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Chapitre 1 Le GRAFCET Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 2 Le GRA

Chapitre 1 Le GRAFCET Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 2 Le GRAFCET 1.1 Introduction Le Grafcet, Inventé en 1977 en France par l’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique) est l’abréviation de l’expression «Graphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition». Il permet de décrire tous les comportements attendus d’un automatisme de commande face aux événements ou aux informations issues d’un processus automatisé. En d’autres termes, c’est un modèle graphique de représentation du cahier des charges d’un automatisme logique. Le GRAFCET est diffusé par l’ADEPA (Agence Nationale pour le Développement de la Productique Appliquée à l'industrie). 1.2 Mise en situation Le développement des ateliers flexibles et la robotisation ont imposé un outil graphique simple qui permet, à partir d’un cahier de charges bien définit, de résoudre un problème d’automatisation et d’établir le cycle de fonctionnement du processus, cet outil est le Grafcet. Le Grafcet répond particulièrement bien aux besoins de l’industrie dans les automatismes séquentiels dont la décomposition en étapes est possible. Il nous permet non seulement d’analyser le problème posé mais, également de concevoir une solution programmable quel que soit la technologie de l’automate. Cet outil se base sur une représentation graphique très détaillée du système et ceci, avant de faire sa synthèse. Notre choix s’est porté sur cet outil car c’est un langage clair, strict permettant de décrire un fonctionnement sans ambiguïté. 1.2.1 Normalisation - NFC (Norme français de l’électricité) : La présente norme s'applique à tout système logique de commande d'automatisme industriel quelle que soit la complexité ou la technologie utilisée (électrique, électronique câblée ou programmée, mécanique, pneumatique, etc.). Le diagramme fonctionnel «Grafcet» décrit tout système dont les évolutions peuvent s'exprimer séquentiellement, c'est à dire dont la décomposition en étapes est possible. Le Grafcet peut être aussi utilisé pour la description de processus combinatoire lorsqu'il permet de donner, de l'automatisme de commande, une description séquentielle plus facilement analysable et compréhensible. La présente norme a entré en vigueur depuis 19 juin 1982 sous le nom NFC 03-190 de 1982, et depuis le Comité Electrotechnique International : CEI / IEC 848 (1988), CEI : IEC 1131.3 (mars 1993). Il existe une documentation et symboles graphiques, diagramme fonctionnel "Grafcet" éditée par l'Union Technique de l'Electricité, UTE C03-190 novembre 1990. 1.2.2 Domaine d’application Le diagramme fonctionnel est indépendant des techniques séquentielles “tout ou rien”, pneumatique, électrique ou électronique, câblées ou programmées, pouvant être utilisées pour Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 3 réaliser l’automatisme de commande. Mais l’utilisation de séquenceurs, d’une part, et d’automates à instructions d’étapes d’autre part, permet une transcription directe du diagramme fonctionnel. Cette représentation graphique concise et facile à lire est aisément compréhensible par toute personne en relation avec le système automatisé, du concepteur à l’utilisateur sans oublier l’agent de maintenance. Utilisé industriellement, le Grafcet est aussi enseigné dans les options techniques et l’enseignement supérieur. Noter bien : - Le Grafcet ne s'attarde qu'au fonctionnement normal de l'automatisme et ne prend pas en compte les divers modes de marche et d'arrêt, de même que les défaillances ; - Le GEMMA nous introduira à ces modes ultérieurement. 1.3 Niveaux de Grafcet Le langage Grafcet comporte deux niveaux, dont voici les caractéristiques. Niveau 1 (spécification) : - Ne traite que le comportement logique de l’application ; - Ignore les contraintes spécifiques des capteurs et des actionneurs ; - Les actions et les réceptivités sont décrites par des phrases. Niveau 2 (réalisation) : - Décrit le fonctionnement réel de l’automatisme ; - Tient en compte la technologie des capteurs et des actionneurs ; - Les actions et les réceptivités sont données par des équations logiques sur des signaux réels. Vu les avantages que nous apporte le Grafcet niveau 2, nous allons l’utiliser pour la modélisation de nos futurs processus. 