ELE3202 Introduction a ` l’automatisation Le GRAFCETRichard Gourdeau D´ epartement de g´ enie ´ electrique Guy M. Cloutier D´ epartement de g´ enie m´ ecanique ´ Ecole Polytechnique de Montr´ eal 17 septembre 2001 Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier Pr´ eface Ce document est une premi` ere version des notes de cours d’ELE3202 traitant du GRAFCET. Ce document se limite a ` l’analyse, la repr´ esentation et la « simple » description fonctionnelle de syst` emes s´ equentiels. Par « simple », on entend une description graphique connue sous le nom de « diagramme fonctionnel » ou GRAFCET, qui ne requiert d’autre analyse que celle des s´ equences d´ esir´ ees de l’automatisme . Le document n’aborde donc pas les analyses thermodynamiques, m´ ecaniques, ´ electriques ou dynamiques n´ ecessaires a ` la conception de d´ etail des automatismes. Le document [2] constitue une r´ ef´ erence compl` ete qui pr´ esente certains aspects plus avanc´ es du GRAFCET. i Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier Table des mati` eres 1 Pr´ esentation du GRAFCET 1.1 D´ efinitions et r` egles . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 D´ efinitions . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 R` egles de syntaxe . . . . . . . . . . 1.1.3 R` egles d’´ evolution . . . . . . . . . . 1.2 Niveau d’un grafcet . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Grafcet de niveau 1 . . . . . . . . . 1.2.2 Grafcet de niveau 2 . . . . . . . . . 1.2.3 Exemple . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4 Fronti` ere entre les deux niveaux . . 1.3 Exemples d’application . . . . . . . . . . . 1.3.1 Grafcet a ` s´ equence unique . . . . . 1.3.2 Grafcet avec aiguillage . . . . . . . 1.3.3 Grafcet avec s´ equences simultan´ ees 1.3.4 Grafcet avec liaison entre s´ equences 1.4 R´ eceptivit´ ea ` un front . . . . . . . . . . . 1.5 R´ esum´ e et vocabulaire . . . . . . . . . . . 2 Le GEMMA 2.1 Modes de marches . . . . . . . . . . . . . 2.2 Arrˆ ets d’urgence . . . . . . . . . . . . . . ´ 2.3 Elaboration d’un grafcet compl´ et´ e . . . . . 2.3.1 Enrichissement d’un grafcet de base 2.3.2 D´ ecoupage en tˆ aches coordonn´ ees . 2 2 3 4 4 4 5 5 6 7 8 8 9 11 12 14 14 19 19 25 27 28 28 32 33 35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Mat´ erialisation d’un grafcet ´ 3.1 Equations bool´ eennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 S´ equenceurs (pneumatiques) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier M. Gourdeau et G.4 Exercices 39 iii Copyright 2001. R. Cloutier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 2. Le GEMMA . M. . . .12 1. . . . . . . . . . . .6 1. . . R. .16 1. Vocabulaire du GRAFCET . . .14 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retour a ` l’´ etape initiale . . Chariots avec aiguillage : grafcet . . . . . .7 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2. . . . . . . . .5 2. . . . . . . . . . .4 2. . . . . . . . . . . . . . .8 1. . . . . .2 2. . . . . . Mode cycle par cycle et mode automatique Mode pas a ` pas . . . . . . . . . . . . . .9 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1. . Exemple du chariot H : le grafcet . . .4 1. Remplissage de bidons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chariots avec aiguillage . . . . . . . . . . Tri de caisses . Figeage . . . . . . . . Commande d’une poin¸ conneuse avec distributeur a ` double pilotage Commande d’une poin¸ conneuse avec distributeur a ` simple pilotage Exemple du chariot H . . . .Table des figures 1. .11 1. . . . . . . . . . . . . . .15 1. . . . . Gourdeau et G. . . . . . . . . . . . . . . Grafcet avec s´ equences altern´ ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Commande d’une poin¸ conneuse semi-automatique . . . . . . .10 1.13 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cloutier 2 3 7 8 8 9 10 10 11 11 12 13 13 14 15 15 16 20 21 22 23 24 24 25 26 26 27 28 . . Tˆ aches sp´ eciales . . . .2 1. . . Mode cycle unique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chariots avec aiguillage : grafcets . . . . . . . . . . . . .6 2. . . . . . . .10 2. . Coordination horizontale .1 1. . . . Exemple de temporisation . . . Inhibition des actions . . . . . Remplissage de bidons : grafcet . Tri de caisses : grafcet . . . . . . . . . Exemple de repr´ esentations d’un front montant . . . . . . . . . . . . . . . . . Mode cycle par cycl . . . . . . . . . . . . . . Grafcet d’une poin¸ conneuse semi-automatique . . . . . . .7 1. . . . . . . . . . . .17 2. . . Mode cycle automatique .5 1. . . . iv Copyright 2001. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 4. . . . . .12 Sch´ ema d’un syst` eme de per¸ cage semi-automatique . . . . . . .16 4. . . . . . . . . Compression de poudres : capteurs et actionneurs Compression de poudres : entr´ ees-sorties . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 4. . . . . . . . . . . . . . Pont roulant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 4. Convoyeurs et manipulateur . Commande d’une came . . . . . . . . .2 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sch´ ema s´ equenceur avec divergence en OU . . . . . . . . . . . .6 4. Gourdeau et G. . . . . . . . . . . Wagonnets . . 3. . 2. . . . . . . . .13 Modes de marches d’un syst` eme de per¸ cage semi-automatique . . . .14 Structuration hi´ erarchis´ ee selon les modes de marches . . . . . . . . . . . .3 3.2. . Convoyeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presse avec d´ erouleur . . .15 4. . . . . . . . . . . . .9 4. . .5 3. . . . . . . . . . . . . . . . . Cycle de per¸ cage . . . . . . . . .4 3. . . . . Permutation de pompes . . . . . . . . . .7 3. . . . . . . . Unit´ e d’´ epuration . . .14 4. . . . . . .8 4. . . . . . . Circuits ´ electroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 4. . . . Compression de poudres . . . . . . . . . . . M´ elangeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 4. . . . . . . . . . . . . . . . ´ Etape GRAFCET et s´ equenceur .6 3. . . . . . . . .17 Gracfet sans r´ eceptivit´ e=1 . . . . . . . . . . .4 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 4. . . R´ eceptivit´ e avec fronts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 4. . R. . . 29 30 31 32 34 35 36 36 37 37 38 39 40 41 44 44 45 46 47 48 49 50 52 53 53 55 56 58 v Copyright 2001. . .12 4. . . . M. . . . ´ Etape grafcet et ´ equivalent logique . . . . . . . . . . . .11 4. Sch´ ema s´ equenceur avec divergence en ET . . . . . . . . . . . Remplissage de bidons : grafcet . . . . Grafcet du sch´ ema s´ equenceur avec divergence en OU Grafcet avec divergence en ET . . . . . .1 3. . . . Centrale a ` b´ eton . . . . . Manipulateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cloutier . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Copyright 2001. d’adopter une d´ emarche progressive dans l’´ elaboration de l’automatisme. Le GRAFCET repose sur l’utilisation d’instructions pr´ ecises. entre autre. utilisation de s´ equenceurs ou autres technologies) en passant par l’´ etude des modes de marches et d’arrˆ ets. le respect d’une syntaxe rigoureuse. Le GRAFCET est un outil graphique qui permet de d´ ecrire le fonctionnement d’un automatisme s´ equentiel. La r´ ef´ erence [2] constitue une des r´ ef´ erences compl` etes sur le sujet. Cloutier . Il peut ˆ etre utilis´ e pour repr´ esenter l’automatisme dans toutes les phases de la conception : de la d´ efinition du cahier des charges. l’emploi d’un vocabulaire bien d´ efini. Gourdeau et G. a ` la mise en oeuvre (programmation d’un automate programmable industriel. M. Il permet.Introduction Ce document pr´ esente de fa¸ con relativement compl` ete le GRAFCET (GRAphe ´ Fonctionnel de Commande Etape / Transition). et l’utilisation de r` egles d’´ evolutions. R. 1. le poin¸ con descend en position basse puis remonte en position haute et retourne au repos. Au repos. Fig. M.1) se compose d’une table fixe recevant la tˆ ole a ` poin¸ conner et d’un poin¸ con mobile. 1. R.1 – Commande d’une poin¸ conneuse semi-automatique 2 Copyright 2001.2. Lorsque l’op´ erateur appuie sur le bouton d´ epart . Gourdeau et G.Chapitre 1 Pr´ esentation du GRAFCET 1.1 D´ efinitions et r` egles Les d´ efinitions et r` egles seront pr´ esent´ ee a ` l’aide d’un exemple simple tir´ e de [5]. Cloutier . Le grafcet correspondant a ` cet automatisme est donn´ ea ` la figure 1. le poin¸ con est en position haute . Ce cycle se r´ ep` ete a ` chaque pression du bouton d´ epart . Une poin¸ conneuse semi-automatique (voir fig. Copyright 2001. elles indiquent les voies d’´ evolution .