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Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.1 SYSTEMES SEQUENTIEL

Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.1 SYSTEMES SEQUENTIELS : LE GRAFCET I - Le modèle GRAFCET 1. Introduction C'est en 1975 qu'une idée apparaît, devant la complexité croissante des automatismes logiques, de créer un outil qui permette la représentation du cahier des charges d'un système, palliant ainsi les inconvénients des différentes méthodes existantes (principalement la lourdeur). Cette réflexion est conduite au sein de l'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) entre universitaires et industriels, et en 1977 un premier rapport sur l'outil GRAFCET paraît. GRAFCET : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. L'écriture en majuscule GRAFCET correspond au modèle GRAFCET, et l'écriture en minuscule grafcet correspond au résultat graphique d'une étude du comportement d'un système. Depuis le modèle GRAFCET a été normalisé (norme internationale), complété afin d'être implanté directement dans la partie commande d'un système (grafcet programmé), à l'aide de divers langages propres aux automates programmables. Lors de la conduite d'un projet, différents grafcets seront élaborés, plus ou moins détaillés, en fonction de l'avancement de l'étude. Ils permettront la description selon différents points de vue, une vision globale du système automatisé, la description du fonctionnement du système d'un point de vue partie opérative, ou encore la description du fonctionnement attendu d'une partie commande identifiée. 2. L'outil graphique Le modèle GRAFCET : il s'agit d'un ensemble constitué d'éléments graphiques (nantis d'une syntaxe), d'une interprétation, et de règles d'évolution. Les éléments graphiques : ETAPES TRANSITIONS LIAISONS ORIENTEES Le réseau alterné étape / transition forme l'ossature du grafcet. L'interprétation : elle traduit le comportement de la partie commande, vis à vis de ses entrées / sorties. Elle associe par exemple des expressions logiques aux étapes et aux transitions. Ce sont : ACTIONS RECEPTIVITES Les règles d'évolution : au nombre de cinq, elles définissent le comportement dynamique de la partie commande. Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.2 On trouve alors la structure graphique suivante : ETAPE : situation dans laquelle le comportement de la partie commande est invariant vis-à-vis de ses entrées et de ses sorties. Une étape est représentée par un carré, numéroté. Une étape est ACTIVE ou INACTIVE. Un point à l'intérieur du carré est parfois utilisé pour l'étude du comportement dynamique du système, lorsque l'étape est active. A une étape i, on peut associer une variable binaire xi dont les états "0" et "1" sont associés respectivement à l'inactivité et à l'activité de l'étape i. L'étape correspondant à l'initialisation du système est appelée étape initiale. Elle est représentée par un double carré. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet. TRANSITION : indique la possibilité d'évolution d'une situation à une autre situation. Le passage d'une situation à la suivante s'accomplit par le franchissement d'une transition, du haut vers le bas. L'évolution peut se faire entre deux ou plusieurs étapes. Une transition est représentée par une barre perpendiculaire à la liaison. Pour faciliter la lecture, une transition peut être repérée par un identificateur, ou désignée par les étapes qu'elle sépare (l'identificateur sera placé à gauche). ACTION : associée à une étape, une action n'est commandée que lorsque l'étape est active. On parle d'assignation sur état (en mode continu), ou d'affectation sur événement (en mode mémorisé) [cf. §IV]. RECEPTIVITE : équation booléenne logique associée à une transition. C'est une fonction logique des entrées, de variables auxiliaires et/ou de l'activité d'étapes. Elle permet de distinguer parmi toutes les variables du système, celles qui sont susceptibles de faire évoluer la partie commande par franchissement d'une transition. Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.3 LIAISONS : elles relient les étapes et les transitions, elles sont orientées. Le sens général est de haut en bas, s'il n'est pas indiqué. Des flèches doivent être utilisées dans le cas contraire, ou lorsque cela facilite la lecture. On peut utiliser parfois des lignes obliques, dans l'optique de clarifier le grafcet. 