notions avancés en grafcet: le gemma le...

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LE GEMMA

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Notions avancés en Grafcet: Le figeage

Lorsqu’un Grafcet est figé aucune transition ne peut être franchise. Il reste donc àl’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.

10


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.

11


L’implantation en diagramme échelle se fait avec les transitions.

G2 (transition)X20 x

X21 y

X22 z

.

.

.

X5

X5

X5

.

.

.

y21

y22

y23

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Remarque importanteRemarque 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

X22

.

.

.

X5

X5

.

.

.

A+

B+

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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.

2

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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.

a

5

6

x

y

20

21

22GRAFCET de

niveau supérieur G1

GRAFCET forcé G2

F/G2:(21)

21

15


L’implantation en diagramme échelle se fait avec les étapes.

G2 (étapes) X20y20

.

.

.

X20 y21

X21y21

X21 y22

y22 X22...

X5

X5

X5

16

Le GEMMAGuide d'Étude des Modes de Marches et d'Arrêts

Inventé en France (1981) par AFCET

Pourquoi:Besoin d'un vocabulaire commun et précisBesoin d'une approche guidée

GEMMA

A1 <Arrêtdans l'état

initial>

F2 <Marche depréparation>


A1 <Arrêtdemandé>

dcyPréchauffage

Moulage

m

afc

t

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Utilité du GEMMAPermet le recensement et la description des différents états du système, de la mise en route à la production normale

Précise les procédures à mettre en oeuvre après analyse d'une anomalie ou d'un défaut de fonctionnement

GEMMA

A1 <Arrêtdans l'état

initial>



A1 <Arrêtdemandé>

dcyPréchauffage

Moulage

m

afc

t

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Feuille de GEMMA

21

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

3

22

Concept #1 du GEMMAHypothèses:

La Partie Commande est en ordre de marche avec tous ses organes alimentésLa Partie Opérative peut être dans un état quelconque (en marche, hors-énergie, ...)

23

Cela entraîne une première division de la feuille du GEMMA

PC en Énergie

PC h

ors

Éner

gie

Concept #1 du GEMMA

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Cela entraîne une première division de la feuille du GEMMA

Partiecommande

hors énergie

Partie commande enénergie

P.C. en énergie

P.C. hors énergie

A F

D

Procéduresrelatives à la

PartieCommande

Partie commandeactive

P.C. active

P.C. hors énergieou P.C. inactive ou

défaut P.C.

A F

D

Général

Automate

Concept #1 du GEMMA

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Concept #2 du GEMMALe 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 produitsManutentionStockage, ...

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Concept #2 du GEMMACela entraîne une seconde division de la feuille du GEMMA

En PRODUCTION

Hors PRODUCTION

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Concept #3 du GEMMAIl y a 3 grandes familles de modes de marches et d'arrêtsLa famille F:

Procédures de fonctionnementLa famille A:

Procédures d'arrêtsLa famille D:

Procédures de défaillances

4

28

Concept #3 du GEMMACela entraîne une troisième division de la feuille du GEMMA

FonctionnementArrêt

Défaillance29

Concept #3 du GEMMACela entraîne une troisième division de la feuille du GEMMA

A Procédures d'arrêt (et deremise en route)

Remise enroute

A5, A6, A7

Arrêt

A1, A2, A3, A4

Mise en sécurité ou maintient de ladisponibilité sur défaillance

D1, D2, D3

D Procédures en défaillancede la P.O.

F Procédures defonctionnement

Mise en ou horsservice

Fonctionnementnormal

F1, F2, F3

Essais etvérification

F4, F5, F6

30

Les rectangles étatsChaque mode de marche et d'arrêt est désigné par un rectangle étatSeul un rectangle-état est actif dans un GEMMA

Préchauffage de la tête de scellage à250 °C

F2 < Marche de préparation >

symboled'appartenance

désignation du mode(vocabulaire général)

Place réservée à la description de cequi se passe dans ce mode(appellation maison) 31

Les rectangles étatsUn rectangle état appartient à l'une ou l'autre des 3 familles et est situé dans ou hors de la zone de production

Préchauffage de la tête de scellage à250 °C

F2 < Marche de préparation >

symboled'appartenance

désignation du mode(vocabulaire général)

Place réservée à la description de cequi se passe dans ce mode(appellation maison)

32

Les rectangles étatsIl y a 16 rectangles au total :

6 dans la famille F7 dans la famille A3 dans la famille D

33

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:

5

34

Rectangles états zone F

35

Rectangles états zone FF1 - Production normale

Obligatoire dans tout GEMMAGRAFCET de base

1

2

dcy

VA

3

a1

VA

4

b1

VB

VB

5

a0

b0

Rectangle F1du GEMMA

36

Rectangles états zone FF2 - Marche de préparation

PréchauffageRemplissageOu toute opération de préparation essentielle à la production.

