Le GRAFCET
1.Objectif
Dans ce chapitre, on étudiera une structure graphique: le GRAFCET (graphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition). C’est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. On l'utilise pour la programmation des automates programmables industriels (API).
2.Identification de la fonction réalisée
Les automates programmables industriels réalisent la fonction TRAITER de la chaîne d'information :
3.Définitions
Le GRAFCET est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est composé d’étapes, de transitions et de liaisons :
- Une LIAISON:est un arc orienté (ne peut être parcouru que dans un sens). A une extrémité d'une liaison il y a une (et une seule) étape, à l'autre une transition. On la représente par un trait plein rectiligne, vertical ou horizontal.
- Une ETAPE: correspond à une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine durée. On numérote chaque étape par un entier positif, mais pas nécessairement croissant par pas de 1, il faut simplement que jamais deux étapes différentes n'aient le même numéro. Une étape est dite active lorsqu'elle correspond à une phase "en fonctionnement", c'est à dire qu'elle effectue l'action qui lui est associée. On représente quelque fois une étape active à un instant donné en dessinant un point à l'intérieur.
- Une TRANSITION: est une condition de passage d'une étape à une autre. Elle n'est que logique (dans son sens Vrai ou Faux), sans notion de durée. La condition est définie par une RÉCEPTIVITÉ qui est généralement une expression booléenne (c.à.d avec des ET et des OU) de l'état des capteurs.
4. Les règles d’évolution
Règle 1 : Situation initiale
L’étape initiale caractérise le comportement de la partie commande d’un système en début de cycle. Elle correspond généralement à une positon d’attente. L’étape initiale est activée sans condition en début de cycle. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet.
Règle 2 : Franchissement d’une transition
Une transition est validée si toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. L’évolution du grafcet correspond au franchissement d’une transition qui se produit sous deux conditions :
• si cette transition est validée
• si la réceptivité associée à cette transition est vraie
Si ces deux conditions sont réunies, la transition devient franchissable et est obligatoirement franchie.
Règle 3 : Evolution des étapes actives
Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes celles immédiatement précédentes.
Règle 4 : Évolutions simultanées
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Règle 5 : Activations et désactivations simultanées
Si, au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste active.
5.Les structures de base
5.1 Séquence unique
C’est une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres
5.2 Séquences simultanées et alternatives
Plusieurs séquences sont actives en même temps, après le franchissement d’une transition.
5.3 Saut d’étapes
Il permet de sauter une ou plusieurs étapes :
Les actions sont précisées dans un cadre lié à l’étape, de manière générale, l’action n’est vraie que si l’étape est active. La norme européenne CEI précise la nature de l’action par une lettre précisant la nature de l’action.
Actions à niveaux : la sortie n’est vraie que si l’étape est active
Actions conditionnelles : une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape est active ET la condition est vraie.
Actions temporisées
Les grafcets sont lus par les automates de façon cyclique. Le compteur étant, dans notre cas, une information interne à l’automate, il faudra veiller à l’incrémenter ou le décrémenter au travers d’étapes conditionnées sous peine de le voir évoluer de manière aléatoire.
7. Chaîne fonctionnelle et points de vue d’un grafcet
On distingue 3 phases dans l’étude d’un système automatisée : le point de vue système, le point de vue partie opérative, le point de vue partie commande.
• le point de vue système décrit le comportement du système vis-à-vis du produit. Il montre l’enchaînement des actions sur le produit.
• le point de vue partie opérative décrit les actions produites par les actionneurs à partir des informations acquises par les capteurs.
• le point de vue partie commande décrit le comportement de la partie commande par rapport à la partie opérative en tenant compte du choix de la technologie employée. Un schéma de câblage (électrique et pneumatique) décrit le raccordement des transmetteurs et des préactionneurs à la partie commande. Exemple pour le système de chaîne d’embouteillage :
- Le remplissage se fait par soutirage. L’ouverture et la fermeture de la vanne sont effectuées par un vérin pneumatique.
- Un capteur « vanne _fermée » indique la position complètement fermée de la vanne.
- Un capteur « bidon_rempli » permet de contrôler le niveau de remplissage de façon satisfaisante.
- Le bouchage est assuré par un vérin presseur muni de deux capteurs fin de course b0 et b1
- Le transfert des bidons est assuré par un convoyeur à taquets permettant un positionnement correct des bidons. Le capteur « bidon_en _position » informe la partie commande de l’arrêt du tapis.
- Pupitre opérateur : « m » bouton marche et « a » bouton arrêt. Grafcet d’un point de vue partie opérative
Grafcet d’un point de vue partie commande pour l’automate industriel programmable
Pour pouvoir implanter le grafcet dans l’automate programmable, il faut affecter les mnémoniques utilisés pour les capteurs et les préactionneurs aux entrées et sortie de l’automate.
Une application logicielle comme (AUTOMGEN) permet la saisie, la compilation et le transfert du grafcet sous forme d’un fichier binaire interprétable par l’automate.
