Le GRAFCET

Le GRAFCET S si COURS 1. Présentation Dans ce chapitre, on étudiera une structure graphique : le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition). C’est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est très utilisé pour la programmation des automates programmables industriels (API). L’API TSX17 possède 26 entrées et 18 sorties 2. Identification de la fonction réalisée Les automates programmables industriels réalisent la fonction TRAITER de la chaîne d'information : 3. Définitions Le GRAFCET est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est composé d’étapes, de transitions et de liaisons : 0 Etape initiale Présence pièce 1 Etape Action associée à l’étape numéro 1 DESCENDRE Position basse 2 Transition AVANCER Réceptivité associé une transition Position avant 3 Liaison orientée MONTER RECULER Position haute et position arrière STRUCTURE INTERPRETATION Page 1/8 CI.11 Le codage de l’information COURS Une LIAISON est un arc orienté (ne peut être parcouru que dans un sens). A une extrémité d'une liaison il y a une (et une seule) étape, à l'autre une transition. On la représente par un trait plein rectiligne, vertical ou horizontal. Une ETAPE correspond à une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine durée. On numérote chaque étape par un entier positif, mais pas nécessairement croissant par pas de 1, il faut simplement que jamais deux étapes différentes n'aient le même numéro. Une étape est dite active lorsqu'elle correspond à une phase "en fonctionnement", c'est à dire qu'elle effectue l'action qui lui est associée. On représente quelquefois une étape active à un instant donné en dessinant un point à l'intérieur. Une TRANSITION est une condition de passage d'une étape à une autre. Elle n'est que logique (dans son sens Vrai ou Faux), sans notion de durée. La condition est définie par une RECEPTIVITE qui est généralement une expression booléenne (c.à.d avec des ET et des OU) de l'état des capteurs. 4. Les règles d’évolution Règle 1 : Situation initiale L’étape initiale caractérise le comportement de la partie commande d’un système en début de cycle. Elle correspond généralement à une positon d’attente. L’étape initiale est activée sans condition en début de cycle. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet. Règle 2 : Franchissement d’une transition Une transition est validée si toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. L’évolution du grafcet correspond au franchissement d’une transition qui se produit sous deux conditions : • si cette transition est validée • si la réceptivité associée à cette transition est vraie Si ces deux conditions sont réunies, la transition devient franchissable et est obligatoirement franchie. Règle 3 : Evolution des étapes actives Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes celles immédiatement précédentes. Règle 4 : Evolutions simultanées Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. Règle 5 : Activations et désactivations simultanées Si, au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste active. 5. Les structures de base 5.1 Séquence unique C’est une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres Page 2/8 Le codage de l’information CI.11 COURS 5.2 Séquences simultanées et alternatives Plusieurs séquences sont actives en même temps, après le franchissement d’une transition. Divergence en OU (structure alternative) : 1 Convergence en OU (structure alternative) : 1 a b 3 2 2 a b 3 Si 1 active et si a seul, alors désactivation de 1 et Si 1 active et a sans b, alors activation de 3 et activation de 3, 2 inchangé. désactivation de 1, 2 reste inchangé Si a et b puis 1 active alors désactivation 1, activation Si 1 et 2 et a et b alors 3 seule active 2 et 3 quel que soit leur état précédent. (règle 4) Divergence en ET (structure simultanée) : Convergence en ET (structure simultanée) : 1 1 2 a a 3 2 3 Si 1 active et si a, alors désactivation de 1 et Si 1 active seule et a, alors aucun changement. Si 1 ET 2 et a, alors activation de 3 et désactivation de 1 activation de 2 ET 3. et 2. 