´ CHAPITRE 1. une ´ etape est soit active ou inactive . les r´ eceptivit´ es (conditions logiques associ´ ees aux transitions : d´ epart ET position haute. Monter) une ou plusieurs actions peuvent ˆ etre associ´ ees a ` une ´ etape . Descendre. R. les actions associ´ ees aux ´ etapes (Attendre. M. 1. a ` un instant donn´ e et suivant l’´ evolution du syst` eme. les transitions (petits traits perpendiculaires aux liaisons orient´ ees) une transition indique la possibilit´ e d’´ evolution entre plusieurs ´ etapes . l’´ etape 1 ´ etant une ´ etape initiale) : une ´ etape caract´ erise le comportement invariant d’une partie ou de la totalit´ e du syst` eme isol´ e repr´ esent´ e. position haute) a ` chaque transition est associ´ ee une condition logique appel´ ee condition de transition ou r´ eceptivit´ e qui peut ˆ etre soit vraie soit fausse . cette ´ evolution s’accomplit par le franchissement de la transition qui provoque un changement d’activit´ e des ´ etapes . position basse. les liaisons orient´ ees (traits entre les ´ etapes et les transitions : habituellement verticaux et orient´ es de haut vers le bas) les liaisons orient´ ees relient les ´ etapes aux transitions et les transitions aux ´ etapes .1 D´ efinitions Le grafcet de la figure 1.2 comprend les ´ el´ ements de base du GRAFCET qui en donnent la structure et l’interpr´ etation (ces d´ efinitions sont tir´ ees de [2]) : les ´ etapes (carr´ es num´ erot´ es de 1 a ` 3.1.2 – Grafcet d’une poin¸ conneuse semi-automatique 1. Gourdeau et G. elles traduisent « ce qui doit ˆ etre fait » chaque fois que l’´ etape a ` laquelle elles sont associ´ ees est active . PRESENTATION DU GRAFCET 3 Fig. Cloutier . un point peut ˆ etre plac´ e dans la partie inf´ erieure des symboles des ´ etapes actives. Pour indiquer les ´ etapes qui sont actives a ` un instant donn´ e. 1. de l’op´ erateur et/ou des ´ el´ ements ext´ erieurs. Elle correspond aux ´ etapes actives au d´ ebut du fonctionnement. – Deux ´ etapes ou deux transitions ne doivent jamais ˆ etre reli´ ees par une liaison orient´ ee. Copyright 2001. R. La liaison orient´ ee relie obligatoirement une ´ etape a ` une transition ou une transition a ` une ´ etape.2 Niveau d’un grafcet Dans cette section. elle reste active. Activation et d´ esactivation simultan´ ees d’une ´ etape (r` egle 5) : Si. ´ Evolution des ´ etapes actives (r` egle 3) : Le franchissement d’une transition entraˆ ıne simultan´ ement l’activation de toutes les ´ etapes imm´ ediatement suivantes et la d´ esactivation de toutes les ´ etapes imm´ ediatement pr´ ec´ edentes.3 R` egles d’´ evolution Situation initiale (r` egle 1) : La situation initiale d’un grafcet caract´ erise le comportement initial de la partie commande vis-` a-vis de la partie op´ erative.1. Cloutier . au cours du fonctionnement. Gourdeau et G. Le franchissement d’une transition se produit : lorsque la transition est valid´ ee et que la r´ eceptivit´ e associ´ ee a ` cette transition est vraie. Franchissement d’une transition (r` egle 2) : Une transition est dite valid´ ee lorsque toutes les ´ etapes pr´ ec´ edentes reli´ ees a ` cette transition sont actives. ´ Evolutions simultan´ ees (r` egle 4) : Plusieurs transitions simultan´ ement franchissables sont simultan´ ement franchies. est pr´ esent´ ee.2 R` egles de syntaxe – L’alternance ´ etape-transition et transition-´ etape doit toujours ˆ etre respect´ ee quelle que soit la s´ equence parcourue. Ces utilisations donnent respectivement des grafcets de niveau 1 et de niveau 2. M.´ CHAPITRE 1. telle que d´ efinie dans [3]. Le GRAFCET peut ˆ etre utilis´ e aussi bien pour d´ ecrire l’aspect fonctionnel d’un automatisme que pour le d´ efinir dans le d´ etail en tenant compte des technologies utilis´ ees. PRESENTATION DU GRAFCET 4 1. Elle traduit g´ en´ eralement un comportement au repos. la mˆ eme ´ etape est simultan´ ement activ´ ee et d´ esactiv´ ee.1. 1. la notion de niveau d’un grafcet. l’arrˆ et en cours de production. que l’on effectue un d´ eplacement a ` l’aide d’un v´ erin hydraulique ou pneumatique. . Elles doivent donc d´ efinir de fa¸ con claire et pr´ ecise les diff´ erentes fonctions. Le Guide d’E et d’Arrˆ ets (le GEMMA qui sera d´ ecrit a ` la section 2) permet d’effectuer cet enrichissement de fa¸ con structur´ ee et rigoureuse. De fa¸ con plus formelle (tir´ e de [3]) : « Les sp´ ecifications fonctionnelles caract´ erisent les r´ eactions de l’automatisme aux informations issues de la partie op´ erative. rendant ainsi le grafcet de base exploitable. R.. Par contre. dans la mesure o` u elles ne d´ ependent pas directement de la technologie de ces capteurs ou actionneurs. il importe que les s´ ecurit´ es de fonctionnement pr´ evues soient incorpor´ ees dans les sp´ ecifications fonctionnelles. sans pr´ ejuger en aucune fa¸ con des technologies employ´ ees tant dans la partie commande que dans la partie op´ erative elle-mˆ eme. c’est dans quelles circonstances ce d´ eplacement doit s’effectuer. la remise en marche ´ tude des Modes de Marches apr` es l’arrˆ et. les arrˆ ets d’urgence. C’est un grafcet de niveau 1 qui est g´ en´ eralement ´ elabor´ e par l’utilisateur de l’installation a ` automatiser. apr` es avoir d´ efini le fonctionnement normal par ce grafcet de base. dans le but de faire comprendre au concepteur quel devra ˆ etre le rˆ ole de la partie commande a ` construire. ni la nature. En cons´ equence. Ce qu’il faut savoir. PRESENTATION DU GRAFCET 5 1. le concepteur doit le transformer en un grafcet plus technique qui Copyright 2001.1 Grafcet de niveau 1 : Sp´ ecifications fonctionnelles La premi` ere ´ etape dans l’´ elaboration d’une commande par GRAFCET est l’´ elaboration d’un grafcet tenant compte exclusivement de l’aspect fonctionnel du cahier des charges. Cloutier . ou encore d’un moteur ´ electrique. Gourdeau et G.. ni les caract´ eristiques des diff´ erents capteurs ou actionneurs utilis´ es n’ont leur place dans ces sp´ ecifications. 1.2. Peu importe. a ` ce niveau.2.´ CHAPITRE 1. M. informations et commandes impliqu´ ees dans l’automatisation de la partie op´ erative. » Ainsi.2 Grafcet de niveau 2 : Sp´ ecifications technologiques et op´ erationnelles Afin de mettre en oeuvre le grafcet de niveau 1 d´ ecrivant le fonctionnement de l’installation. il faut l’enrichir afin de tenir compte des modes de marches de l’installation : la mise en marche au d´ emarrage. » 6 1. C’est a ` ce niveau seulement que doivent intervenir les renseignements sur la nature exacte des capteurs et actionneurs employ´ es. possibilit´ e de modification de l’´ equipement en fonction de transformation de la partie op´ erative. Parfois difficiles a ` exprimer de fa¸ con quantitative. – de la nature des capteurs utilis´ es ... Ces consid´ erations.´ CHAPITRE 1. Les sp´ ecifications op´ erationnelles ont trait au suivi de fonctionnement de l’automatisme au cours de son existence. primordiales pour l’exploitant du processus a ` automatiser en raison de leurs r´ epercussions sur le plan ´ economique. disponibilit´ e.2. anti-d´ eflagrance. supposons que les mouvements de descente et de mont´ ee sont obtenus par un v´ erin pneumatique double effet.. humidit´ e. Gourdeau et G. dialogue hommemachine.. facilit´ e de maintenance. etc. elle n’en ont pas moins d’incidence sur la mani` ere de r´ ealiser l’´ equipement. R. leurs ` caract´ eristiques et les contraintes qui peuvent en d´ ecouler. tensions d’alimentation. M.3 Exemple L’exemple pr´ esent´ e aux figures 1. Toujours tir´ e de [3] : « Les sp´ ecifications technologiques pr´ ecisent la fa¸ con dont l’automatisme devra physiquement s’ins´ erer dans l’ensemble que constitue le syst` eme automatis´ e et son environnement. – du mode traitement de l’information. que les informations haut et bas Copyright 2001. poussi` eres. absence de pannes dangereuses.1–1. A ces sp´ ecifications d’interfaces peuvent ´ egalement s’ajouter des sp´ ecifications d’environnement de l’automatisme : temp´ erature. Cloutier . entre autres : – de l’aspect fonctionnel du cahier des charges . etc. – de la technologie de la partie commande . Il s’agit l` a des consid´ erations concernant l’´ equipement une fois r´ ealis´ e et mis en exploitation : fiabilit´ e. – de la technologie de la partie op´ erative . Pour cet exemple. Ce sont les pr´ ecisions a ` apporter en compl´ ements des sp´ ecifications fonctionnelles pour que l’on puisse concevoir un automatisme pilotant r´ eellement la partie op´ erative. PRESENTATION DU GRAFCET tient compte.2 correspond a ` un grafcet de niveau 1. sont souvent sous-estim´ ees dans les cahiers de charges. on ne parle pas de GRAFCET de niveau 3. car le GRAFCET a ` lui seul ne peut pas d´ ecrire compl` etement l’automatisme. (a) Sch´ ema du syst` eme (b) Grafcet Fig. M. Apr` es l’´ elaboration du grafcet de niveau 2.2. Gourdeau et G. Par exemple.