37

Rectangles états zone FF3 - Marche de clôture

VidageNettoyageOu toute opération assurant une remise en condition initiale de l’automatisme.

38

Rectangles états zone FF4 - Marche de vérification dans le désordre

Mouvements séparésFonctions séparéesMode dit “Manuel”

Man Auto

Ext. V1

Ret. V1 39

Rectangles états zone FF5 - Marche de vérification dans l'ordre

Test de cycle ou de partie de cycle de production à la cadence désiréeTypes de marche:

Étape par Étape;Cycle par Cycle;Séquence par Séquence;Poste par Poste.

Mode « semi-automatique »

Man Auto½Auto

6

40

Rectangles états zone FF6 - Marche de test

Étalonnage et réglage de l'automatisme

41

Famille A : Procédures d'arrêtOn retrouve ici tous les modes ou états qui conduisent à un arrêt du système pour des raisons EXTÉRIEURES

Fin de la journée de travailManque de matière

ARRÊT NORMAL

42

Rectangles états zone A

43

Rectangles états zone AA1 - Arrêt dans l'état initial

Obligatoire dans tout GEMMAÉtape initiale du GRAFCET de niveau 2

1

2

dcy

VA

3

a1

VA

4

b1

VB

VB

5

a0

b0

Rectangle A1du GEMMA

44

Rectangles états zone AA2 - Arrêt demandé en fin de cycle

État transitoire vers l'état A1Mémorisation de la demande d'arrêtLe cycle en cours doit se terminer pour retour aux conditions initiales

ARRÊT45

A3 - Arrêt demandé dans un état déterminéTransitoire vers l'état A4

ARRÊT


7

46

A4 - Arrêt obtenuL'automatisme est arrêté dans un état autre que l'état initialL’arrêt peut se faire:

En fin de cycle;En fin de séquence;En fin d’étape (figeage).


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A5 - Préparation de remise en route après défaillance

Comprend généralement:dégagement, nettoyage,...

Opérations souvent manuelles:Intervention de l'opérateur


48

A6 - Mise en état initial de la partie opérative

Séquences permettant de remplir les conditions de l'état initialL’initialisation peut être:

Manuelle, par action sur chaque actionneur;Automatique, par une séquence pré-établie (bouton d’initialisation).

INIT.


49

A7 - Mise de la partie opérative dans un état déterminé

Séquences permettant de remplir les conditions d'un état autre que l'état initialGénéralement de façon manuelle

Man Auto


50

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'urgenceDéfaillance de la partie opérative

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Rectangles états zone D

8

52

Rectangles états zone DD1 - Arrêt d'urgence

Arrêt immédiatDégagementsProcédures limitant les dégâts

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Rectangles états zone DD2 - Diagnostic et/ou traitement de la défaillance

Examen et réparationIntervention humaine

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Rectangles états zone DD3 - Production tout de même

Production dégradéeProduction forcéeUtilisation d'opérateurs non-prévus

55

Mise en oeuvre du GEMMAUtilisation 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

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Approche souhaitable

Étude du processus d'actionET définition du cycle de

productionGRAFCET de niveau 1

Définition de la P.O. et descapteurs ET établissementdu GRAFCET opérationnel

de base

GRAFCET de niveau 2

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Sélection des modes demarches et d'arrêts avec

mise en évidence desliaisons entre ces modes

GEMMA

9

58


Définition à l'aide du GEMMAdes conditions d'évolution

entre les états de marches etd'arrêts

GEMMA Pupitre de commandeGRAFCET complet

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Choix d'une technologie decommande:

électrique, électronique oupneumatique, câblée ou programmée...

GUIDESTECHNOLOGIQUES

Conception du schéma ou duprogramme de commandedans la technologie choisie

60

Sélection des modes de marche et d'arrêts

Envisager tous les rectangles états proposés par le GEMMA:

Si il est retenu, y inscrire un texte clair expliquant ce qui est attendu

Sinon, le marquer d'un X



Arrêt d'urgenceD1

Fermer la valve D.Figeage de l'automatisme.

Arrêt demandé en fin de cycleA2

61


Rechercher les évolutions d'un état à l'autre

Si l'évolution est retenue, la mettre en gras



62


Les états A1 et F1 sont obligatoiresOn 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 ?



