LE GRAFCET

Chapitre 6 : LE GRAFCET
(GRAphe Fonctionnel de Commande Etape-Transition) Normes NF


Le GRAFCET est un modèle graphique basé sur des notions d'étapes et de
réceptivités permettant de décrire tous les comportements attendus d'un
automatisme industriel.
Cet outil a été élaboré par la commission AFCET, (Association Française
pour la Cybernétique Economique et Technique) en 1977.
La normalisation Française fut enregistrée en 1982 sous la norme NF C03-
190. Il existe aussi la norme européenne EN 60848 CEI 1131-3 depuis 2000


Le GRAFCET est donc un modèle graphique de représentation du comportement
de la partie commande d'un système automatisé.

Ce modèle est défini par un ensemble constitué :


1) - D'éléments graphiques de base :
. Les étapes : Auxquelles on associe les actions à
effectuer.
. Les transitions : Auxquelles on associe les réceptivités,

c'est à dire les événement logiques faisant évoluer la PC.
. Les liaisons orientées : Reliant entre-elles les étapes et les
transitions, structurées en un réseau alterné formantle
squelette séquentielle graphique du GRAFCET.


[pic]




2) - De règles d'évolution :
Au nombre de 5 définissant le comportement dynamique de la PC.






On pourra distinguer 3 niveaux successifs du GRAFCET :

Si l'on prend l'exemple du perçage d'une pièce, on obtient l'analyse
fonctionnelle suivante
[pic]















Entrées / Sorties du système

Informations Actions à réaliser
nécessaires


Pièce desserrée Serrer la pièce


Pièce serrée Desserrer la pièce


Pièce percée Percer la pièce


Départ de cycle

















- Le GRAFCET selon le point de vue Partie Opérative. PO
















Entrées / Sorties du système

Informations Actions à réaliser
Nécessaires


S rentré Rentrer vérin de Serrage

S sortie Sortir vérin de Serrage

D rentré Rentrer vérin Déplacement

D sortie Rentrer vérin Déplacement

Percer la pièce Marche Moteur

Départ de cycle Arret Moteur

















Entrées / Sorties du système

Capteurs Pré-actionneurs
& BP

1s0 1D+

1s1 1D-

2s0 2D

2s1
a pièce KM1

s1

Remarque importante : Parfois il existe un niveau en plus losque l'on se
place au niveau de l'A.P.I. et dans ce cas on parle de grafcet du point de
vue de l'automate ou l'on retrouve cette fois un GRAFCET adressé avec les
entrées et les sorties de l'API




1°) Les éléments graphiques de base du GRAFCET.

1.1 Les étapes.
Elles caractérisent un comportement invariant de la partie commande à un
instant donné:
- Une étape est, soit active soit inactive.
ex: Etape 2 active ? X2 = 1 Etape 2 inactive ? X2 = 0
- L'ensemble des étapes actives définit la situation de la partie
commande. Si à un instant donné il est nécessaire de préciser les étapes
actives, un point est placé à la partie inférieure du symbole.
Une ou plusieurs actions élémentaires ou complexes peuvent être associées à
une étape.
Elles traduisent ce que la partie Opérative doit effectuer à chaque fois
que l'étape correspondante est active.

1.2 Les transitions.
Elles indiquent la possibilité d'évolution entre étapes.
Une transition s'accomplit par le franchissement de cette transition si
celle-ci est validée.
Une transition est validée lorsque toutes les étapes immédiatement
précédentes et qui lui sont reliées sont actives.

La réceptivité associée à une transition est une fonction logique peut être
que vrai ou fausse:
- des entrées (capteurs, commande opérateur)
- des activités des étapes (Ex : X1 pour étape 1 active.)
- des variables auxiliaires (Ex : [C1=10] pour un test sur compteur C1)La
réceptivité ne regroupe à un instant donné que les seules informations
nécessaires au franchissement de la transition.












2°) Les règles d'évolution

. Règle 1 : Situation initiale
La situation initiale est la situation à l'instant initial, elle est donc
décrite par l'ensemble des étapes actives à cet instant. (Définit les
étapes initiales) La symbolisation est le double carré. Il est également
possible de définir une procédure d'initialisation.

. Règles 2 : Franchissement d'une transition
Une transition est validée lorsque toutes les étapes, immédiatement
précédentes reliées à cette transition, sont actives. Le franchissement
d'une transition se produit:
- lorsque la transition est VALIDÉE ;
- ET QUE la réceptivité associée à cette transition est VRAIE.

. Règles 3 : Evolution des étapes actives
Le franchissement d'une transition provoque simultanément :
- L'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes.
- La désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

. Règle 4 : Evolutions simultanées
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément
franchies.
Cette règle permet la décomposition du GRAFCET en plusieurs diagrammes,
tout en assurant de façon rigoureuse leur interconnexion; Dans ce cas, il
faudra introduire dans leur réceptivité l'état actif des étapes en amont.