´ CHAPITRE 1. Dans l’´ evolution entre les niveaux 1 et 2. la structure du grafcet initial peut-ˆ etre modifi´ ee. les temps de d´ eplacement tr` es diff´ erents pour deux v´ erins peuvent cr´ eer des interf´ erences non pr´ evues au niveau 1 (voir fig.8). 1.3 – Commande d’une poin¸ conneuse avec distributeur a ` double pilotage 1. Cloutier . et que l’information d´ epart est donn´ ee par un bouton poussoir pneumatique.3 pr´ esente l’installation et son grafcet de niveau 2 dans le cas o` u un distributeur a ` double pilotage est utilis´ e.4 pr´ esente le cas d’un distributeur a ` simple pilotage. Copyright 2001. La figure 1. Ici. 1. On obtient ainsi deux grafcets de niveau 2 diff´ erents a ` partir d’un mˆ eme grafcet de niveau 1. R.4 Fronti` ere entre les deux niveaux La fronti` ere entre les deux niveaux de GRAFCET n’est pas pr´ ecise. mais plutˆ ot une zone de transition que l’on franchit a ` mesure que l’on passe de sp´ ecification fonctionnelles aux sp´ ecifications technologiques. l’´ etape suivante est la mise en oeuvre. alors que la figure 1. PRESENTATION DU GRAFCET 7 sont obtenues au moyen de fins de course pneumatiques. 4 – Commande d’une poin¸ conneuse avec distributeur a ` simple pilotage 1. 1. 1. Cloutier . des exemples de grafcets simples sont pr´ esent´ es afin d’illustrer diff´ erentes structures de s´ equences possibles et de pr´ esenter des ´ el´ ements utilis´ es par le GRAFCET.5 – Exemple du chariot H Copyright 2001. R.1 Grafcet ` a s´ equence unique Fig.´ CHAPITRE 1. 1. PRESENTATION DU GRAFCET 8 (a) Sch´ ema du syst` eme (b) Grafcet Fig.3. Gourdeau et G. M.3 Exemples d’application Dans cette section. 1.6. Les sorties du syst` eme de commande sont D (D = 1. M. Fig. les transf` ere sur le tapis d’´ evacuation 2. De mˆ eme b = 1 quand le chariot est en B. mouvement vers la gauche).8. mouvement vers la droite). le chariot H par vers le point B puis revient au point A. Le grafcet de cette installation est pr´ esent´ ea ` la figure 1. sinon il s’arrˆ ete.´ CHAPITRE 1. Gourdeau et G. Quand m = 1. alors que les grandes caisses sont pouss´ ees devant le poussoir 3. ce dernier les ´ evacuant sur le tapis 3. Et ainsi de suite. Un ordre est donn´ e au chariot H par le bouton poussoir (m = 1 quand le bouton est appuy´ e).6 – Exemple du chariot H : le grafcet 1. il repart pour un nouveau cycle ABA.7. G (G = 1. 1. Un dispositif de d´ etection plac´ e devant le poussoir 1 permet de reconnaˆ ıtre le type de caisse qui se pr´ esente. Le poussoir 1 pousse les petites caisses devant le poussoir 2 qui. Si m = 1 quand le chariot H arrive au point A. Copyright 2001. Le grafcet de cet automatisme est donn´ e par le figure 1. PRESENTATION DU GRAFCET 9 Un chariot H peut se d´ eplacer entre les positions A et B (voir fig.2 Grafcet avec aiguillage Un dispositif automatique destin´ ea ` trier des caisses de deux tailles diff´ erentes se compose d’un tapis amenant les caisses. La position de repos (´ etat initial) est A.5). La pr´ esence en A est repr´ esent´ ee par la variable bool´ eenne a = 1. Cloutier . R. a ` son tour. de trois poussoirs et de deux tapis d’´ evacuation comme illustr´ ea ` la figure 1.3. 1. Gourdeau et G.´ CHAPITRE 1. R.7 – Tri de caisses : tir´ e de [5] Fig. PRESENTATION DU GRAFCET 10 Fig.8 – Tri de caisses : grafcet Copyright 2001. 1. M. Cloutier . Gourdeau et G.10 – Remplissage de bidons : grafcet Un tapis avance pas a ` pas et transporte des bidons vides qui seront remplis et ensuite bouch´ es a ` des postes de travail diff´ erents (voir fig. M. PRESENTATION DU GRAFCET 11 1. La r´ eceptivit´ e toujours vraie (= 1) qui suit les ´ etapes d’attente 5 et 8 permet de synchroniser les op´ erations effectu´ ees aux deux postes. Un dispositif permet a ` chacun des deux postes d´ ecrits. R.9). La distance entre les bidons pr´ esents est fix´ ee par des taquets situ´ es sur le tapis et distants d’un pas.3. Cloutier . 1.´ CHAPITRE 1. de d´ etecter la pr´ esence ou l’absence d’un bidon.9 – Remplissage de bidons : adapt´ e de [5] Fig. Le grafcet de cette installation est donn´ e par la figure 1.10. L’approvisionnement en bidons n’est pas r´ egulier et certains bidons peuvent manquer de temps a ` autre. 1.3 Grafcet avec s´ equences simultan´ ees Fig. 1. Copyright 2001. R.C1 commence avec 1. Ce grafcet peut aussi se d´ ecomposer en deux cycles (grafcets partiels) avec un grafcet de synchronisation (voir fig. Copyright 2001. 2. M. Le chariot H2 fonctionne de la mˆ eme fa¸ con.13). Les variables c1 . 1. L’aiguillage est contrˆ ol´ e par la V : chemin C1 . un cycle C1 . pour le chariot H1 .11) transportent du mat´ eriel depuis les points de chargement (C1 et C2 ) jusqu’au point de d´ echargement (B). Si le bouton poussoir m1 est enfonc´ e. attente en B de 100 secondes pour le d´ echargement.B lorsque V = 1 et chemin C2 . 1 La notation t/X 14/100s est aussi utilis´ ee. Cloutier .14 montre le chronogramme de X 2 et t/X 2/3s.12. 1. Gourdeau et G. PRESENTATION DU GRAFCET 12 1. Le grafcet de cette installation est donn´ e par la figure 1. Au d´ epart. Par exemple.4 Grafcet avec liaison entre s´ equences S´ equences exclusives Fig. Les variables a1 et a2 indiquent la pr´ esence d’un chariot au-dessus des capteurs A1 et A2 respectivement. Les r´ eceptivit´ es entre les ´ etapes 14–15 et 24–25 sont des temporisations.B. les deux chariots sont en C1 et C2 . c2 et b ayant la valeur 1 indiquent la pr´ esence d’un chariot en fin de course.3.11 – Chariots avec aiguillage Deux chariots H1 et H2 (voir figure 1. attente ´ eventuelle sur A1 jusqu’` a ce que la zone commune soit libre . t/14/100s est une variable logique valant 0 dans les 100 premi` eres se1 condes suivant l’activation de l’´ etape 14 et valant 1 apr` es ce d´ elai .´ CHAPITRE 1. La figure 1.D lorsque V = 0. 12 – Chariots avec aiguillage : grafcet Fig. M. 1.´ CHAPITRE 1. PRESENTATION DU GRAFCET 13 Fig. Gourdeau et G. R. 1.13 – Chariots avec aiguillage : grafcets Copyright 2001. Cloutier . 17) associ´ e au GRAFCET sont pr´ esent´ es (tir´ es de [3]).´ CHAPITRE 1.14 – Exemple de temporisation S´ equences altern´ ees Voici un exemple tir´ e de [2] o` u deux op´ erations doivent se faire de fa¸ con altern´ ee : une premi` ere de fabrication et une deuxi` eme d’assemblage qui utilise le produit de la fabrication. ´ Etape – correspond a ` une situation dans laquelle le comportement de tout ou partie du syst` eme est invariant – active ou inactive Copyright 2001. une r´ eceptivit´ e utilisera la d´ etection d’un changement d’´ etat logique d’une variable : passage de 0 a ` 1 ↑ (front montant). ou passage de 1 a ` 0 ↓ (front descendant). 1. 1. M.4 R´ eceptivit´ e` a un front Dans plusieurs cas. 1. Les fronts utilis´ es dans un grafcet peuvent ˆ etre remplac´ es par une division de l’´ etape qui valide la transition associ´ ee a ` ce front (voir la figure 1. Le tout r´ esulte en une alternance entre la d´ epose des pi` eces fabriqu´ ees et la prise pour l’assemblage (voir 1. un bref r´ esum´ e ainsi que le vocabulaire (voir fig. R.5 R´ esum´ e et vocabulaire Dans cette section. PRESENTATION DU GRAFCET 14 Fig. Cloutier .16). Gourdeau et G.15). 1. R. Gourdeau et G. 1. Cloutier . PRESENTATION DU GRAFCET 15 10 Marche de production 11 FABRICATION 20 Pièce usinée Marche d’assemblage 12 1 2 21 =1 =1 13 DEPOSE 22 PRISE Pièce déposée Pièce prise 23 ASSEMBLAGE Fin d’assemblage Fig. M.´ CHAPITRE 1. 1.15 – Grafcet avec s´ equences altern´ ees : adapt´ e de [2] 10A 10 a a 10B a 11 11 Fig.16 – Exemple de repr´ esentations synth´ etique et d´ evelopp´ ee d’un front montant Copyright 2001. R. 1.17 – Vocabulaire du GRAFCET adapt´ e de [3] Copyright 2001.´ CHAPITRE 1. PRESENTATION DU GRAFCET 16 Fig. M. Cloutier . Gourdeau et G. PRESENTATION DU GRAFCET – peut ˆ etre r´ eactiv´ ee Situation – a ` un instant donn´ e. validation et franchissement d’une transition. M. de dur´ ee d´ etermin´ ee a lieu d` es que l’´ etape devient active Transition – indique la possibilit´ e d’´ evolution entre les ´ etapes – valid´ ee ou non valid´ ee – franchissable et obligatoirement franchie lorsqu’elle est valid´ ee et que la r´ eceptivit´ e associ´ ee est vraie R´ eceptivit´ e – associ´ ee a ` la transition – fonction logique combinatoire d’informations logiques – peut faire intervenir l’´ etat ou le changement d’´ etat des variables Le temps – notation particuli` ere t/i/d Liaisons – indiquent les voies d’´ evolution de la situation du grafcet R` egles d’´ evolution – 5 r` egles fondamentales (initialisation. Cloutier . R. Gourdeau et G.