ommande e gra phe f tape-t onctionnel de...
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LE GRAFCET
Edition du 03/02/2004 M. GRISLIN - page 1
IUT GE2iValenciennes
Le Grafcet : outil de modélisation
GRAphe Fonctionnel deCommande Etape-Transition
Martial GRISLIN - IUT GE2i Valenciennes
LE GRAFCET
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Plan
I - Le Grafcet➥ Pourquoi le Grafcet➥ Eléments du Grafcet➥ Structure de base, actions associées, réceptivitésexercices d ’application
II - Implantation du Grafcet dans le système de commande➥ le Grafcet existe➥ le Grafcet n’existe pas
III - Etude de cas
LE GRAFCET
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Le Grafcet
I - Le Grafcet➥ Pourquoi le Grafcet➥ Eléments du Grafcet➥ Structure de base, actions associées, réceptivitésexercices d ’application
II - Implantation du Grafcet dans le système de commande➥ le Grafcet existe➥ le Grafcet n’existe pas
III - Etude de cas
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LE GRAFCET
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L’automaticien doit se référer au cahier des charges pourréaliser l’automatisme : le CdC fait force de loi.
le GRAFCET peut être utilisé pour décrire le CdC.
Cahier des charges
Le cahier des charges :➥ descriptif fourni par l’utilisateur➥ descriptif des différents modes de marches et des sécurités➥ décrit le comportement de la partie opérative par rapport à la partie
commande.
� il existe des outils :le GRAFCET, les organigrammes, les logigrammes, les chronogrammes ...
� la description du fonctionnement ne doit pas être source de malentendus(mots ambigus, mots techniques..)
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1 Pourquoi
LE GRAFCET
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Historique2
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1 Pourquoi
1975 Création du Grafcet par le groupe Système logiques - AFCET➥ groupe de travail Equipement de Production Automatisée - ADEPA➥ idem en Allemagne norme DIN 40719
1982 Norme Française NF C03-1901985 Publication de nouveaux concepts par le GREPA1988 Norme Européenne CEI 848
➥ diagramme fonctionnel pour systèmes de commandeou function chart for control systems
1990 Révision norme Française UTEC 03-190 : approbation internationale1993 Révision norme Française UTEC 03-191 : Complément1995 version française norme UTEC 03-190
Intégration du concept Grafcet dans la norme européenne sur les langages deprogrammation des automates : SFC - diagramme fonctionnel en séquence ousequential function chart (CEI 61131-3 juil. 93, vF NF EN 61131-3 nov. 93)
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Outil de description d ’un CdC
CAHIER DES CHARGES (partiel)A l’état initial le poinçon est en position haute, l’opérateur installe la pièce,une action sur marche fait descendre le poinçon jusqu’à la position bassepuis il retourne en position initiale. Le voyant s’allume pendant le travail.
0
1
2
Marche ET position haute
Position basse
Position haute
ATTENTE
DESCENDRE
MONTER VOYANT
VOYANT marche
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1 Pourquoi
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Eléments du Grafcet
0
1
2
Ma ET bas
bas
haut
D
M
ETAPE INITIALE• La ou les étapes initiales = état du
système au début du fonctionnement.
ETAPE =• un comportement stable du système.• numérotées• une ou plusieurs actions associèes• active ou inactive
ACTIONS• réalisées lorsque l'étape associée est
active• inconditionnelles ou conditionnelles,
temporisées, à niveaux, mémorisées,impulsionnelles.
TRANSITION• possibilités d’évolution du cycle• 1 réceptivité à chaque transition
RECEPTIVITE• condition logique qui permet l’évolution• comptes-rendus en provenance de la
PO ou des consignes du pupitre
LIAISONS ORIENTEES• lire de haut en bas• dans un autre sens indiquer le sens
par une flèche.
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3
1 Structure
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Structure de base
Divergence en OU
Convergence en OU
6
6
6
1
2 5
3
4
6
7
9
8 10
11
12
13
Divergence en ET
Convergence en ETSéquences simultanées
Séquence
Saut d’étapes
Reprise d’étape
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1 Structure
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Séquence unique
➥ Dans un cycle à séquence unique les étapes et lestransitions se succèdent de manière linéaire.
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1 Structure
10
11
12
13
14
Ma • haut
...
...
...
...
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Sélection de séquence
➥ Un GRAFCET est dit à sélection de séquence lorsque àpartir d’une étape plusieurs évolutions sont possibles.
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3
1 Structure
R10 • r R10 • /r
10
11
12
13
14
20
21
22
... ...
... ...
... ...
...
