les modes de marches et d’arrŒt : le gemma - freejmburg.free.fr/mai/gemma.pdf · 2001. 4....
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LES Modes demarches et d'arrêt
: Le GEMMA
Sommaire
1- Le Gemma : Etude des états de fonctionne-ment d'un système automatisé : Le GEMMAa- Utilité du GEMMAb- Les Etats de la famille F :c- Les Etats de la famille A :d- Les Etats de la famille D :
2- Les dispositifs de sécurité.
3- Les boucles de fonctionnement séparées ouGraphes Descriptifs des modes de marche etd'arrêt : Le GDMMAa- Principe des boucles fonctionnelles séparées.b- Exemple de boucles fonctionnelles séparées.c- Elaboration du Graphe Descriptif des Modes deMarches et d'Arrêt : GDMMA:
4- Transcription du GDMMA en Grafcet : LeGrafcet des modes de marche et arrêt : LeGMMAa- Principe de la méthode:b- grafcet de surveillance :c- Le Grafcet de conduite .
5- Application : GMMA d'une SCIE AVECAVANCE DE BARRE AUTOMATIQUE
6- Implantation du GMMA sur les Automatesprogrammables TSX
7- Application : Programmation d'une SCIEAVEC AVANCE DE BARRE AUTOMATI-QUE
8- Propositions de solutions pour la réalisa-tion des différents modes de marche etd'arrêt.a- Boucle "Marche de production normaleavec marche de préparation et de clôtureb- Boucle de "Marche de production normaleavec marche de vérification et de réglage"c- Boucle d ' "Arrêt de sécurité , diagnostic,préparation pour la mise en route avec repriseéventuelle de la production normale.
9- Procédures relatives à la mise en marcheet aux arrêts de la partie commande.a- Etat de la partie commande "Hors énergie": PZ1b- Etat de la partie commande "En état demarche" : PZ2c- Etat de la partie commande "Hors état demarche" : PZ3d- Les boucles de fonctionnement de la PC :Le GDMMA-PZe- Utilisation des bits internes pour repriseaprès arrêt de la partie commande sur TSX.
10- Exercice de synthèse
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1- Le Gemma : Etude des états de fonctionnement d'un systèmeautomatisé : Le GEMMA
a-Utilité du GEMMA
Le GEMMA doit permettre de définir un vocabulaire précis décrivant sans ambiguïté les diffé-rents modes de marche et d'arrêts.
De par sa forme normalisée , c'est un outil supplémentaire dans la lecture d'un dossier techni-que pour la mise au point ou le diagnostic.
Le GEMMA propose une organisation graphique des situations du système et de son environne-ment à l'aide de "Blocs Etats" regroupées dans des zones de procédures (A , D , F et PZ).
PZ
Procédures relatives à la PC
P.C. en énergie
Procédures relatives à la P.O.
A : Procédures d'arrêt et de remise en route
F: Procédures de fonctionnement
D : Procédures de défaillance de la PO
P.C. hors énergie
Il permet de passer systématiquement en revue les différents modes defonctionnement susceptibles ou non de convenir.
les modes retenus seront intégrés dans le cahier des charges fonctionnelaprès concertation et accord du client.
La zone PZ correspond aux procédures d'arrêt , de mise hors énergie , etde mise en route de la partie commande.
La zone PZ3 correspond au cas où l'automate est correctement alimen-tée mais n'est pas apte à fonctionner soit qu'il soit arrêté (mode STOP)ou qu'une anomalie soit détectée par le processeur empêchant lascrutation du programme et le traitement des instructions..
Les zones "Etats" A , F et D regroupent toutes les procédures relatives àla Partie Opérative exécutables lorsque la partie commande fonc-tionne normalement.
PZ Procédures relatives à la PC
PZ1: Partie commande Hors énergie
PZ2: Partie commande en état de marche
PZ3: Partie commande en arrêt
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Elles sont regroupées en trois familles elles-mêmes regroupées en sous-familles.
La famille F correspond aux procédures de fonctionnement de la P.O :On regroupe dans cette famille tous les modes qui sont indispensables à l'obtention de valeur
ajoutée , c'est à dire tous ceux sans lesquels on ne peut pas techniquement obtenir la valeurajoutée pour laquelle la machine est prévue.
Tous ces états ne produisent pas forcément : marche de clôture et de préparation de la pro-duction et marche de test , de réglage ..... mais SONT indispensables.
EXEMPLE : Il est impossible de faire du moulage en coquille (moule permanent métallique) sanspréchauffer le moule.
On trouvera donc 2 sous-familles :- Fonctionnement normal et mise en et hors service (F1,F2,F3).- Essais et vérifications (F4,F5,F6).
La famille A permet de définir les procédures d'arrêt et de remise en route de la P.O. pour desraisons extérieures au système..
Le production doit pouvoir être interrompue en fin de journée ou par manque d'approvisionne-ment de matière première.
On trouvera 2 sous-familles :- procédures d'arrêt (A1,A2,A3).- Procédures de remise en route (A5,A6,A7).
La famille D permet de définir les procédures à mettre en oeuvre en cas de défaillance afin delimiter au maximum les risques pour le personnel et pour le matériel.
Chaque procédure sera décrite dans un "rectangle état" portant une désignation qui utilise unvocabulaire ne pouvant pas prêter à confusion.
Chaque "rectangle état" sera situé dans sa sous-famille et relié aux autres "rectangles états"par des liaisons bi ou unidirectionnelles.
Procédures relatives à la P.O.A : Procédures d'arrêt et de remise en route F: Procédures de fonctionnement
D : Procédures de défaillance de la PO :
Essais et vérification:
F4,F5,F6
Mise en et hors service et fonctionnement normal :
F1,F2,F3
Arrêt :
A1,A2,A3
Remise en route :
A5,A6,A7
Mise en sécurité ou maintien de la disponibilité sur défaillance :
D1,D2,D3
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b- Les Etats de la famille F :
b-1- Sous-famille "Mise en et hors service et production normale".
Etat F1 : Production Normale : dans cet état , la machine produit normalement , c'est danscet état pour lequel elle a été conçue.
On peut souvent faire correspondre à cet état ungrafcet que l'on appelle "Grafcet de productionnormale" (GPN)
Etat F2 : Marche de préparation : Cet état estutilisé pour les machines nécessitant une prépa-ration préalable à la production normale: pré-chauffage de loutillage, remplissage de la ma-chine, mises en routes diverses, etc.
Etat F3 «Marche de clôture» : Cest létat néces-saire pour certaines machines devant être vidées,nettoyées, etc., en fin de journée ou en fin desérie.
b-2- Sous-famille "Essais et vérifications".
Etat F4 «Marche de vérification dans le désordre» : Cet état permet de vérifier certainesfonctions ou certains mouvements sur la machine, sans respecter lordre du cycle.
Etat F5 «Marche de vérification dans lordre» : Dans cet état, le cycle de production peutêtre exploré au rythme voulu par la personne effectuant la vérification, la machine pouvantproduire ou ne pas produire.
Etat F6 «Marche de test» : Les machines de contrôle, de mesure, de tri..., comportent descapteurs qui doivent être réglés ou étalonnés périodiquement: la «Marche de test» F6 per-met ces opérations de réglage ou détalonnage.
c- Les Etats de la famille A :
Situés dans la zone «procéduresdArrêt et de remise en route dela partie opérative», ces étatscorrespondent à des arrêts nor-maux ou à des marches condui-sant à des arrêts normaux.
A : Procédures d'arrêt et de remise en route
Arrêt : Remise en route :
A6:
A7:
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A1:
A4:
A2:
A3:
F: Procédures de fonctionnement
Essais et vérification: Mise en et hors service
Fonctionnement normal
F2:
F3:
F1 :
F4:
F5:
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c-1- Sous-famille "Arrêt".
A1 «Arrêt dans létat initial » : Cest létat « repos» de la machine. Il correspond en généralà la situation initiale du grafcet: cest pourquoi, comme une étape initiale, ce rectangle-étatest entouré dun double cadre.Pour une étude plus facile de lautomatisme, il est recommandé de représenter la machinedans cet état initial.