´ CHAPITRE 1. simultan´ eit´ e de franchissement des transitions. simultan´ eit´ e d’activation d´ esactivation d’une ´ etape) – dur´ ee de franchissement d’une transition ou d’activation d’une ´ etape non nulle ´ Etats des ´ etapes eceptivit´ es ou pour – (actif Xi ou inactif Xi) peuvent intervenir dans les r´ conditionner des actions R` egles d’´ etablissement – alternance ´ etape-transition et transition-´ etape Copyright 2001. ensemble des ´ etapes actives du grafcet 17 Action – associ´ ee a ` l’´ etape – ex´ ecutable lorsque l’´ etape est active – conditionnelle : si son ex´ ecution est soumise a ` des conditions logiques – a ` niveau (ou continue) : ex´ ecut´ ee tant que l’´ etape correspondante est active – impulsionnelle (ou ponctuelle) : si son ex´ ecution. ´ CHAPITRE 1. PRESENTATION DU GRAFCET ´ enement externe Ev´ – variation d’´ etat logique d’une variable d’entr´ ee ´ Ev´ enement interne – changement de situation 18 Stabilit´ e d’une situation – une situation est dite stable si une nouvelle situation ne peut ˆ etre obtenue que sur l’occurrence d’un ´ ev´ enement externe D’autres ´ el´ ements du GRAFCET ne sont pas trait´ es explicitement dans ce document : – les macro-´ etapes (§ 2.8.2, [2]) ; – l’aspect temporel, le for¸ cage, etc... (chap. III, [2]) ; – la repr´ esentation des actions (chap. IV, [2]). Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier Chapitre 2 Le GEMMA Le GEMMA est un guide graphique (voir fig. 2.1) qui permet une approche syst´ ematique de l’´ etude des modes de marches et d’arrˆ ets. Les pages 18–20 de [2] d´ ecrivent de fa¸ con succincte le GEMMA. Une pr´ esentation plus d´ etaill´ ee en est faite dans [1]. L’approche comporte deux ´ etapes : 1. le recensement des diff´ erents modes envisag´ es, et la mise en ´ evidence des enchaˆ ınements qui les relient ; 2. la d´ etermination des conditions de passage d’un mode a ` l’autre. Et s’appuie sur les concepts suivants : – les modes de marches sont vus par une partie commande en ordre de marche ; – la distinction entre les ´ etats « en production » et « hors production » ; – les trois familles de modes de marches et d’arrˆ ets : – proc´ edures d’arrˆ et (A), – proc´ edures de d´ efaillance (D), – proc´ edures de fonctionnement (F), qui contiennent les « rectangles-´ etats » d´ ecrivant chaque mode. L’´ etudiant int´ eress´ ea ` connaˆ ıtre plus de d´ etails sur le GEMMA peut consulter la r´ ef´ erence [1] qui pr´ esente un exemple complet de la m´ ethode et de sa mise en oeuvre. 2.1 Modes de marches Suite a ` l’analyse des diff´ erents modes de marche, il est souvent n´ ecessaire de modifier le grafcet de base (« Production normale ») pour y incorporer diff´ erents 19 Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier CHAPITRE 2. LE GEMMA 20 Fig. 2.1 – Le GEMMA : tir´ e de [1] Copyright 2001, R. Gourdeau et G. M. Cloutier 2. C’est le mode cycle unique ou antir´ ep´ etition. LE GEMMA 21 modes de marches. R. On peut aussi utiliser une visualisation des conditions initiales pour faciliter le travail de l’op´ erateur (voir les figures 2.2–(a)–(b)). (b) avec visualisation des CI Mode « cycle unique » Dans certain cas. Copyright 2001. Gourdeau et G. Mode « cycle par cycle » Dans ce cas. Fig. chaque cycle est command´ e par dcy qui doit ˆ etre pr´ esente pour effectuer un nouveau cycle. Quelques-uns de ceux-ci sont pr´ esent´ es a ` l’aide d’exemples simples. Cloutier .2 – Mode cycle par cycle : (a) sans visualisation des CI.CHAPITRE 2.3–(a)–(b)). Il peut ˆ etre obtenu avec l’ajout d’une ´ etape d’anti-r´ ep´ etition ou par l’utilisation d’un front (↑ dcy ) dans la r´ eceptivit´ e associ´ ee a ` l’´ etape initiale (voir les figures 2. on voudra s’assurer qu’un seul cycle est ex´ ecut´ e mˆ eme si l’on maintient dcy tout au long du cycle. M. M. 2.3 – Mode cycle unique : (a) avec ´ etape d’anti-r´ ep´ etition. LE GEMMA 22 Fig. (b) avec un front dans la r´ eceptivit´ e associ´ ee a ` l’´ etape initiale Copyright 2001. Cloutier .CHAPITRE 2. R. Gourdeau et G. La figure 2. Copyright 2001.6). 2.5. Celle-ci provoque l’arrˆ et a ` la fin du cycle en cours.CHAPITRE 2.4 – Mode cycle automatique Le mˆ eme grafcet peut aussi ˆ etre modifi´ e pour permettre de passer d’un mode cycle par cycle a ` un mode automatique comme le montre la figure 2. Ainsi l’information E/E peut ˆ etre utilis´ ee pour passer dans ce mode et l’utilisation de l’´ ev` enement « bouton poussoir actionn´ e » (↑ BP ) pour contrˆ oler l’´ evolution entre les ´ etapes (voir fig.4 illustre cette fa¸ con de faire. il peut ˆ etre avantageux de faire ´ evoluer le cycle dans un mode pas a ` pas (ou ´ etape par ´ etape). l’information dcy d´ eclenche une succession de cycles qui pourra ˆ etre interrompue par l’information acy . Gourdeau et G. Cloutier . Fig. Mode « pas ` a pas » Lors de la mise en route d’un appareil. R. LE GEMMA Mode « automatique » 23 Pour ce qui est des cycles automatiques. M. 2. LE GEMMA 24 Fig.CHAPITRE 2. Gourdeau et G. (b) par ´ etapes d’attente Copyright 2001.5 – Mode cycle par cycle et mode automatique Fig. 2. R. 2.6 – Mode pas a ` pas : (a) par actions conditionnelles. M. Cloutier . C.10). il est pratiquement impossible de pr´ evoir : – toutes les fa¸ cons dont le syst` eme peut faillir — d´ efaillance d’un composant P. On ne peut donner que des options : – Inhibition des actions : les actions associ´ ees aux ´ etapes sont inhib´ ees a ` l’interface entre la partie commande et la partie op´ erative (voir la figure 2. Les traitements de l’AU constituent le probl` eme le plus ´ epineux que rencontrent les concepteurs. Il faut bien tenir compte de la r´ eaction souhait´ ee et des caract´ eristiques des pr´ e-actionneurs (distributeur monostable.O. etc.. Cloutier . aucune r´ eceptivit´ e ne peut prendre la valeur 1.. bistable. LE GEMMA 25 2. – Cycle sp´ ecial et retour a ` l’´ etape initiale (cas particulier) : sur AU on d´ esactive les ´ etapes actives et on branche sur une s´ equence particuli` ere (qui peut remettre le syst` eme dans les conditions initiales) (voir figure 2. M.7 – Inhibition des actions Quand on con¸ coit et r´ ealise un syst` eme automatis´ e. erreur humaine. On peut combiner l’inhibition et le figeage pour ´ eviter que les actions en cours se poursuivent (voir la figure 2. . – Figeage : lors de l’occurence de l’AU. actions a ` Copyright 2001.CHAPITRE 2.. Fig. R.). – Tˆ aches sp´ eciales : ce cas est similaire au cycle sp´ ecial mais il y a des tˆ aches particuli` eres pour les diff´ erentes situations dans lesquelles l’arrˆ et d’urgence peut survenir (figure 2. Gourdeau et G..9). on doit pr´ evoir un arrˆ et d’urgence (AU) dans toute installation. – le moment o` u se produira la d´ efaillance — actions en cours..2 Arrˆ ets d’urgence Pour tenter de palier aux dangers pour l’homme et le syst` eme. 2.7). ou P. modifications subites dans l’environnement.8). 8 – Figeage Fig.CHAPITRE 2.9 – Retour a ` l’´ etape initiale Copyright 2001. 2. R. M. 2. LE GEMMA 26 Fig. Cloutier . Gourdeau et G. qui pourront ˆ etre en redondance avec le premier niveau. L’exemple de la §5. Cloutier . deux m´ ethodes sont disponibles : – l’enrichissement d’un grafcet de base .3 ´ Elaboration d’un grafcet compl´ et´ e Pour obtenir le grafcet compl´ et´ e (celui qui int` egre l’ensemble des modes de marches). modifications dues aux interventions humaines pour « corriger » un probl` eme. – les s´ ecurit´ es de « deuxi` eme niveau ». 2. M. etc.CHAPITRE 2. Il est aussi important de noter que les arrˆ ets d’urgence et autres s´ ecurit´ es seront souvent r´ epartis sur deux niveaux lors de la mise en oeuvre : – les s´ ecurit´ es de « premier niveau » en technologie cˆ abl´ ee qui fonctionneront mˆ eme si la partie commande programm´ ee est hors fonction . R.10 – Tˆ aches sp´ eciales interrompre. actions a ` poursuivre. – tous les ´ etats que peut prendre le syst` eme — configurations non analys´ ees.. – le d´ ecoupage en tˆ aches coordonn´ ees... . qui assureront la gestion des arrˆ ets d’urgence. actions a ` inverser.6 de [2] pr´ esente une analyse des modes de marches et du traitement des arrˆ ets d’urgence. les d´ etections de mauvais fonctionnement des capteurs. LE GEMMA 27 Fig. Copyright 2001. Gourdeau et G. des r´ earmements.. . 2. 3. – r´ eserv´ ee au cas o` u il y a peu de tˆ aches et o` u les liaisons entre elles sont assez limit´ ees .CHAPITRE 2. 2.11 – Coordination horizontale Coordination verticale ou hi´ erarchis´ ee Cette approche a les caract´ eristiques suivantes : Copyright 2001.2 D´ ecoupage en tˆ aches coordonn´ ees Coordination horizontale Dans cette approche (voir l’exemple de la figure 2. LE GEMMA 28 2. R.11) : – aucune tˆ ache n’est pr´ e´ eminente . Cloutier . M. – chacune peut en lancer une autre . – il est souhaitable qu’` a tout instant une tˆ ache et une seule soit en cours d’ex´ ecution. Fig.1 Enrichissement d’un grafcet de base C’est l’approche utilis´ ee dans l’exemple pr´ esent´ e dans la r´ ef´ erence [2]. Gourdeau et G.3. 