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Electronique

Cours GRAFCET

1- INTRODUCTION :

Le GRAFCET (GRAphe  Fonctionnel  de Commande  par Etapes et  Transitions) ou SFC (Sequential Fonction Chart) est un outil graphique qui décrit les différents comportements de l’évolution d’un automatisme et établit une correspondance à caractère séquentiel et combinatoire entre :Les ENTREES, c’est-à-dire les transferts d’informations de la Partie Opérative vers la Partie Commande,Les SORTIES, transferts d’informations de la Partie Commande vers la Partie Opérative.
Le GRAFCET comprend :des étapes associées à des actions.des transitions associées à des réceptivités.des liaisons orientées reliant étapes et transitions.

2- PRINCIPE DU GRAFCET :

Pour visualiser le fonctionnement de l’automatisme, le GRAFCET utilise une succession alternée d’ETAPES et de TRANSITIONS.
A chaque étape correspond une ou plusieurs actions à exécuter. Une étape est soit active, soit inactive. Les actions associées à cette étape sont effectuées lorsque celle-ci est active.
Les transitions indiquent avec les LIAISONS ORIENTÉES, les possibilités d’évolution entre étapes.
A chaque transition est obligatoirement associée une condition logique pouvant être vraie ou fausse.
Cette condition de transition est appelée RÉCEPTIVITÉ. L’évolution d’une étape à une autre ne peut s’effectuer que par le franchissement d’une transition.
Une transition ne peut être franchie, donc activer l’étape suivante que :
     -si elle est validée par l’étape antérieure active,
     -et que les conditions de réceptivité soient satisfaites.
Principe du GRAFCET

3- Les 5 règles d’évolution du Grafcet :

Règle 1 : 

L’initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement. Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les côtés des symboles correspondants.

Règle 2 :

Une transition est soit validée soit non validée. Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont activées.
Elle ne peut être franchie que:
     – lorsqu’elle est validée          – et que la réceptivité associée à la transition est vraie.
La transition est alors obligatoirement franchie.
grafcetFranchissement d’une transition

Règle 3 : 

Le franchissement d’une transition entraîne l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes. Cette évolution du GRAFCET est donc synchrone.
Il y a évolution asynchrone lorsque le franchissement de la transition entraîne l’activation des étapes suivantes et que c’est la vérification de cette activation qui autorise la désactivation des étapes précédentes.
Evolution des étapes actives

Règle 4 :

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

Règle 5 : 

Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste activée. L’activation doit être prioritaire sur la désactivation au niveau d’une même étape.

4- Actions associées aux étapes :

Ordre continu : 

L’ordre est émis de façon continue tant que l’étape à laquelle il est associé est active


Ordre continu

Ordre conditionnel : 

L’ordre est émis lorsqu’en plus de l’activité de l’étape à laquelle il est associé, une condition logique spécifiée doit être satisfaite.

Ordre conditionnel

Ordre de mémorisation de l’action : 

Ces deux ordres, de mémorisation et d’effacement permettent d’élaborer l’action de sortie du composant :
               – ordre de début d’action , noté : « action = 1 » (set)               – ordre de fin d’action, noté : « action=0 » (reset)


Ordre de mémorisation

Ordre retardé (D) : 

C’est un cas particulier d’un ordre conditionnel ou le temps intervient comme condition logique

Ordre retardé

Ordre de durée limitée (L) : 

L’ordre est émis immédiatement dès l’activation de l’étape à laquelle il est associé, mais sa durée est limitée à la valeur spécifiée
Ordre de durée limitée

5- Décompteur :

Il faut prévoir une séquence d’initialisation (ou de remise à zéro dans le cas d’un compteur).Après l’action, on établit une séquence de décrémentation du décompteur suivi d’une reprise de séquence en fonction de la valeur de celui-ci

Décompteur

6- Divergence et convergence en ‘OU’ : 

Choix conditionnel entre plusieurs séquences.
Un GRAFCET est généralement constitué de plusieurs séquences, c’est-à-dire de plusieurs suites d’étapes à exécuter les unes après les autres et il est souvent nécessaire d’effectuer une sélection exclusive d’une de ces séquences.
Divergence et convergence en ‘OU’    Remarque : Une divergence entraîne automatiquement une convergence.
Dans l’aiguillage formé par le choix de la séquence à réaliser, les différentes transitions correspondant aux réceptivités x, y et z étant simultanément validées par la même étape 5, pourraient, d’après la règle 4 de simultanéité, être franchies simultanément. En pratique, l’automaticien est souvent amené à rendre des réceptivités exclusives. Il est possible également d’introduire des priorités.
Réceptivités exclusives

7-Divergence et convergence en ‘ET ‘ :

Un GRAFCET peut comporter plusieurs séquences s’exécutent simultanément mais dont les évolutions des étapes actives dans chaque branche restent indépendantes.

Pour représenter ces fonctionnements simultanés, une transition UNIQUE et deux traits parallèles indiquent le début et la fin des séquences, c’est-à-dire l’activation simultanée des branches ainsi réalisées et leur attente réciproque vers une séquence commune.divergence et convergence en ‘ET’

A partir de l’étape 22 de la figure 14, la réceptivité p provoque l’activation simultanée des étapes 23 et 26.
Ces deux séquences 23-24-25 et 26-27-28-29 évolueront alors de façon totalement indépendante et ce n’est que :
lorsque les étapes de fin de branche 25 et 29 sont actives,lorsque la réceptivité est vraie (q.r=1),   que la transition sera franchie. L’étape 30 devient alors active et les étapes 25 et 29 inactives.
NB : Les conditions particulières à chaque branche peuvent être notées entre parenthèses au-dessus des traits parallèles de regroupement.