A2 «Arrêt demandé en fin de cycle» : Lorsque :l'arrêt est demandé, la machine continue deproduire jusquà la fin du cycle. A2 est donc un état transitoire vers létat A1.
A3 «Arrêt demandé dans état déterminé»: La machine continue de produire jusquà un arrêten une position autre que la fin du cycle: cest un état transitoire vers A4.
A4 «Arrêt obtenu»: La machine est alors arrêtée en une autre position que la fin du cycle.
A5 «Préparation pour remise en route après défaillance» : Cest dans cet état que lonprocède à toutes les opérations (dégagements, nettoyages,...) nécessaires à une remise enroute après défaillance.
A6 «Mise P.O. dans état initial»: La machine étant en A6, on remet manuellement ouautomatiquement la partie opérative en position pour un redémarrage dans létat initial.
A7 «Mise P.O. dans état déterminé» : La machine étant en A7, on remet la P.O. en positionpour un redémarrage dans une position autre que létat initial.
d- Les Etats de la famille D :
Ce sont les états de Marches et dArrêtssitués dans la zone «procédures oudéfaillances» de la partie opérative.
Dl « Marche ou arrêt en vue dassurerla sécuritéCest létat pris lors dun arrêt dur-gence : on y prévoit non seulement lesarrêts, mais aussi les cycles de déga-gements, les procédures et précautionsnécessaires pour éviter ou limiter lesconséquences dues à la défaillance.
D2 «Diagnostic et/ou traitement de défaillance» Cest dans cet état que la machine peutêtre examinée après défaillance et quil peut être apporté un traitement permettant le re-démarrage.
D3 «Production tout de même» : Il est parfois nécessaire de continuer la production mêmeaprès défaillance de la machine : on aura alors une «production dégradée», ou une «produc-tion forcée», ou une production aidée par des opérateurs non prévus en «Production nor-male».
D : Procédures de défaillance de la PO :
D2:
D1:
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Les principales possibilités de liaisons entre les rectangles-états sont suggérés par un traitdiscontinu assorti d'une flèche indiquant le sens de l'évolution la plus courante.
Le système est dit en production si la valeur ajoutée est obtenue en fin d'exécution.Ce critère de production correspond graphiquement sur le GEMMA à une zone doublement
encadrée en traits forts discontinus
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2- Les dispositifs de sécurité.
Le GEMMA amène à réfléchir au sujet des procédures de sécurité applicables à la PO et PC.L'étude des modes de marche et d'arrêt ainsi que celle des procédures de sécurité doit être
ébauchée le plus tôt possible afin que le choix des composants de la PO et PR ne soit pasremis en cause d'un point de vue sécurité.
Ces procédures permettrons lors de l'élaboration des boucles fonctionnelles séparées (Cf cha-pitre 2) de définir les conditions à associer à chaque liaisons entre les états du GEMMA.
Les conditions dévolutions contiennent aussi des informations sur la situation interne du sys-tème. Par exemple, à la présence des conditions initiales et de lénergie sur la P.O. sajoute lacondition choix du mode auto pour pouvoir évoluer de létat A1 vers létat Fl, doù la notationde lexpression logique correspondante : EPO.auto.
Une évolution non contrôlée par lopérateur est possible. Elle sexécute automatiquement dèsque la condition associée à la liaison devient vraie contrôle de fin de tâches, apparition duneanomalie de fonctionnement.
Les directives de l'U.E. en matière de sécurité relatives à la conception et la construction desmachines et installations automatisées et l'utilisation des composants de sécurité sont re-prises dans le code du travail et permettent d'effectuer les choix adaptés .
92-767, art. 1.2.3; 93-40, art. R. 233-18 : Mise en marcheLa mise en marche dune machine ne doit pouvoir être obtenue que par laction (volontaire) dun opérateur sur
un organe de service prévu à cet effet, sauf Si cette mise en marche, obtenue autrement, ne présenteaucun risque pour les opérateurs concernés. Il en est de même pour la remise en marche après arrêt,quelle quen soit lorigine.
Lautorisation de lancement des tâches de production et de réglage ne peut être donnée quepar une action volontaire de lopérateur : appui sur un bouton poussoir, par exemple.
La sélection dun mode de marche ne doit avoir pour but que damener le S.A.P. dans létatcorrespondant du GEMMA, le lancement proprement dit devenant une opération interne àcet état.
2-a- Principes de prévention contre les risques d'accidents:
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Catégorie 1 : Pas de redondanceutilisation des composants éprouvés et
principes de sécurité éprouvés :Perte possible de la fonction de sé-curité.
Catégorie 2 : Boucle de retour per-met d'assurer un test cyclique surla sortie.
Test par cycle , la périodicité doit êtreadaptée à la machine et à son appli-cation : défaut détecté à chaquetest.
Catégorie 3 : Redondance sur les en-trées et/ou sorties
Un défaut unique ne doit pas mener àla perte de la fonction de sécurité :Fonction sécurité garantie sauf encas d'accumulation des défauts.
Catégorie 4 : Redondance sur entréeset sorties et boucle de retour pourtest cyclique des sorties.
Un défaut unique ou une accumulationde défauts ne doit pas mener à laperte de la fonction de sécurité.
92-767, art. 1.2.4; 93-40, art. R. 233-27 et R. 233-28 : Dispositif darrêt93-40, art. R. 233-27 : Arrêt normalChaque poste de travail ou partie déquipement de travail doit être munie dun organe de service permettant
darrêter, en fonction des risques existants, soit tout léquipement de travail, soit une partie seulement,de manière que lopérateur soit en situation de sécurité.
Lordre darrêt doit avoir priorité sur les ordres de mise en marche. Larrêt de la machine ou de ses élémentsdangereux étant obtenu, lalimentation en énergie des actionneurs concernés doit être interrompue.
Les défaillances du modenégatif sont dues à desdéfauts internes au sys-tème:
Difficile à détecter.
2-b- fiabilité des organes de sécurité:
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Les défaillances sont duesà des dysfonctionne-ments externes (cameset galets) .
Faciles à détecter enmaintenance préven-tive.
Si un capteur est unique ,il doit être installé enmode positif.
L'association des deuxmodes par l'intermé-diaire d'un capteur enmode positif et d'uncapteur en mode néga-tif permet d'éviter lesrisques de défaillancesen mode commun.
Modules de sécurité PREVENTA
a : Action sur le circuit de commande sans relayageintermédiaire
Lordre issu du dispositif de protection (Arrêt d'ur-gence dans le schéma ci-contre) agit directementsur le contacteur puissance de la machine.
Dans ce type de schéma. il subsiste des risques dedéfauts simples :
- shunt du bouton dArrêt durgence (par un défautd'isolement par exemple).
- collage du contacteur KM1.
Lorsque lopérateur effectue lArrêt d urgence, cetordre nest pas pris en compte, le démarrage d unenouvelle séquence après lArrêt durgence est pos-sible malgré la présence du défaut.
La fonction de sécurité nest plus assurée dans ce cas de défaillance.Il faut donc utiliser un relayage intermédiaire fiable.
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b : Action sur le circuit de commandeavec relayage intermédiaire
Les modules de sécurité PREVENTA per-mettent dassurer un relayage intermé-diaire fiable en éliminant les risques:
- dun défaut du circuit de commande (en-trées),
- dun défaut du circuit de puissance (sor-ties),
- dun défaut dun composant interne dumodule de sécurité.
La fonction de sécurité est assurée dans tous les cas dapparition dun de ces défauts.
93-40, art. R. 233-28 : Arrêt durgenceChaque machine doit être munie dun ou de plusieurs dispositifs darrêt durgence clairement identifiables,
accessibles et en nombre suffisant, permettant déviter des situations dangereuses risquant ou en trainde se produire.
92-767, art. 1.2.4Le dispositif doit provoquer larrêt du processus dangereux en un temps aussi réduit que possible sans créer
de risques supplémentaires et éventuellement déclencher ou permettre de déclencher certains mouve-ments de sauvegarde. Lorsque, après avoir déclenché un ordre darrêt, on cesse dactionner lorgane deservice commandant larrêt durgence, cet ordre doit être maintenu par un blocage du dispositif darrêtdurgence jusquà son déblocage volontaire. Le déblocage du dispositif darrêt ne doit pouvoir être ob-tenu que par une manoeuvre appropriée et ce déblocage ne doit pas remettre la machine en marche, maisseulement autoriser un redémarrage.