63




10

64

Conditions d'évolution entre les états

Évaluer les conditions pour chaque évolution retenue

Permet de concevoir le pupitre de commandeEntraîne l'ajout de capteurs sur la machinePermet de compléter le GRAFCET



65


Type de passage d'un état à l'autreAvec condition d'évolution

Inscrire clairement cette condition sur le GEMMA



66


Type de passage d'un état àl'autre

Sans condition expliciteLorsque la condition est évidente (ex.: fin de cycle)Lorsqu'elle dépend de l'intervenant

• Intervention humaine



67

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

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Conséquences de l'utilisation du GEMMA

Le GEMMA suivra la machine (comme le GRAFCET) servant aux dépannages ou aux modifications

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Exemple de GEMMA typesGEMMA minimal d’une machine semi-automatique

A1 < Arrêt dans état initial >

F1 < Production normale >

DCY.ci

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70

Exemple de GEMMA typesGEMMA minimal d’une machine automatique



AUTO.DCY.ci

A2< Arrêt demandé en finde cycle > ACY

71

Exemple de GEMMA typesGEMMA d’une machine automatique ou semi-automatique exigeant une marche de préparation



AUTO.DCY.ci

A2< Arrêt demandé en finde cycle > ACY+/AUTO

F2 < Marches de préparation >

Préchauffage à300 °C

T>=300 °C

Chauffage à 300 °Cmaintenu

72

Exemple de GEMMA typesGEMMA d’une machine exigeant une marche de préparation et une marche de clôture



AUTO.DCY.VIDE.ci



Remplir le convoyeur

PLEIN

F3 < Marches de clôture >

Vider le convoyeur

VIDER

AUTO.DCY.PLEIN.ci

VIDE

Sans vider le convoyeur

Le convoyeur peut êtrevide ou plein en état initial

73

Exemple de GEMMA typesGEMMA avec marches de préparation et de clôture et un arrêt dans un état autre qu’initial



AUTO.DCY.ci

A3< Arrêt demandé dansun état déterminé > PAUSE


Remplir le convoyeur

PLEIN

F3 < Marches de clôture >

Vider le convoyeur

VIDER

VIDE

A4 < Arrêt obtenu >

AUTO.DCY

Le convoyeur estobligatoirement vide

Arrêt avec le convoyeurplein

Finir le cycle en cours

74

Exemple de GEMMA typesGEMMA d’une machine avec arrêt d’urgence



AUTO.DCY.ci


D1 < Arrêt d'urgence >AU

Depuis tout état

A5< Préparation pour remiseen route après défaillance >

A6 < Mise P.O. en état initial >

/AU

ci

75

Exemple de GEMMA typesGEMMA avec arrêt d’urgence et remise en route àl’état ou la machine était lors de l’arrêt d’urgence



AUTO.DCY.ci


D1 < Arrêt d'urgence >AU

Depuis tout état

A5< Préparation pour remiseen route après défaillance >

A7< Mise P.O. dans l'étatdéterminé >

/AU

état obtenu A4 < Arrêt obtenu >AUTO.DCY

12

76

Exemple de traduction d'un Grafcet "enrichi" en diagramme échelle

77

EXEMPLE : Les Grafcet suivants représentent le fonctionnement d ’une machine ayant un mode d’arrêt d ’urgence et un mode de test.

X1

X2

X3

X4

A

B

C

DCY

aa

bb

cc

Fonctionnement normal

X100

X101 E F/G1: (*)

AU

Arrêt d'urgence

AU

X200

X201 F/G1: (X1)

TEST

Mode de test prioritaire

A B C

t1 t2 t3

TEST

78

Grafcet de fonctionnement normal

Transition F.N.

X1 DCY X101 Y01

X2 aa X101 Y02

X3 bb X101 Y03

X4 cc X101 Y04

Etapes F.N.

X01Y04

X01 Y01

X201

X02Y01

X02 Y02

X201

X03Y02

X03 Y03

X201

X04Y03

X04 Y04

X201

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Grafcet d’arrêt d’urgence

Transition A.U

X100 AU Y100

X101 AU Y101

X100Y101

X100 Y100

X101Y100

X101 Y101

Étape A.U

80

Grafcet de test

Transition TEST

X200 TEST Y200

X201 TEST Y201

X200Y201

X200 Y200

X201Y200

X201 Y201

Étape TEST

81

Actions du GrafcetAction

AX02

X201 t1

BX03

X201 t2

CX04

X201 t3

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