grafcet

Chapitre 6 :

GRAFCET ou SFC

Pierre Duysinx

Universit de Lige

1

GRAFCET: historique

GRAFCET: GRAF = graphe C = commande E = tape - T=

transition

Au dpart (1975), outil mthodologique de description du cahier des charges de la partie commande des systmes automatiss

Normalisation en France (1982), puis en, Europe par la CEI sous le nom de Sequential Function Chart

Outil mthodologique unanimement adopt

Loutil mthodologique de description GRAFCET est devenu un langage de programmation sous la norme CEI 1131-3

Langage de programmation au succs mitig

Problme dinterface graphique

Problme dabsence de normalisation au niveau smantique

La majorit des programmeurs recourent une traduction manuelle

2

UN OUTIL DANALYSE

3

Approche progressive

Rdaction du cahier des charges: description claire, prcise, sans

ambigut ni omission du rle et des performances de lquipement

Diviser la description en plusieurs niveaux ou points de vue:

1/ Point de vue systme:

Description sous forme littrale du procd, de la coordination et de

lvolution des diffrentes squences.

Description abstraite sans notions techniques.

2/ Point de vue partie oprative

Description sous forme dactions fonctionnelles du comportement de la partie

oprative.

Effectuer le choix technologique.

3/ Point de vue partie commande

Description des changes dinformations et dordres

Langage technique

4


Niveau 1: Spcifications fonctionnelles

Description du comportement de la partie commande vis--vis de la

partie oprative PO

Comprendre ce que lautomatisme doit faire

Caractriser les ractions de lautomatisme face aux infos de la PO

Dfinir les diffrentes fonctions, informations et commandes impliques dans

lautomatisation de la PO sans prjuger des technologies

Pas dinfluence de la nature ni des caractristiques des capteurs et

actionneurs

La scurit de fonctionnement est incluse dans les spcifications

fonctionnelles

5


Niveau 2: Spcifications technologiques

Prciser les spcifications technologiques des actionneurs, capteurs

Spcification dinterface: insertion de lautomatisme dans le processus et

son environnement

Prciser

La nature et les informations sur les capteurs et actionneurs

Les contraintes sur les capteurs (temprature, humidit)

6


Niveau 3: Spcifications oprationnelles

Servir au suivi de fonctionnement de lautomatisme au cours de son

existence

Dfinir les spcifications sur lquipement une fois ralis et en

exploitation: fiabilit, pannes, disponibilit, modifications, maintenance,

HMI

7

LES REGLES DU GRAFCET

17

Elments de base du GRAFCET

Le GRAFCET est un organigramme qui dcrit dans une suite

logique et organise le cycle et le droulement des diffrentes

oprations appeles tapes dun systme automatis.

Une TAPE correspond une situation dans laquelle le

comportement de tout ou une partie du systme par rapport ses

entres et ses sorties est invariant.

Les TRANSITIONS indiquent les possibilits dvolution entre

tapes.

18


On associe chaque transition une condition logique appele

RECEPTIVITE qui permet de distinguer parmi toutes les

informations disponibles uniquement celles qui sont susceptibles de

faire voluer la partie commande un instant donn.

La RECEPTIVITE crite sous forme de proposition logique est une

fonction combinatoire des informations extrieures (directives

oprateur, capteurs, compteurs, tempos, changement de variables,

etc.) et de variables auxiliaires ou de ltat actif ou inactifs dautres

tapes.

Les LIAISONS indiquent les voies dvolution de ltat du GRAFCET

19


Ltape se reprsente par un

carr repr par un numro

On peut galement adjoindre un

nom symbolique

Une tape peut tre active ou

inactive.

La situation du systme est

entirement dfinie par lensemble

de ses tapes actives

On peut marquer ltape active

par un point

13

14 FIN

15

AVANCE

26 - ouvrir la vanne V3 - lancer le moteur M1

- actionner l'lectrovanne EV6

- lancer la temporisation T6

- teindre le voyant L12

- prslectionner 14 le compteur C1

- dcrmenter le compteur C2

27 Si DEF, allumer L1 Si /PP, allumer L4

Si X15, fermer trappe n 2

Lancer temporisation de 10 secondes

a.

Reprsentation

b.