Après une demande darrêt durgence, lor-dre correspondant doit être maintenutant que toutes les précautions avant re-mise en route nont pas été prises.
A cet effet, le choix du coup de poing doitporter, de préférence, sur un modèle àverrouillage mécanique et déverrouillagepar clé.
Le déverrouillage du coup de poing ne doitpas remettre la machine en marche, maisseulement en autoriser le redémarrage.
92-767, art. 1.2.5 : Sélecteur de mode de marcheLe mode de marche sélectionné doit avoir priorité sur tous les autres systèmes de commande, à lexception de
larrêt durgence. Si la machine a été conçue et construite pour permettre son utilisation selon plusieursmodes de commande ou de fonctionnement présentant des niveaux de sécurité différents, tels que lesmodes de fonctionnement permettant le réglage, lentretien, linspection, elle doit être munie dun sélec-teur de mode de marche verrouillable dans chaque position.
Chaque position du sélecteur ne doit correspondre quà un seul mode de commande ou de fonctionnement.
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Lopérateur, le régleur ou le dépanneur contrôlent la plupart des changements de modes paraction sur des capteurs opérateurs du pupitre de commande ou par manipulation des claviersdes terminaux de dialogue sélecteur de modes de marche, sélecteur de séquences ou detâches ou de postes, touches de clavier, coup de poing darrêt durgence.
Les erreurs de manipulations du pupitre sont pratiquement inévitables malgré les précautionsprises par le concepteur validation du mode, message pour confirmation, bip sonore déveildattention, procédure dexploitation, etc. Pour pallier ces erreurs, il faut donner à lopéra-teur la possibilité de revenir à létat ou au mode de départ.
92-767, art. 1.2.6: Défaillance de lalimentation en énergieL'interruption, le rétablissement après une interruption, ou la variation de lalimentation en énergie de la
machine, quel quen soit le sens, ne doivent pas créer de situations dangereuses. En particulier, il ne doity avoir ni mise en marche intempestive, ni empêchement de larrêt Si un ordre en a déjà été donné,demandé, ni chute ou éjection dun élément mobile de la machine ou dune pièce tenue par celle-ci, niempêchement de larrêt automatique ou manuel des éléments mobiles quels quils soient, ni interruption delefficacité des dispositifs de protection.
92-767, art. 1.2.7: Défaillance du circuit de commandeUn défaut affectant la logique du circuit de commande, ou une défaillance ou une détérioration du circuit
de commande, ne doit pas créer de situation dangereuse.Les recommandations sont les mêmes quà larticle 1.2.6.
La solution passe par la réalisation d'une mémoire en logique câblée avec un relais électroma-gnétique KEE auto-alimenté. (voir schéma page suivante)
Ce relais autorise la mise ou la remise en énergie :
- de la P.C. mise sous tension du transformateur du module d alimentation de l' unité centralede l'A.P.l.,
- du circuit de commande de la P.0. : alimentation des transformateurs fournissant les ten-sions des cartes de sorties de l'A.P.I.,
- du circuit de puissance électrique de la P.O. 400 V triphasé,- du circuit de puissance pneumatique de la P.0. : 5 à 8 bars,- du circuit de puissance hydraulique : autorisation de marche des pompes.
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Le relais KPT est excité par la mise en série des sécurités (protections) a prendre en compte,suivant le cas, a savoir :
- le coup de poing d'arrêt durgence,- le chien de garde de l'A.P. I.,- l'insuffisance ou labsence de pression pneumatique et hydraulique (pressostats ou manos-
tats),- les défauts moteurs (relais thermiques et magnéto-thermiques, relais de protection électro-
niques, sondes de températures, capteurs de survitesse, etc..,- les signaux associés à des étapes du GPAFCET de sécurité
92-767, art. 1.2.8 : LogicielsLes logiciels de dialogue entre lopérateur et le système de commande ou de contrôle dune machine doivent
être conçus de façon conviviale.
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3- Les boucles de fonctionnement séparées ou Graphes Descriptifsdes modes de marche et d'arrêt : Le GDMMA
a- Principe des boucles fonctionnelles séparées.
Il consiste à chaîner dans une boucle fermée les états caractérisant une fonction de mode demarche et d'arrêt donnée.
Les principales fonctions à étudier en priorité sont :- Mise en production normale.- Mise au point , essais , réglage.- Surveillance , mise en sécurité , diagnostic.
pour chacune des fonctions retenues , on trace des boucles fonctionnelles séparées incluantles états retenues et leurs liaisons.
Le nombre de combinaisons possibles est très grand et donc le nombre de boucle . C'est pour-quoi on se limitera à la représentation des boucles nécessaires à la description du systèmeétudié.
b- Exemple de boucles fonctionnelles séparées.Exemple 1 : Boucle de production "Marche-arrêt et production normale" (sans marche de
préparation)Celle ci comprend les états A1 (Arrêt dans état initial) , F1 (Production normale) et A2 (Arrêt
demandé en fin de cycle).Les états F1 et A2 sont peuvent être regroupés et associés la production normale continue
jusquà l'arrêt en fin de cycle demandé par ACY.
A1 : Arrêt dans état initial.si sélecteur sur position "auto" et si Validation de l'opérateur alors aller en F1
F1 : Production normaleComportement défini par Grafcet de production Normale (GPN)si sélecteur sur position "arrêt" et Validation de l'opérateur alors revenir en A1si action de l'opérateur sur Acy (arrêt cycle) alors aller en A2
A2 : Arrêt demandé en fin de cycle .si PO à l'état initial (récepti-vité Cinit) et sélecteur surposition "arrêt" et validationde l'opérateur.
Mode_ : sélecteur du mode demarche.
Mode_auto: mode de marche"automatique"
Mode_ar : mode de marche "ar-rêt fin de cycle"
Cinit : Vérification conditionsinitiales P.O.
Val : Validation pour évoluerd'un mode de marche à unautre.
Acy : demande d'arrêt en fin decycle.
A1 :
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Un sélecteur à 3 positions, dont une position neutre non câblée, permet le choix entre le modeAUTO et le mode MANUEL.
La sélection entre la marche automatique continue (AC) et la marche cycle par cycle (CC) estobtenue par lintermédiaire d'un bouton de sélection à deux position.
Le bouton DCY servant à démarerle cycle.
Noter, dans ce cas, que les manipu-lations au pupitre ne sont passimples.
Pour lancer la production en mar-che automatique continue, il fautopérer, dans lordre:
- la sélection du mode AUTO et lasélection du mode AC,
- puis appuyer sur DCY.
Si le sélecteur de cycle reste ou est remis sur la position CC, lamachine sarrêtera en fin de cycle.
Une deuxième solution est plus simple pour la manipulation , il fautquelle soit réalisée en logique câblée sous forme dune mémoireà effacement prioritaire KCY commandée par deux boutonspoussoirs DCY (départ de cycle) et ACY (arrêt en fin de cycle).
Exemple 2 : boucle d' "arrêt en vue d'assurer la sécurité"
L'arrêt de sécurité avec dans ce cas remise de la P.O. dans l'étatinitial.
Comprend les états A1 (Arrêt dans état initial) , F1 (Production normale) , D1 (Marche ouarrêt en vue d'assurer la sécurité) , D2 (Diagnostic et/ou traitement de la défaillance) , A5: (Préparation pour remise en route après défaillance) et A6 (Mise P.O. dans état initial).
A1 : Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" et si Validation de l'opérateur alors aller en F1
F1 : Production normalesi arrêt d'urgence , défaut quelconque ou arrêt alimentation de la PO alors aller en D1
D1 : Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité :Mise hors énergie de la P.O. si ce n'est déjà fait (voir schéma page 9)Figeage du Grafcet de production normale.Arrêt immédiat des moteurs à électro-freinArrêt immédiat des vérins à blocage de tige.si P.O. hors énergie alors aller en D2
D2 : diagnostic et/ou traitement de la défaillance : Intervention de l'opérateur et/ou dupersonnel de maintenance.si sélecteur sur position sur "Arrêt" et validation de l'opérateur alors aller en A5.
