grafcet : iec/cei 60848 - m.joffroy.free.frm.joffroy.free.fr/in/cours bts mai 1er et 2eme...

1) Rappels

GRAFCET : IEC/CEI 60848 …

2) Structuration & Hiérarchisation

3) Implémenter Des Grafcets

4) Coordination De Taches

Raymond Philippe – maj avril 2006

vidéo

GRAFCET : IEC/CEI 60848 1) Rappels

Historique

1977 L’AFCET propose les bases d'un outil qu'elle appelle GRAFCET.

1982 NF C03-190: Norme française

1987 IEC 848: Norme européenne (reprend une partie de la norme NF)

2002 IEC 60848 – langage de spécification GRAFCET po ur diagrammes fonctionnels en séquence.

2006 maintenance …

GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition

Introduction

Liaison(s) orientée(s)

Etapes

Transitions

ActionsB B

réceptivitésr2

Etapes

9 X9 variable d’étape de l’étape 9

9X9 =0 (False)

9X9 =1 (true)

Etat actif de l’étape

Symbole de l’étape initiale

* est un repère alphanumérique*

RéceptivitésLa réceptivité est une fonction logique !

1Réceptivité toujours vraie

↑a + ↓b(*)

Repère associé à

une transition

[vol>100] + x1.e1

Règles De Construction Graphique

Respecter l ’alternance

étape transition !

1 Situation Initiale

La situation initiale d'un Grafcet caractérise le comportement initial de la partie commande (vis à vis de la PO, de l'opérateur…).

Elle correspond aux étapes actives au début du fonctionnement. Elle traduit généralement un état de repos.

2 Franchissement D'une Transition

Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.

franchissement SI :la transition est validée ET réceptivité associée vraie

franchissable

franchie

3 Evolution Des Étapes Actives

Le franchissement d'une transition entraîne :

l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes

franchissable

franchie

4 Evolution Simultanée

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies

franchie

franchissable

5 Activation Et Désactivation Simultanée D'une Étape

Si au cours du fonctionnement la même étape est simultanément activée et désactivée elle reste active

Postulat Temporel

la durée séparant l’instant où une transition est franchissable de l’instant où elle est franchie (appe lée durée d’évolution) est aussi petite qu’il est néces saire, mais non nulle. En conséquence, la durée minimale d e

l’activité d’une étape ne sera jamais nulle.

Exemple Du Registre À Décalage

Convergence & Divergence En OU

x.y x.y

Saut et Reprise De Séquence

SAUT REPRISE

Convergence & Divergence En ET

10 V4-

v20.v30

étapes d’attente

A Éviter…formellement !

Synchronisation ?

Temporisations

opérateur normalisé"t1/En/t2" CEI/IEC 617-12

3s/X13s

Actions continues

normal

Actions continues condition d’assignation

Une proposition logique * conditionne l’action

Front interdit !

C C=X2.d

C action C retardée de

C action C limité de t1

Evolution non fugace

X2=1 a=1 b=0 c=0

X1=1 a=0 b=0 c=0

Evolution fugace

X1=1 a=0 b=1 c=0

caractérisée par le franchissement de plusieurs transitions successives àl’occurrence d’un événement unique

X3=1 a=1 b=1 c=0

Activation « virtuelle » de 2 et franchissement « virtuel » de t21

Evolution fugaceconséquence sur les assignations

X1=1 a=0 b=1 c=0

X3=1 a=1 b=1 c=0

Dans ce cas, l’action continue A associé àl’étape instable 2 n’est

pas réalisée

Actions mémorisées

Action au front montant

(activation de l’étape)

L’action B:=1 traduit le set de la variable booléenne B

Action au front descendant

(désactivation de l’étape)

L’action B:=0 traduit le reset de la variable

booléenne B

Actions mémoriséesaction sur événement

�� e

La variable booléenne B est mise à 1 lorsque l’évenement ��e se

produit a condition que l’étape 2 soit active

Compteurs

3 c:=c+1

[C<N] [C=N]

3 c:=c-1

[C>0] [C=0]

Evolution fugaceconséquence sur les affectations

X1=1 a=0 b=1 c=0 A=0

X3=1 a=1 b=1 c=0

A:=1A:=1

Dans ce cas, l’action mémorisé A:=1 associéà l’étape instable 2 est

réalisée

1) Rappels

vidéo

Macro Etape

E5 Etape Entrante

S5 Etape Sortante

EXPANSION

Comportement Dynamique

Transition validée

Remarque

l’expansion de la macro-étape est la représentation unique d’un

fonctionnement et n’est donc pas « duplicable » comme un sous-

programme.

