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1 Faculté d’Electronique et Informatique Département Instrumentation et Automat

1 Faculté d’Electronique et Informatique Département Instrumentation et Automatisme Module : Automates Programmables Industriels Notes de cours M.LARIBI Chapitre II GRAFCET Le chapitre II : Il fera l’objet du TD 1, 2 et 3. Il est important de connaître cet outil de représentation, sachant que la programmation directe d’un GRAFCET reste limitée à certains automates programmables industriels, il est toujours possible de transformer un GRAFCET en machine à états finis. Toute la complexité du GRAFCET en tant que machine d’états, sont très bien décrites dans ce chapitre. 2 II.1 Introduction Structure d’un système automatisé de production (SAP) Il est constitué de trois parties : II.1.1 La Partie Opérative (PO) qui opère sur la matière d’œuvre et le produit. Elle regroupe : 1. Les effecteurs : c’est l’outil mis en mouvement par les actionneurs (robotique : effecteur de perçage, pompes, têtes de soudure, etc.) ; 2. Les actionneurs : éléments chargés de convertir l’énergie afin de l’adapter au besoin de la partie opérative ; cette énergie étant ensuite consommée par les effecteurs (moteur, vérin, électroaimant, résistance de chauffage, etc.) ; 3. Les préactionneurs : éléments chargés : D’adapter le faible niveau énergétique disponible en sortie de la P.C. au besoin de la P.O ; de distribuer ou de moduler l’énergie délivrée aux actionneurs (contacteur, distributeur, variateur de vitesse,…). 4. Les capteurs qui assument l’ensemble des fonctions de la chaîne d’acquisition de données (fin de course de vérin, détecteur de position, capteur de température, etc.) II.1.2 La Partie Relation (PR) qui comporte le pupitre de dialogue homme-machine équipé des organes de commande permettant la mise en/hors énergie de l’installation, la sélection des modes de marche, la commande manuelle des actionneurs, la mise en référence, le départ des cycles, l’arrêt d’urgence… ainsi que des signalisations diverses telles que voyants lumineux, afficheurs, écrans vidéo, sonneries, etc. II.1.2 La Partie Commande (PC) : regroupe les composants (relais électromagnétique, opérateur logique, etc.) et les constituants (API, cartes à microprocesseur, micro-ordinateurs, etc.) destinés au traitement des informations émises par les organes de commande de la PR et capteurs de la PO. PARTIE COMMANDE (PC) PARTIE OPERATIVE (PO) PARTIE RELATION (PR) Informations Information s Ordres Ordres 3 Les ordres résultants sont transmis aux préactionneurs de la PO et aux composants de signalisation de la PR afin d’indiquer à l’opérateur l’état et la situation du système II.2 Notion de point de vue La dimension «point de vue» caractérise la situation de l’observateur décrivant le Système automatisé. II.2.1 Point de vue système (procédé et processus) Description faite par un observateur se situant d'un point de vue externe au SAP. Le point de vue système décrit le comportement du système vis à vis du produit. Le procédé est l’ensemble des fonctions successives exécutées sur un même produit au cours de sa fabrication. Le processus est l’organisation du procédé. C’est la succession des fonctions simultanées réalisées sur tous les produits présents dans le système automatisé. Le GRAFCET du point de vue système permet le dialogue entre le client et le concepteur pour la spécification du système automatisé. II.2.2 Point de vue partie opérative Description du comportement du système faite par un observateur se situant d'un point de vue interne au SAP et externe à la PC. Cette partie décrit les actions produites par les actionneurs à partir des informations acquises par les capteurs. Le GRAFCET du point de vue partie opérative permet le dialogue entre le concepteur de la partie opérative et le concepteur de la partie commande. La notation, à ce niveau peut être littérale (ex : fermeture de la porte) ou symbolique en utilisant les repères du dossier technique. II.2.3 Point de vue partie commande Description du comportement du système par un observateur se situant d'un point de vue interne à la PC Ce GRAFCET prend en compte les choix technologiques et l’ensemble des échanges PC  PO et PC  Opérateur. Il décrit dans un premier temps la marche normale et peut évoluer PARTIE COMMANDE (PC) PARTIE OPERATIVE (PO) PARTIE RELATION (PR) Point de vue SYSTEM E Point de vue PO-PR SAP Point de vue PC 4 en fonction des modes de marches et d’arrêts imposés par le cahier des charges du système automatisé. La notation retenue à ce niveau est la notation symbolique utilisant les repères du dossier technique. II.3 Définitions du grafcet : Le GRAFCET Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commandes Etapes/Transitions) est l’outil graphique le plus utilisé pour la description des