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A5 : préparation pour remise en route après défaillance : réparation , nettoyage , enlève-ment des produits en cours , réapprovisionnement , réglage et remise de la PO en Energie.si PO en énergie et si arrêt d'urgence désactivé et si action de l'opérateur sur "Init" alorsaller en A6
A6 : Mise P.O. dans l'état initial.si condition PO dans état initial vérifiée (Cinit) alors aller en A1
Au : Arrêt d'urgenceDef : Défaut constaté sur
PO et justifiant un ar-rêt immédiat.
Kpo : Test si PO en éner-gie (contact de la bo-bine de mise en énergiede la PO : KPO (voirschéma page 9)
Init : Ordre de mise de laP.O. en position initiale.
c- Elaboration duGraphe Descriptif des Modes de Marches et d'Arrêt : GDMA:
Le GDMMA est obtenu en regroupant les différentes boucles étudiées précedemment(GDMMA1).
A1 :
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Lorsqu'il existe , d'un état donné , plusieurs évolutions possibles vers d'autres états , il fauts'assurer que les conditions associées à ces évolutions sont impérativements exclusives.
L'exclusivité pouvant être explicite (équation logique) ou implicite (exclusivité technologique)
Cas de l'état F1 : - de F1 vers D1 : Au + Def +/Kpo - de F1 vers A2 : Acy - de F1 vers A1 : Mode_ar. Val
Afin de rendre ces trois conditions explicitement exclusives , il est nécessaire de les modifier: - de F1 vers A2 : Acy . /(Au+def)
- de F1 vers A1 : Mode_ar . Val . /(Au+Def) . /Acy
Le GDMMA correspondant sera donc tel que ci-dessous (GDMMA 2):
GDMMA 2
Mode_ar .Val. /(Au+Def) . /Acy
A1 :
-
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4- Transcription du GDMMA en Grafcet : Le Grafcet des modes demarche et arrêt : Le GMMA
00A1
01F1
02A2
GPN
03D1
04D2
05A5
06A6
GREF
Cinit.Mode_ar
Init . /Au . Kpo
mode_auto. val
mode_ar. Val./(Au+Def) . /Acy
Au + Def+/KpoAcy./(Au+Def)
Au . /Kpo
Au ./Kpo . .mode_ar . Val . /Def
GRAFCET DE SURVEILLANCE (GS)
grafcet de sécurité chargé de gérer les états liés à la sécurité.
GRAFCET DE CONDUITE (GC)
grafcet chargé de gérer le passage entre les différents états définis par le GMMA
GRAFCET DE MISE EN REFERENCE
(GREF)
GRAFCETS DES MARCHES DE
CLOTURE ET DE PREPARATION (GMP
et GMC)
GRAFCET DE COORDINATION DES TACHES DE
PRODUCTION (GCT)
GRAFCETS DES TACHES DE
PRODUCTION (GTPN)
GRAFCET DES MARCHES DE
VERIFICATION (GMV)
...Autres Grafcets de Tâches de production...
grafcet chargé de l'initialisation de la P.O. (Etat A6 du GDMMA)
grafcets chargés de la préparation de la PO pour la production (etat F2) et en fin de production (Etat F3)
grafcets de Production normale (etat F1)
grafcets chargés des vérifications et tests (Etats F4,F5 et F6)
a- Principe de la méthode:
Le transcription directe , limités auxautomates possédant un langage detype "SFC" , consiste à associerchaque état à une étape .
Cette solution est la plus simple maisdébouche sur un grafcet relative-ment compliqué.
La solution la plus utilisée consiste à transcrire le GDMMAen un ensemble de Grafcets hierarchisés.
Il consiste dans ce cas là à associer chaque état à ungrafcet autonome et chaque boucle à une branche d'ungrafcet de coordination.
Les ordres sont transmis entre chaque Grafcets en respectant la hierarchie à l'aide deForçage de situation.
-
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10A1
Kpo . /Au . /def . (GC,GREF : (INIT))
F/GC,GREF : (INIT)
11F1
12D1
Au + Def + /Kpo
F/GC,GREF : (INIT) PO mise hors Energie
13D2
Diagnostic de la défaillance
14A5
Remise P.O en énergie
15A6
GREF
/Kpo . Au . (GC,GREF : (INIT))
/Def . /Kpo . Au . Mode_ar . Val
Kpo . /Au . Init
Kpo . /Au . Cinit . Mode_ar
Autorisation de mise en énergie de la PO
b- grafcet de surveillance :
Le Grafcet de surveillance est chargé de gérer les procédures de sécurité associées aux étatsdes mamilles A et D du GEMMA .
Il sera chargé de surveiller l'état descapteurs de sécurité dès la miseen énergie de la P.O.
Puis de gérer les passages successifsdans les différents états de la bou-cle "Arrêt envue d'assurer la sé-curité" (D1 , D2 A5 , A6)
Expression logique de la bobine d'ali-mentation en énergie de la PO:
KPO = /Au . /Def . /aPo .(X10+X11+X14+X15) . (Mpo + Kpo)
L'état des étapes X10 , X11 , X14 etX15 est obtenu à l'aide d'un re-lais "Kxs" branché sur une des sor-tie de l'automate.
KPO = /Au . /Def . /Apo . KXS . (Mpo+ Kpo)
Voir schéma de cablage ci-dessous.
-
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Le Grafcet de surveillance peut doncêtre modifié comme ci-contre , lesétapes 10,11,14 et 15 comprenantune action KXS autorisant la miseen énergie de la P.O.
Dans notre exemple très sim-plifié , elle aura la forme sui-vante.
20A1
F/GPN,GREF : (INIT)
21F1
GPN
22A2
Cinit . Mode_ar . Val
Acy . /(Au+Def)Mode_ar . Val . /(Au+Def) . /Acy
X11 . Mode_auto . Val
10A1
Kpo . /Au . /def . (GC,GREF : (INIT))
F/GC,GREF : (INIT)
11F1
12D1
Au + Def + /Kpo
F/GC,GREF : (INIT) PO mise hors Energie
13D2
Diagnostic de la défaillance
14A5
15A6
GREF
/Kpo . Au . (GC,GREF : (INIT))
/Def . /Kpo . Au . Mode_ar . Val
Kpo . /Au . Init
Kpo . /Au . Cinit . Mode_ar
KXS
KXS
KXS
KXS
c- Le Grafcet de conduite .
Le Grafcet de conduite gère tous les modes proposés dans le GDMMA.La structure générale représentant tous les états du GEMMA sera telle que présentée ci-des-
sous:
20A1
F/GMP,GCT,GMC,GREF,GMV : (INIT)
Mp : Commande de marche de préparationGMP : Grafcet de marche de préparationGCT : Grafcet de coordination des tâchesMc: Commande de marche de clotûre.GMC : Grafcet de marche de clotureGREF : Grafcet d'initialisationGCY : Grafcet de Gestion des cyclesGMV : Grafcet des marches de vérification
21F2
GMP
Mode_reg . Val S/GCT : (INIT)).Cinit . X11 . Mode_auto . Val .Mp
22F1
GCT
24F3
GMC
25F4
GMV
26A6
GREF
Init . Mode_ar . Val
S/GCT : (INIT)).Cinit . X11 . Mode_auto . Val . /Mp
Cinit . Mode_auto . Val
Mode_ar . Val
Mode_ar . Val Mode_auto . Mc . Val
=1
Cinit
-
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123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234
ETAU DAVANCE EA
S.EAETAU DE COUPE EC
A . EA
123123123123123123123123123123123123123
VERINDAVANCE
123456789012345123456789012345
S.EC
R.S A.S
123456781234567812345678
VERIN DE COUPE VC
MOTEUR
SCHEMA DE LA PO«POINT DE VUEMOUVEMENT»
Butée réglable muniedun capteur K
0
Autorisation de fonctionnement et conditions intiales
1
2
étau d'avance serré
Avancer étau d'avance
3
4
5reculer scie circulaire
Barre en butée
Barre serrée
Barre coupée
Scie dégagée
Serrer étau d'avance
serrer étau de coupe
Avancer scie circulaire
6ouvrir étau d'avance
etau d'avance ouvert
7Reculer étau d'avance
etau d'avance reculé
8Ouvrir étau de coupe
etau de coupe ouvert
5- Application : GDMMA d'une SCIE AVEC AVANCE DE BARREAUTOMATIQUE
Fonction de la scie avec avance de barre automatiqueLa scie doit être capable de couper des morceaux de barre en acier dune longueur
inférieure à 500 mm avec une précision de 0.1 mm. Le nombre de morceaux est limitéà 99 en automatique .
