Le Grafcet

1
Le Grafcet
GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition

• Plan
• Introduction
• Les éléments du Grafcet
• Les règles du Grafcet
• Matérialisation du Grafcet

2
Le Grafcet

• Introduction
• Objectifs dun système automatisé
• Éliminer les tâches répétitives et rébarbatives
• Simplifier le travail de lhomme
• Améliorer la sécurité
• Accroître la productivité
• Économiser les matières premières et lénergie
• Assurer la qualité
• Gérer les installations
• Architecture dun système automatisé
• Partie Opérative (P.O.) elle agit sur un
  produit pour lui conférer une valeur ajoutée.
• Partie Commande (P.C.) elle permet de commander
  un processus.
• Partie Relation ou dialogue elle permet la
  communication entre lhomme et la machine.

3
Le Grafcet
PARTIE OPERATIVE
Produits finis Déchets
Produits entrants Énergie
Unité de production
Actionneurs
Capteurs
PARTIE COMMANDE
Pré-Actionneur
Interface de sortie
Interface dentrée
Unité de traitement
Interface de sortie
Interface dentrée
PARTIE DIALOGUE
Visualisation
Consigne
Opérateur
4
Le Grafcet

• Cahier des charges
• Définitions Cest un document où sont
  spécifiées toutes les fonctions, toutes les
  valeurs des grandeurs physiques et tous les modes
  dutilisation du matériel.
• Les niveaux
• niveau 1 spécifications fonctionnelles. Les
  tâches à réaliser par le système sont décrites
  sans préjuger de la technologie.
• niveau 2 spécifications technologiques et
  opérationnelles. La technologie des capteurs et
  actionneurs est spécifiée ainsi que les
  différents modes de fonctionnement et les
  conditions de sécurité.
• niveau 3 documentations relatives au système
  (utilisation, entretien, dépannage).
• autre niveau Clauses juridiques, commerciales
  et financières.

5
Le Grafcet

• Représentation du fonctionnement dun automatisme
• Le langage naturel les fonctions de
  lautomatisme sont énumérées textuellement au
  moyen du langage quotidien qui est interprétable
  de différentes manières selon les individus. Ceci
  engendre souvent des cahier des charges ambigus
  et difficiles à exploiter.
• Le langage à contact ou le diagramme en échelle
  (Ladder) ils sont basés sur la représentation
  électrique des systèmes.
• Le langage booléen il utilise les logigrammes.
• Le langage temporel il utilise les
  chronogrammes.
• Les organigrammes ils sont plus facilement
  applicables à linformatique.
• Le GEMMA il permet de spécifier les différents
  modes de fonctionnement dun système.
• Les réseaux de Pétri ils sont bien adaptés à
  létude des systèmes complexes.
• Analyse fonctionnelle SADT.

6
Le Grafcet

• Le Grafcet défini en France en 1977, le Grafcet
  est un outil graphique qui permet de décrire le
  cahier des charges dun automatisme séquentiel.
  Il est également directement exploitable pour
  limplantation technologique. Cest donc à la
  fois
• un langage de spécification dun automatisme
  (Grafcet de spécification),
• un langage dimplémentation (Grafcet de
  réalisation).

7
Le Grafcet

• Exemple automatisation dune perceuse

• Cahier des charges
• Le foret tourne (R) toujours sur lui-même en
  descente (D) et en montée (M).
• Les contacts h, b et m sont à 1 lorsquils sont
  enclenchés.
• Les contacts de fin de course h et b sont
  enclenchés par le passage de la came solidaire de
  la perceuse.
• Le cycle démarre lorsque lon appuie sur le
  bouton poussoir m et que le contact h est
  enclenché par la came.

h
b
m
8
Le Grafcet
Organigramme
M0, D0, R0
m1 h1
D1, R1
b1
D0, M1
h1
9
Le Grafcet
Grafcet
?m ? h
1
b
2
h
10
Le Grafcet

• Les éléments du Grafcet
• Les éléments de base

étape initiale
arc orienté descendant
réceptivité
action
transition
étape
arc orienté montant
11
Le Grafcet

• Les étapes elle permettent de rendre compte de
  la situation du système. Chaque étape est repérée
  par un numéro i. A tout étape i, est associée la
  variable détat Xi dont la valeur correspond à
  létat de létape. Une étape peut ainsi être
• active dans ce cas Xi 1,
• inactive dans ce cas Xi 0.

12
Le Grafcet

• Les actions à chaque étape est associée une ou
  plusieurs actions. Laction est réalisée dès que
  létape est activée et se poursuit tant que
  létape est active. Ces actions peuvent être
• externes ordre envoyé à la partie opérative ou
  dialogue.
• internes ordre envoyé à la partie commande

13
Le Grafcet

• Les transitions elles expriment les
  possibilités dévolution entre deux ou plusieurs
  étapes. Une transition peut être
• validée si toutes les étapes immédiatement
  reliées à cette transition sont actives.
• non validée si les étapes immédiatement reliées a
  cette transition ne sont pas toutes actives (si
  une étape est inactive).