8- Sauts d’étapes et reprise de séquences : 

Le saut conditionnel est un aiguillage particulier permettent de sauter une ou plusieurs étapes lorsque les actions à réaliser deviennent utiles, tandis que la reprise de séquences permet au contraire de reprendre une ou plusieurs fois la même séquence tant qu’une condition fixée n’est pas obtenue.
Saut d’étape                                                                                 Reprise de séquence
9- Sous-programmes :

Le besoin de sous-programmes en informatique et en automatique relève de deux objectifs différents :un objectif de structuration, c’est-à-dire de programmation structurée, particulièrement visé dans les langages comme PASCAL et  ADA. On aboutit alors à une structure de GRAFCET multigraphes dont la réalisation en technologie programmée pourra utiliser des concepts informatiques de sous-programmes ou procédures, un objectif d’économie d’écriture, (c’est-à-dire de minimisation de lignes du programme, sans aucun rapport avec l’application, dans le cas d’une réalisation programmée). A cet objectif correspond le cas des automatismes comportant des tâches répétitives. Le GRAFCET permet évidemment lui aussi de décrire ces simplifications d’écritures.

a) Macro-étape :


Une macro-étape, répétée autant de fois que nécessaire, est introduite dans le graphe principal à la place de la séquence répétitive. Cette séquence est décrite au voisinage immédiat du graphe.
La macro-représentation répond aux besoins d’approche progressive et structurée des applications industrielles complexes.

Macro-étape

Par rapport à la réalisation programmée, l’étape 10 correspond au saut dans le sous-programme (appel du sous-programme) et son activité est matérialisée par le pointeur programme principal.Cependant, la programmation ne sera pas exactement conforme a cette description car, en général, le test de S3 est incorporé dans le sous-programme.

b) Graphe auxiliaire :


Les étapes 2 et 4 sont des étapes d’appel du graphe de séquence répétitive et provoquent l’activation de l’étape 10 par franchissement de la transition (1), réceptive à l’activité de ces étapes (X2 ou X4).
L’étape 13 est l’étape de retour au graphe principal.


Graphe auxiliaireEn conclusion, il existe de multiples représentations fonctionnelles possibles pour décrire l’utilisation d’une même ressource dans une séquence, à des instants différents.

Le problème peut être beaucoup plus complexe dans certains cas (appel de sous programmes paramétrés ou multiplexés, la gestion d’appels multiples, etc …)

Graphe auxiliaire

10- Traitement de mode de marche :

a) Marche cycle par cycle :

Chaque cycle se déroule automatiquement mais nécessite chaque fois une nouvelle intervention de l’opérateur sur « DCY » pour pouvoir exécuter le cycle suivant.Marche cycle par cycle


b) Cycle unique :

Le cycle ne se déroule qu’une fois, même si l’information  « DCY » est maintenue présente par l’opérateur.
Marche cycle unique


c) Marche automatique/ arrêt cycle :

Après une action sur « DCY », le cycle se répète indéfiniment jusqu’à ce que l’ordre d’arrêt soit donné, cet arrêt ne s’effectuant qu’une fois le cycle terminé.
Marche automatique / arrêt cycle

d) Marche automatique/ cycle par cycle :

Le cycle démarre par une action sur « DCY » et c’est ensuite le rebouclage du cycle en fonction de la position du commutateur.
Marche automatique/ cycle par cycle

11- Traitement d’arrêt : 

Deux solutions peuvent être proposées : sans séquence d’urgence : le système arrête son évolution,avec séquence d’urgence : l’apparition « AU » déclenche une procédure particulière.

a) sans séquence d’urgence « Figé » :

Figeage de l’automatisme : on suppose dans ce cas que le terme « AU « est un facteur implicite dans toutes les réceptivités. Dès l’occurrence de « AU », aucune réceptivité ne peut prendre la valeur 1: la situation ne peut évoluer. La disparition de « AU » autorise à nouveau l’évolution du cycle.
Traitement d’arrêt figé

b) Séquence d’arrêt :

Traitement d’arrêt d’urgence séquentiel
On sait qu’un des intérêts du GRAFCET est de n’indiquer à chaque situation que les seules circonstances qui la font évoluer. L’ARRÊT D’URGENCE devant toujours faire évoluer la situation de la partie commande, on devrait,en toute rigueur, la faire apparaître à chaque étape du GRAFCET.Dès que le cas traité devient un peu important, le GRAFCET devient complètement illisible. Il en découle qu’il est malaisé de considérer l’arrêt d’urgence comme une information d’entrée comme les autres. De plus, c’est contraire à l’esprit même de l’urgence accordant à cet arrêt une sorte de « super priorité ». Pourtant il est intéressent ( mais se n’est pas toujours possible) de pouvoir formaliser le comportement attendu d’un système lors de l’apparition de l’information « AU ».

Réalisation du GRAFCET par câblage

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harramhi