Cours Grafcet
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Automatismes Industriels p GRAFCET 1. Structure d'un système automatisé Capteur -----------Partie Commande---------- Matière d'Oeuvre -----------------Partie Opérative------------- Pré-actionneur Actionneur Mécanisme EffecteurMatière d'Oeuvre + VALEUR AJOUTEE 2. Principes de base 2.1 Définition Le langage GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commandes Étapes Transitions) a été introduit en 1977 ENTREES: par l'AFCET (Association Française pour la SORTIES: Cybernétique Economique et Technique. évènements actions La dernière norme date de 2002 (Norme internationale CEI 60848 seconde édition) Il s'agit d'un langage graphique permettant de définir le Système 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, associés à des variables d'ENTREE. . . CO_GRAFCET.DOC page 1 000 Automatismes Industriels 2.2 Points de vue 2.2.1 Diagramme fonctionnel pour le système de commande ou point de vue système ou encore Un certain nombre de paramètres ou d’interactions sont point de vue procédé souvent négligés, ce qui peut entraîner un comportement non déterministe du système. Ex: conformité de la matière d’oeuvre Cette description très abstraite sur le procédé et peu (géométrie, matériau,...), conformité des effecteurs (présence d’outil, détaillée donne une ...
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Matière d'Oeuvre + VALEUR AJOUTEE
Mécanisme Effecteu
Ca teu
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pGRAFCET 1.Structure d'un système automatisé
Matière d'Oeuvre
Partie Commande
Préactionneu Actionneu
érative
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Partie O
2.1Définition Le langage GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commandes Étapes Transitions) a été introduit en 1977 par l'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique. La dernière norme date de 2002 (Norme internationale CEI 60848 seconde édition) Il s'agit d'un langage 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, associés à des variables d'ENTREE.
Automatismes Industriels
2.Principes de base
ENTREES: SORTIES: évènements actions Système
0 Comme précédemment un certain nombre de paramètres relatifs à l’intégrité du système de commande ne sont pas testés. Ex: pistons de distributeurs non grippés, poussoir des capteurs non collés et en état, liaisons capteurs-PC et PC-préactionneurs en état.
2.3Structure graphique 2.3.1Etapes ♦Définition: Une étape correspond à une situation dans laquelle le comportement de tout ou partie du système par rapport à ses entrées et ses sorties est invariant. A un instant donné et suivant l’évolution du système: une étape est soit active, soit inactive; l’ensemble des étapes actives définit la situation du système ou du soussystème.
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Les étapes qui sont actives au début du processus sont appelées « étapes initiales ». Étape:Étape initiale: 07 01
0 Un certain nombre de paramètres ou d’interactions sont souvent négligés, ce qui peut entraîner un comportement non déterministe du système. Ex: conformité de la matière d’oeuvre (géométrie, matériau,...), conformité des effecteurs (présence d’outil, outil en état), conformité des actionneurs (tige de vérin non grippée), intégrité des canalisations d’alimentation et de la source d’énergie, pas d’actions intempestives sur les capteurs (dues à des copeaux...). 2.2.3Diagramme fonctionnel pour l’équipement de commande oupoint de vue commande Ce point de vue correspond à celui d’un réalisateur de la partie commande. Il s’agit d’exprimer de manière plus ou moins détaillée les spécifications fonctionnelles de la partie commande compte tenu de l’ensemble des spécifications technologiques et opérationnelles de la partie opérative et de décrire le comportement de la partie commande après avoir effectué le choix technologique de celleci. Les SORTIES de la partie commande sont principalement les ORDRES ENVOYES AUX PREACTIONNEURS et les ordres envoyés aux pupitre et aux autres parties commandes. Ex: A+ (resp. A) pour ordonner au distributeur du vérin A de se configurer de manière à provoquer la sortie (resp. rentrée) de la tige. Les ENTREES sont les SIGNAUX PROVENANT DES CAPTEURS , du pupitre et des autres parties commandes. Ex: a1 (resp. a0) informe que le capteur détectant la position sortie (resp. rentrée) de la tige du vérin A est actionné. Les entréessorties peuvent être exprimées sous forme symbolique ou sous forme littérale. Ex: poste en service, commande du distributeur de dispositif de serrage.
2.2Points de vue 2.2.1Diagramme fonctionnel pour le système de commande oupoint de vue systèmeou encorepoint de vue procédé Cette description très abstraite sur le procédé et peu détaillée donne une vue globale des tâches, ou fonctions principales, assurées par le système automatisé. On peut identifier les SORTIES point de vue système comme correspondant aux TACHES OPERATIVES. Ex: Serrer pièce, Percer, Tarauder. Les ENTREES correspondent aux informations nécessaires sur l’ETAT DES MATIERES et l’AVANCEMENT DES TACHES. Ex: Pièce serrée, Pièce percée, Pièce taraudée. 0 Aucune contrainte technologique n’est prise en compte. Aucun aléa de fonctionnement provenant globalement du système automatisé n’est envisagé. 2.2.2Diagramme fonctionnel pour le système commandé oupoint de vue partie opérative L’observateur s’implique dans le bon fonctionnement de la partie opérative mais ne fait aucune hypothèse quant à la réalisation de la partie commande dont il se contente d’en donner une description externe de type événementiel en termes de spécifications fonctionnelles. Cette représentation nécessite une certaine définition de la partie opérative qui peut prendre en compte les caractéristiques techniques et technologiques des constituants opératifs. Les SORTIES de la partie commande sont exprimées en termes d’ACTIONS et d’EFFETS à obtenir de la part de la partie opérative. Ex: Avancer mors mobile, Avancer tête de perçage, Faire tourner broche. Les ENTREES de la partie commandes sont constituées des INFORMATIONS à prélever TRADUISANT L’ETAT DE LA PARTIE OPERATIVE.