5
6
7
transition (1) non validée
transition (1) validée
14
Le Grafcet

• Les réceptivités associées à chaque transition,
  elles expriment les conditions nécessaire pour
  passer dune ou plusieurs étapes à une ou
  plusieurs autres étapes. Une transition peut être
  
• vraie si la condition correspondante est
  vérifiée.
• fausse si la condition correspondante nest pas
  vérifiée.

15
Le Grafcet

• Franchissement dune transition une transition
  peut être
• franchissable si elle est validée et si la
  réceptivité associée est vraie. Lors de son
  franchissement, toutes les étapes précédent la
  transition sont désactivées et toutes les étapes
  suivant la transition sont activées.
• non franchissable si la transition nest pas
  validée ou si la réceptivité est fausse.

5
étape n 5 inactive
étape n 5 active
transition non validée
transition validée
transition non franchissable
transition franchissable
a 0
a 1
réceptivité fausse
réceptivité vraie
étape n 6 inactive
16
Le Grafcet

• Les arcs (liaisons) orientés dans un Grafcet,
  il y a toujours alternance entre étapes et
  transitions. Les arcs orientés relient les étapes
  aux transitions et les transitions aux étapes. Un
  Grafcet se lit de haut en bas et les liaisons
  descendantes ne sont pas fléchées. Toute autre
  orientation doit être renseignée par une flèche
  indiquent le sens de la liaison.

17
Le Grafcet

• Les temporisations
• Une variable de temporisation d est une variable
  logique dont le mode dévaluation permet de
  prendre en compte le temps.
• En général, d est égale à 1 dès quun délais de q
  secondes sest écoulé après le changement détat
  de 0 à 1 dune variable dentrée E (temporisation
  à lappel). d sécrit alors

• La variable dentrée est soit
• Une variable détat Xi t / Xi / 10s
• Une variable externe t / a / 10s

18
Le Grafcet

• Les différents types de temporisations
• Temporisation à lappel t / x / T0

19
Le Grafcet
20
Le Grafcet
21
Le Grafcet
22
Le Grafcet

• Autres éléments du Grafcet
• La séquence unique
• Elle est composée dune suite détapes pouvant
  être activées les unes après les autres.
• Chaque étape nest suivie que dune seule
  transition et chaque transition nest validée que
  par une seule étape.
• La séquence est dite active si au moins une étape
  est active. Elle est dite inactive si toute les
  étapes sont inactives

23
Le Grafcet

• Exemple Alimentation dune machine outil

m
Tapis A
a
Tapis C
c
24
Le Grafcet
Conditions initiales
po
d
ar
h
25
Le Grafcet
1/ Appui sur m.
26
Le Grafcet
2/ Nous attendons une pièce en a.
27
Le Grafcet
3/ Nous avançons le bras jusquà ce que le bras
soit en avant.
28
Le Grafcet
4/ Nous fermons la pince jusquà ce que la pince
soit fermée.
29
Le Grafcet
5/ Nous rentrons le bras jusquà ce que le bras
soit en arrière.
30
Le Grafcet
6/ Rotation du bras vers la gauche.
31
Le Grafcet
7/ Nous descendons le bras jusquà ce que le bras
soit en bas.
32
Le Grafcet
8/ Nous attendons que le tapis C soit vide.
33
Le Grafcet
9/ Avance du bras jusquà ce que le bras soit en
avant.
34
Le Grafcet
10/ Nous ouvrons la pince jusquà ce que la pince
soit ouverte.
35
Le Grafcet
11/ Retour en position initiales (attention, il
faut décomposer les actions).
36
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 1
  correspondant au cahier des charges.

hardpo?m
a
av
pf
ar
37
Le Grafcet
g
38
Le Grafcet
b
39
Le Grafcet
40
Le Grafcet
av
41
Le Grafcet
po
42
Le Grafcet
ar
43
Le Grafcet
h
44
Le Grafcet
d
45
Le Grafcet
46
Le Grafcet

• Grafcet final

47
Le Grafcet

• Technologie des actionneurs

Vérins simple effet
Vérins double effet
48
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 2
  correspondant au cahier des charges avec vérins
  double effet.

hardpo?m
a
av
pf
ar
49
Le Grafcet
g
50
Le Grafcet
b
51
Le Grafcet
52
Le Grafcet
av
53
Le Grafcet
po
54
Le Grafcet
ar
55
Le Grafcet
h
56
Le Grafcet
d
57
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 2
  correspondant au cahier des charges avec vérins
  simple effet.

hardpo?m
a
av
pf
ar
58
Le Grafcet
g
59
Le Grafcet
b
60
Le Grafcet
61
Le Grafcet
av
62
Le Grafcet
po
63
Le Grafcet
ar
64
Le Grafcet
h
65
Le Grafcet
d
66
Le Grafcet

• Les divergences et convergences en OU
• Cest une sélection de séquence selon certaines
  conditions données par les réceptivités associées
  aux transitions.
• Une divergence en OU commence toujours par des
  transitions et une convergence en OU se termine
  toujours par des transitions.

