Université Libre de Tunis
Partie II
GRAFCET
Année Universitaire 2020/2021
Cahier des charges d'un automatisme logique
Le cahier des charges décrit:
• les relations entre la partie commande et la partie opérative.
conditions
• les
l’automatisme.
d’utilisation et
de
fonctionnement
de
Le fonctionnement d’un automatisme peut être décomposé en un
certain nombre d’étapes. Le passage (ou transition) d’une étape
à une autre étape se fait à l’arrivée d’un évènement particulier
(réceptivité) auquel le système est réceptif.
M.A.SLIM
2
• Le Grafcet est un outil graphique de définition pour
l'automatisme séquentiel, en tout ou rien.
•
•
Il est également utilisé dans beaucoup de cas combinatoires,
dans le cas où il y a une séquence à respecter.
Il utilise une représentation graphique.
• C'est un langage clair, strict mais sans ambiguïté.
• Permet au réalisateur de montrer au donneur d'ordre comment
il a compris le cahier des charges.
• Langage universel, indépendant (dans un premier temps) de
la réalisation pratique.
M.A.SLIM
3
Origine
M.A.SLIM
4
Définition
• GRAphe Fonctionnel de Commande des Etapes-Transitions.
• Un Grafcet est ainsi composé :
– d'étapes
– de transitions
– de liaisons entre étapes et transition .
Exemple :
M.A.SLIM
5
Liaison
• 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 Liaison verticale est parcourue de haut en bas, sinon il faut
le préciser par une flèche.
• Une Liaison horizontale est parcourue de gauche à droite,
sinon le préciser par une flèche.
M.A.SLIM
6
Etape
• Une ETAPE correspond à une phase durant laquelle on effectue
une ACTION pendant une certaine DUREE (même faible mais
jamais nulle).
• L'action doit être stable: On fait la même chose pendant toute
la durée de l'étape.
• On représente chaque étape par un carré,
l'action est
représentée dans un rectangle à gauche,
• L'entrée se fait par le haut et la sortie par le bas.
• On numérote chaque étape par un entier positif
•
Jamais deux étapes différentes n’ont le même numéro.
M.A.SLIM
7
Etape
• 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 quelquefois une étape active à un instant donné
en dessinant un point à l'intérieur.
M.A.SLIM
8
Action associée à l’Etape
On précise pour chaque étape les actions à effectuer et leur
enchainement lorsque l’étape est active.
Les actions à effectuer sont décrites de façon littérale ou
rectangle de
symbolique, à l’intérieur d’un ou plusieurs
dimension quelconque reliés à la partie droite de l’étape.
Les actions peuvent être de nature diverse :
M.A.SLIM
9
Transition
• 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 RECEPTIVITE qui est
généralement une expression booléenne
• Une transition n’est franchie que si:
– Ça réceptivité est vraie
– L’étape (ou les étapes) en amont est activée
M.A.SLIM
10
Notion de point de vue
M.A.SLIM
11
Les 5 Règles d’évolutions
• Règle 1 : situation initiale
étapes actives au début du
les
L’initialisation précise
fonctionnement. Elles sont activées inconditionnellement et
repérées sur le GRAFCET en doublant les côtés des symboles
correspondants.
i
• Règle 2 : franchissement d’une transition
Une transition est soit validée, soit non validée. Elle est validée
lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont
actives.
Elle ne peut être franchie que lorsqu’elle est validée et lorsque
la réceptivité associée à la transition est vraie.
La transition est alors obligatoirement franchie.
M.A.SLIM
12
Les 5 Règles d’évolutions
• Règle 2 : franchissement d’une transition
M.A.SLIM
13
Les 5 Règles d’évolutions
• Règle 3 : évolution des étapes actives
Le franchissement d’une transition entraîne simultanément
l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes
et la désactivation de toutes les étapes immédiatement
précédentes.