Séquences exclusivesles réceptivités associéesne peuvent pas être vraiessimultanément.
Saut d’étapespermet de sauter plusieursétapes en fonction desconditions d’évolution.
R10 • r R10 • /r
10
11
12
13
14
...
...
...
...
Reprise d’étapespermet de recommencerplusieurs fois une mêmeséquence.
R14 • r R14 • /r
10
11
12
13
14
...
...
...
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Exemple de sélection de séquence2
3
1 Structure
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Une étaped ’attente estnécessaire
Parallélisme structural
➥ Dans un cycle à séquences simultanées, les séquencesdébutent en même temps, finissent en même temps, maisles étapes de chaque branche évoluent de façonindépendante ..
2
3
1 Structure
10
11
12
13
14
20
21... ...
... ...
...
Faire la queue
Manger au RU
MacDo
T = 12h
T = 13hCours d’auto
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Les 5 Règles du Grafcet
L'initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement.Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les cotés dessymboles correspondants.
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 à la transition est vraie.Elle est alors obligatoirement franchie.
Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatementsuivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, ellereste active.
REGLE 1
REGLE 2
REGLE 3
REGLE 4
REGLE 5
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1 Structure
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R1-L'initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement.Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les cotés des symbolescorrespondants.
R3-Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et ladésactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
R4-Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.R5-Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle resteactive.
R2-ne 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 à la transition est vraie.Elle est alors obligatoirement franchie.
Exercice d’application 12
3
1 Structure
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Actions à niveaux
➥ Dans une action à niveaux, la sortie n’est vraie que sil’étape est active
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1 Structure
11
12
13
Mo
De
Mo
...
...
...
t
Mo
De
X13
X12
X11
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Actions mémorisées
➥ Dans une action mémorisée on distingue la mise à 1 et lamise à 0 de l’action.
• La norme CEI précise la mise à 1 et la mise à 0 par les lettres S (set)et R (reset).
Description usuelle
2
3
1 Structure
11
12
13
L = 1
L = 0
...
...
...
Norme CEI
11
12
13
L
L
...
...
...
S
R
t
L
X13
X12
X11
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Actions conditionnelles
➥ Une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape estactive ET la condition est vraie.
• La norme CEI précise les actions conditionnelles par un C.
Description usuelle
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3
1 Structure
11
12
Ma si m
...
...11
12
Ma
...
...
m
Norme CEI
11
12
Ma si m
...
...
C
t
Ma
m
X11
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Prise en compte du temps 1/2
➥ Prise en compte du temps au niveau des actions• On distingue 2 types d’actions, les actions retardées et les actions
à durée limitée.
La prise en compte du temps dans un Grafcet peut être traitée soit auniveau de la description des actions ou dans l’écriture des réceptivités.
Description usuelle
2
3
1 Structure
11
12
Ma
sqa
...
T/X11/3s
Norme CEI
11
12
MaL = 3s
sqa
...
L
t
Ma
sqa
X11
3 sT
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Prise en compte du temps 2/2
Description usuelle
➥ Prise en compte du temps au niveau des actions• On distingue 2 types d’actions, les actions retardées et les actions
à durée limitée.
2
3
1 Structure
11
12
Ma
sqa
...
T/X11/3s
Norme CEI
11
12
MaL = 3s
sqa
...
D
t
Ma
sqa
X11
3 sT
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Prise en compte du temps
Non...C’est l’inverse !!!!
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Réceptivités particulières 1/2
➥ Prise en compte du temps dans les réceptivités
La prise en compte du temps dans un Grafcet peut être traitée soit auniveau de la description des actions ou dans l’écriture des réceptivités.
Description usuelle
2
3
1 Structure
11
12
Ma
T / X11 / 3s
...
Norme CEI
11
12
Ma
3s / x11
...
t
Ma
X11
3 s
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Réceptivités particulières 2/2
➥ Prise en compte des événements
• Front montant
↑↑↑↑a prend la valeur 1 à l’instant dupassage de 0 à 1 de la variable a
• Front descendant
↓↓↓↓a prend la valeur 1 à l’instant dupassage de 1 à 0 de la variable a.
2
3
1 Structure
t
a
↑↑↑↑a
↓↓↓↓a
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Exemple - fronts2
3
1 Structure
dcy
sqa
10
11 Moteur
dcy . sqa
/sqa
12 Moteursqa
10
11 Moteur
dcy . sqa
sqa
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Exercice d ’application2
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Ex.