Le produitLa matière doeuvre de la scie est une barre de produit semi-fini dont la section carré
est de 100 mm de côté. La longueur des barres est inférieure à 6 mètres.
a-Grafcet point de vue Système ON NOTE :R.S = Reculer la scieA.S = Avancer la scieS.EC= Serrer étau de coupeO.EC = Ouvrir étau de coupeS.EA = Serrer étau davanceO.EA = Ouvrir étau davanceR.EA = Reculer étau davanceA.EA = Avancer étau davance
C.I = Conditions initialesAdf = Autorisation de fonctionnement
-
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-
b- Prise en compte de la longueur de barre et du nombre de débitseffectués:
- Un compteur compte le nombre de débits effectués .Lorsque celui-ci atteint le nombre de débits désiré , le système s'arrête à l'état initial.
- Lorsque le déplacement de l'étau d'avance ne provoque pas l'appui de la barre sur le capteur"k" , le système détecte un manque de barre .
Celle-ci est changée manuellement puis le cycle reprend après acquittement de l'opérateur.
0
Autorisation de fonctionnement et conditions intiales
1
2
étau d'avance serré
Avancer étau d'avance
3
4
5reculer scie circulaire
Barre en butée
Barre serrée
Barre coupée
Scie dégagée et etau d'avance serré
Serrer étau d'avance
serrer étau de coupe
Avancer scie circulaire6
ouvrir étau d'avance
etau d'avance ouvert
7Reculer étau d'avance
etau d'avance reculé
Ouvrir étau de coupe
étau de coupe ouvert et nombre de débits atteint
8Serrer étau d'avance
10Ouvrir étau d'avance
etau d'avance ouvert
9
étau de coupe ouvert et nombre de débits non atteint
barre pas en butée et déplacementde l'étau d'avance en fin de course
11ouvrir étau d'avance
etau d'avance ouvert
12Reculer étau d'avance
etau d'avance reculé
13Signaler le "manque de barre"
Autorisation de reprise après changement de barre
14serrer l'étau d'avance
étau d'avance serré
-
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c- Grafcet du point de vue "Partie Opérative"
Le système est composé :- dun vérin de coupe VC- dun vérin davance VA- dun étau de coupe EC- dun étau d avance EA- dun moteur de scie M1
C.I = Conditions initialesDcy = Autorisation de fonctionnementAcquit = Autorisation de repriseMB : Voyant "manque de barre"
K = fin de barre non détecté
eaa = étau avance avancéear = étau avance reculéeao = étau avance ouverteas = étau avance serrésa = scie avancéesr = scie reculéeeco = étau de coupe ouvertecs = étau de coupe serré
Compteur C1Inc CPT CPT=n
Raz CPT%X0
%X5n = p
0
Dcy , CI
1
2
eas
VA+
3
4
5VC -
k
ecs
sa
sr . eas
EA +
EC+
M16
EA -
eao
7VA -
ear
EC -
C1 . eco
8EA +
10EA -
eao
9
/k . eaa
11EA -
eao
12
VA -
13MB
acquit
VC+
/C1 . eco
INC C1
VA -
M1
RAZ C1
-
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d- Modes de marche :Les différents modes de marche sont définis ci-dessous :
- Fonctionnement normal :- Sélecteur en position "Marche normale"
- Fin de barre : - Arrêt de la machine en position de changement de barre. - Signalement à l'opérateur - Changement de barre manuel
- Reprise du fonctionnement normal après acquittement par l'opérateur.- Fin de production :
- Si Valeur du Compteur égal à la consigne (n=p)- Fin du cycle d'usinage- Arrêt dans état initial.
Ces trois modes de marche sont déjà intégré au fonctionnement normal.
a- réaliser les boucles fonctionnelles séparées relatives à ces trois modes de marche.b- Compléter le GEMMA de la page suivante à l'aide de ces modes de marche.c- Réaliser le graphe descriptif des modes de marche et d'arrêt relatif aux boucles fonction-
nelles séparées.d- décomposer le Grafcet de production normale en plusieurs grafcets hiérarchisés :
- un grafcet de Coordination des tâches de production normale (GCTPN)- un Grafcet de production normale- un Grafcet de changement de barre.- un Grafcet de fin de production.
A ces modes de marche déjà existants , s'ajoute les modes de marche suivants :
- Procédure de défaillance :- Utilisé en cas de danger à l'aide de l'action sur le bouton d'arrêt d'urgence.- Coupure de l'alimentation électrique (KG) et pneumatique (KPG) des actionneurs.- Préparation de la mise en route après défaillance par déverrouillage du bouton
d'arrêt d'urgence.- Mise de la PO en conditions initiales par appui sur bouton de réarmement du circuit
d'alimentation des actionneurs (Rea) puis par initialisation de la PO (Init PO)
- Procédures de réglage.- Utilisé afin de pouvoir piloter individuellement tous les actionneurs pneumatiques.- Sélectionné par mise du sélecteur en position "Marche réglage"- Deux boutons par actionneur (RS , AS , SEC , OEC , SEA , OEA , REA , AEA) sont
alors disponibles.- retour à l'état initial à l'aide d'un appui sur le bouton "Init PO"
e- Elaborer le schéma de câblage de l'alimentation pneumatique et électrique de la PO.f- Réaliser les boucles fonctionnelles séparées relatives à ces deux derniers modes de marche.g- Compléter le GEMMA de la page suivante à l'aide de ces derniers modes de marche.h- Réaliser le graphe descriptif des modes de marche et d'arrêt relatif aux boucles fonction-
nelles séparées.i- Transcrire le GDMMA en Grafcets des modes de marche et d'arrêt (Grafcet de surveillance
, de conduite , de réglage ainsi que les grafcets de production élaborés précédemment)
-
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A1 :
A2
Marche_norm .Ci.Dcy
/k.eaa
eao
F1 :
A3 :
C1.ecoMB
Acquit
A4 :
e- Documents réponses
a- Boucles fonctionnelles séparéerelatives aux modes de fonction-nement déjà existants:
a-1 : Changement de barre :
A1 :
-
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utomatism
e IndustrielCours - CPC-08
Les modes de m
arches et d'arrêt : Le GEM
MA
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A3 < Arrêt demandé dans état déterminé >
PROCEDURES D'ARRET de la Partie Opérative (PO)
D PROCEDURES en DEFAILLANCE de la Partie Opérative (PO)
PRODUCTION
PRODUCTION
< Mise PO dans état initial >A6 A1 < Arrêt dans état initial >
A4 < Arrêt obtenu > A7 < Mise PO dans état déterminé>
A5
D3 < Production tout de même>
D1 < Arrêt d'urgence>
A
Mise en énergie
de PC
Mise en énergie
de PC
Mise hors énergie
de PC
Mise hors énergie
de PC
Détectiondéfaillances
Demandesd'arrêt
DemandesDe marche
˝
Ouverture sectionneur
Fermeture sectionneur
PC HORS ENERGIE
PC HORS ENERGIE
c- GEMM
A
F4
F PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT
PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT
PRODUCTION
< Production normale > F1
F6 < Marche de
test >
F5
-
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d- GRAFCETS
10A1
11F1
12A2
GPN
13A3
marche_norm. Ci
/k.eaa.X22C1. Eco. X29
acquit . X33
F/GPN,GCB:(Init)
EA- F/GPN:(Init)
eao
GC: Grafcet de conduite
GCB
20
Dcy . X11 + acquit.X33
21
22
eas
VA+
23
24
25VC -
k
ecs
sa
sr . eas
EA +
EC+
M126
EA -
eao
27VA -
ear
EC -
28EA +
29
VC+
/C1 . eco
INC C1
M1
GPN: Grafcet de production normale
X13
31EA -
eao
32
VA -
33MB
acquit
VA -
GCB: Grafcet de Changement de barre
30
-
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e-Schéma de cablage :
KAU : Relais d'arrêt d'ur-gence.