Automatismes Industriels
Étape, action associée A 09
Action si... activation de l’étape
B+ R+ 07
Type d’action Action continue
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"Chargement manuel" 03
On note Xi la variable booléenne correspondant au caractère actif de l’étape n° i .
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Il faut distinguer la durée de l’action (ou de l’ordre) de la durée d’activation de l’étape.
X21 t A 2s
♦Actions associées à une étape Les actions associées à une étape indiquent ce qui doit être fait chaque fois que l’étape à laquelle elles sont associées est active. Elles sont choisies parmi les sorties du système. Leur nature diffère donc légèrement en fonction du point de vue adopté.
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Descente Rotation 07 travail broche
h Action conditions conditionnelle etA 11 activation de l’étape Action retardéetemps écoulé2s/X21 (cas particulieret A 21 d’action activationde l’étape conditionnelle) (latemporisation est lancée àl’activation de l’étape 21) Remarque: on peut également définir une action limitée: 2s/X21 Action à l'activation C:=1 09 mémorisée: (aufront montant de la permet d'affectervariable X9) une valeur à une C:=1 variable à la désactivation09 booléenne ou(au front descendant de la numérique variableX9) ↑h l'affectation a lieu sur un sur évènementC:=1 09 évènement (ici,au front montant de la instantanéh)précis variable
Cas particulier d’une action manuelle: Une telle action qui correspond à une intervention de l’opérateur (chargement, mise en position de la pièce, etc.) ne peut être considérée comme une action associée à une étape car elle ne correspond pas à un ordre issu de la partie commande vers la partie opérative (l’opérateur ne fait pas partie de la partie opérative!!). Dans ce cas, l’étape doit être considérée comme une étape sans action associée. L’activation de l’étape correspond alors à l’attente d’un événement extérieur et seul le compterendu de cet événement reçu par la partie commande permet de faire évoluer le système (Ex: signal pièce en place). Si l’action est spécifiée à côté de l’étape, elle ne doit pas être encadrée mais signalée comme un commentaire entre guillemets.
Percer pièce 07
Remarque: A la situation initiale, toutes les actions mémorisées se voient affecter la valeur 0
Chronogramme X09 A X11 h A
AutomatismesIndustriels 2.3.2Transitions Les transitions indiquent les possibilités d’évolution entre 2 étapes. On associe à chaque transition une condition logique appelée réceptivitépermet de distinguer parmi toutes les informations qui d’entrée possible, uniquement celles qui sont susceptibles de faire évoluer la partie commande. Suivant les applications, les réceptivités sont inscrites ≥1 + soit littéralement; soit par une expression booléenne; soit symboliquement. ↑a a Notations particulières: a↑: front montant de la variable a ACTION Ab 13 b↓: front descendant de la variable b X13 ↓b 1 : réceptivité toujours vraie ACTION AACTION A 11 113s/X11 : temporisation de 3s après activation de l’étape 11 a [C=4] : valeur booléenne du prédicat "C=4" 3s/X11 2.3.3Liaisons orientées Les liaisons indiquent les voies d’évolution en reliant des étapes aux transitions et réciproquement. Le sens conventionnel de lecture se fait de haut en bas, sauf si une flèche précise un sens différent. 3.Règles d’évolution ♦Règle 1: Situation initiale Étape initiale:01 La situation du diagramme fonctionnel caractérise le comportement initial de la partie commande visàvis de la partie opérative. Elle correspond aux étapes actives à la mise en énergie du système, repérées comme étapes initiales. Il doit toujours y avoir au moins une étape initiale. 10 1010 z ♦Règle 2: Franchissement d’une transition + += += Une transition estvalidéelorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. 11 1111 Une transition estfranchissable lorsqu’elleest validée et que la z réceptivité associée à la transition est vraie. Cette transition est alors obligatoirement franchie. Transition Transition ♦Règle 3: Évolution des étapes actives 09 1322 Le franchissement d’une transition entraîne l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes. + Ex: transition validée si étapes 9, 13, 22 actives transition franchie si transition validée et a+bc=1 15 16ceci entraîne:activation des étapes 15 et 16 désactivationdes étapes 9, 13, 22 09 130913 ♦Règle 4: Franchissement simultané de transitions Plusieurs transitions, simultanément franchissables sont simultanément franchies. Pour montrer cette condition, on représente le groupement de liaisons par deux traits parallèles.15 161516 . . CO_GRAFCET.DOC page4
AutomatismesIndustriels En se servant de l’état actif de certaines étapes, il est possible de synchroniser deux branches de graphes initialement indépendantes. (Le symbole∇repère ici les transitions simultanément franchies.) ♦Règle 5: Activation et désactivation simultanées Si, au cours du fonctionnement, une étape est simultanément activée et désactivée, elle reste activée. 0 La durée de franchissement d’une transition, notée∆, ne peut jamais être rigoureusement nulle, même si, théoriquement (règles 3 et 4) elle peut être rendue aussi petite que l’on veut. Il en est de même de la durée d’activation d’une étape. En outre la règle 5 se rencontre assez rarement dans la pratique. Ces règles ont été ainsi formulées pour des raisons de cohérence théorique interne au Grafcet.