Translation / Descente (ex. 1 et 2 / AFS)
TETE 1- Proposer un Grafcet pour la translation2- proposer un Grafcet pour la descente3- Associer les 2 Grafcets
Extinction d ’incendie (ex. 1 / AD)
Rampe 1
Rampe 2
3 124
5
6détecteur
1- Proposer un Grafcet de commande
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IUT GE2iValenciennes
Implantation du Grafcet...
�
I - Le Grafcet➥ Pourquoi le Grafcet➥ Eléments du Grafcet➥ Structure de base, actions associées, réceptivitésexercices d ’application
II - Implantation du Grafcet dans le système de commande➥ le Grafcet existe➥ le Grafcet n’existe pas
III - Etude de cas
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LE GRAFCET
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Implantation du Grafcet
le Grafcet existe :➥ Combinatoire d’entrée = modes de marche, sécurités➥ Edition du Grafcet➥ Combinatoire de sortie
le Grafcet n ’existe pas :➥ « Traduire » en équation➥ ≠ méthodes
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1
Implantation
Déroulement
programme
Déroulement
programme ?
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Le Grafcet existe2
3
1
G7 existe
RUN STOP
Traitement interne
Acquisition entrées
PROGRAMME
Mise à jour sorties
Recopie des entrées réelles
Ecriture des sorties réelles
Implantation du programmede commande
1
6
Monter
Monter
Sens de
lecture
Monter = X1
suite duprog...
Monter = X6
Monter = X1 ou X6suite du prog...
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Respect des régles du G7 Valable quelque soit la “forme” du G7
⇒⇒⇒⇒ ne posera aucun pb de fonctionnement
+ rapide à programmer pb selon la forme du Grafcet
⇒⇒⇒⇒ à banir !
Le Grafcet n ’existe pas
2 méthodes de mise en équation du Grafcet❶ méthode structuré et normalisée
❷ méthode “industrielle”
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G7 existe
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3 étapes
1- Recherche des équations des conditions defranchissement des transitions
2 - Ecriture des équations du Grafcet
3 - Ecriture du combinatoire de sortie
⇒⇒⇒⇒ identique pour les 2 méthodes
⇒⇒⇒⇒ différent selon la méthode
⇒⇒⇒⇒ identique pour les 2 méthodes
G7 existe2
3
1
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Recherche des équations CFi
1- Ecrire les équation de franchissement :
CF0 = X0 . (marche . position haute)
Méthode 1 et 2
CF (i) = X (i) . transition (i)
0
1
2
Marche ET position haute
Position basse
Position haute
ATTENTE
DESCENDRE
MONTER VOYANT
VOYANT CF1 = X1 . position basse
CF2 = X2 . position haute
2
3
1
G7 existe
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0
1
2
Marche ET position haute
Position basse
Position haute
ATTENTE
DESCENDRE
MONTER VOYANT
VOYANT
CF0
CF1
CF2
Ecriture des équations du Grafcet
2- Ecrire les équations qui régissent le Grafcet :≠≠≠≠ selon la Méthode
X (i) = CF (i-1) + X (i) . /CF (i) X (i) = CF (i-1) + X (i) . /X (i+1)
X0 = CF2 + X0 . /CF0
X1 = CF0 + X1 . /CF1
X2 = CF1 + X2 . /CF2
X0 = CF2 + X0 . /X1
X1 = CF0 + X1 . /X2
X2 = CF1 + X2 . /X0
Méthode 1 Méthode 2
+ init
( ). /init
( ). /init
+ init
( ). /init
( ). /init
Positionnement deséquations en étape initiale
Équation des Cfi directementsaisie dans les équations d’Xi
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G7 existe
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Conditions de sécurité liées au mode
cond.
Ecriture du combinatoire de sortie
3- Ecrire le combinatoire de sortieMéthode 1 et 2
Mode de marche
0
1
2
Marche ET position haute
Position basse
Position haute
ATTENTE
DESCENDRE
MONTER VOYANT
VOYANT
Conditions d’activation de la sortie
Conditions de sécurité indépendante du mode
auto X1
X2 Cond. X2
AU
manu BP Cond. manu
VOYANT
2
3
1
G7 existe
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Etude de cas
�
�
I - Le Grafcet➥ Pourquoi le Grafcet➥ Eléments du Grafcet➥ Structure de base, actions associées, réceptivitésexercices d ’application
II - Implantation du Grafcet dans le système de commande➥ le Grafcet existe➥ le Grafcet n’existe pas
III - Etude de cas
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LE GRAFCET
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Etude de cas
Etude de cas Type➥ Ligne de traitement de surface...➥ Chaîne de remplissage…
Ligne de production...
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Etude de cas