KG : Contacteur générald'alimentation PO
KPG : Electrovanne d'ali-mentation pneumatiquede la PO
aPO : Arrêt PO
rea : Réarmement alimenta-tion PO.
f- Boucles fonctionnelles séparées
f-1- Procédure de défaillance
A1 :
-
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0A1
kg . /Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))
F/GC,GCB,GREG: (INIT)
01
02D1
Au
Diagnostic de la défaillance03A5
04A6
GREF
Rea . Init_PO
KXS
KXS
F/GC,GCB,GREG: (INIT)
/Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))
KXS
GS: Grafcet de Surveillance
KXS = X0+X1+X4Ci
A1 :
A2
Marche_norm.Ci.Dcy
/k.eaa
eao
F1 :
A3 :
C1.ecoMB
Acquit
A4 :
F4
A6
D1
A5
Init_PO
Au
/Au
Rea.Init_PO
Ci
Marche_reg
-
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40
41
42
X14
VC+
sa+/rs1
GREG : Grafcet de réglage
rs1
43 VC--
sr+/rs0
rs0
44 VA+
eaa+/rea1
rea1
50
51
/Ci . (X15+X4)
GREF : Grafcet d'Initialisation
VC-
52 EA-
53 VA-
54 EC-
EC+
sr.ecs
ea0
ear
ec0
10A1
11F1
12A2
GPN
13A3
marche_norm. Ci
/k.eaa.X22C1. Eco. X29
acquit . X33
F/GPN,GCB,GREF,GREG(I i )
EA- F/GPN:(Init)
eao
GC: Grafcet de conduite
14F4
GREG
marche_reg
15A6
GREF
Init_PO
Ci
GCB
-
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6- Implantation du GMMA sur les Automates programmables TSX
Application de la méthode précédente aux automates de type TSX possédant un langage deprogrammation de type "SFC" - Grafcets de sécurité et de conduite des pages 18 et 19.
%M20A1
%S21
%M21F1
GPN
%M22A2
%M124
%M122%M123
%M121
%M10
%M12
Les deux Grafcets précédents sont programmés en traitement préliminaires à l'aide de bitsbistables .
Les différentes transitions sont réalisées à l'aide de bits monostables calculées à partir deséquations logiques des réceptivitées correspondantes et de l'état des étapes précédentes.
Dans un premier temps , il est nécessaire de prévoir l'initialisation des Grafcets.Avant de traiter les modes de reprise après coupure d'alimentation de la PC , nous nous limite-
rons au forçage de la situation initiale des Grafcets (bit système %S21) à l'aide d'une infor-mation "Init"
%M10A1
%M101
%S21
%M11
%M12D1
%M102
F/GC:(INIT)
%M13D2
%M14A5
%M15A6
GREF
%M103
%M104
%M105
%M106
-
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Un bit mémoire bistable est associé à chaque étape du Grafcet de conduite et du Grafcet desécurité.
exemple : Etape 10 : Bit %M10 - etape initiale , désactive toutes les étapes (11 à 15) du grafcetde sécurité) et active l'étape initiale du grafcet de conduite (%M20) et désactive toutes lesautres étapes (21 et 22)
De même un bit mémoire monostable est associé à chaque transition de ces deux Grafcets.Exemple: transition Etape 10 vers étape 11 : %M101Exemple : activation de l'étape 11 : Bit mémoire %M11 lorsque %M101 est franchie.
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Les Grafcets de production Normale et le Grafcet de mise en référence sont programmés dansle "MAST" en langage LSC.
La bobine KXS d'autorisation d'alimentation de la PO est programmé dans le POST à l'aide desétapes correspondantes.
-
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7- Application : Programmation d'une scie avec avance de barreautomatique.
Nous reprenons l'application précé-dente afin de transcrire sur Auto-mate programmable les différentsGrafcets élaborés au chapitre 5.
a- GRAFCET du point de vuePartie Opérative:
0
Dcy , CI
1
2
eas
VA+
3
4
5VC -
k
ecs
sa
sr . eas
EA +
EC+
M16
EA -
eao
7VA -
ear
EC -
C1 . eco
8EA +
10EA -
eao
9
/k . eaa
11EA -
eao
12
VA -
13MB
acquit
VC+
/C1 . eco
INC C1
VA -
M1
RAZ C1
-
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A1 :
A2
Marche_norm.Ci.Dcy
/k.eaa
eao
F1 :
A3 :C1.eco
MB
Acquit
A4 :
F4
A6
D1
A5
Init_PO
Au
/Au
Rea .Init_PO
Ci
Marche_reg
0A1
Kg . /Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))
F/GC,GCB,GREG: (INIT)
01
02D1
Au
Diagnostic de la défaillance03A5
04A6
GREF
Rea . Init_PO
KXS
KXS
F/GC,GCB,GREG: (INIT)
/Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))
KXS
GS: Grafcet de Surveillance
KXS = X0+X1+X4Ci
b- GDMMA complet
c- Grafcets de modes de marche et d'arrêt.
-
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10A1
11F1
12A2
GPN
13A3
marche_norm. Ci
/k.eaa.X22Ci. Eco. X29
acquit . X33
F/GPN,GCB,GREF,GREG(I i )
EA- F/GPN:(Init)
eao
GC: Grafcet de conduite
14F4
GREG
marche_reg
15A6
GREF
Init_PO
Ci
GCB
20
Dcy . X11 + acquit.33
21
22
eas
VA+
23
24
25VC -
k
ecs
sa
sr . eas
EA +
EC+
M126
EA -
eao
27VA -
ear
EC -
28EA +
29
VC+
/C1 . eco
INC C1
M1
GPN: Grafcet de production normale
X13
31EA -
eao
32
VA -
33MB
acquit
VA -
GCB: Grafcet de Changement de barre
30
-
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40
41
42
X14
VC+
sa+/rs1
GREG : Grafcet de réglage
rs1
43 VC--
sr+/rs0
rs0
44 VA+
eaa+/rea1
rea1
50
51
/Ci . (X15+X4)
GREF : Grafcet d'Initialisation
VC-
52 EA-
53 VA-
54 EC-
EC+
sr.ecs
ea0
ear
ec0
-
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d-GRAFCETS DE SURVEILLANCE ET DE CONDUITE DU POINT DE VUEAUTOMATE
Début du programme :
ETC...
%M0A1
%M101
%M1
%M2D1
%M102
%M3A5
%M4A6
%M104
%M103
GS: Grafcet de Surveillance
KXS = %M0 +%M1+%M4%M105
%M10A1
%M11F1
%M12A2 %M13
A3
%M111
%M113%M112
%M117
%S21
EA-%S21
%M118
GC: Grafcet de conduite
%M14F4
%M114
%M15A6
%M115
%M116
%M0 , %M2
-
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8- Propositions de solutions pour la réalisation des différents modes demarche et d'arrêt.
a- Boucle "Marche de production normale avec marche de préparation et declôtureLes états de préparation et de clôture permettent de définir les procédures à mettre en oeuvre
en début et fin de production.Elle comprend les états A1 (Arrêt dans état initial ) , F2 (Marche de préparation) et F3 (Mar-
che de clôture)
A1: Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" , validation et si sélecteur sur position "mp" alors aller en F2si sélecteur sur position "/mpc" alors aller directement en F1F2: Marche de préparation .si sélecteur sur position "/mpc" alors aller en F1F1: Production normalesi sélecteur sur position "auto" et action sur Acy alors aller en A2 puis sélecteur sur position "mc" alors aller en F3sinon sélecteur sur position "arrêt" et conditions initiales de la PO alors aller en A1F3 : Marche de clôturesi conditions initiales PO et sélecteurs sur position "arrêt" et "/mpc" alors aller en A1
mp,mc,/mpc : sélecteur 3 position : marche de préparation , marche de clôture , position cen-trale ni préparation , ni clôture.