2. L’ajout de s´ equences et de conditions d’aiguillage permettent d’enrichir le grafcet de base pour y incorporer les passages entre les diff´ erents rectangles-´ etats. 12. Gourdeau et G. L’op´ erateur doit aussi fermer et ouvrir le capot de protection. – chacune peut commander des tˆ aches de niveau hi´ erarchique inf´ erieur . Per¸ cage semi-automatique Consid´ erons l’exemple simplifi´ e de per¸ cage semi-automatique illustr´ ea ` la figure 2. LE GEMMA 29 – on peut obtenir une vue globale ou locale du syst` eme . – chacune est un grafcet dont les ´ etapes d´ eclenchent les tˆ aches de niveau inf´ erieur via leurs actions associ´ ees. R. – chacune des tˆ aches est command´ ee par un tˆ ache de niveau hi´ erarchique sup´ erieur . RB Rotation broche Broche de perçage Montée Broche Descente broche bh : broche en haut bb : broche en bas Capot de protection Cf : capot fermé Fig. M.CHAPITRE 2.6 de [2] illustre cette approche. Le syst` eme peut ˆ etre dans deux modes : le mode automatique (´ etats 1 et 2) et le mode d´ efaillance (´ etats 3 et 4).12 – Sch´ ema d’un syst` eme de per¸ cage semi-automatique : adapt´ e de [2] Copyright 2001. Les pi` eces a ` percer sont mont´ ees et d´ emont´ ees manuellement. Cloutier . L’exemple suivant tir´ e de la §5. 2. etc. Gourdeau et G. Cloutier . l’information « r´ earmement » (R´ ea) permet d’obtenir dans l’´ etat 4 la remise en r´ ef´ erence de l’´ equipement automatique. ETAT 1 < état initial > mise en place de la pièce sécurité de descente de broche (Cf) CI ETAT 4 < retour à l’état initial > mise en référence automatique (montée broche. ´ Etat 3 : L’information « arrˆ et d’urgence » (AU) mˆ eme a ` l’´ etat 3 depuis tous les autres. Dans cet ´ etat. la partie commande devra assurer la s´ ecurit´ e de d´ ecente de la broche tant que le capot est ouvert. D` es les conditions initiales (CI) v´ erifi´ ees.CHAPITRE 2.) capot fermé Fin de cycle ETAT 2 Dcy . arrêt broche. AU ETAT 3 < marche ou arrêt en vue d’assurer la sécurité > arrêt commande des actionneurs (verrouillage cablé) alarme de défaut Fig.13 – Modes de marches d’un syst` eme de per¸ cage semi-automatique : adapt´ e de [2] Copyright 2001. l’´ equipement atteindra l’´ etat 1. 2. ´ Etat 2 : Le bouton « d´ epart cycle » (Dcy) permet le passage a ` l’´ etat 2 dans lequel s’effectue le per¸ cage automatique. L’ouverture du capot mˆ eme a ` l’´ etat 3. LE GEMMA Pour la description des diff´ erents ´ etats nous citons directement [2] : 30 ´ Etat 1 : La mise en place de la pi` ece est possible. la fin du cycle provoque le retour a ` l’´ etat 1. les actionneurs sont command´ es a ` l’arrˆ et (plus un verrouillage cˆ abl´ e directement sur l’organe de service). M. Cf < production normale > perçage automatique voyant "en fonctionement" capot fermé Depuis tous les états Cf AU Réa . Cf. R. ´ Etat 4 : Si le capot est ferm´ e. Cloutier . Gourdeau et G. 2. M.CHAPITRE 2.14 – Structuration hi´ erarchis´ ee selon les modes de marches : tir´ e de [2] Copyright 2001.14 pr´ esente le grafcet compl´ et´ e (utilisant des ordres de for¸ cage) de cet automatisme. LE GEMMA 31 La figure 2. Fig. R. une transition dont la r´ eceptivit´ e fait r´ ef´ erence a ` une ´ etape active. Cloutier . Gourdeau et G.1. Fig. ou avec bon nombre des automates programmables industriel. Le for¸ cage est un autre cas o` u l’on doit tr` es souvent ´ elaborer un grafcet ´ equivalent sans for¸ cage avant de passer a ` la mise en oeuvre. qui a ` elle-seule valide une transition dont la r´ eceptivit´ e est toujours vraie.Chapitre 3 Mat´ erialisation d’un grafcet Dans toute application. R. il faudra modifier le grafcet original pour le rendre r´ ealisable. Dans l’exemple de la figure 2. on r´ ealisera souvent qu’un grafcet correct du point de vue du mod` ele GRAFCET formel peut ˆ etre impossible a ` r´ ealiser avec la technologie retenue pour la partie commande. ne sera jamais franchie si on r´ ealise le grafcet avec des s´ equenceurs.14. A cette ´ etape.1 – Gracfet sans r´ eceptivit´ e=1 32 Copyright 2001. le grafcet partiel GIP pourrait ˆ etre remplac´ e par le grafcet de la figure 3. M. Dans ces cas. Par exemple. 3. le grafcet d´ evelopp´ e doit ˆ etre mat´ erialis´ e lors de la mise ` en oeuvre. Cloutier . Chaque ´ etape est repr´ esent´ ee par une m´ emoire et une variables Xi qui est vraie lorsque l’´ etape est active. Il faut donc ´ ecrire les ´ equations permettant l’activation (Si. de circuits logiques. a ` l’aide de s´ equenceurs. D’autres exemples de mise en oeuvre sont pr´ esent´ es au chapitre VI de [2]. Consid´ erons l’exemple de remplissage de bidons dont le grafcet est donn´ e par la figure 1.10 et d´ efinissons les variables suivantes : oa : ordre d’avance ci : conditions initiales fa : fin d’avance bpr : bidon pr´ esent au remplissage bar : bidon absent au remplissage bpb : bidon pr´ esent au bouchage bab : bidon absent au bouchage fr : fin de remplissage fb : fin de bouchage AP : avance d’un pas R: remplissage B: bouchage IN IT : initialisation du grafcet qui donnent le grafcet de la figure 3.1 ´ Equations bool´ eennes Un grafcet peut ˆ etre traduit par des ´ equations bool´ eennes d´ ecrivant les conditions d’activation et de d´ esactivation des ´ etapes du grafcet. R. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 33 On peut mat´ erialiser un grafcet en utilisant un automate programmable industriel (API). Les ´ equations bool´ eennes permettant de mat´ erialiser ce grafcet sont : S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 = = = = = = = X 5 · X 8 + IN IT X 1 · oa · ci X2 · f a X 3 · bpr X 4 · f r + X 3 · bar X2 · f a X 6 · bpb Copyright 2001.2.´ CHAPITRE 3. Gourdeau et G. « reset memory i »). 3. M. etc. « set memory i ») et la d´ esactivation d’une ´ etape (Ri. R. Gourdeau et G.´ CHAPITRE 3. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 34 Fig. Cloutier . chaque ´ etape peut ˆ etre remplac´ ee par une m´ emoire avec une porte OU et une porte ET comme illustr´ ea ` la figure suivante : Copyright 2001. En fait. 3.2 – Remplissage de bidons : grafcet S8 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 = = = = = = = = = X 7 · f b + X 6 · bab X2 X 3 · X 6 + IN IT X 4 + X 5 + IN IT X 5 + IN IT X 1 + IN IT X 7 + X 8 + IN IT X 8 + IN IT X 1 + IN IT Il ne reste qu’` a´ etablir le sch´ ema de cˆ ablage pour ensuite r´ ealiser le grafcet. M. Cloutier . Copyright 2001. Ainsi. l’entr´ ee II (A de gauche) permet d’activer l’´ etape (le module) 3. M.5–3. La sortie I (B de gauche) est 1 lorsque la m´ emoire associ´ ee au s´ equenceur 3 est vraie (´ etape active) permettant de d´ esactiver l’´ etape en amont. Lorsque la m´ emoire associ´ ee au s´ equenceur 3 est vraie ET que c = 1. R. permettant ainsi d’activer l’´ etape en aval qui. la m´ emoire associ´ ee au s´ equenceur est remise a ` z´ ero et l’´ etape 3 devient inactive. Lorsque la m´ emoire associ´ ee au s´ equenceur 3 est vraie (´ etape active).4). Cette entr´ ee est utilis´ ee par l’´ etape (le s´ equenceur) en amont. d´ esactivera le s´ equenceur 3 par l’entr´ ee III .2 S´ equenceurs (pneumatiques) Le principe du s´ equenceur est de reproduire le plus fid` element possible le comportement d’une ´ etape et de la transition qui la suit (voir la figure 3.8). la sortie C est 1 (l’ordre est ´ emis). 3.3 – Etape grafcet et ´ equivalent logique 3. L’utilisation de s´ equenceurs en combinaison avec des portes logiques permet de r´ ealiser des grafcets contenant des divergences (convergences) en ET et en OU (voir les figures 3. Lorsque l’entr´ ee III (B de droite) est 1. alors la sortie IV devient vraie. Gourdeau et G.´ CHAPITRE 3. lorsque active. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 35 ´ Fig. 3. M.´ CHAPITRE 3. Gourdeau et G. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 36 ´ Fig. Cloutier . R.5 – Sch´ ema s´ equenceur avec divergence en OU Copyright 2001. 3.4 – Etape GRAFCET et s´ equenceur Fig. M. Gourdeau et G.´ CHAPITRE 3. 3. R. Cloutier .7 – Grafcet avec divergence en ET Copyright 2001.6 – Grafcet du sch´ ema s´ equenceur avec divergence en OU Fig. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 37 Fig. 3. Cloutier .´ CHAPITRE 3. 3. Gourdeau et G. R.8 – Sch´ ema s´ equenceur avec divergence en ET Copyright 2001. M. MATERIALISATION D’UN GRAFCET 38 Fig. a ` chaque commande de d´ epart (variable m). f . Celle-ci doit effectuer une rotation compl` ete et une seule.2) qui sont les entr´ ees de l’automatisme a ` d´ ecrire par grafcet . le cycle peut se r´ ep´ eter tant et aussi longtemps que l’on garde le bouton enfonc´ e. M.1 – Commande d’une came 3.1 dont le grafcet est donn´ e par la figure 1.2. La mˆ eme information d sert a `: – l’ordre d’arrˆ et . Gourdeau et G. Les sorties 39 Copyright 2001. On demande le grafcet de cette commande.1) est entraˆ ın´ ee par un moteur. R. 2. Dans l’exemple de la figure 1. 