Symbole

c. Etape active

d. Actions multiples

e. Actions conditionnelles

Etapes du GRAFCET

20


On prcise pour chaque tape les

actions caractristiques

effectuer

Les actions sont effectives lorsque

ltape est active

Lexcution des actions peut

encore tre soumise des

conditions

13

14 FIN

15

AVANCE

26 - ouvrir la vanne V3 - lancer le moteur M1

- actionner l'lectrovanne EV6

- lancer la temporisation T6

- teindre le voyant L12

- prslectionner 14 le compteur C1

- dcrmenter le compteur C2

27 Si DEF, allumer L1 Si /PP, allumer L4

Si X15, fermer trappe n 2

Lancer temporisation de 10 secondes

a.

Reprsentation

b.

Symbole

c. Etape active

d. Actions multiples

e. Actions conditionnelles

Etapes du GRAFCET

21


5

6

7

a

y

5

6

7

a

y

a. Etats logiques b. Changements d'tat

8

9

10

t/8/5s

t/8/10s

A

c. Dpendant du temps

Transitions et rceptivits

= 10 seconde depuis

activation tape 8

22


La transition dune tape lautre est

verrouille par une condition logique appele

rceptivit

Les liaisons sont horizontales ou verticales

Adopter une reprsentation qui contribue au

mieux la clart du fonctionnement

Utiliser les flches pour amliorer la

comprhension ou que lorientation nest pas

respecte

Eviter les croisements pour viter les ambiguts

Sens gnrale de parcours = de haut en bas

Larrive une tape est en haut et le dpart en

bas

23

Rgles dvolution du GRAFCET

Rgle 1: Etape initiale

Elle est active inconditionnellement au dpart du systme

Correspond un comportement au repos de la PO

Rgle 2: Franchissement dune transition

Le franchissement de la transition ne peut se produire que si:

La transition est valide (tapes immdiatement prcdentes toutes actives)

ET si la rceptivit associe est vraie

La transition est obligatoirement franchie

Rgle 1: tape initiale

24


Rgle 2: franchissement dune transition

25


Rgle 2: franchissement dune transition

26


Rgle 3: Evolution des tapes actives

Le franchissement dune transition entrane lactivation de toutes les

tapes immdiatement suivantes relies cette transition et la

dsactivation de toutes les tapes immdiatement prcdentes relies

la transition.

Rgle 4: Evolutions simultanes

Plusieurs transitions simultanment franchissables (franchissables en

mme temps) sont simultanment franchies (franchies en mme temps).

Rgle 5: Activation dsactivation simultane

Si au cours du fonctionnement une mme tape doit tre la fois

active et dsactive, elle reste active.

27


Rgle 3: Transitions entre plusieurs tapes

28


Rgle 3: Evolution des tapes actives

29


Rgle 4: Evolution simultane

30

GRAFCET: squences multiples

CHOIX CONDITIONNEL OU

Configuration OU apparat quand

la sortie dune tape le chemin

que peut prendre le cycle a la

possibilit de se faire sur

diffrentes squences suivant

ltat des rceptivits

En pratique, prendre des

rceptivits mutuellement

exclusives

31


SEQUENCES SIMULTANEES ET

Chaque fois que le franchissement

dune transition active plusieurs

chemins fonctionnant en parallle

Lexcution des diffrentes branches

est indpendante, mais se droule

en mme temps

Reprsentation: une transition

UNIQUE et deux traits parallles

indiquent le dbut et la fin des

squences parallles

A la fin attente rciproque

(synchronisation)

32


SAUT DETAPES ET REPRISE

DE SEQUENCE

Permet de sauter une ou plusieurs

tapes lorsque les actions

raliser deviennent inutiles

REPRISE DE SEQUENCE

Permet de reprendre plusieurs fois

la mme squence tant que la

condition fixe nest pas obtenue

33

GRAFCET: organisation

LA MACRO-TAPE

Eviter la surcharge du GRAFCET

principal par des dtails de

fonctionnement lintrieur dune

tape.

Les dtails de ralisation sont

dcrits par un autre diagramme

appel expansion macro tape

La macro tape est repre par

deux barres verticales dans le

rectangle des actions

5

R1

A1

6

X103

MACRO- ETAPE

8

R4

A4

9 A5

100

X6

101

R2

102

R3

A3

103

A2

= 1

GRAFCET STRUCTURE

34


Principe de la macro tape

35


SEQUENCE REPETE

Certaines squences

peuvent revenir de faon

rptitive dans un mme

cycle.