. Règle 5 : Activation et désactivation simultanée d'une même étape
Si au cours d'une évolution, une même étape se trouve être à la fois
activée et désactivée, elle reste active.
La durée de franchissement d'une transition, comme celle d'activation d'une
étape, ne peut jamais être considérée comme nulle.
3°) Les structures de bases du GRAFCET.

Les structures de bases du GRAFCET sont :

- La séquence unique.
- La sélection de séquences (aiguillage ).
- Les séquences simultanées.
- Les sauts d'étapes et les reprises de séquences.

Un GRAFCET se composera d'une de ces structures ou d'une combinaison de
plusieurs d'entre elles.

3.1 La séquence unique.

Une séquence linéaire est composée d'une suite d'étapes qui peuvent être
activées les unes après les autres.


Exemple :
Déplacement de paquets.
Un paquet P doit être déplacé sur une chaîne, d'un point A (position
initiale), vers un point B (position finale).
Ces déplacements sont effectués par deux vérins pneumatiques V1 et V2 à
double effet, et sont contrôlés par deux contacts fin de course a1 et a2
pour le vérin V1; b1 et b2 pour le vérin V2.
L'alimentation de ces vérins est effectuée par des distributeurs 4/2
bistables commandés par des électrovannes notées:
V1+ pour la sortie de la tige du vérin V1.
V1- pour la rentrée de la tige du vérin V1.
V2+ et V2- pour le vérin V2.

Fonctionnement:
Au repos, les tiges sont rentrées, le contrôle se fait par a1 et b1.
Le démarrage du cycle de fonctionnement s'effectue par appui non
maintenu sur le bouton poussoir M (à partir de la position repos, on
suppose un paquet présent en A).
Les opérations à effectuer sont alors, dans l'ordre chronologique:
-Déplacement du paquet P de A vers B par V1.
-Après retour du vérin V1 en position repos, déplacement du paquet de
B vers C par le vérin V2.
-Après retour du vérin V2 en position repos, arrêt du cycle et attente
d'une nouvelle commande de démarrage.




GRAFCET pour le déplacement de paquets


GRAFCET du point de vue partie opérative : GRAFCET du point de vue
partie commande :
Avec des vérins de type double
effet

[pic]


GRAFCET du point de vue partie commande :
Avec des vérins de type simple effet

3.2 La sélection de séquences.

[pic]


Exemple : Déplacement à 2 cycles d'un chariot.
Un chariot C1 peut se déplacer horizontalement sous l'action d'un moteur
électrique à 2 sens de marche.
Les déplacements sont contrôlés par 4 contacts fin de course : fc1, fc2,
fc3, fc4.
La marche avant est notée MAV, la marche arrière MAR.
Au repos, le chariot est positionné en A.
Deux cycles de fonctionnement sont possibles suivant l'état logique d'un
interrupteur noté I.
Le départ des deux cycles, (chariot en A) est commandé par l'appui non
maintenu sur un bouton poussoir noté BPM.

Description des deux cycles.

Si I=0
-Déplacement du chariot vers la droite jusqu'au point C.
-Arrêt en C; et retour immédiat vers la gauche jusqu'au point B.
-Arrêt en B; et reprise immédiate du déplacement vers la droite jusqu'en D.
-Arrêt en D; et retour immédiat vers A.
-Arrêt du cycle en A et attente d'une nouvelle commande par BPM.

Si I=1
-Déplacement du chariot vers la droite jusqu'au point D;
-Arrêt en D.
-Redémarrage de D et déplacement vers la gauche après un appui non
maintenu par l'opérateur sur un bouton poussoir noté REP.
-Arrêt en C.
-Redémarrage de C et déplacement vers la gauche après un appui non maintenu
par l'opérateur sur REP.
-Arrêt du cycle en A et attente d'une nouvelle commande de démarrage.



Déplacement à 2 cycles d'un chariot :


[pic]
3.3 Les séquences simultanées.
[pic]

Exemple n°1 : Le Malaxeur
Un malaxeur N reçoit des produits A et B pesés par la bascule C et des
briquettes solubles amenées une par une par un tapis d'amenage T.
L'automatisme permet de réaliser un mélange comportant les 3 produits.

Description du cycle:
A partir de l'étape d'arrêt initialement active, l'action sur le bouton
poussoir DCY provoque simultanément:


- Le pesage du produit A jusqu'au repère a et ensuite pesage du
produit B
jusqu'au repère b, suivis de la vidange de la bascule C dans le
malaxeur.
[pic]
- L'amenage de 2 briquettes.

Lorsque ces 2 séquences sont effectuées;
Le cycle se termine par la rotation du malaxeur et par sa vidange
(pivotement à droite au bout d'un temps t, et retour en position
verticale). la rotation du malaxeur étant maintenue pendant sa vidange.