5.3 Saut d’étapes Il permet de sauter une ou plusieurs étapes : Boucle Si Alors Boucle Répéter Tant que 1 1 a a 2 a 2 b 3 b 3 c c.d c.d 4 4 Page 3/8 CI.11 Le codage de l’information COURS 6. Les actions associées Les actions sont précisées dans un cadre lié à l’étape, de manière générale, l’action n’est vraie que si l’étape est active. La norme européenne CEI précise la nature de l’action par une lettre précisant la nature de l’action. Actions à niveaux : la sortie n’est vraie que si l’étape est active Actions mémorisées : on distingue la mise à 1 et la mise à 0 de l’action Description usuelle Description norme européenne CEI Chronogrammes La norme CEI précise la mise à 1 et la mise à 0 par les lettres S (set) et R (reset). Actions conditionnelles : une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape est active ET la condition est vraie. Description usuelle Description norme européenne CEI Chronogrammes La norme CEI précise les actions conditionnelles par un C. Page 4/8 Le codage de l’information CI.11 COURS Actions temporisées 500ms X4 ACTION 4 EFFECTUER UNE TEMPORISATION 4 Action T T / X4 /500ms Temporisation terminée T/ X4/500ms Temporisation T, issue de X4 et de valeur 500 ms 7. Compter en langage grafcet Les grafcets sont lus par les automates de façon cyclique. Le compteur étant, dans notre cas, une information interne à l’automate, il faudra veiller à l’incrémenter ou le décrémenter au travers d’étapes conditionnées sous peine de le voir évoluer de manière aléatoire. C=C+1 Incrémentation du compteur Boucle de comptage Valeur désirée atteinte C=0 Valeur désirée non atteinte Remise à zéro du compteur Grafcet partie opérative 1 Grafcet partie commande Incrémenter le compteur 1 Grafcet Automgen X1 C1 = C1+1 1 1 1 +C1 X1 Décrémenter le compteur 1 Mettre le compteur à zéro 1 C1 = C1-1 C1 = 0 1 -C1 1 R C1 Les différents types de tests réalisables dans les réceptivités sont les suivants : Type de test égal différent inférieur Syntaxe = <> < Type de test supérieur inférieur ou égal supérieur ou égal Syntaxe > <= >= Un compteur ne peut être comparé qu'avec une constante 16 bits, un mot de 16 bits ou un autre compteur Page 5/8 CI.11 Le codage de l’information COURS 7. Chaîne fonctionnelle et points de vue d’un grafcet On distingue 3 phases dans l’étude d’un système automatisée : le point de vue système, le point de vue partie opérative, le point de vue partie commande. Le procédé Le procédé est l’ensemble des fonctions successives exécutées sur un même produit au cours de sa fabrication Le processus 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 point de vue système décrit le comportement du système vis-à-vis du produit. Il montre l’enchaînement des actions sur le produit. le point de vue partie opérative décrit les actions produites par les actionneurs à partir des informations acquises par les capteurs. • le point de vue partie commande décrit le comportement de la partie commande par rapport à la partie opérative en tenant compte du choix de la technologie employée. Un schéma de câblage (électrique et pneumatique) décrit le raccordement des transmetteurs et des préactionneurs à la partie commande. Exemple pour le système de chaîne d’embouteillage : Distribution de l’énergie Partie commande Page 6/8 CI.11 Le codage de l’information COURS 7.1 Exemple : chaîne d’embouteillage  Le remplissage se fait par soutirage. L’ouverture et la fermeture de la vanne sont effectuées par un vérin pneumatique.  Un capteur « vanne _fermée » indique la position complètement fermée de la vanne.  Un capteur « bidon_rempli » permet de contrôler le niveau de remplissage de façon satisfaisante.  Le bouchage est assuré par un vérin presseur muni de deux capteurs fin de course b0 et b1  Le transfert des bidons est assuré par un convoyeur à taquets permettant un positionnement correct des bidons. Le capteur « bidon_en _position » informe la partie commande de l’arrêt du tapis.  Pupitre opérateur : « m » bouton marche et « a » bouton arrêt. Grafcet d’un point de vue partie opérative 0 autorisation de fonctionnement 1 AVANCER LE TAPIS D’UN PAS tapis avancé 2 OUVRIR LA VANNE (OV) bouchon enfoncé (b1) bidon rempli (br) 3 FERMER LA VANNE (FV) SORTIR VERIN BOUCHAGE (B+) 4 5 RENTRER VERIN BOUCHAGE (B-) vanne fermée (vf) et vérin bouchage rentré (b0) Page 7/8 Le codage de l’information CI.11 COURS Grafcet d’un point de vue partie commande Grafcet de fonctionnement normal : GFN Grafcet de conduite : GC 0 X11 10 KMT 1 1s 3s 11 « Fonctionnement normal » 2s 2 1D+ 2D 4 « Termine le cycle en cours » 12 4s X0 3 6s1 1D- 5 « Retour vérin » 5s.6s0 Grafcet d’un point de vue partie commande pour l’automate industriel programmable Pour pouvoir implanter le grafcet dans l’automate programmable, il faut affecter les mnémoniques utilisés pour les capteurs et les préactionneurs aux entrées et sortie de l’automate. Désignation (capteurs, préactionneurs) Entrées (Capteurs) Sorties (Préactionneurs) Marche (m) Arrêt (a) capteur taquet (ct) bidon rempli (br) vanne fermée (vf) Bouchage rentré (b0) Bouchon enfoncé (b1) Rotation du moteur Fermeture vérin (vanne) Ouverture vérin (vanne) Ouverture du vérin monostable (bouchage) Mnémonique Adresse de l’automate 1s 2s 3s 4s 5s 6s0 6s1 KMT 1D1D+ 2D I0,0 I0,1 I0,2 I0,3 I0,4 I0,5 I0,6 O0,0 O0,2 O0,3 O0,4 Une application logicielle comme (AUTOMGEN) permet la saisie, la compilation et le transfert du grafcet sous forme d’un fichier binaire interprétable par l’automate. Page 8/8