par les automates.
Pour montrer comment le GRAFCET se transforme en diagramme échelle, supposons une suite de trois étapes:
L’étape « n » s’activera lorsque la réceptivité R1 sera franchie. Cette réceptivité est franchie si l’étape « n-1 » est active et si la condition logique R1 est vraie. L’étape « n » s’activera alors et désactivera l’étape « n-1 »
L’équation logique de la mise à 1 de Xn sera : Xn-1 * R1.
L’étape « n » se désactivera lorsque la réceptivité R2 sera franchie. Lorsque le franchissement se fera, l’étape « n+1 » s’activera et l’étape « n » se désactivera.
L’équation logique de la mise à 0 de Xn sera : Xn+1
Chaque transition sera identifiée par Yn. Ainsi, la transition entre l’étape n-1 et n sera identifiée Yn-1, puis celle entre l’étape n et n+1 sera identifiée Yn, et ainsi de suite…
Exemple d’application
Cahier des charges:
Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusque b, revient en c, repart en b puis rentre en a
Capteurs:
- a : chariot à gauche
- b : chariot à droite
- D : aller à droite
- G : aller à gauche
Actionneurs:
Solution :
Aucun commentaire