1.4 Eléments de base d’un Grafcet Le Grafcet est une succession de transitions, il est composé de (voir Figure 1.1): - Etape initiale : représente une étape qui est active au début du fonctionnement, elle se différencie des autres étapes en doublant les côtés du carré ; - Etape : à laquelle sont associées des actions, chaque étape est représentée par un carré repéré numériquement ; - Transition : à laquelle est associée une Réceptivité, la transition est représentée par un trait horizontal ; - Réceptivité : les conditions de réceptivité sont inscrites à droite de la transition ; - Action : elles sont décrites littéralement ou symboliquement à l’intérieur d’un ou de plusieurs rectangles reliés par un trait à la partie droite de l’étape ; - Liaisons orientées : reliant les étapes aux transitions et les transitions aux étapes. Ces liaisons seront fléchées que lorsqu’elles ne respectent pas le sens de parcours général du haut vers le bas. Elles indiquent le sens du parcours. Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 4 Figure 1.1 - Eléments de base d’un Grafcet 1.5 Règles d’évolutions d’un Grafcet Règle 1 : Etape initiale L’étape initiale est représentée par un double carré et elle est toujours activée inconditionnellement. Dans un Grafcet on peut avoir plusieurs étapes initiales. Règle 2 : Condition d’activation d’une étape Le passage de l’étape n à l’étape n+1 est soumis à deux conditions : L’étape n doit être active ET la transition correspondante doit être validée. Règle 3 : Activations simultanées On a trois étapes en parallèle simultanée et une transition (a+bc) avec deux autres étapes simultanée 15 et 16 (voir Figure 1.2). Il faut que les étapes 23,14 et 7 soient actives (la transition est franchissable) ET que la transition (a+b.c) soit vraie (la transition est franchie) pour qu’on puisse activer les étapes 15 et 16. Si l’une des trois étapes n’est pas active, on ne peut pas passer à l’étape suivante. On doit avoir les 3 étapes actives et la condition (a+b.c=1). Règle 4 : La convergence et divergence en OU Cette règle est très importante et très utilisé dans les processus industriels notamment les ascenseurs. - La divergence en OU : Le passage de l’étape 11 à l’étape 12 est conditionné par la transition x et le passage de 11 à 13 est conditionner par la transition y (voir Figure 1.3). Si x=1 et y=0, on passe de l’étape 11 à l’étape 12 et si x=0 et y=1, on passe de l’étape 11 à l’étape 13 ; Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 5 Figure 1.2 - Actions simultanées Figure 1.3 - Divergence en OU - La convergence en OU : On a deux étapes qui sont déjà actives et deux transitions, le passage de l’étape 17 à l’étape 19 est conditionné par c et le passage de l’étape 18 à l’étape 19 est conditionné par d (voir Figure 2.4). Après une divergence en OU, on trouve une convergence en OU. Le nombre de branches peut être supérieur à 2. Figure 1.4 - Convergence en OU Règle 5 : Une seule étape doit être activée Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 6 Dans une divergence en OU, une seule branche doit être exécuté (voir Figure 1.5): - Si a est validée on passe de l’étape 1 à l’étape 2 ; - Si b est validée on passer de l’étape 1 à l’étape 3. Figure 1.5 - Une seule étape doit être activée Règle 6 : Actions simultanées C’est à dire plusieurs étapes vont être exécutées en parallèle (par exemple des moteurs, des vérins, des lampes etc. fonctionnent en même temps). Figure 1.6 - Actions simultanées Dans ce cas la transition est réalisée par une fin de course fc (voir Figure 1.6). Le passage de l’étape 1 aux étapes 2 et 3 se fait par la fin de course fc=1 Et des étapes 2 et 3 à l’étape 1 aussi par fc=1. Règle 7 : Passerelle entre Grafcets Si on a un cahier des charges complexe, pour simplifier le Grafcet on peut le diviser en plusieurs Grafcets où chacune gère une partie mais la condition doit être communicante c’est à dire on peut appeler un Grafcet à partir d’un autre. La Figure 1.7 montre une communication bidirectionnelle entre les deux Grafcets et la transition X6 représente l’étape 6 du Grafcet à droite. Le passage de l’étape 1 a l’étape 2 est conditionné par l’activation est la validation de l’étape 6, si l’étape 6 est validé et la transition X6 est validé on peut passer de l’étape 1 a l’étape 2. De même le passage de l’étape 4 à l’étape 5 est conditionné par la validation de l’étape X1 du Grafcet à gauche et le départ du cycle dcy. Règle 8 : Reprise d’étapes et saut en avant - Reprise d’étapes : La reprise d’étapes permet de recommencer plusieurs fois si nécessaire une même séquence comme le montre la Figure 1.8. - Saut en avant : Le saut d’étapes est une sélection de séquence permettant de sauter plusieurs étapes en fonction des conditions d’évolution comme est représenté à la Figure 1.9. Chapitre 1 Le GRAFCET Enseignant : Ridha MAHJOUB 7 Figure 1.7 - Communication bidirectionnelle. Figure 1.8 - Reprise d’étapes uploads/Industriel/ programmation-avancee-des-api-paapi.pdf