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Presentation du Grafcet 23
Automatisme - Grafcet
Presentation du Grafcet
Cours Grafcet Mars 2008Loıc CUVILLON et G. Iuliana BARA
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1 – Le GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 – Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3 – Elements de base du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 – Regles de syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5 – Regles d’evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6 – Structures de base du Grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
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1 – Le GRAFCET
☞ Outil de modelisation du comportement des SAPs
☞ permet de specifier et concevoir un automatisme sequentiel
☞ directement exploitable par des automates programmables industriels (API)
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2 – Historique
☞ 1975 : AFCET (Association Francaise pour la Cybernetique Economique et
Technique) qui regroupe des industriels, utilisateurs et constructeurs
d’automatismes, et des universitaires a cree la commission de normalisation ayant
pour but de definir des moyens capables de decrire les automatismes sequentiels.
☞ 1977 : proposition de l’outil de representation GRAFCET.
☞ 1982 : ADEPA (Agence nationale pour le Developpement de la Production
Automatisee) donne au GRAFCET une forme normalisee → norme francaise
AFNOR C03190.
☞ 1987 : norme internationale IEC 848 (Function Chart for Control Systems - FCCS).
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3 – Elements de base du GRAFCET
☞ Generalites :
➠ Sa representation est faite a partir d’elements graphiques de base qui
comprend :
➛ des etapes,
➛ des transitions,
➛ des liaisons orientees.
➠ Ses evolutions sont definies par 5 regles d’evolution.
➠ Sont interpretation se traduit par :
➛ des actions associees aux etapes,
➛ des receptivites associees aux transitions.
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=⇒ Le GRAFCET est un graphe (diagramme) constitue par une alternance
d’etapes et de transitions reliees par des arcs orientes.
Le GRAFCET décrit le comportement
du système.
Entrées Sorties
des sorties booleennes Sn a partirdes entrees En et de l’etat interne
Ai
S1
Sn
Tj
E1
En
Tj+1
i + 2
i + 1
i
Ai+1
Ai+2
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Presentation du Grafcet 29
☞ Etapes :
Definition : les etapes caracterisent le comportement invariant d’une partie ou de la
totalite du systeme / ses entrees et ses sorties.
➠ a chaque etape est associee une (ou plusieurs) action(s) = ordre vers PO ou
communications vers d’autres graphes
➠ etats possibles d’une etape :
➛ active → action associee peut etre executee,
➛ inactive.
On peut associer un point a une etape pour symboliser qu’elle est active.
➠ representation
etape initiale etape normale
1 2
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➠ chaque etape i possede une variable d’etat d’etape notee Xi qui est une
variable booleenne qui vaut 1 si l’etape est active et 0 sinon.
Remarque : l’ensemble des etapes actives d’un GRAFCET a un instant donne definit
la situation du GRAFCET a l’instant considere.
Exemple :
i action
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☞ Transitions :
➠ une transition indique la possibilite d’evolution entre etapes, et donc, la
succession des activites dans la PO.
➠ a chaque transition, on associe une condition logique, appelee receptivite
(condition de transition), qui exprime la condition pour passer d’une etape a une
autre.
Exemple :
toujours vraief: fonction combinatoire = 1 réceptivité
receptivite particuliere : le temps
t/X10/8s duréel’origine (l’instant de la dernière activation)
t/X8/5s = 5 secondes ecoulees depuis la derniere activation de l’etape 8.
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➠ le changement d’etat du GRAFCET se fait par franchissement des transitions a
la suite de certains evenements dans la PO ou dans la PC.
Exemple :
➛ transition validee par une seule etape
synchronisation10
11
R1
R2
12
13 23 33
Symbole de
Etapes reliées à une transition
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➛ transition validee par plusieurs etapes
15
10 11 12
R3
13
10 11 12
R4
13 14
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☞ Liaisons orientees :
➠ Les liaisons orientees, ou arcs orientees, relient les etapes aux transitions et les
transitions aux etapes → elles indiquent les voies d’evolution (par convention, le
sens d’evolution est du haut vers le bas).