Mécanisme Appel Réponse Acquittement

Comment exécuter G1 àpartir de T1 ?

X13REPONSE

XT1ACQUITTEMENT

Utilisation En Sous Programme

XTA1+XTA2 appelTA1

TACHE A

X13 réponse

TACHE A

acquittementXTA1.XTA2

Ressource Commune

Ici, l’étape 99

Représente la

ressource

Commune

La ressource peut être utilisée par A (macro M1) ou B (macro M2)

L’étape 99 est active, la « ressource » est libre

Le franchissement de la transition (t1) entraîne la désactivation de l’étape 99. La ressource est donc utilisée par M1

Le processus B doit attendre la fin du processus A (M1) pour utiliser la ressource qui n’est plus disponible (étape 99 inactive)

La fin de la macro M1 entraîne la réactivation de l’étape 99. La ressource est de nouveau disponible pour B par exemple

Forçage

F/Grafcet : {contexte}10

Le forçage est un ordre interne consécutif à une évolution.

L’application du forçage est prioritaire par rappor t à toute évolution.

Les actions associées aux étapes des grafcets forcés sont maintenues pendant la durée du forçage !

Le grafcet forcé ne peut évoluer tant que l’ordre de forçage est présent.

Grafcet {contexte}10

nouvelle écriture…

Cohérence

La cohérence de la hiérarchie impose que :

Si un grafcet force un autre grafcet, la réciproque est impossible

Un grafcet ne peut être forcé que par un et un seul grafcet

Forçage Dans La Situation Vide (Désactivation)

Gs { }10

L’activation de l’étape 10 entraîne la désactivation de toutes les étapes du

grafcet Gs

Forçage Dans Une Situation Donnée

Gs {4,5}10

L’activation de l’étape 10 entraîne l’activation des étapes 4 et 5 du

grafcet Gs et le maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de forçage

est émis

Forçage Dans La Situation Courante :Figeage

Gs {*}10

L’activation de l’étape 10 entraîne le figeage du grafcet Gs dans la

situation courante et le maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de

forçage est émis

Forçage Dans La Situation Initiale

Gs {INIT}10

L’activation de l’étape 10 entraîne l’initialisation du grafcet Gs et le

maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de forçage est émis

Exemple

Pas d’activation de l’étape 7

F/G1: {8}

Etape Encapsulante

L’activation de l’étape encapsulanteentraîne L’activation des étapes

indiquées par *

* est appelé lien d’activation

Etape Encapsulante

Les grafcets encapsulés peuvent ensuite évoluer normalement tant que l’étape

encapsulante est active

Etape Encapsulante

La désactivation de l’étape encapsulante entraîne la

désactivation de toute les étapes encapsulée

Etape Encapsulante initiale

l’étape encapsulante10 est initiale, car elle encapsule une

étape initiale 1.

Les étapes 10 et 1 sont actives à l’instant initial. Ensuite, seul l’étape 3 est

activée lors de l’activation de l’étape 10

Etape Source & puit

10 Etape source - Moyen d’activation

Etape initiale

Forçage

Encapsulation

Etape source - Moyen de desactivation

Forçage

Encapsulation

Transition source & puit

La transition source est toujours validée

8 La transition puit ne présente aucune étape aval.

1) Rappels

vidéo

Vous disposez

d’un

atelier logiciel

Xn1:=Xb0 and e0 or Xb1 and not e1;

0ui Les difficultés se limitent à la saisie des structures complexes, exotiques et à la réalisation des

forçages

Les ateliers SFC n’offrent pas toujours la possibilitéde réaliser des structures hiérarchisées complexes

( Mode de Marches et d’Arrêt)

Algorithme Sans Recherche De Stabilité

Initialisation

Calcul des réceptivités

complexes

Calcul de l’évolution

Commande des actions

Passage sur API

Init ? InitialisationOui

Calcul des réceptivités

complexes

Calcul de l’évolution

début

Commande des actions

E T S E T S

Méthode N°1 (Trivial)Initialisation

R0=i0.i1.i2

Méthode N°1 calcul des réceptivités

r0=i0.i1.i2

r0i2i1i0

Méthode N°1 Évolution

Méthode n°1 commande des actions

Exemple Complet

Traitement des divergences

r10 X10

r201 X20

Traitement des divergences

r1 X10

r2 X10

r3 X20

r4 X21

Non respect de la règle 4

r1.X11

r1.X21

r1 X11

r1 X21

…Re-synchronisation

impossible

temps de franchissement « nul »

Compteur et structure registre impossible

Exercice

/e1.(to/X1)

Méthode 2Principe De Base

Conditions

d’activation

X’0:=

nouvel

maintient

De l’activation…

. (X0.r3)

…a condition de ne

pas évoluer !