A1 :
-
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GDMMA GlobalIl suffit de compléter le GDMMA obtenu précédemment à l'aide des états défini pour les mar-
ches de préparation et de clôture.
D1 :
-
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b- Boucle de "Marche de production normale avec marche de vérificationdans le désordre "
Permet à l'opérateur de piloter chaque préactionneur individuellement.Chaque préactionneur dispose d'un jeu de bouton poussoirs permettant de tester chacun de
ces états.En fonction du nombre d'actionneurs , le nombre de boutons peut être relativement élevé .Dans ce cas , on peut envisager l'utilisation d'un clavier ou une solution utilisant une roue codeuse
afin de sélectionner le préactionneur à piloter .
Ce mode est sélectionné par mise en position "manu" du sélecteur des modes : "mode_mani"La réalisation peut être câblée ou programmée.La solution câblée permet la reprise en main du SAP en cas de défaillance liée à l'API.Elle présente par contre l'inconvénient de fortement compliquer la réalisation du circuit élec-
trique .
La réalisation programmée ne pose par contre pas de problème particulier .Il faudra vérifier que chaque action forcée manuellement est compatible avec l'état des autres
actionneurs du SAP.A1: Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" , validation et si sélecteur sur position "mpc" alors aller en F1si sélecteur sur position "manu" et validation alors aller directement en F4F4: Marche de vérification dans le désordre .si sélecteur sur position "arrêt" alors aller en A6 (Mise PO dans état initial)F1: Production normalesi sélecteur sur position "auto" et action sur Acy alors aller en A2si sélecteur sur position "manu" alors aller en F4
A1 :
-
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D1 :
-
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c- Boucle d ' "Arrêt de sécurité , diagnostic, préparation pour la mise enroute avec reprise éventuelle de la production normale.
F1 : Production normalesi arrêt d'urgence , défaut quelconque ou arrêt alimentation de la PO alors aller en D1
D1 : Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité :Mise hors énergie de la P.O. si ce n'est déjà faitsi P.O. hors énergie alors aller en D2
D2 : diagnostic et/ou traitement de la défaillance : Intervention de l'opérateur et/ou dupersonnel de maintenance.si sélecteur sur position sur "Arrêt" et validation de l'opérateur alors aller en A5.
A5 : préparation pour remise en route après défaillance : réparation , nettoyage , enlève-ment des produits en cours , rapprovisionnement , réglage et remise de la PO en Energie.si PO en énergie et si arrêt d'urgence désactivé et si sélecteur sur position "manu" alorsaller en A7
A7 : Mise PO dans état déterminé : Dans cet état , l'opérateur remet ,si nécessaire,directement en agissant sur les distributeurs , la PO dans l'état désiré afin de reprendre laproduction à l'endroit où elle avait été interrompue.si sélecteur sur position "Auto" reprise de l'état F1 .
Identique à la boucle d'arrêt en vue d'assurer la sécurité mais l'état A6 de mise à l'état initialest complété par un état A7 de mise de la PO dans un état déterminé.
Mode_auto . /mpc.ValCinit.Mode_arA1 :
-
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10A1
Kpo . /Au . /def . (GC,GREF : (INIT))
F/GC,GREF : (INIT)
11F1
12D1
Au + Def + /Kpo
F/GREF : (INIT)F/GPN,GREF:(*)
PO mise hors Energie
13D2
Diagnostic de la défaillance
14A5
15A6
GREF
/Kpo . Au . (GC,GREF : (INIT))
/Def . /Kpo . Au . Mode_ar . Val
Kpo . /Au . Init
Kpo . /Au . Cinit . Mode_ar
KXS
KXS
KXS
KXS16A7
KXS
mode_manu. Val/Au . Kpo
Mode_auto . /mpc.Val
F/GC,GREF : (INIT)
Forceage à 0 des sorties
Libération des sortiesLibération des Grafcet
D1 :
-
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%M20A1
F/GPN,GREF:(INIT)
%M22F1
GPN
%M24A2
%M21F2
GPREPA
%M25F3
GCLOT
%M121
%M132
%M122
%M129
%M124
%M125
%M127
%M23F4
A+ si a0 ------------------------
%M26A6
GREF
%M126
%M128
%M123
%M10
%M15%M10A1
%M101
%S21
%M11F1
%M12D1
%M102F/GREF:(INIT)
%S23=1%S9=1
%M13D2
%M14A5
%M15A6
GREF
%M103
%M104
%M115
%M111
%M16A7
%M106
%M110
F/GC:(INIT)%S22
%S23=0%S9=0
F/GC:(INIT)
Grafcet de surveillance du point de vueAutomate
Gracet de conduite du point de vue Automate
Lorsque l'étape 16 du grafcet de sécurité est activée , les actionneurs sont alimentés mais lesactions ne peuvent être exécutées que manuellement pour mise de la PO dans l'état désirépar l'opérateur.
Le mot système %S9 permet de forcer les sorties dans l'état de repli (0 dans ce cas)
(*Initialisation*) LED %I1.11 AND %I1.1 ST %S21 S %M1O(*Initialisation du Grafcet de surveillance*> LD %M1O R %M11 R %M12 R %M13 R %M14 R %M15 R %M16(*transition étape 10 vers 11*) LED %Q2.0 AND(N %I1.1 ANDN %I1.3
ST %M1O1 (*GRAFCET DE SECURITE activation etape 11*)
LD %M1OAND %M101OR( %M16
AND %M110S %M11
(*Libération des Grafcets et des sorties *>LD %M11
R %S22R %S9
(*desactivation étape 10*)LD %M11OR %M16
R %M1O (*activation étape 12*)
LE> %M11AND %M102
S %M12 (*Figeage desGrafcets et repli des sorties *)
LD %M12S %S22S %S9
(*desactivation etape 11*)LD %M12
R %M11 (*initialisation grafcet de conduite*>
LD %M1OOR %M15
S %M20R %M21
R %M22R %M23
R %M24R %M25R %M26
-
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9- Procédures relatives à la mise en marche et aux arrêts de la partiecommande.
Regroupe les procédures relatives à l'état de la partie commande .Elles sont notées PZ (PZ1,PZ2,PZ3)
a- Etat de la partie commande "Hors énergie" : PZ1Cet état peut être atteint depuis tous les états du système par mise
hors énergie de la P.C.
· Volontairement par coupure de la liaison avec le réseau d alimenta-tion toujours en énergie.
· Accidentellement par coupure du réseau d alimentation (EDF ouinterne à la société
La mise hors énergie volontaire est absolument déconseillée lorsque lesystème se trouve dans la zone production.
Cet ordre ne doit être émis que lorsquon se trouve dans l'état A1 oudans l'état PZ3.
Si la P.C. offre cette possibilité, le contexte courant au moment de lacoupure peut être sauvegarde dans une mémoire RAM alimentée parbatterie ou par pile.
Il faut indiquer quelles sont les procédures souhaitées concernant la partie opérative, parexemple:
- la mise hors énergie électrique de la P.O. Si celle-ci nest pas liée à la mise hors énergie dela P.C.
- L' arrêt sur place ou la terminaison des mouvements en cours.- Le blocage mécanique des charges suspendues, etc.
b- Etat de la partie commande "En état de marche" : PZ2La partie commande est en énergie ainsi que les constituants de dialogue.L état du S.A.P. est ainsi connu par l' intermédiaire des voyants de signalisation et des écrans
des terminaux de dialogue. En ce qui concerne les A.P.l., une procédure interne de test est lancée automatiquement dès
la mise en énergie. Il s' agit des autotests : autodiagnostic et autocontrôle.
Si le résultat de ces tests est négatif, suivant la nature des défauts constatés, la P.C. restedans létat PZ2 à létat inactif (mode STOP) ou passe dans létat PZ3 < mise PC. hors étatde marche >.
c- Etat de la partie commande "Hors état de marche" : PZ3PZ3 : < Mise PC. hors état de marcheDans cet état, la PC. est en énergie mais nest pas opérationnelle. On peut revenir dans létat
PZ1 < mise P.C. hors énergie > par coupure de lénergie ou dans létat PZ2 < P.C. en état demarche > si on dispose du moyen de supprimer la cause des défauts.