➠ Formalisme lors des alternances particulieres :
13
R R R
R R R
11 12 13
21 22 23
10
10 11 12
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☞ Receptivites (conditions de transition)
➠ associee a chaque transition,
➠ fonction logique (booleenne) calculee a partir :
➛ des variables d’entree booleennes traduisant l’etat des capteurs, boutons,
poussoirs,...etc,
➛ de l’etat courant des etapes du graphe (Xi),
➛ du temps (temporisations).
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Presentation du Grafcet 36
➠ Entrees booleennes :
1
Capteur C
Variable C
temps
temps
0
1
0
receptivite → fonction logique utilisant des operateurs ET, OU, NON et front
(↑ C , ↓ C).
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↑ C , ↓ C → sont a 1 pendant un delai qui correspond au temps de prise en
compte de l’evenement c.a.d le temps de franchissement d’une transition
C
temps
0
1
temps
0
1
temps
0
1Capteur C
C
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➠ Variables d’etat des etapes :
Xi =
1 si l’etape i est active
0 si l’etape i n’est pas active
Exemple : comportement d’un systeme / defaut
Maintenance
11
10
Maintenance
Acquittement
Comportementnormal
Défaut
21 22
20 Démarrage
X X1111
AttendStop
Grafcets partiels composant le grafcet global.
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➠ Temporisations :
➛ variables booleennes permettant de prendre en compte le temps
à retardt1 t2En nS
opérateur
Sn = t1/En/t2 avec
En la variable d’entree (ou la variable d’etat),
t1 retard par rapport a En lors du changement d’etat de 0 a 1,
t2 retard par rapport a En lors du changement d’etat de 1 a 0.
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n
t1 2t
temps
temps
E
Sn
Remarque : Sn devient 1 si En = 1 pendant un temps ≥ t1
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➛ Cas particuliers :
En/t2 ↔ t1 = 0 t1/En ↔ t2 = 0
Le plus souvent : En = variable d’etat Xm et t2 = 0
⇒ Sn = t/Xm/t1 avec t1 duree de la temporisation = le retard mis par Sn
pour passer a 1 apres que Xm soit passe a 1.
Exemple : Sn = t/X10/3s
n
temps
temps0
1
0
1X10
S
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☞ Actions (ordres) :
➠ Actions continues
n
Action Antemps
0
temps0
1
1
SymboleX
A
Equation logique : A = Xn
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➠ Actions conditionnelles
➛ conditionnelles simples
temps
0
1
temps0
temps
1SymboleXn
n Action AC
cond
"conditionnel"
0
1A
Cond
Equation logique : A = Xn.Cond
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➛ actions retardees
2s
temps0
1SymboleXn
n Action AD
2s
"delayed action"
0
1A
temps
2s
Equation logique : A = t/Xn/2s.Xn
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Presentation du Grafcet 45
➛ actions limitees dans le temps
"time−limited action"
temps0
1SymboleXn
n Action A
2s
0
1A
temps
2s 2s
L
Equation logique : A = t/Xn/2s.Xn
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Presentation du Grafcet 46
➠ Actions memorisees
−→ l’action reste maintenue lorsque l’etape qui l’a commandee vient a etre
desactivee
m
temps0
1Xn
"set"
Action ADébut
Action AFin
"reset"
R
S
a
b
n−1
n
m0
1
temps
0
1
temps
A
X
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Presentation du Grafcet 47
➠ Actions impulsionnelles
➠ Exemple : equation logique generale d’une action A
3s
Action A
Action A
a
10
20 C Action A
30
40 L
D Action A
10s
A = X10 + X20.a + X30.t/X30/3s + X40.t/X40/10s
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4 – Regles de syntaxe
☞ L’alternance etape-transition et transition-etape doit toujours etre respectee
☞ 2 etapes ou 2 transitions ne peuvent jamais etre reliees par une liaison orientee
☞ Une liaison orientee relie obligatoirement une etape a une transition et une transition
a une etape
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Presentation du Grafcet 49
5 – Regles d’ evolution