4. b et p (voir fig. (elles sont a ` 1 quand il y a contact). Une came (fig. Une perceuse effectue un cycle de per¸ cage qui est command´ e par les variables bool´ eennes d. 4. – la v´ erification du bon positionnement lors du d´ epart. h.Chapitre 4 Exercices 1. Modifier ce grafcet pour obtenir un cycle avec anti-r´ ep´ etition (un seul cycle pour un bouton enfonc´ e une fois). 4. m. Cloutier . Fig. la broche remonte jusqu’au contact h quand le contact m est atteint. Lorsque la pi` ece est haute (ce qui est rep´ er´ e par le fait que le contact b se produit avant le contact a ` mi-course m). D` es le d´ ebut du cycle. Lorsque la pi` ece est basse le cycle est le suivant. Fig. Avant de recommencer un nouveau cycle. il faut que la pi` ece perc´ ee ait ´ et´ e retir´ ee et remplac´ ee. D. On demande le grafcet de cette installation. R. et R (qui valent 1 quand les moteurs correspondant sont en marche). puis redescend jusqu’au contact f avant de remonter jusqu’au contact h et la rotation s’arrˆ ete a ` ce moment-l` a. la broche remonte jusqu’au contact h et la rotation s’arrˆ ete ce moment-l` a. M.2 – Cycle de per¸ cage 4. Gourdeau et G. on a mise en route du moteur de descente et du moteur de rotation de la broche portant le foret. Le cycle commence lorsque l’on appuie sur le bouton poussoir d. Les pi` eces a ` percer peuvent ˆ etre de deux types : pi` ece basse ou pi` ece haute.CHAPITRE 4. Quand le contact f est atteint. 4. Copyright 2001.3 se compose : – d’un poin¸ con inf´ erieur fixe C. EXERCICES 40 de cet automatisme sont les variables bool´ eennes M . Partie op´ erative La partie op´ erative repr´ esent´ ee tr` es sch´ ematiquement a ` la figure 4. Cloutier . s’il y a une pi` ece pr´ esente. Presse de compression de poudres — grafcet de niveau 1 : On d´ esire ´ etudier l’automatisation d’une presse destin´ ee a ` la fabrication de pi` eces a ` partir de poudres comprim´ ees. EXERCICES 41 Fig.CHAPITRE 4. R. M. 4. Gourdeau et G. Cloutier .3 – Compression de poudres Copyright 2001. nous ne savons pas comment physiquement se donne l’ordre de descente au poin¸ con. M. – La matrice descend alors jusqu’` a ce que le poin¸ con inf´ erieur affleure. – Enfin la matrice reprend sa place et un nouveau cycle peut alors commencer. R.CHAPITRE 4. – Quand la mati` ere pulv´ erulente est en place. Cette pi` ece peut ensuite ˆ etre ´ evacu´ ee. EXERCICES – d’un poin¸ con sup´ erieur A et d’une matrice B mobiles. Gourdeau et G. Copyright 2001. comprime la mati` ere en p´ en´ etrant dans la matrice puis remonte en position haute. Presse de compression de poudres — grafcet de niveau 2 : Le grafcet que nous venons d’´ etablir est un grafcet de niveau 1 car il ne prend en compte que l’aspect fonctionnel sans aucune implication technologique : par exemple. 42 Nous demandons d’´ etablir le grafcet de niveau 1 ou grafcet fonctionnel de l’ensemble d´ ecrit. ni comment on s’assure que la pi` ece est ´ evacu´ ee. le poin¸ con inf´ erieur qui y demeure engag´ e. Le poin¸ con sup´ erieur est alors dans sa position la plus haute ce qui d´ egage la partie sup´ erieure de la matrice et permet l’introduction de la mati` ere. 5. – d’un sous-ensemble de mise en place de la mati` ere. Fonctionnement g´ en´ eral du syst` eme Le cycle de travail est le suivant : – La matrice ´ etant en haut de sa course. le poin¸ con sup´ erieur descend. ce qui lib` ere la pi` ece qui vient d’ˆ etre comprim´ ee. Cloutier . sans aucune implication technologique. d´ elimite au-dessus de lui un espace pour recevoir la mati` ere a ` comprimer. – d’un sous-ensemble d’´ evacuation de la pi` ece comprim´ ee. Nous demandons d’´ etablir. les modes de marche ainsi que les s´ ecurit´ es ne sont pas trait´ es . b1 et bo ). tenant compte des technologies pr´ esent´ ees. – l’´ evacuation de la pi` ece est obtenue au moyen d’un jet d’air maintenu pendant une seconde. – les mouvements du poin¸ con sup´ erieur et de la matrice sont contrˆ ol´ es a ` l’aide de capteurs de fin de course (respectivement : ao et a1 . EXERCICES 43 Il convient maintenant de pr´ eciser les choix technologiques des actionneurs et des capteurs : – cet exemple ´ etant simplifi´ e.CHAPITRE 4. Cloutier .4). Un voyant V est allum´ e pendant toute la dur´ ee de la mise en place. – la mise en place de la mati` ere est assur´ ee manuellement par l’op´ erateur. pour la partie commande (voir figure 4. Il est commode en pratique de les pr´ esenter sous forme d’un tableau des informations et des actions de la partie commande. Ce jet d’air est command´ e par une ´ electrovanne E . M. la proc´ edure d’arrˆ et d’urgence. Celleci termin´ ee. R. le grafcet de niveau 2. Ordres Vers le milieu ext´ erieur et l’op´ erateur V : voyant « Prˆ et » Commande des actionneurs a+ : descente poin¸ con a− : remont´ ee poin¸ con b− : descente matrice b+ : remont´ ee matrice E : ´ evacuation Lancement de temporisations LT 1 : lancement temporisation d’´ evacuation Informations D´ eroulement du cycle d : autorisation de d´ epart cycle Fin de course des actionneurs a1 : position basse du poin¸ con a0 : position haute du poin¸ con b0 : position basse de la matrice b1 : position haute de la matrice Fin de temporisation Copyright 2001. l’op´ erateur autorise la poursuite des op´ erations en appuyant sur un bouton-poussoir d. Gourdeau et G. La liste ci-apr` es rappelle les variables introduites ainsi que leur signification respective. 5 – Compression de poudres : entr´ ees-sorties Copyright 2001. 4. EXERCICES 44 Fig.4 – Compression de poudres : capteurs et actionneurs Fig.CHAPITRE 4. R. 4. Gourdeau et G. Cloutier . M. Les capteurs : – F 1 r´ ev` ele que le poids du wagonnet charg´ e (A ou B selon le cas) est atteint . Gourdeau et G. – le wagonnet B de la station B vers la station A.6 – Wagonnets Le moteur M peut tourner dans le sens horaire (M H ) et entraˆ ıner : – le wagonnet A de la station A vers la station B .6).CHAPITRE 4. M. Copyright 2001. 4. 45 6. – F 2 r´ ev` ele que le wagonnet (A ou B selon le cas) atteint sa position de chargement. L’´ electrovanne E1 commande l’ouverture de la cuve de chargement (E 1O) ou sa fermeture (E 1F ). Fig.. Deux wagonnets sont charg´ es de transporter du gravier de la station A a ` la station B dans un d´ eplacement aller-retour de leur parcours respectif (figure 4. les wagonnets basculent et se vident par simple entraˆ ınement m´ ecanique pendant l’approche du wagonnet. R. Cloutier . – le wagonnet B de la station A vers la station B. Le moteur M peut aussi tourner dans le sens antihoraire (M A) et entraˆ ıner : – le wagonnet A de la station B vers la station A . EXERCICES f t1 : fin de temporisation d’´ evacuation. Au-dessus de la cuve de d´ echargement. 7). Nous demandons d’´ etablir le grafcet de niveau 1 de cette installation. Un pupitre comprend 3 boutons-poussoir correspondant a ` des demandes de transfert vers l’un des trois postes. Faites le grafcet de l’installation en utilisant les symboles d´ efinis plus haut. 8. Copyright 2001. N2 et N3. M. Soit un dispositif de manipulation pouvant servir 3 postes P1. L’alimentation de ce r´ eservoir s’effectue par 3 pompes P1. On suppose que la commande ne sera pas n´ ecessairement au bon moment par rapport a ` l’´ etat de la partie op´ erative et doit donc ˆ etre conserv´ ee par l’´ etat bi-stable des boutons.7 – Pont roulant – fermeture de la pince (prise de l’objet) . 4. R.CHAPITRE 4. Ceux-ci sont interreli´ es m´ ecaniquement. le dispositif est pr´ esent a ` l’un des 3 postes pince ouverte. – ouverture de la pince d` es que le poste d´ esir´ e est atteint. – transfert a ` gauche ou a ` droite suivant demande . Au repos. le wagonnet A est toujours vide et a ` la station A. « Pont roulant » . Permutation circulaire de pompes. Cloutier . EXERCICES 46 Au d´ emarrage.grafcet de niveau 1. Le niveau de liquide contenu dans un r´ eservoir est contrˆ ol´ e par 3 d´ etecteurs N1. Gourdeau et G. Lorsque le dispositif est au repos. si bien que l’action de l’un remet l’autre a ` 0. P2 et P3 (fig. la demande d’un autre poste d´ eclenche la s´ equence suivante : Fig. le wagonnet B est vide aussi et a ` la station B. On veut devoir actionner le bouton DE pour d´ emarrer le cycle et AR pour l’arrˆ eter. 7. 