X’i = nouvelle état

Xi = ancien état

Exemple X’0 et X0

Méthode 2 Mémorisation

évolution

X’0:=X1.r1+X0./(X0.r3)

mémorisation

X0:=X’0

Cycle n-1

évolution

X’0:=X1.r1+X0./(X0.r3)

mémorisation

X0:=X’0

Cycle n

Mémorisation du nouvel état dans l’ancien pour le cycle suivant !

Méthode N°2 (Trivial)Initialisation

R0=i0.i1.i2

! Uniquement l’ancien état (Xi)

Méthode 2 calcul des réceptivités

r0:=i0 . i1. i2

R0:=i0 and i1 and i2;

r0=i0.i1.i2

Méthode 2 Évolution

Toute les équations sont évaluées avec l’état antérieur ce qui permet le respect des règles 4 et 5 !

X’0:=X2.r2+X0./(X0.r0)

X’1:=X0.r0+X1./(X1.r1)

X’2:=X1.r1+X2./(X2.r2)

X0:=X’0

X1:=X’1

X2:=X’2

Méthode 2 commande des actions

A:=X’1+ X’2

B:=X’21

Cas Général

X’0:=(X1.X2.r1 + X3.X4.r2) + X0.[X0.(r3+r4)]

Exercice

/e1.(to/X1)

Exemple CADEPARôle de W0,4 W0,5 et W0,6 ?

Exemple CADEPARôle de W0,1 W0,2 W0,3 ?

Exemple CADEPARôle de W0,0 ?

Réalisation Des Forçages

(fi = true) permet

le figeage du grafcet

(fo = true) permet

le forçage du grafcet

Méthode 1 en ST

(*Evolution – utilisation d’un entier comme

Pointeur d’étape*)

If (StepG7 = 0) and r0 THEN

StepG7 := 1;

ELSIF (StepG7 = 1) and r1 THEN

StepG7 := 2;

ELSIF (StepG7 = 2) and r2 THEN

StepG7 := 0;

END_IF;

(*actions*)

A:= (StepG7 = 1) OR (StepG7 = 2);

B:= (StepG7 = 2);

Algorithme Avec Recherche De Stabilité

1) Rappels

Raymond Philippe – maj septembre 2005

vidéo

Chapitre 4Coordination Des Taches

La construction d’un grafcet sans méthode est envisageable pour des automatismes simples, à faible taux

de parallélisme entre tâches.

GCT Grafcet de coordination des tâches

Mais un management efficace de l’outil de production passe par

l’optimisation du temps de cycle.

L’objectif est donc de proposer une méthode « simple »

permettant de construire un grafcet assurant l’exécution d’un maximum de tâches opératives

en temps masqué.

Temps masqué :

temps d’un travail accompli pendant

l’exécution d’un autre travail

ETAPE 1découpage en tâches opératives

La décomposition fonctionnelle de la PO regroupe un ensemble de constituants (actionneurs, pré-actionneurs, capteurs)

localisé dans l’espace

Fin T1

A cette ensemble correspond une tâche PC représentée par un grafcetet définissant les actions associées

les sujets de bts MAI proposent toujours cette

phase d’analyse…

Exemple bts mai 1997ligne de palettisation de bouteilles d’eau

Rappel notion de tâche en grafcet

L’étape T1 invoque la tâche T1 définie par le grafcet GT1

Fin T1 (X13)REPONSE

XT1ACQUITTEMENT

assemblage de dalles en bois

Une dalle (250x250) est constituée d'un parement d'essences diverses et de

lambourdes collées sur ce dernier afin d'assurer la rigidité de la dalle. Les deux