=⇒ precisent les causes et les effets du franchissement des transitions
☞ Regle 1 : Situation initiale
➠ Elle caracterise le comportement initial de la partie PC / PO
➠ Elle correspond aux etapes actives en debut de fonctionnement
➠ Elle traduit generalement un comportement de repos
☞ Regle 2 : Condition de validation
➠ Une transition est valide lorsque toutes les etapes immediatement precedentes
(dites etapes d’entree de la transition) sont actives
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☞ Regle 3 : Condition de franchissement
➠ Le franchissement d’une transition se produit si
➛ la transition est validee
➛ et la receptivite associe a cette transition est vraie
➠ Si la transition devient franchissable alors elle est obligatoirement franchie
➠ Le franchissement d’une transition entraıne l’activation de toutes les etapes
immediatement suivantes (dites etapes de sortie de la transition) et la
desactivation des etapes d’entree de la transition
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➠ Exemple :
avec a.b = 1a.b a.b a.b a.b
2 3 2 3 2 3 2 3
4444
transition non validée transition validée transition franchissable transition franchie
avec a.b = 0
☞ Regle 4 : Franchissement simultane
➠ Plusieurs transitions simultanement franchissables sont simultanement franchies
=⇒ permet de decomposer un grafcet en plusieurs diagrammes tout en
assurant leur synchronisation
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☞ Regle 5 :
➠ Si une etape est simultanement desactive par le franchissement d’une transition
aval et activee par le franchissement d’une transition amont alors elle reste active
➛ Remarque : La duree de franchissement d’une transition ou d’activite d’une
etape n’est jamais rigoureusement nulle meme si, theoriquement, elle peut etre
rendue aussi petite que l’on veut
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6 – Structures de base du Grafcet
☞ Sequence = suite lineaires d’etapes qui sont activees les unes apres les autres
fin action 1
Action 1
Action 3
Action 2
2
3
4
a.b
➠ une sequence est active si au moins une etape est active
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Presentation du Grafcet 54
☞ Selection de sequence (choix, aiguillage) = choix d’evolution entre plusieurs
sequences a partir d’une ou de plusieurs etapes
2
a b c
3 4 5
➠ les receptivites associees aux transitions validees doivent etre exclusives
exclusion logique
priorité à la transition 3
3
2
4
a3 4 a.b
3
2
4
a.b a.b
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Presentation du Grafcet 55
☞ Saut d’etape(s) = permet de sauter une ou plusieurs etapes
13
f.e
a
b
f.e
12
14
15
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Presentation du Grafcet 56
☞ Reprise de sequence = permet de recommencer plusieurs fois la meme sequence
m.n
12
14
15
13
a
b
m.n
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Presentation du Grafcet 57
☞ Convergence = si plusieurs sequences doivent se terminer de la meme maniere
alors elles sont reunies (dual du choix)
13
11 12
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Presentation du Grafcet 58
☞ Parallelisme interprete
➠ Lorsque les receptivites associees aux transitions validees ne sont pas
exclusives
1
2
2
3 4
* * * *h h h.X2 h.X1
franchissement simultané(règle 4)
3
1
➠ Remarque : il est utile de mettre en evidence les transitions qui doivent etre
simultanement franchies en les reperant par de ’*’
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Presentation du Grafcet 59
☞ Parallelisme structural
transition
2 A 3 B
h
1 1 2
A B3 4
commune
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Presentation du Grafcet 60
☞ Synchronisation
➠ permet d’attendre la fin de plusieurs activites se deroulant en parallele pour
continuer par une seule
c+d
1 A A2 31 2 3
5
A
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