4. Pour des raisons de simplification on suppose qu’un seul appel peut ˆ etre effectu´ ea ` la fois. On demande le grafcet. M´ elangeur Une station de m´ elange se compose de trois r´ eservoirs contenant deux produits A. 4. On d´ esire allumer une lampe a ` la premi` ere pression exerc´ ee sur un bouton poussoir et l’´ eteindre a ` la deuxi` eme. Cycle de fonctionnement – L’ordre de d´ epart du cycle donn´ e par l’op´ erateur ne peut ˆ etre pris en compte que si les conditions initiales sont r´ ealis´ ees. 11. B et C pouvant se d´ everser dans une tr´ emie peseuse D. Copyright 2001. On demande le grafcet d’une telle commande. Le produit C est alors pes´ e et m´ elang´ e. De plus. La fabrication de circuits ´ electroniques demande plusieurs cycles de photolithographie afin de reproduire les g´ eom´ etries. 10. Chaque niveau d´ ecouvert (N) entraˆ ıne la mise en route d’une pompe. afin d’´ equilibrer l’usure des pompes.8). – Le produit B est ensuite pes´ e et m´ elang´ e au produit A pr´ esent dans le m´ elangeur. EXERCICES 47 P2 et P3 (voir figure 4. Un m´ elangeur M permet d’obtenir l’homog´ en´ eisation du m´ elange form´ e par ces trois produits grˆ ace a ` la rotation d’une h´ elice (fig. Cloutier . – La quantit´ e de produit A est d’abord pes´ ee dans la tr´ emie D et celle-ci est imm´ ediatement vidang´ ees dans le m´ elangeur M. c’est-` a-dire si la tr´ emie et le m´ elangeur sont vides. R. 9. d´ esir´ ees sur un substrat. 4. Fig.CHAPITRE 4.9). Ces trois produits sont malax´ es pendant 20 secondes.8 – Permutation de pompes Le nombre de pompes en service sera donc fonction du nombre de niveaux d´ ecouverts. Temps au bout duquel le m´ elangeur est vidang´ e. celles-ci seront permut´ ees a ` tour de rˆ ole. M. Gourdeau et G. M.10) : – d’un ascenseur d’entr´ ee capable d’accueillir un chargeur de 25 circuits. 4. R. – d’un ascenseur de sortie capable d’accueillir un chargeur de 25 circuits. la rampe est stopp´ ee . – d’une rampe de sortie. PR . le chargeur de sortie s’´ el` eve a ` la premi` ere position de stockage . Ce cycle ´ etant tr` es court (30 sec/circuit) la machine dispose de deux chargeurs capables d’accueillir 25 circuits et faisant office de stock tampon a ` l’entr´ ee et la sortie de la machine. Copyright 2001. Le cycle (simplifi´ e) est le suivant : – l’op´ erateur d´ epose un chargeur en entr´ ee. RE . un chargeur vide en sortie en position basse et appuie sur le bouton d´ epart cycle .CHAPITRE 4. – le chargeur d’entr´ ee s’abaisse jusqu’` a ce que la cellule photo´ electrique rencontre le 1 circuit. – d’un plateau rotatif. – d’une rampe d’entr´ ee. 4. – la rampe d’entr´ ee est automatiquement actionn´ ee et transporte le circuit sur le plateau rotatif. en position haute. – d’un ensemble de capteurs et actionneurs. Gourdeau et G.9 – M´ elangeur Comme le substrat lui-mˆ eme n’est pas photosensible. AE . il faut l’enduire d’une couche uniforme de polym` ere. AS . La machine se compose (fig. EXERCICES 48 Fig. Cloutier . RS . R. M. EXERCICES 49 Fig. 4.CHAPITRE 4. Cloutier . Gourdeau et G.10 – Circuits ´ electroniques Copyright 2001. abaiss´ e.11 est utilis´ e pour transf´ erer des bouteilles depuis un convoyeur d’amen´ ee de pi` ece. Le manipulateur pneumatique de la figure 4.11 – Manipulateur – saisie d’une bouteille vide sur le convoyeur A. – le moteur du plateau est d´ emarr´ e et entraˆ ıne le circuit en rotation a ` la vitesse ω1 pendant que le polym` ere y est projet´ e par une pompe a ` soufflet . manipulateur en position basse . – d` es que le plateau est lib´ er´ e. – le plateau est acc´ el´ er´ ea ` la vitesse ω2 et s’y maintient pendant 8 sec . – rentr´ ee du bras t´ elescopique (la bouteille est alors sous la buse de remplissage) . – la rampe de sortie est activ´ ee et ´ evacue le circuit dans le chargeur de sortie . et la succion relˆ ach´ ee . R.CHAPITRE 4. M. Cloutier . – remplissage . 12. – le plateau est ´ elev´ e de quelques millim` etres . Gourdeau et G. – le plateau est maintenu en rotation 5 sec apr` es l’action de la pompe . vers un poste de remplissage. un autre circuit est achemin´ e depuis le chargeur d’entr´ ee. – le plateau est stopp´ e. – ´ el´ evation de la bouteille . Le cycle est le suivant : Fig. puis vers un convoyeur d’´ evacuation. 4. On demande le grafcet qui optimise le temps de cycle. EXERCICES 50 – la succion est enclench´ ee et maintient le circuit sur le plateau . Copyright 2001. Un convoyeur a ` rouleaux achemine. Afin d’´ equilibrer les sorties. – contrˆ oler l’action de la presse . une nouvelle bouteille est alors situ´ ee entre les doigts du pr´ ehenseur. EXERCICES – – – – 51 abaissement de la bouteille . les boˆ ıtes sont successivement aiguill´ ees sur le premier. – rotation vers le convoyeur d’amen´ ee . le second. – extension du bras. Il est n´ ecessaire de : – v´ erifier la pr´ esence de mati` ere premi` ere sur le d´ erouleur . M. Copyright 2001. 13. Gourdeau et G. des boˆ ıtes vers un poste d’aiguillage (fig. – d’un tapis d’´ evacuation. 14. extension du bras t´ elescopique (la bouteille est alors au-dessus du convoyeur d’´ evacuation) . – ´ evacuer les pi` eces finies sans laisser de vide sur le tapis qui sera entraˆ ın´ e pas a ` pas.12). rotation du manipulateur . – d’un d´ erouleur . L’aiguillage est r´ ealis´ e par un v´ erin a ` 4 positions qui pousse les boˆ ıtes vers 3 convoyeurs de sortie. Une machine est compos´ ee (voir fig 4. 4. sachant que le d´ epart cycle est donn´ e par l’op´ erateur (il s’agit d’une op´ eration cycle par cycle).13) : – d’une presse m´ ecanique . faites-en le grafcet de niveau 1. – d’un m´ ecanisme d’entraˆ ınement . – rentr´ ee du bras t´ elescopique . Sans critiquer la vraisemblance ou l’optimalit´ e de ce syst` eme. ´ el´ evation du manipulateur . par gravit´ e. R. – contrˆ oler l’apport de mati` ere premi` ere sous la presse . Le fonctionnement est continu et totalement automatique. – relˆ achement de la bouteille qui est entraˆ ın´ ee par le convoyeur .CHAPITRE 4. puis le troisi` eme convoyeur de sortie. apr` es quoi le cycle recommence. (b) Faites le grafcet de cette commande. – abaissement de la bouteille . mais que cette information n’est prise en compte qu’une fois le manipulateur en position pour la saisie et une bouteille pr´ esente sur le convoyeur d’amen´ ee. Cloutier . mais le v´ erin n’avance que sur la pr´ esence d’une boˆ ıte (pas d’action dans le vide). (a) Positionnez les capteurs n´ ecessaires. 14. Gourdeau et G. si bien que la commande doit attendre 15 sec de brassage par le moteur MA. Cloutier . la pompe P d´ emarre et transvase le m´ elange au r´ eservoir B. L’unit´ e d’´ epuration est sch´ ematis´ ee a ` la figure 4. il faut manuellement engager l’extr´ emit´ e du rouleau dans le m´ ecanisme d’entraˆ ınement avant de lancer le cycle. 4. La lecture du ph doit ´ evidemment attendre que le m´ elange soit homog` ene. Sachant que l’on d´ esire optimiser le cycle et r´ eduire l’utilisation du mat´ eriel : (a) positionnez les capteurs n´ ecessaires . Comme ces eaux sont toujours acides. avant de permettre le d´ eversement d’une autre quantit´ e fixe de substance basique par la valve V1 : chaque fois que V1 est actionn´ ee. M. une quantit´ e fixe de substance basique est ajout´ ee au m´ elange. R. Les eaux us´ ees sont d´ evers´ ees dans le r´ eservoir A. 15. Le niveau de liquide du r´ eservoir A ne doit jamais descendre sous Copyright 2001.12 – Convoyeur Lorsque le d´ erouleur est vide. EXERCICES 52 Fig. Lorsque le ph du r´ eservoir A se situe entre phA1 et phA2.CHAPITRE 4. (b) faites le grafcet de la commande. il reste assez de mati` ere premi` ere pour fabriquer 3 pi` eces et le temps de changement du rouleau de mati` ere premi` ere n´ ecessite plus de 5 temps de cycle. Suite a ` l’installation d’un nouveau rouleau sur le d´ erouleur. Une usine doit ˆ etre dot´ ee d’une unit´ e d’´ epuration des eaux us´ ees de son proc´ ed´ e de fabrication. on peut amorcer l’´ equilibrage du ph en y d´ eversant une base pour l’action de l’´ electrovalve V1 normalement ferm´ ee. 4.CHAPITRE 4.14 – Unit´ e d’´ epuration Copyright 2001. M. R. Cloutier .13 – Presse avec d´ erouleur Fig. EXERCICES 53 Fig. 4. Gourdeau et G. Le manipulateur M1 saisit la pi` ece A. L’organe de saisie des manipulateurs est pr´ esent´ ea ` la figure 4. l’´ el` eve. 16.15. et les mˆ emes contraintes de niveaux d’eau s’appliquent. Le d´ elai d’homog´ en´ eisation du m´ elange est de 45 sec. Le r´ eservoir B sert a ` l’´ equilibrage final du ph . C2 ou C3. Sa conception est telle que toute approche ou d´ egagement de pi` ece se fait par un mouvement vertical.CHAPITRE 4. On demande le grafcet de niveau 1. Le manipulateur M3 l’extrait alors de la presse sur un convoyeur pas a ` pas T3. la pi` ece B par le tapis T2. M. ` BETON ´ 17. la transporte sous la presse et la d´ epose sur l’´ ejecteur s’il est en position