lambourdes en débordement sont ensuite usinées après le séchage de la

Découpage de la PO

T3 PREHENSION DES

LAMBOURDES

Fin T3

T4 PREHENSION DES DALLES

Fin T4

Fin T1

T5DEPOSE DES DALLES

T2 DEPOSE DES LAMBOURDES

Fin T2

Fin T1

T1 TRANSFERTENCOLLAGE

attente

ETAPE 2tableau des antériorités

finT5finT4finT3finT2finT1

On indique pour chaque tâche la ou les fins de

tâches nécessaires à son exécution

Exemple, pour

réaliser T3 il faut avoir terminé T2

La fin de T3 autorise les tâches T1, T4 et T5

tableau des antériorités assemblage de dalles en bois

finT5finT4finT3finT2finT1T1 TRANSFERT ENCOLLAGET2 DEPOSE DES LAMBOURDEST3 PREHENSION DES LAMBOURDEST4 PREHENSION DES DALLEST5 DEPOSE DES DALLES

L’installation est en production (hors marche de démarrage ou de

clôture)

TACHE 1 transfert & encollage

Le transfert encollage est possible si la dépose des lambourdes (T2) est faite ET si la préhension des dalles (T4) est réalisée

TACHE 2dépose des lambourdes

La dépose des lambourdes est possible si le transfert

encollage (T1) est terminé ET si la préhension des

lanbourdes est faite (T3)

TACHE 3préhension des lambourdes

La préhension de nouvelle lambourdes est possible si la

dépose des lanbourdesprécédente est faite (T2)

TACHE 4préhension des dalles

La préhension des dalles est possible si le transfert

encollage est terminé ET si la dépose précédente est faite

TACHE 5dépose des dalles

La dépose des dalles est possible si leur préhension

est réalisée (T4)

Résultat de l’analyse

ETAPE 3Extraction des graphes partiels

4/32/3

3/53/43/1

Fin T3

Les étapes 2/3 et 4/3 autorisent la tâche T3

Convergence en ET

Les étapes 3/1, 3/4 et 3/5 sont les autorisations qui émanent de la tâche T3

Divergence en ET

Extraction du graphe T1

4/12/1

1/41/2

Fin T1

3/21/2

2/32/1

Fin T2

Fin T3

5/41/4

4/54/1

Fin T4

Fin T5

Résultat des graphes partiels

Fin T5

5/41/4

4/54/1

Fin T4

Fin T3

3/21/2

2/32/1

Fin T2

4/12/1

1/41/2

Fin T1

Même nombre d’étapes d’autorisations en haut et en bas…

ETAPE 4Assemblage final

+Assembler les graphes partiels en gardant une seul étape

d’autorisation

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

T1 TRANSFERT ENCOLLAGE

DEPOSE DES LAMBOURDES

PREHENSION DES LAMBOURDES

PREHENSION DES DALLES

DEPOSE DES DALLES

La mise en place des étapes initiales doit permettre

l’évolution du grafcet sans « blocage »

Cet aspect est généralement

abordé au niveau des MMA

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

synthèse

ETAPE 3

5/41/4

4/54/1

Fin T4

5/41/4

4/54/1

Fin T4

ETAPE 2

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

ETAPE 4

ETAPE 1

Fin T1

Etape 2 : tableau de coordination type sujet bts

T4Fin T4T5 DEPOSE DES DALLES

T1 et T5Fin T1 et fin T5T4 PREHENSION DES DALLES

T2Fin T2T3 PREHENSION

DES LAMBOURDES

T1 et T3Fin T1 et fin T3T2 DEPOSE DES

LAMBOURDES

T2 et T4Fin T2 et fin T4T1 TRANSFERT ENCOLLAGE

Fin autoriseDébut si

Temps de cycleDiagramme de GANTT

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

TC = temps de cycle entre 2 déposes consécutives de dalle

Ici TC = T4+T5

T1 TRANSFERT ENCOLLAGET2 DEPOSE DES LAMBOURDEST3 PREHENSION DES LAMBOURDEST4 PREHENSION DES DALLEST5 DEPOSE DES DALLES

Temps de cycle phase transitoire de démarrage

temps de cycle pour la première dépose de dalle

TC= 3T1+T2+T4+T5

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Fin T5

Fin T4

Fin T3

Fin T2

4/1 2/1

1/4 1/2

Fin T1

DEPOSE DES DALLES

Analyseaspect du choix d’aiguillage OU

caisse vide = cv

L’information cv est mise à 1 au début de T2 lors de la prise de la

dernière rangée.

L’information cv est mise à 0 au début de T2 lors de la prise de la

première rangée.