Pour viter la rptitions, on

utilise un sous-programme

crit sous forme de

GRAFCET indpendant,

connect au GRAFCET

principal

36


ETAPE DE VERROUILLAGE

Cette tape considre comme

une tape initiale complmentaire

permet le droulement dune

seule squence la fois parmi

plusieurs possibles

37


ETAPE DE SYNCHRONISATION

Cette particularit se compose

dune tape initiale

complmentaire et dune tape

normale.

Elles synchronisent deux

squences dans des GRAFCETs

diffrents.

Lune des squences doit

obligatoirement se drouler aprs

lautre.

38

Exemple: Poste de perage

On considre un poste de perage comportant un systme dalimentation, une perceuse, un testeur et un plateau tournant

On demande dtablir le GRAFCET de lautomatisme

Les diffrentes parties du poste de perage doivent fonctionner en parallle

Si le testeur nest pas arriv en position basse aprs 2 s, cela signifie que le trou a t mal perc. On prvoit alors un systme permettant loprateur de prendre la pice la main. Il relance le systme avec un bouton poussoir

On suppose le systme en rgime. Il y a une pice chaque emplacement du plateau

39

Exemple: Poste de perage Entres Actions

Alimentation Pice charge Avancer chargeur

Chargeur en arrire Reculer chargeur

Serrage Pice serre Avance serrage

Pice desserre Recul serrage

Perage Perceuse en bas Descente perceuse

Perceuse en haut Monte perceuse

Testeur Testeur en bas Descente testeur

Testeur en haut Monte testeur

Evacuation Pice vacue Avance vacuation

Evacuation en arrire Recul vacuation

Plateau Fin de rotation Rotation plateau

Oprateur Marche Alarme

Rarmement

40

Exemple: Poste de perage

41

GRAFCET: ELEMENTS

COMPLEMENTAIRES

42

GRAFCET: lments complmentaires

On associe gnralement deux variables aux tapes:

La variable dactivit: variable boolenne gre par le systme qui vaut

1 si ltape est active

Dans la norme CEI 1131-3, nom_tape.X

La variable de dure dactivit: variable de type temps gre par le

systme qui indique depuis combien de temps ltape est active

Dans la norme CEI 1131-3, nom_tape.T

Pas toujours disponible demble sans dclaration a priori

Remarque:

Ces variables sont une facilit pour la programmation.

On peut les recrer partir de bits internes et de tempos

43


CEI 1131 ALLEN-

BRADLEY

CADEPA ISAGRAPH TELEME-

CANIQUE

variable

d'tape

tape . X *SCj:n . SA Xi GSi . X Xi

dure

d'tape

tape . T *SCj:n . TIM - GSi . t *Xi, V

rceptivit

associe la

dure

tape . T >

T#5s

SCj:n . DN T/i/5s/ GSi . t > 5s Xi, V > 50

Solutions adoptes par diffrents constructeurs

pour les variables dtape

ALLEN-BRADLEY

j : n du fichier de contrle SFC

n : n de la structure de contrle attache l'tape considre

SCj:n . PRE : valeur de prslection pour la dure d'tape

CADEPA, ISAGRAPH, TELEMECANIQUE

i : n de l'tape

44


TYPES DACTIONS:

On a suppos que les actions associes aux tapes taient effectues

et maintenues durant toute la priode dactivit de ltape.

Ce sont des actions de types non mmorises

Pour simplifier la tche du programmateur, les constructeurs puis la

norme CEI1131-3 ont introduit dautres dactions rpondant des

besoins pratiques.

Par contre lutilisation de ces actions rend plus difficile la lecture des

GRAFCET

GRAFCET plus implicite

Difficult de mise au point et de maintenance

45


Mettre la disposition du programmeur des fonctions couramment

utilises dans les automatismes

Bi stables

SR forc dominant / RS rinitialis dominant / SEMA smaphore

Temporisateurs

Impulsion TP / temporisation lenclenchement TON / temporisation au

dclenchement TOF / RTC horloge temps rel (date et heure)

Compteurs

Compteur CTU / dcompteurs CTD / compteur-dcompteur CTUD

Diffrentiateurs

Dtecteurs de front montant R-TRIG ou descendant F-TRIG


Diffrents types daction 47

Temporisation

La fonction temporisation

permet de dcaler un signal

logique par rapport un autre

dun dlai fix.

Dcalage lenclenchement

ou au dclenchement

Sur les automates modernes la

temporisation est effectue par

une horloge interne 100 ms,

parfois 10 ms

TEMPO

T

E

S

E

S

T

t

t

E

S

T

grafcet

Documents