4.Structures de base ♦Séquence unique♦Saut d’étapes♦Reprise de séquence Elles est composée d’une suiteSaut de l’étape 12 à l’étape 15 parReprise de la séquence 16, 17, 18 d’étapes pouvant être actives lesla réceptivité f.epar la réceptivitén. m tantque la unes après les autres.réceptivité n.m n’est pas vraie. 12 0116f . e 130217140318n. m15 0419p ♦Séquences sélectionnées♦Séquences simultanées Pour les cas où il est nécessaire d’effectuer une sélectionPlusieurs parmi les séquences, en fonction d’impératifsséquences peuvent fonctionnels. s’exécuter 22Divergence simultanément en ET maisl’évolution p 05des séquences dans Divergence en OU chaquebranche resteindépendante. 2326 Laprésence d’étapesd’attente 060809 (24et 28) est généralement 2427 nécessaire. 071028 g Convergence 11en OUq Convergence 9 enET 2 . . CO_GRAFCET.DOC page5
5.Structures hiérarchisées ♦Tâche Si des séquences apparaissent de façon répétitive, on peut utiliser la notion de tâche. 20 12 + 13 21"Tâche G20" 14 2215 23 "TâcheG20" 1 (ouX13. X15) G20 ♦Macro-étape Suivant l’importance du système à modéliser, on peut faire apparaître différents graphes de niveaux hiérarchiques différents. La notion de macroétape permet de décrire dans un graphe de niveau inférieur le détail d’unprocessus intervenant dans un graphe de niveau supérieur. 10 E20 M20 21 1 30 22 S20 ♦Forçage La notion de forçagene peut être implantée que dans un grafcet à plusieurs graphes partiels hiérarchisés. Il s'agit d'une action continue, notée dans un double cadre, qui agit sur le graphe Gi, hiérarchiquement inférieur" ou "esclave" en configurant ce graphe, depuis n'importe quelle situation, dans un état donné.
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Automatismes Industriels
0 ATTENTION: Le graphe Gi ne peut évoluer que lorsque l'étape du graphe maître qui a provoqué le forçage est désactivée. 920 a 10 21G2{21} d11 22G1 G2 Lorsqu'il y a forçage la réceptivité b doit s'interpréter commeb. X10On peut également forcer un graphe en situation initiale:G2{INIT} dans la situation courante ou figeage: G2{*} en situation vide ou désactivation: G2{ } ♦Encapsulation 10 10 9 20 30 10a e 21 31 * d11 22 32 g G1 G2 32 Remarque: La variable d'activation de l'étape 41 peut être notée:40 X10/X32/X41 ou h X10/G2{32}/G3{41} 41 ou X41 s'il n'y a pas d'ambiguïté dans la numérotation des étapes.
G3 . page6
Une étape encapsulante contient un ensemble d'étapes encapsulées dans un ou plusieurs graphes partiels encapsulés. Un graphe encapsulé peut luimême contenir une étape encapsulante. Les étapes actives à l'activation de l'étape encapsulante (front montant de la variable associée) sont indiquées par le symbole * (lien d'activation). Une étape encapsulante peut être initiale et se note: Dans ce cas, chaque graphe encapsulé associé doit contenir une étape initiale et les seules étapes actives à la mise en énergie sont ces étapes initiales (car il n'y a pas de front montant de la variable X8 à la mise en énergie) et non les étapes repérées *. La désactivation d'une étape encapsulante provoque la désactivation de toutes les étapes de ses graphes encapsulés. 6.Exemples particuliers ♦Cycle avec répétition 2 solutions: •maintenir l’information «départ cycle» (DCY) de façon permanente à l’état logique « 1 » en utilisant un commutateur par exemple; •utiliser une mémoire de marche automatique. 01+ 02fin de cycle n(Départ cycle)(Marche cycle) DCY MCY
ACY
(Arrêt cycle)
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Cycle sans répétition Utilisation d’une étape de fin de cycle: 01 02 n1 finde cycle nDCY Utilisation de deux étapes auxiliaires: 01 1002 11DCY n1 fin de cycle n
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