Cours Grafcet
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Présentation du Grafcet 23 Automatisme - Grafcet Présentation du Grafcet Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 24 1 – Le GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2 – Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3 – Eléments de base du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4 – Règles de syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5 – Règles d’évolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6 – Structures de base du Grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 25 1 – Le GRAFCET ☞ Outil de modélisation du comportement des SAPs ☞ permet de spécifier et concevoir un automatisme séquentiel ☞ directement exploitable par des automates programmables industriels (API) Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 26 2 – Historique ☞ 1975 : AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) qui regroupe des industriels, utilisateurs et constructeurs d’automatismes, et des universitaires a crée la commission de normalisation ayant pour but de définir des moyens capables de décrire les automatismes séquentiels. ☞ 1977 : proposition de l’outil de représentation GRAFCET. ☞ 1982 : ADEPA (Agence nationale pour le Développement de la Production Automatisée) donne au GRAFCET une forme normalisée → norme française AFNOR C03190. ☞ 1987 : norme internationale IEC 848 (Function Chart for Control Systems - FCCS). Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 27 3 – Eléments de base du GRAFCET ☞ Généralités : ➠ Sa représentation est faite à partir d’éléments graphiques de base qui comprend : ➛ des étapes, ➛ des transitions, ➛ des liaisons orientées. ➠ Ses évolutions sont définies par 5 règles d’évolution. ➠ Sont interprétation se traduit par : ➛ des actions associées aux étapes, ➛ des réceptivités associées aux transitions. Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 28 =⇒ Le GRAFCET est un graphe (diagramme) constitué par une alternance d’étapes et de transitions reliées par des arcs orientés. Entrées E1 Sorties i Ai S1 Le GRAFCET décrit le comportement Tj i+1 des sorties booléennes Sn à partir des entrées En et de l’état interne Ai+1 du système. Tj+1 En Cours Grafcet i+2 Ai+2 Sn Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 29 ☞ Etapes : Définition : les étapes caractérisent le comportement invariant d’une partie ou de la totalité du système / ses entrées et ses sorties. ➠ à chaque étape est associée une (ou plusieurs) action(s) = ordre vers PO ou communications vers d’autres graphes ➠ états possibles d’une étape : ➛ active → action associée peut être exécutée, ➛ inactive. On peut associer un point à une étape pour symboliser qu’elle est active. ➠ représentation Cours Grafcet étape initiale étape normale 1 2 Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 30 ➠ chaque étape i possède une variable d’état d’étape notée Xi qui est une variable booléenne qui vaut 1 si l’étape est active et 0 sinon. Remarque : l’ensemble des étapes actives d’un GRAFCET à un instant donné définit la situation du GRAFCET à l’instant considéré. Exemple : i Cours Grafcet action Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 31 ☞ Transitions : ➠ une transition indique la possibilité d’évolution entre étapes, et donc, la succession des activités dans la PO. ➠ à chaque transition, on associe une condition logique, appelée réceptivité (condition de transition), qui exprime la condition pour passer d’une étape à une autre. Exemple : f: fonction combinatoire = 1 réceptivité toujours vraie réceptivité particulière : le temps t/X10/8s durée l’origine (l’instant de la dernière activation) t/X8/5s = 5 secondes écoulées depuis la dernière activation de l’étape 8. Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 32 ➠ le changement d’état du GRAFCET se fait par franchissement des transitions à la suite de certains événements dans la PO ou dans la PC. Exemple : ➛ transition validée par une seule étape 12 10 R2 R1 11 13 23 Symbole de synchronisation 33 Etapes reliées à une transition Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 33 ➛ transition validée par plusieurs étapes 10 11 12 10 11 R3 12 R4 13 13 Cours Grafcet 14 15 Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 34 ☞ Liaisons orientées : ➠ Les liaisons orientées, ou arcs orientées, relient les étapes aux transitions et les transitions aux étapes → elles indiquent les voies d’évolution (par convention, le sens d’évolution est du haut vers le bas). ➠ Formalisme lors des alternances particulières : R11 R13 R12 10 11 12 10 13 R 21 Cours Grafcet R 22 R 23 Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 35 ☞ Réceptivités (conditions de transition) ➠ associée à chaque transition, ➠ fonction logique (booléenne) calculée à partir : ➛ des variables d’entrée booléennes traduisant l’état des capteurs, boutons, poussoirs,...etc, ➛ de l’état courant des étapes du graphe (Xi ), ➛ du temps (temporisations). Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 36 ➠ Entrées booléennes : 1 Capteur C 0 temps 1 Variable C 0 temps réceptivité → fonction logique utilisant des opérateurs ET, OU, NON et front (↑ C , ↓ C ). Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 37 ↑ C , ↓ C → sont à 1 pendant un délai qui correspond au temps de prise en compte de l’événement c.à.d le temps de franchissement d’une transition 1 Capteur C 0 temps 1 C 0 temps 1 C 0 temps Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet ➠ Variables d’état des étapes : 1 Xi = 0 38 si l’étape i est active si l’étape i n’est pas active Exemple : comportement d’un système / défaut 10 20 Comportement normal Défaut 11 Démarrage X11 X11 Maintenance 21 22 Attend Stop Maintenance Acquittement Grafcets partiels composant le grafcet global. Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 39 ➠ Temporisations : ➛ variables booléennes permettant de prendre en compte le temps En t1 t2 Sn opérateur à retard Sn = t1 /En /t2 avec En la variable d’entrée (ou la variable d’état), t1 retard par rapport à En lors du changement d’état de 0 à 1, t2 retard par rapport à En lors du changement d’état de 1 à 0. Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 40 En temps Sn temps t1 Remarque : Sn devient 1 si En Cours Grafcet t2 = 1 pendant un temps ≥ t1 Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 41 ➛ Cas particuliers : En /t2 ↔ t1 = 0 t1 /En ↔ t2 = 0 Le plus souvent : En = variable d’état Xm et t2 =0 ⇒ Sn = t/Xm /t1 avec t1 durée de la temporisation = le retard mis par Sn pour passer à 1 après que Xm soit passé à 1. Exemple : Sn = t/X10 /3s X10 Sn Cours Grafcet 1 0 temps 1 0 temps Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 42 ☞ Actions (ordres) : ➠ Actions continues Symbole 1 Xn n 0 Action A temps 1 A 0 temps Equation logique : A Cours Grafcet = Xn Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 43 ➠ Actions conditionnelles ➛ conditionnelles simples Symbole 1 cond n C Xn 0 Action A temps "conditionnel" 1 Cond 0 temps 1 A 0 temps Equation logique : A Cours Grafcet = Xn .Cond Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 44 ➛ actions retardées Symbole 1 2s n D Xn 0 Action A temps "delayed action" 1 2s 2s A 0 temps Equation logique : A Cours Grafcet = t/Xn /2s.Xn Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 45 ➛ actions limitées dans le temps Symbole 1 2s n L Xn 0 Action A temps "time−limited action" 1 2s 2s A 0 temps Equation logique : A Cours Grafcet = t/Xn /2s.Xn Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 46 ➠ Actions mémorisées −→ l’action reste maintenue lorsque l’étape qui l’a commandée vient à être désactivée a n−1 1 Xn 0 b n S temps Début Action A 1 "set" Xm 0 temps 1 m Fin R Action A A 0 temps "reset" Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 47 ➠ Actions impulsionnelles ➠ Exemple : équation logique générale d’une action A 3s 10 Action A 30 D 10s a 20 C Action A Action A 40 L Action A A = X10 + X20 .a + X30 .t/X30 /3s + X40 .t/X40 /10s Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 48 4 – Règles de syntaxe ☞ L’alternance étape-transition et transition-étape doit toujours être respectée ☞ 2 étapes ou 2 transitions ne peuvent jamais être reliées par une liaison orientée ☞ Une liaison orientée relie obligatoirement une étape à une transition et une transition à une étape Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 49 5 – Règles d’évolution =⇒ précisent les causes et les effets du franchissement des transitions ☞ Règle 1 : Situation initiale ➠ Elle caractérise le comportement initial de la partie PC / PO ➠ Elle correspond aux étapes actives en debut de fonctionnement ➠ Elle traduit généralement un comportement de repos ☞ Règle 2 : Condition de validation ➠ Une transition est valide lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes (dites étapes d’entrée de la transition) sont actives Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 50 ☞ Règle 3 : Condition de franchissement ➠ Le franchissement d’une transition se produit si ➛ la transition est validée ➛ et la réceptivité associé à cette transition est vraie ➠ Si la transition devient franchissable alors elle est obligatoirement franchie ➠ Le franchissement d’une transition entraı̂ne l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes (dites étapes de sortie de la transition) et la désactivation des étapes d’entrée de la transition Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 51 ➠ Exemple : 2 3 3 2 a.b 4 transition non validée 3 2 a.b avec a.b = 0 4 transition validée 3 2 a.b avec a.b = 1 a.b 4 4 transition franchissable transition franchie ☞ Règle 4 : Franchissement simultané ➠ Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies =⇒ permet de décomposer un grafcet en plusieurs diagrammes tout en assurant leur synchronisation Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 52 ☞ Règle 5 : ➠ Si une étape est simultanément désactivé par le franchissement d’une transition aval et activée par le franchissement d’une transition amont alors elle reste active ➛ Remarque : La durée de franchissement d’une transition ou d’activité d’une étape n’est jamais rigoureusement nulle même si, théoriquement, elle peut être rendue aussi petite que l’on veut Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 53 6 – Structures de base du Grafcet ☞ Séquence = suite linéaires d’étapes qui sont activées les unes après les autres 2 Action 1 fin action 1 3 Action 2 a.b 4 Action 3 ➠ une séquence est active si au moins une étape est active Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 54 ☞ Sélection de séquence (choix, aiguillage) = choix d’évolution entre plusieurs séquences à partir d’une ou de plusieurs étapes 2 a b 3 c 4 5 ➠ les réceptivités associées aux transitions validées doivent être exclusives 2 a.b a.b 3 2 exclusion logique 4 a 3 3 a.b 4 4 priorité à la transition 3 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 55 ☞ Saut d’étape(s) = permet de sauter une ou plusieurs étapes 12 f.e f.e 13 a 14 b 15 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 56 ☞ Reprise de séquence = permet de recommencer plusieurs fois la même séquence 12 a 13 m.n b 14 m.n 15 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 57 ☞ Convergence = si plusieurs séquences doivent se terminer de la même manière alors elles sont réunies (dual du choix) 11 12 13 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 58 ☞ Parallélisme interprété ➠ Lorsque les réceptivités associées aux transitions validées ne sont pas exclusives 1 1 * h 2 * h 3 * 2 h.X2 * 3 h.X1 4 franchissement simultané (règle 4) ➠ Remarque : il est utile de mettre en évidence les transitions qui doivent être simultanément franchies en les repérant par de ’*’ Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 59 ☞ Parallélisme structural 1 1 2 h 2 A 3 transition commune B 3 Cours Grafcet A 4 B Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA Présentation du Grafcet 60 ☞ Synchronisation ➠ permet d’attendre la fin de plusieurs activités se déroulant en parallèle pour continuer par une seule 1 A1 A2 2 3 A3 c+d 5 Cours Grafcet Mars 2008 Loı̈c CUVILLON et G. Iuliana BARA