M.A.SLIM
14
Les 5 Règles d’évolutions
• Règle 4 : évolutions simultanées
transitions
Plusieurs
simultanément franchies.
simultanément
franchissables
sont
• Règle 5 : activation et désactivation simultanées
Si, au cours du fonctionnement, une même étape doit être
désactivée et activée simultanément, elle reste activée.
Remarque : La durée de franchissement d’une transition ne peut jamais être
rigoureusement nulle, même si théoriquement (règles 3 et 4), elle peut être
rendue aussi petite que l’on veut. Il en est de même de la durée de l’activation
d’une étape. La 5ème règle se rencontre rarement dans la pratique
M.A.SLIM
15
Exemple simple
Supposons un chariot pouvant avancer (A) ou reculer (R) sur un
rail limité par deux capteurs G et D, Un cahier des charges
pourrait être : Quand on appuie sur le bouton DEPART, on avance
jusqu'en D, puis on revient.
Ce C.d.C. est incomplet et imprécis. La réalisation du Grafcet
permet de remarquer : Que fait-on avant l'appui de DEPART,
jusqu'où revient-on, quelles sont les conditions initiales ?
On réécrit le C.d.C. en 3 phases :
- Attendre jusqu'à l'appui de DEPART,
- Avancer jusqu'en D,
- Reculer jusqu'en G,
- Attendre à nouveau DEPART et recommencer.
On suppose le chariot initialement en G (sinon faire un cycle
l'amenant en G).
M.A.SLIM
16
Exemple simple
M.A.SLIM
17
Exemple
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Cahier des charges:
Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part
jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a
M.A.SLIM
18
1
2
3
Publicité
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Cahier des charges:
Après l’ordre de départ
cycle « dcy », le chariot
part jusqu’à b, revient en
c, repart en b puis rentre
en a
Capteurs:
• a : chariot à gauche
• b : chariot à droite
• c : chariot en c
Actionneurs:
• D : aller à droite
• G : aller à gauche
M.A.SLIM
19
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Initialisation du Grafcet :
activation de(s)
étape(s) initiale(s)
La transition 1-2 est validée
M.A.SLIM
20
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Ordre de marche
dcy = 1
La réceptivité « dcy.a » est vraie
&
la transition est validée
La transition 1-2 est
franchissable
M.A.SLIM
21
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Franchissement de la transition
• Désactivation de l’étape 1
• Activation de l’étape 2
Ordre de l ’action associée à l’étape 2
M.A.SLIM
22
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 2 active
• Déplacement du chariot à droite
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
23
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Remarque :
L’opérateur peut décider ici
d’enlever la commande départ cycle
« dcy » pour que l’automatisme ne
fait qu’UN cycle
M.A.SLIM
24
dcy
1
2
3
4
5
Publicité
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 2 active
• Le chariot est devant le capteur c
Aucun effet dans le déroulement du
Grafcet à ce moment précis
M.A.SLIM
25
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 2 active
• Le chariot continue sa course
jusqu’au capteur b
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
26
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Réceptivité « b » est VRAI & la
transition 2 - 3 est validée
La transition est franchissable
M.A.SLIM
27
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Franchissement de la transition
• Désactivation de l’étape 2
• Activation de l’étape 3
M.A.SLIM
28
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 3 active
Le chariot se déplace à gauche
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
29
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
La réceptivité « c » est VRAIE & la
transition 3-4 est validée
Franchissement de la transition
Désactivation de l ’étape 3
Activation de l ’étape 4
30
M.A.SLIM
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 4 active
Déplacement à droite du chariot
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
Publicité
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
31
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Réceptivité « b » est VRAI & la
transition 4 - 5 est validée
La transition est franchissable
• Désactivation de l’étape 4
• Activation de l’étape 5
M.A.SLIM
32
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 5 active
Le chariot se déplace à gauche
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
33
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 5 active
Le chariot se déplace à gauche et
passe devant le capteur c
Aucun effet dans le déroulement du
Grafcet à ce moment précis
M.A.SLIM
34
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 5 active
Le chariot se déplace à gauche
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
35
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
GRAFCET
à séquence unique
G
D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Réceptivité « a » VRAIE & la
transition 5 -1 est validée
La transition est franchissable
Désactivation de l’étape 5
Activation de l’étape 1
M.A.SLIM
36
GRAFCET
à séquence unique
G D
dcy
AU « dur »
AU « doux »
a
c
b
Étape 1 active
Pour lancer un nouveau cycle, il
faut que l ’opérateur appui sur
« dcy »
1
2
3
4
5
dcy . a
D
G
D
G
b
c
b
a
M.A.SLIM
37
Grafcet à séquence unique
Un système de malaxage agro-alimentaire permet de
chauffer une certaine quantité d'un produit liquide à
une température donnée. Le système est composé
Publicité
d’un bac de dosage A permettant de peser la quantité
du liquide à chauffer et d’un ballon de chauffe
permettant le chauffage et le brassage (mélange) du
liquide pesé.