systèmes automatisés séquentiels, c’est- à-dire des systèmes dont l’évolution est décomposée en plusieurs étapes. Le GRAFCET emploie un nombre restreint de symboles et d’outils graphiques qui facilitent grandement la compréhension et la réalisation d’un automatisme. Il possède certaines règles spécifiques d’utilisation définies dans la norme européenne EN 60848. Cette technique de représentation a été définie en 1972 par le groupe "systèmes logiques" de l’AFCET, un groupe d’experts scientifiques Français II.3.1 Les niveaux de représentation du grafcet 1. Grafcet de niveau 1 (Spécifications fonctionnelles) : elles décrivent la réaction de l’automatisme face aux informations issues de la partie opérative qui sont reliées directement à la matière d’œuvre utilisée et ceci on utilisant un langage courant. Ces spécifications sont établies indépendamment des solutions techniques qui peuvent être utilisées pour la réalisation de l’automatisme. (la technologie des capteurs et actionneurs non définie). 2. Grafcet de niveau 2 (Spécifications technologiques): ces spécifications apportent les solutions en matière de technologie, nécessaires pour le fonctionnement de la partie commande vis-à-vis de la partie opérative. C’est à ce niveau que le choix des actionneurs et des capteurs est effectué. Utilisation des symboles. 3. Cahier des charges : c’est une description fournie par l’utilisateur au concepteur de l’automatisme des différentes fonctions, valeurs et grandeurs physiques, et de tous les modes d’utilisation et de sécurité du produit final à mettre en œuvre. II.3.2 Mise en œuvre d’un grafcet L’un des avantages que présentes le GRAFCET est sa facilité de mise en œuvre. En effet, la réalisation d’un automatisme à partir d’un grafcet devient facile et rapide, et permet en plus de faciliter les opérations de maintenance. La mise en œuvre d’un grafcet peut se faire par deux façons : 1. Mise en œuvre par logique câblée : en utilisant un circuit électronique (portes logiques, bascules, etc), électrique (contacts électriques, relais, etc), pneumatique ou hydraulique (portes logiques, distributeurs, etc). Cette approche est utilisée dans le cas des systèmes relativement simples et avec un fonctionnement prédéfini et figé. 2. Mise en œuvre par programmation : cette solution est très économique dans le cas des systèmes complexes et mieux adaptée aux systèmes qui nécessitent des modifications de temps à autre. Cette approche est réalisable au moyen des cartes microprogrammée, des PCs, ou par automates programmables industriels (API). Pour comprendre la syntaxe du grafcet, il faut connaitre les éléments fondamentaux suivants: Les étapes, Les transitions. Réceptivités, Actions, Les liaisons orientées, 5 Exemple : Éléments graphiques de base d’un système de marquage Le système de marquage illustré par la Figure 1 sert à marquer des pièces par gravure. Ce système est composé des éléments suivants : Figure 1 : Système de marquage.  Un vérin pneumatique A actionnant un poussoir pour le déplacement et le serrage des pièces ;  Un vérin pneumatique B actionnant un poinçon pour le marquage des pièces ;  Des détecteurs magnétiques a0, a1, b0 et b1 pour la détection des positions des vérins (positions reculées ou avancées ;  Un pupitre de commande composé d’un bouton-poussoir Départ-cycle Dcy et d’un voyant lumineux V. Le fonctionnement de ce système est résumé comme suit :  Le vérin A étant dans sa position de repos et le voyant V allumé, un opérateur place la pièce à marquer devant le poussoir ;  L’opérateur appuie sur le bouton Dcy pour démarrer un cycle de marquage ;  Le vérin A est actionné pour faire déplacer et serrer la pièce au dessous du vérin B ;  Le vérin B fait descendre le poinçon qui réalise le marquage de la pièce ;  Le vérin B remonte jusqu’à sa position haute ;  Le vérin A revient à sa position de repos ;  L’opérateur retire la pièce ;  Le voyant V n’est allumé que si le vérin A est dans sa position de repos. Le grafcet de niveau 1 décrit le fonctionnement du système d’un point de vue fonctionnel sans aucune spécification technologique. Ainsi, les manières par lesquelles les mouvements du poussoir et du poinçon s’effectuent ne sont pas expliquées. Le grafcet fonctionnel de l’exemple précédent est donné par la Figure 2. Pièce Vérin A Vérin B a0 a1 b0 b1 Poinçon Poussoir V Dcy 6 Grafcet de niveau 1 Figure 2 : Grafcet de niveau 1 du système de marquage. Ce grafcet montre : - Les différentes étapes du fonctionnement de l’automatisme ainsi que les actions (ordres) qui leur sont associées. - Les transitions et leurs réceptivités (informations) associées. - Les liaisons d’étape à transition et de transition à étape (les liaisons non fléchées sont implicitement orientées du haut vers le bas). Grafcet de uploads/Industriel/ chapitre-ii-grafcet-1-pdf.pdf