Définition
Le Grafcet (Graphe Fonctionnel de Commande des Étapes et Transitions) a été proposé par ADEPA (agence pour le développement de la Productique Appliquée à l’industrie) en 1977 et normalisé en 1982 par la NF C03-190
Le Grafcet est un langage fonctionnel graphique destiné à décrire les différents comportements d’un automatisme séquentiel. Il aide à la réalisation, il apporte une aide appréciable lors de l’exploitation de la machine pour les dépannages et les modifications.
Le Grafcet représente l’évolution d’un cycle comprenant des étapes et des transitions.
Le Grafcet représente l’évolution d’un cycle comprenant des étapes et des transitions. Le grafcet est le résultat du travail bénévole d'une commission réunissant, l’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique), l’ADEPA (Agence pour le Developpement de la Productique Appliquée à l’industrie) des industriels et des universitaires. Cette commission, créée le 26 juin 1975, a défini les bases du grafcet dans son rapport final achevé en avril 1977. Le grafcet a été conçu comme un système unifié d'expression qui n'est la propriété de personne. Dès 1978 le grafcet fait son entrée dans l’éducation Nationale. Il est maintenant le pilier du programme d’Automatique et d'Informatique Industrielle. D’autres outils complémentaires du grafcet ont été créés, le Guide d'Etude des Modes de Marche et d'Arrrêt (GEMMA - 1981), les Techno guides puis les chaînes fonctionnelles.
Depuis 1988, le grafcet est un outil de description normalisé (Norme C.E.I. 848) qui fonctionne en logique séquentielle. C'est un outil simple mais extrêmement puissant qui permet les représentations fonctionnelles, opérationnelles et technologiques de la plupart des automatismes industriels.
En 1985, SIEMENS (leader européen des automatismes) adopte le grafcet et le promeut en Allemagne. En 1986 ALLEN & BRADLEY (leader mondial des automates programmables) adopte et développe le grafcet, y compris pour le marché américain.
Remarque : les appellations Sequential Fonction Chart (SFC) ou Chart utilisées par certains logiciels (PL7-2, Orphée, S5, etc.) correspondent au Grafcet.
L'acronyme grafcet signifie GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition.
Le grafcet est un outil graphique de description du comportement attendu de la Partie Commande. Il décrit les relations à travers la frontière d'isolement de la Partie Commande et de la Partie Opérative d'un système automatisé. L'établissement d'un grafcet suppose la définition préalable :
- du système,
- de la frontière PO-PC, spécifiant la Partie Commande,- des Entrées et des Sorties de la Partie Commande.
La description du fonctionnement d'un automatisme logique peut alors être représenté graphiquement par un ensemble :
- d’étapes auxquelles sont associées des ACTIONS,- de TRANSITIONS auxquelles sont associées
des PERCEPTIVES,- de LIAISONS (ou ARCS) ORIENTÉES,
Les différents Grafcet
Il
y a deux types de représentation : La
représentation fonctionnelle ou de niveau 1 donne une
interprétation de la solution
retenue pour un problème posé, en précisant la coordination des tâches
opératives. Elle permet une compréhension globale du système.
Présentation de quelques instructions usuelles (SIMATIC, marque de Siemens AG).
Exemple1: Cycle pendulaire va et vient (ABA)
Au repos le chariot est en poste A. Un appui fugitif sur m provoque le déplacement du chariot de A vers B (D=1) puis de B vers A (G=1). Si m est actionné au moment du retour en A, le cycle se reproduit. Une lampe (Ref) indique la présence du chariot à la position initiale.
GRAFCET
Affectation des variables et attribution des adresses
A titre d'exemple, on suggère d'utiliser un API (CPU S300, marque de Siemens) muni d'un module TOR 8 entrées/8 sorties.
A noter qu'il possible d'affecter à la variable d'initialisation I un mémento spécial qui produit une impulsion au moment de mise en marche de l'API. Généralement, les documents des constructeurs indiquent la désignation de ce mémento spécial.