Cet état peut être atteint de tous les états de la zone "modes de marches et d arrêt" si uneanomalie (défaut) est détectée : défaut sur une carte dentrées ou de sorties ou défautmémoire ou défaut CPU ou débordement surveillé par » le chien de garde », par exemple.
Il peut être aussi atteint depuis PZ2.
PZ Procédures relatives à la PC
PZ1: Partie commande Hors énergie
PZ2: Partie commande en état de marche
PZ3: Partie commande en arrêt
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d- Utilisation des bits internes pour reprise après arrêt de la partiecommande sur TSX.
· Si la durée de la coupure est inférieureà 10 ms, l'exécution du programme sepoursuit normalement. On considère quilny pas eu coupure dénergie. La PC. passesymboliquement par les états PZ1 et PZ2pour se retrouver dans létat où elle setrouvait précédemment.
· Si la durée de la coupure est supérieureà 10 ms et inférieure à 200 ms, lesystème évolue de létat de la situation courante vers létat PZ1 puis vers létat PZ2.
La lecture cyclique du programme est stoppée, les sorties sont forcées à O ou maintenuesdans leur état actuelen fonction de la con-figuration de la valeurde repli.
Suivant létat du con-texte par rapport à lavaleur sauvegardé aumoment de la coupuredeux cas sontenvisageables:
- la reprise à chaud (miseà 1 du bit système%S1) avec récupéra-tion du contexte pos-sible : évolution PZ2vers D2 .
- la reprise à froid ( miseà 1 du bit système%S0) réinitialise lesystème : évolution PZ2 vers A1 ou A6 suivant situation de la P.O. (conditions initiales"cinit" vérifiées ou non).
· Si la durée de la coupure est supérieure à 200 ms, donc supérieure à l'autonomie de l'alimentation, le processeur est mishors tension
Seule la reprise à froid est possible avecréinitialisation du système évolutionPZ2 vers A1 ou A6.
Il faut couper lénergie si on souhaitemettre lA.P.l. hors énergie et reveniren PZ1.
Bits systèm Fonctions
%S0 Démarrage à froid%S1 Reprise à chaud%S9 Mise en position de repli des sorties%S10 Défaut entrée/Sorties%S19 Débordement du chien de garde%S21 Initialisation des Grafcets%S22 Remise à zéro des Grafcets%S23 Figeage des Grafcets
-
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Cinit.Mode_ar A1 :
-
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10A1
Kpo . /Au . /def . (GC,GREF : (INIT))
F/GC,GREF : (INIT)
11F1
12D1
Au + Def + /Kpo
F/GREF : (INIT)F/GPN,GREF:(*)
PO mise hors Energie
13D2
Diagnostic de la défaillance
14A5
15A6
GREF
/Kpo . Au . (GC,GREF : (INIT))
/Def . /Kpo . Au . Mode_ar . Val
Kpo . /Au . Init
Kpo . /Au . Cinit . Mode_ar
KXS
KXS
KXS
KXS16A7
KXS
mode_manu. Val/Au . Kpo
Mode_auto . /mpc.Val
F/GC,GREF : (INIT)
Forceage à 0 des sorties
Libération des sortiesLibération des Grafcet
X05
X03
X04
Libération des sortiesLibération des Grafcet
02PZ2
03A5
04A6
05A1
Mode RUN
M0 si %S0
M1 si %S1
S
S Figeage grafcet GPN:%S23Forceage à 0 des sorties:%S9
%M1 %M0./Cinit
F/GS:(10)Forceage étape 10 du GS
%M0+%M1
%M0.Cinit
%M0.Cinit
F/GS:(15)Forceage étape 15 du GS
%M0./Cinit
F/GS:(14)Forceage étape 14 du GS
%M1
Libération des sortiesLibération des Grafcet
Maintien des sorties à 0Maintien du figeage des Grafcet
X10X15X14
Libération des sortiesLibération des Grafcet
g:Utilisation des bits systèmes %S0 et %S1:En fonction du type de défaillance , on détectera :Soit un démarrage à froid (%S0) qui sera mémorisé par la valeur du bit mémoire %M0 et qui
nous conduira vers l'état A1 si les conditions initiales sont respectées ou vers l'état A6 sicelle-ci ne le sont pas afin d'effectuer une remise de la PO dans les conditions initiales.
Soit une reprise à chaud qui après un figeage du Grafcet et un repli des sorties , nous con-duira vers l'état A5 afin de reprendre le cycle à l'endroit de la défaillance PC ou bien àl'état initial après un ordre "Init" de l'opérateur.
-
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Vue "Symbole" Vue "Repère"
-
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10- Exercice de synthèse : Poste de chanfreinage automatisé
a- Cahier des charges
Les douilles électriques ci-contresont réalisées en décolletage autour automatique à la cadence de7 pièces/mn
A la sortie du tour automatique, seulreste à usiner le chanfrein A.
On se propose détudier un posteautomatisé pour le chanfreinage
b- Analyse fonctionnelle :
Le schéma de la partie opérative estfourni ci-dessus : Les vérins P , Ret S sont commandés par des distributeurs 4/2 bistables.
20
21 Serrer la pièce
Système en référence et présence pièce et ordre de départ
Chanfreiner la pièce
Desserrer la pièce
Evacuer la pièce usinée et transférer une
nouvelle pièce
22
23
24
pièce serrée
pièce chanfreinée
pièce desserrée
pièce évacuée
21 S1
P1
P0
S0
22
23
24
s1
p1
p0
s0
20
Etat F1 actif
R025
R126
r0
r1
GPN
-
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c- Modes de marche
c-1- Marche de production :
Sélecteur "marche/arrêt" sur "marche" (m) et sélecteur "normal/réglage" sur "normal" (Norm)
- Marche en cycles répétés (marche continue) sélecteur "continue/cycle par cycle" sur "conti-nue" ( Cont) . Impulsion sur "départ cycle": (dcy). La machine fonctionne en continu tantquil y a une pièce au poste de perçage:( p ).
- Marche cycle par cycle : sélecteur "continu, cycle par cycle" sur cycle par cycle: (Cy). Uneimpulsion sur dcy est nécessaire à chaque cycle.
- Arrêt normal : arrêt fin de cycle, soit par passage sur "cycle par cycle" (Cy) , soit parpassage du sélecteur "marche/arrêt" sur arrêt (Ar), soit par absence de pièce au poste deperçage.
10A1
F/GPN: (INIT)
11F1
GPN
12A2
dcy . p . M . (Cy + Cont)
cy + ar + /p
X20
A1 :
-
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c-2- Marche de préparation :
Procédure de chargement de la machine : Lors du chargement du poste de chanfreinage , leplateau du barillet d'amenée de pièces est vide.
Il faut des rotations successives de celui-ci sans cycle de perçage jusqu'à l'arrivée d'une pièceau poste de perçage.
Sil ny a pas de pièce au poste de perçage , laction maintenue sur le bouton-poussoir char-gement (Ch) per-met la rotation duplateau seul jus-quà larrivée dunepièce en p, la ma-chine fonctionnealors en marchenormale.
A1 :
-
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c-3- Marche de vérification dans l'ordre :
- Marche de vérification : marche étape par étape. Sélecteur "marche arrêt" sur marche (M)et sélecteur "normal/réglage" sur réglage (Reg).
Action sur bouton-poussoir étape par étape: (et/et) et impulsion sur dcy puis le cycle sedéroule tant que le bouton-poussoir "et/et" est actionné.
A1 :
-
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c-4 - Arrêt durgence :
Laction sur le bouton coup de poing à accrochage "AU " la coupure dalimentation de tous lesdistributeurs .
Remise en route après arrêt durgence:- Déverrouiller le bouton arrêt durgence,- Action sur bouton Remise en pression P.O.- Action manuelle de l'opérateur pour mise en position haute de la broche.- Recul automatique des autres vérins dans leur position initiale.- Initialisation du grafcet et redémarrage à létape initiale.
A1 :