Analyseaspect du choix d’aiguillage OU

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

(T3 si /cv) OU(T3 et T4 si cv)

(FIN T3 et /cv) OU (FIN T1 et FIN T3 et cv)

T2Fin T4

Extraction des graphes

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

(T3 si /cv ) OU (T3 et T4 si cv )

(FIN T3 et /cv ) OU (FIN T1 et FIN T3 et cv )

T2Fin T4

1/23/2

2/42/3

Fin T2

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

T2Fin T4

2/42/3

Fin T2

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

T2Fin T4

Fin T4

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

T2Fin T4

Fin T3

T1Fin T2 et cv

T2Fin T2

T2Fin T4

Fin T1

Fin T4

Fin T3

2/42/3

Fin T2

Fin T1

Fin T4

Fin T3

Fin T2

Fin T1

Transfert caisse vide

Prélever rangée

Déposer rangée

Evacuer caisse pleine

Fin T4

Fin T3

Fin T2

Fin T1

Transfert caisse vide

Prélever rangée

Déposer rangée

Evacuer caisse pleine

Mise en place des étapes initiales

(nécessite une initialisation de cv)

temps de cycle théorique TCth

Temps de cycle déterminé par les "Concepteurs". C'est celui que le

"Moyen de Production" est capable de réaliser lorsqu'il est bien approvisionné

et que toutes ses séquences de fonctionnement sont respectées. Il doit

être mis à jour en fonction des évolutions techniques et des réalités du

terrain.

projet sofivin 2004

temps de cycle pratique TCp

C'est le temps de cycle qui correspond à la performance que l'on attend du "Moyen de

Production", à une période donnée, en fonction des engagements fixés par les

usines

Conseil pour les concepteurs

TCth > TC demandé dans le CDCF

Prévoir à la conception 10% de marge

le temps de cycle pratique est le temps de référence pour le management de la

performance.

TCp =< TCth

Unité de temps

Dixième de seconde

Centième de seconde

dmH = dix millième d’heure

(1dmH = 0,36 s et 1s = 2,78 dmH )

cmH = cent millième d’heure

(1cmH = 0,036 s et 1 s = 27,78 cmH)

Les temps d’état d'un moyen de production

Temps pendant lequel le moyen

produit des pièces (bonnes ou mauvaises), dans le respect

ou non du temps de cycle et avec

tout ou partie des fonctions en

service.

Temps pendant lequel l'utilisateur

engage son moyen avec la volonté de

produire.Cette volonté se traduit par

l'utilisation de moyens Techniques

et Humains.

Temps pendant lequel le moyen

produit des pièces bonnes,

au temps de cycle de

référence et avec toutes ses

fonctions en service.

Dépassement du temps de cycle de référence de durée inférieure à un seuil

paramétrable ne provoquant pas d'arrêt

du moyen.

Temps d'arrêt pendant lequel le moyen de production ne peut

accomplir sa fonction pour des causes

externes.

Temps d’arrêt dont la cause est interne au

périmètre de mesure. La cause de ce type d’arrêt peut-être imputable au moyen, à son outillage,

au produit entrant, àune cause fonctionnelle

ou à l’exploitation du moyen.

Les temps d’état d'un moyen de production

temps pendant lequel l'utilisateur n’a pas la volonté de produire.

Taux de qualité

Le nombre de pièces bonnes réalisées correspond au nombre de pièces bonnes livrées au client.

Disponibilité propre DPDisponibilité opérationnelle Do

Taux de rendement synthétique TRS

NPTR : Nombre de Pièces Théoriquement

Réalisables = Tr/Tcth

NPTR est le nombre de pièces

théoriquement réalisables par le

moyen si le moyen n'avait aucun arrêt,

fonctionnait au temps de cycle

théorique (Tcth) et n'engendrait aucun

rebut pendant le temps requis.

NPBTRS ××××========Le TRS permet de suivre

l'évolution du fonctionnement des

équipements

Who Was Henry Gantt?Born in 1861 in Calvert County Maryland, Gantt led an active life as anindustrial engineer and consultant. He worked directly with Frederick W. Taylor for a number of years and in 1917 invented the Gantt chart, a horizontal bar chart that was an innovative way to manage overlapping tasks.

Temps d'état et indicateurs de suivi de performances des moyens de production : document cnomo E41.50.505.R /E

grafcet : iec/cei 60848 - m.joffroy.free.frm.joffroy.free.fr/in/cours bts mai 1er et 2eme...

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