basse. le personnel devra fermer la vanne de sortie V du bassin d’oxyg´ enation et y d´ everser les produits appropri´ es jusqu’` a obtention d’un ph compris entre ph01 et ph02 . une seconde alarme retentit. R. l’´ el` eve. EXERCICES 54 le niveau N 1 . On d´ esire obtenir une quantit´ e de b´ eton variant de 1 a ` 5 m3 . Les contenants C1. la vanne sera r´ eouverte. On peut y d´ everser une substance acide par l’action de la valve V2 ou une substance basique par l’action de la valve V3 qui fonctionnent sur le mˆ eme principe que V1. la pompe P d´ emarre ou demeure en fonctionnement mˆ eme si le ph est hors de la zone d’´ equilibre (phA1. Sur lancement de cette seconde alarme. CENTRALE A (a) Probl` eme. mais aussi des deux autres.sinon il y a collision . C2 et C3 sont munis de deux d´ etections de niveaux bas. Gourdeau et G. soit une masse maximale de 12 tonnes transportable a ` l’aide d’un camion sp´ ecial a ` benne tournante. s’il exc` ede le niveau N 2. Si le liquide tombe sous le 2e niveau dans les contenants C1. Cloutier . Le manipulateur M2 saisit la pi` ece B. Lorsque le premier niveau est atteint. On dispose de 3 mati` eres premi` eres : Copyright 2001. il doit la d´ eposer sur la pi` ece A apr` es que le manipulateur M1 se soit retir´ e . La presse est alors actionn´ ee et la pi` ece est d´ egag´ ee par l’´ ejecteur. La pi` ece A est amen´ ee par le tapis T1 .et il se retire. phA2). Deux convoyeurs a ` tapis pas a ` pas am` enent des pi` eces a ` sortir. Le d´ eversement des produits tant que le deuxi` eme niveau n’est pas atteint. une alarme est lanc´ ee et un op´ erateur fait le plein non seulement du contenant en question. Le r´ eservoir B se vide dans un bassin d’oxyg´ enation via l’´ electrovalve V4 lorsque le ph est contenu entre phB 1 et phB 2 ou que le niveau exc` ede N 2. apr` es quoi. la retourne et la transporte sous la presse si la pi` ece A est en position basse . M. A4 : ces trappes s’ouvrent si An = 1 et se ferment si An = 0. L’alimentation en agr´ egats s’effectue par ouverture des trappes monostables m´ ecanis´ ees : A1 . Cloutier . A3 . Gourdeau et G. On d´ esire automatiser cette installation de pr´ eparation du b´ eton (fig.16).15 – Convoyeurs et manipulateur i. 4. iii. Copyright 2001. R. (b) Constitution de l’installation i. 4. ouverte si V E = 1. Des agr´ egats stock´ es dans 4 silos d’apr` es leur grosseur : du sable A1 jusqu’` a des gros graviers A4 . Du ciment stock´ e dans 2 silos contenant 2 types de ciment diff´ erents. ii. A2 .CHAPITRE 4. L’alimentation en ciment s’effectue par manoeuvre des vis d’´ evacuation C1 et C2 (monostables) . ii. EXERCICES 55 Fig. De l’eau. L’alimentation en eau s’effectue par ouverture de la vanne monostable V E . ces vis sont en fonctionnement si Cn = 1 et a ` l’arrˆ et si Cn = 0. iii. a2 . EXERCICES 56 Fig. on place un contact c1 ou c2 sur le cadran de la tr´ emie peseuse de ciment (c2 > c1 pour ciment C1 . on d´ eclenche la s´ equence suivante : Copyright 2001. on affiche sur un compteur le nombre de m` etres cubes de b´ eton demand´ es (Nd ). apr` es choix du type n´ ecessaire (C1 ou C2 ). Conditions initiales. R. Enfin. M. monostable) dans la benne du camion. agr´ egats. Gourdeau et G. i. Le malaxeur re¸ coit les mati` eres premi` eres a ` sa partie sup´ erieure : apr` es malaxage.16 – Centrale a ` b´ eton iv. Cloutier . par disposer des contacts mobiles a1 . a3 . 4. Pour le ciment.CHAPITRE 4. Le malaxeur re¸ coit toujours les quantit´ es voulues de mati` eres premi` eres pour obtenir 1 m3 de b´ eton. c1 > c2 pour ciment C2 ). ii. on commence. Lorsque l’installation est prˆ ete a ` entreprendre la fabrication. S´ equence des agr´ egats. manuellement. ciment et eau sont m´ elang´ es dans un malaxeur a ` axe vertical entraˆ ın´ es en rotation par un moteur M LX qui tourne si M LX = 1 (monostable). (c) Fonctionnement. a4 . sur le cadran d’une tr´ emie peseuse d’agr´ egats. Par appui sur un bouton poussoir. Les mati` eres premi` eres. le b´ eton s’´ ecoule par la trappe de vidange V ID (ouverte si V ID = 1. Cloutier . le compteur affichant le nombre de m` etres cubes de b´ eton d´ esir´ e (Nd ) est d´ ecr´ ement´ e. Lorsque la quantit´ e voulue d’eau s’est ´ ecoul´ ee. l’ouverture de la vanne V E d´ eclenche un compteur d’eau qui envoie des impulsions a ` un compteur d’automatisation a ` pr´ es´ election. Fin du cycle. R. mise en route du transporteur T P A (monostable) et ouverture de V A (monostable). la vanne V ID s’ouvre alors pendant 10 secondes. S´ equence du ciment. Copyright 2001. On consid` ere que le malaxage est correct 60 secondes apr` es le d´ ebut de l’arriv´ ee d’eau . Fermeture de A4 . la vis transporteuse V P C s’arrˆ ete ´ egalement (instant T ) . sinon. lorsque l’aiguille du cadran arrive a ` z´ ero. on attend 3 secondes pour fermer V A et 10 secondes pour arrˆ eter TPA. EXERCICES 57 A. c’est-` a-dire que son contenu diminue de une unit´ e. Fermeture de A2 et ouverture de A3 jusqu’` a ce que l’aiguille atteigne a3 . la vis transporteuse de ciment V P C (monostable) se met en marche . D. la vanne V C s’ouvre (monostable). a ` ce moment les agr´ egats ont ´ et´ e vid´ es dans le malaxeur. 10 secondes apr` es l’arriv´ ee du ciment. la vanne V E (monostable) s’ouvre et l’eau s’´ ecoule dans le malaxeur . soit C2 ) . C. M. E. la vanne V C se ferme apr` es une temporisation de 3 secondes . le cycle est termin´ e apr` es la fin des op´ erations en cours . Gourdeau et G. il re¸ coit d’abord les agr´ egats et le ciment . un nouveau dosage agr´ egat-ciment commence. ` l’instant T (voir a v. iv. s’il arrive a ` z´ ero. Fermeture de A1 et ouverture de A2 jusqu’` a ce que l’aiguille atteigne a2 . a ` ce moment. c’est-` a-dire quand l’aiguille indique 0. Quand la tr´ emie peseuse est vide. la vanne V E se ferme.CHAPITRE 4. Cn se ferme. A ` la fin du paragraphe (c)iii). iii. puis se ferme. S´ equence du malaxeur et de l’eau. Fermeture de A3 et ouverture de A4 jusqu’` a ce que l’aiguille atteigne a4 . La s´ equence « ciment » commence 5 secondes apr` es l’ouverture de V A et met en route la vis d’extraction Cn du ciment choisi jusqu’` a ce que le cadran de la tr´ emie peseuse indique que la masse d´ esir´ ee est obtenue (soit C1 . Ouverture de la trappe A1 jusqu’` a ce que l’aiguille de la tr´ emie atteigne a1 . B. Le malaxeur est mis en route d` es le d´ ebut d’un cycle et ne s’arrˆ ete qu’en fin de cycle . 9 (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes . 58 18. R´ ealiser le grafcet de la figure 1.1 dans un mˆ eme grafcet. R´ ealiser le grafcet de la figure 1. Combiner tous les modes de marches de la §2. 4. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs. Modifier le grafcet de la figure 4. Fig. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs.13 (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes . Cloutier . Copyright 2001. Gourdeau et G. 25. 22.CHAPITRE 4. EXERCICES ON DEMANDE : D’´ etablir un bon grafcet pour cette commande. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs. R´ ealiser le grafcet de la figure 2. 24. R´ ealiser le grafcet de la figure 2.12 (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes . R´ ealiser le grafcet de la figure 2.2 (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes . R. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs.17 – R´ eceptivit´ e avec fronts 21. 20. 23. 19. M.17 pour obtenir des r´ eceptivit´ es sans front. Modifier le grafcet de la figure 5.11 (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes .20 de [2] pour enlever les ordres de for¸ cage. (b) a ` l’aide de s´ equenceurs. 59 Copyright 2001. M.CHAPITRE 4. EXERCICES 26. Cloutier . R´ ealiser le grafcet de la figure 5-20 de [2] (a) a ` l’aide d’´ equations bool´ eennes . Gourdeau et G. R. 1995. and C. [5] J.Bibliographie ´ [1] ADEPA. Grafcet : A powerful tool for specification of logic controllers. [3] M. Toulouse. on Control Systems Technology. C´ epadu` es. 1981. Guide d’Etude des Modes de Marches et d’Arrˆ ets.C. Le GRAFCET : sa pratique et ses applications.C. Automatique et informatique industrielle. 60 Copyright 2001. C´ epadu` es. Toulouse. Merlaud. D´ e´ partement de math´ ematiques et de g´ enie industriel. Paris. Les syst` emes de commande en automatique industrielle. Paris. 1995. 2e edition. IEEE Trans. Le Garrec. and J. 1994. Gourdeau et G. September 1995. C´ epadu` es. « Le GEMMA » . Montrouge. Casteilla. Toulouse. [4] D. Le GRACET. [8] Gilbert Li´ egeois. [2] AFCET – ADEPA. Danic. Ecole Polytechnique de Montr´ eal. Casteilla. M. P. [6] Ren´ e David. F. Cloutier . S´ eit´ e. [7] GREPA. R. Bossy. R. 3(3) :253–268. 1991. ADEPA. Blin. J. 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