L'appui sur le bouton Dcy provoque :
L'ouverture
EV1
l'électrovanne
de
atteindre le niveau P1 du système de pesage.
L'ouverture de l'électrovanne EV2 afin de déverser
le liquide déjà pesé dans le ballon de chauffe B.
A la fin du déversement du liquide (niveau B1
atteint dans le ballon de chauffe),
le circuit de
chauffage RC et le moteur de brassage MB sont
activés pendant une minute.
L'ouverture
atteindre le niveau B0 dans le ballon de chauffe)
Le cycle recommence lorsque le bouton Dcy est
actionné de nouveau.
l'électrovanne EV3
(jusqu'à
jusqu’à
de
M.A.SLIM
38
Configurations
Divergence en OU
• si 1 active et si a seul, alors désactivation de 1 et activation de 2,
3 inchangé.
• si a et b puis 1 active alors désactivation 1, activation 2 et 3 quel
que soit leur état précédent. (règle 4)
M.A.SLIM
39
Configurations
Convergence en OU
• Si 1 active et a sans b, alors activation de 3 et désactivation de 1,
2 reste inchangé.
•Si 1 et 2 et a et b alors 3 seule active.
⇒ On appelle BARRE DE OU la barre symbolisant les entrées /
sorties multiples d'étapes
M.A.SLIM
40
Configurations
Divergence en ET
si 1 active et si a, alors désactivation de 1 et activation de 2 et 3.
M.A.SLIM
41
Configurations
Convergence en ET
Si 1 active seule et a alors aucun changement. Si 1 et 2 et a, alors
activation de 3 et désactivation de 1 et 2.
⇒ On appelle couramment BARRE DE ET la double barre, mais
attention ce n'est pas une entité à part mais une partie d'une
transition.
M.A.SLIM
42
Structure en OU (aiguillage)
Détaillons également le saut avant (si a alors ...) et les boucles
(répéter ... jusqu'à c).
Ce sont les deux seules possibilités avec des OU: il ne peut y avoir
de divergence en ou après une transition
M.A.SLIM
43
Structure en OU (aiguillage)
M.A.SLIM
44
Structures correctes ?
1
1
a
a
2
2
1
a
b
c
b
2
3
2
3
1
b
a
b
2
3
2
3
1
1
a
3
a
3
1
a
b
2
3
1
a
b
2
3
M.A.SLIM
45
Structures correctes ?
1
2
a
3
1
a
2
b
1
2
c
3
a
3
a
1
3
2
4
1
3
2
4
a
1
3
2
4
1
2
4
b
b
c
a
3
M.A.SLIM
46
Structures correctes ?
1
3
2
1
2
1
a
c
b
c
4
3
4
5
b
b
3
5
c
4
2
6
b
1
a
2
b
3
c
3
4
M.A.SLIM
47