• Cas particuliers saut détapes et reprise de
  séquence.

67
Le Grafcet

• Exemple Aiguillage

m1
m2
68
Le Grafcet
1/ Lopérateur appui sur m2.
69
Le Grafcet
2/ Nous positionnons laiguillage à droite.
70
Le Grafcet
3/ Nous emmenons le chariot en b2.
71
Le Grafcet
4/ Lopérateur appuie sur m2 pour renvoyer le
chariot en a.
72
Le Grafcet
5/ Retour du chariot en a.
73
Le Grafcet
74
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 1
  correspondant au cahier des charges.

a?m1
a?m2
g
d
b1
b2
?m1
?m2
a
a
75
Le Grafcet
a?m1
a?m2
g
d
b1 b2
?m1b1 ?m2b2
a
76
Le Grafcet

• Exemple Reprise de séquence

m
v
p
77
Le Grafcet
1/ Appui sur m.
78
Le Grafcet
2/ Descente de la pince jusquen c2.
79
Le Grafcet
3/ fermeture de la de la pince.
80
Le Grafcet
4/ Montée de la de la pince jusquen h.
81
Le Grafcet
5/ Déplacement de la pince jusquen b2.
82
Le Grafcet
6/ Descente de la pince jusquen c1.
83
Le Grafcet
7/ Ouverture de la pince.
84
Le Grafcet
8/ Montée de la pince jusquen h.
85
Le Grafcet
9/ Déplacement de la pince jusquen a2.
86
Le Grafcet
10/ Descente de la pince jusquen c2.
87
Le Grafcet
11/ fermeture de la de la pince.
88
Le Grafcet
12/ Montée de la de la pince jusquen h.
89
Le Grafcet
13/ Déplacement de la pince jusquen b2.
90
Le Grafcet
14/ Descente de la pince jusquen c1.
91
Le Grafcet
15/ Ouverture de la pince.
92
Le Grafcet
16/ Montée de la pince jusquen h.
93
Le Grafcet
17/ Déplacement de la pince jusquen a2.
94
Le Grafcet
18/ Déplacement du chariot jusquen b1.
95
Le Grafcet
19/ Attente du chariot vide.
96
Le Grafcet
20/ Déplacement du chariot jusquen a1.
97
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 1
  correspondant au cahier des charges.

a1a2hpo.v?m
c2
pf
h
b2
98
Le Grafcet
c1
99
Le Grafcet
po
100
Le Grafcet
h
101
Le Grafcet
a2
102
Le Grafcet
p
103
Le Grafcet
104
Le Grafcet
105
Le Grafcet
b1
106
Le Grafcet
v
107
Le Grafcet
a1
108
Le Grafcet
109
Le Grafcet

• Grafcet final

110
Le Grafcet

• Les divergences et convergences en ET
  (parallélisme structural)
• Le but est de permettre lexécution simultanée de
  plusieurs séquences en même temps.
• Une divergence en ET commence toujours par des
  étapes et une convergence en ET se termine
  toujours par des étapes.

111
Le Grafcet

• Exemple Transport aérien

Cabine 2
m
Cabine 1
112
Le Grafcet
1/ Conditions initiales et appui sur m.
113
Le Grafcet
2/ Fermeture des portes des deux cabines.
114
Le Grafcet
3/ Déplacement des deux cabines vers la station
intermédiaire B.
115
Le Grafcet
4/ Ouverture des portes des cabines arrivés en B.
116
Le Grafcet
5/ Attente de la fin de la temporisation de durée
T0.
117
Le Grafcet
6/ Fermeture des portes des deux cabines.
118
Le Grafcet
7/ Déplacement des deux cabines vers leur station
de départ.
119
Le Grafcet
8/ Ouverture des portes des deux cabines.
120
Le Grafcet
9/ Arrêt si Co0 ou attente de la fin de la
temporisation de durée T1 avant de démarrer un
nouveau cycle si Co1.
121
Le Grafcet

• Question Réalisez le Grafcet niveau 1
  correspondant au cahier des charges.

acpo1po2?m
t / b1b2 / T0
122
Le Grafcet
123
Le Grafcet
124
Le Grafcet
125
Le Grafcet
1
126
Le Grafcet
Co 0
Co 1
127
Le Grafcet
128
Le Grafcet
129
Le Grafcet
t / X18 / T1
130
Le Grafcet
131
Le Grafcet

• Grafcet final