Problème
Fraiseuse : Fonctionnement
- On appuie sur le bouton marche de la fraiseuse
- la fraise descend
- Une fois la position basse atteinte le fraisage s’effectue
- On appuie sur le bouton arrêt
- Le fraisage s’arrête et la fraise remonte
- Une fois le fin de course haut atteint la fraiseuse est en position initiale
- Quelle sera la représentation simple pour illustrer et comprendre le fonctionnement ?
Étape initiale : L’étape initiale caractérise l’état du système au début du fonctionnement.
Étape : Une étape correspond à un comportement stable du système. Les étapes sont numérotées dans l’ordre croissant. A chaque étapes on peut associé une ou plusieurs actions.
Transition : Les transitions indiquent les possibilités d’évolutions du cycle, à chaque transition est associée à une réceptivité.
Réceptivité : La réceptivité est la condition logique pour l’évolution du grafcet. Si la réceptivité est vrai (=1) le cycle peut évoluer. Les réceptivités proviennent du pupitre de commande, des fins de courses ou d’information provenant de la partie opérative.
Liaisons orientés : Le Grafcet se lit de haut en bas, autrement il est nécessaire d’indiquer son évolution avec des liaisons orientées constituées de flèche indiquant le sens.
Action : L’action est associée à une étape, elle est active lorsque le cycle est arrivé sur l’étape. Il est possible de définir les actions conditionnelles, temporisé . . . (électrovanne, enclenchement d’un contacteur. . .)
Étape active : le point indique que l’étape est active.Règles du GRAFCET
Situation initiale
- Un grafcet commence par une étape initiale qui représente la situation initiale avant évolution du cycle.
Franchissement d’une transition
- Une transition est soit validée ou non validée ; elle est valide lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. Lorsque la transition est valide et que la réceptivité associée est vraie elle est alors obligatoirement franchie.
Évolution des étapes actives
- Le franchissement d’une transition entraîne l’activation des étapes immédiatement suivante et la désactivation des étapes immédiatement précédentes.
Transitions simultanées
- Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Activation et désactivation simultanées
- Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste active. La durée de franchissement d’une transition ne peut jamais être rigoureusement nulle, même si elle peut être rendue aussi petite que l’on veut. Il en est de même pour la durée d’activation d’une étape.
5 – Structure de base
Nous pouvons avoir dans un cycle machine complet avec des séquences simultanées, ou des choix de séquence.
Divergence et convergence en ET
Divergence en ET :
représentation par 2 trait identique et parallèle ; lorsque la transition A est franchie les étapes 21 et 23 sont actives.
Convergence en ET :
La transition D sera active lorsque les étapes 22 et 24 seront actives, si la réceptivité associé à la transition D est vraie alors elle est franchie et l’étape 25 devient active et désactive les étapes 22 et 24.
Le nombre de branche peut être supérieur à 2, après une divergence en ET on trouve une convergence en ET.
Divergence et convergence en OU (aiguillage)
Divergence en OU :
l’évolution du système se dirige vers une des branches en fonction des réceptivités A1, B1 et de leurs transitions associées.
Convergence en OU :
Après une divergence en OU on trouve une convergence en OU vers une étape commune dans l’exemple l’étape 35.
Le nombre de branche peut être supérieur à 2, A1 et B1 ne peuveut pas être vrais simultanément.
Saut d’étape :
Le saut d’étape permet de sauter une ou plusieurs étapes en fonction de la progression d’un cycle.
Sur le grafcet ci-dessus après l’étape initiale 0 un choix entre 2 transitions A et B s’effectue ;
La transition A associé à sa réceptivité nous permet de continuer le cycle sur l’étape 1,
La transition B associé à sa réceptivité nous permet de passer à l’étape 3, les étapes 1 et 2 sont ignorées lors du cycle.
reprise d’étape :
La reprise d’étape permet de ne pas continuer le cycle mais de reprendre une séquence précédente lorsque les actions à réaliser sont répétitives.
Sur le grafcet ci-dessus après l’étape 2 un choix entre 2 transitions A et B s’effectue ;
La transition A associé à sa réceptivité nous permet de reprendre le cycle sur l’étape 1,
La transition B associé à sa réceptivité nous permet de passer à l’étape 3.