3. Règle de syntaxe L'alternance ETAPE - TRANSITION et TRANSITION - ETAPE doit toujours être respectée quelle que soit la séquence parcourue : # Deux étapes ne doivent jamais être reliées directement, elles doivent être séparées par une transition. # Deux transitions ne doivent jamais être reliées directement, elles doivent être séparées par une étape. La règle peut paraître évidente mais des erreurs sont souvent commises : 4. Les cinq règles d'évolution REGLE N° 1 : Situation initiale La situation initiale du grafcet caractérise le comportement initial de la partie commande vis-à-vis de sa partie opérative. Elle correspond aux étapes actives au début du fonctionnement, soit à la mise en énergie de la partie commande. REGLE N° 2 : Evolution entre situations Une transition est soit VALIDEE, soit NON VALIDEE. Elle sera validée lorsque toutes les actions immédiatement précédentes reliées à cette transition sont actives. L'évolution de la situation du grafcet correspondant au FRANCHISSEMENT d'une transition ne peut se produire que lorsque : - la transition est VALIDEE, et - la RECEPTIVITE ASSOCIEE à cette transition est vraie. Lorsque ces deux conditions sont réunies, la transition devient FRANCHISSABLE, elle est alors obligatoirement franchie. REGLE N° 3 : Evolution des étapes actives Le franchissement d'une transition entraîne SIMULTANEMENT l'activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de TOUTES les étapes immédiatement précédentes. Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.4 Visualisation de l'évolution dynamique d'un grafcet, transition validée ou non, franchissable ou non, étape active ou non : Transition non validée La transition (1) n'est pas validée car l'étape 1 n'est pas active. Transition validée non franchissable La transition (1) est validée car l'étape 1 est active, non franchissable car la réceptivité associée n'est pas vraie. Transition franchissable La transition (1) est franchissable : elle est OBLIGATOIREMENT franchie. Transition franchie Le franchissement de la transition (1) active l'étape 2, et désactive simultanément l'étape 1. Autres cas d'évolution, activation de séquences parallèles et synchronisation de séquences (on retrouvera ces structures particulières, dans le paragraphe suivant). Transition (1) non validée Transition (1) validée non franchissable Transition (1) franchissable Transition (1) franchie REGLE N° 4 : Evolutions simultanées Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. REGLE N° 5 : Activation et désactivation simultanée s Si au cours du fonctionnement de l'automatisme , une même étape doit être simultanément activée et désactivée, elle reste ACTIVE. Cette règle peut être illustrée par l'exemple ci-après, mais elle reste en pratique peu utilisée. Lorsque la réceptivité (↑a.b) devient vraie, l'étape [1] étant active, la transition (1/2) est franchie. L'évolution implique l'activation de l'étape [2], et la désactivation de l'étape [1]. Mais dans le même temps, la liaison de droite impose l'activation de l'étape [1]. ⇒ Celle-ci reste ACTIVE. Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.5 De même, si b reste vraie, un nouveau front montant de a entraîne l'évolution entre [2] et [3], rendant ACTIVE l'étape [3] tout en laissant ACTIVE l'étape [2]... Pour visualiser l'évolution, il est possible de construire les chronogrammes... 5. Evolution fugace et non fugace # Evolution non fugace : c'est le cas général, l'événement d'entrée ne provoque qu'un seul pas d'évolution (franchissement simultané d'une ou plusieurs transitions). L'état obtenu est stable. # Evolution fugace : dans certain cas, l'application des règles d'évolution peut conduire à franchir successivement des transitions (en plusieurs pas d'évolution) si les réceptivités associées aux transitions postérieures sont déjà vraies lors du franchissement. L'évolution correspondante, dite fugace, correspond à une succession d'états instables, durant lesquels les étapes instables ne sont pas activées. On dit qu'elles ont été virtuellement activées et désactivées, de même que les transitions associées ont été virtuellement franchies. Conséquence importante : lors d'une évolution fugace, les actions associées aux étapes virtuellement activées ne sont pas commandées (l'assignation sur état n'a pas lieu). Seules les actions mémorisées seront prises en compte [cf. §IV]. II – Structure générale d'un grafcet 1. Exemple de description à l'aide du modèle GRAFCET Cycle d'une seule séquence Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.6 Fonctionnement de la perceuse : La broche tourne en permanence. La pièce est fixée par l'opérateur, et celui-ci donne l'information de départ du cycle. L'approche à grande vitesse (h, b1). Le perçage en vitesse lente (b1, b3). La remontée à grande vitesse. 2. Les principales structures d'un grafcet Les principales structures d'un grafcet sont représentées ci-dessous. Pour chaque structure, il est impératif de respecter la règle de syntaxe et l'alternance étape / transition. : “Activation de séquences parallèles “Raccordement de séquences (après une sélection)” “Saut d'étapes” “Reprise de séquences” “Parallélisme structural” c “Synchronisation de séquences “Selection de séquences Ch III – Systèmes à logique séquentielle – Le GRAFCET – p.7 Activation de séquences parallèles : il s'agit d'une "distribution", le franchissement d'une transition entraîne l'activation des étapes suivantes. Sélection de séquences : il s'agit d'une "sélection", seule une branche sera suivie. Il est préférable de rendre le OU exclusif (la structure ne l'impose pas), par la mise en place de deux réceptivités elles-mêmes exclusives. Synchronisation de séquences : la transition n'est uploads/Industriel/ ch3-systemes-sequentiels-grafcet.pdf