le grafcet (suite) quelques remarques générales
TRANSCRIPT
Le GRAFCET (suite)
5
C
6 M4
7 M5
D
X
E
M3
GRAFCET
Quelques
remarques
générales
Remarque 1 : événements
Le modèle GRAFCET exclut formellement la simultanéité d’occurrence de 2 événements externes non corrélés. (/a ou /b)
Le modèle GRAFCET impose la simultanéité d’occurrence de plusieurs événements internes. (/a./b)
Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée
10
11
12
13
14
…. …..
KM
/s
KM
/s
KM
/s
…..
…..
…..
10
11
12
13
14
…..
15 KM
/s
…..
…..
…..
Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée10
11
12
13
14
…. …..
KM=1
/s
KM = 0
/s
…..
…..
…..
100
101 KM=1
/sX11
X13
10
11
12
13
14
…. …..
…..
…..
…..
Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée
100
101 KM=1
/sX11
X13
10
11
12
13
14
…. …..
…..
…..
…..
Les structures de
base dans un
GRAFCET
8
Les séquences exclusives
Appelés aussi « aiguillages »
X et Y sont mutuellement exclusifs.
2 M1
Y
6 V1+
v11
9 V3-
X
3 V2+
v21
7 V4+
v41
4 V3+
v31
8 V1-
v10
5 V2-
v20
V4-
H1
H2
C1
C2
a1
a2
c1
c2d
D1G1
G2 D2
9
Le saut d’étapesVariante d’un « aiguillage »
X et Y sont mutuellement exclusifs.
2 M1
Y
3 V1+
v11
7 M1
X
4 V4+
v41
5 V1-
v10
6 V4-
v40
10
La reprise de séquence
Variante d’un « aiguillage »
v40.X et v40.Y sont mutuellement exclusifs.
2 M1
z
3 V1+
v11
7 M1
4 V4+
v41
5 V1-
v10
6 V4-
v40.Yv40
.X
11
Les séquences simultanées
Une seule condition de démarrage.
2 M1
z
7 V3+
v31
10 V4-
8 V4+
v41
9 V3-
v20.v30
3 V1+
v11
4 V2+
v21
5 V1-
v10
6 V2-
m
h1
b1
h2
b2W1 W2
V1 V2
12
Les séquences simultanées
Cas avec actionneurs ou préactionneurs électriques
Ajout d’étapes d’attente
Transition toujours vraie
12 V4-
10 V3-
=1
5 V1-
v10
6 V2-
v20
7att
11att
v30
Programmation
d’un GRAFCET
dans un API
(traduction en LADDER)
14
Conversion du GRAFCET au LADDER
La majorité des automates se programment en LADDER.¤ Les électriciens connaissent très bien ce
langage.
Rares sont les automates se programmant en GRAFCET.¤ Automates européens.¤ Norme IEC 1131.3
15
Méthodes
Etape : bascule à arrêt prioritaire
Etape : bascule à marche prioritaire
Etape : utilisation de SET et RESET de l’API
Etape & Transition séparément
16
Conversion du GRAFCET au LADDER
La mise en équation sera introduite avec la séquence suivante:
n-1
R 1
n
R 2
n+1
17
Bascule avec priorité à la désactivationChaque étape du GRAFCET peut être
représenté par l’équation suivante:
Xn = (Xn-1 R1 + Xn) Xn+1
X
Diagramme en échelle (Ladder)
X
R 1
X
n-1
n
X nn+1
Priorité à la désactivation
Verrouillage
n-1
R 1
n
R 2
n+1
18
Bascule avec priorité à l’activation
Chaque étape du GRAFCET peut être représenté par l’équation suivante:
X
Diagramme en échelle (Ladder)
X
R 1
X
n-1
n
X n
n-1
Priorité à l'activationVerrouillage
n-1
R 1
n
R 2
n+1
Xn = Xn-1 R1 + Xn Xn+1
19
Bug majeur de ces approches
Un automate est une machine séquentielle.
32112 XXRXX
43223 XXRXX
=1
=0=1
=0
DEUX ÉTAPES SUCCESSIVES À 1 EN MÊME TEMPS !!!
1ère scrutation : X2 = 1X3 = 0
2ème scrutation :(R2 = 1) X2 = 1X3 = 1
3ème scrutation : X2 = 0X3 = 1
20
Solution très simpleProgrammation des
transitions séparément
11001 RXY
00220012 YXYX
00330023 YXYX
22002 RXY =0
=1
=1. . .
=0
=0
=1
1ère scrutation : X2 = 1X3 = 0
2ème scrutation :(R2 = 1 Y002=1) X2 = 0X3 = 1
Exemple d’applications du GRAFCET
22
Plateau tournant
Fonctionnement souhaité:¤ poussée sur bouton m;¤ déverrouillage de W;¤ avance du vérin V, avec
rotation du plateau;¤ verrouillage de W;¤ retrait de V, le plateau
restant immobile.
23
Plateau tournant
GRAFCET de niveau PO :
1
2 Déverrouiller le plateau
Départ de cycle
Plateau déverrouillé
1
3 Tourner le plateau d'unhuitième de tour
Rotation complétée
4 Reverrouiller le plateau
Plateau verrouillé
5 Réarmer le système derotation
Réarmement complété
Machine en référence
24
Plateau tournant
Choix technologiques :¤ Capteurs:
Bouton départ : m; Détecteur déverrouillage : a; Détecteur rotation complétée : b;
¤ Actionneurs: Vérin déverrouillage : W; Vérin de rotation : V; Voyant machine prête :
Ready.
25
Plateau tournantGRAFCET niveau PC :
1
2 W
m./a./b
a
1
3 W
b
4 V
/a
5
/b
Ready
V
1
2 Déverrouiller le plateau
Départ de cycle
Plateau déverrouillé
1
3 Tourner le plateau d'unhuitième de tour
Rotation complétée
4 Reverrouiller le plateau
Plateau verrouillé
5 Réarmer le système derotation
Réarmement complété
Machine en référence
26
Plateau tournantTransitions:
Étapes:
a X Y 2 2b X Y 3 3
aXY 44
Init Y X Y X 1 1 5 12 2 1 2Y X Y X 3 3 2 3Y X Y X 4 4 3 4Y X Y X
bXY 55
5 5 4 5Y X Y X
1
2 W
m./a./b
a
1
3 W
b
4 V
/a
5
/b
Ready
V
27
Plateau tournant
Actions:
1 ReX ady
3 2X X W
4 3X X V
1
2 W
m./a./b
a
1
3 W
b
4 V
/a
5
/b
Ready
V
Exemples : OU-D
M1
Y
6 V1+
X
3 V2+
6
m
2
1
Y X m
Y X X
Y X Y
X Y X Y Y X m X Y Y
a
b
a b a b
1 1
2 2
2 2
2 1 2 2 2 1 2 2 2
Exemples : OU-C
V3-
8 V1+
v10
5 V2-
v20
V4-
v40.v30
10 M1
9
Y X v
Y X v
Y X v v
X Y Y X Y
5 5 2 0
8 8 1 0
9 9 4 0 3 0
9 5 8 9 9
Exemples : ET-D
M1
X
6 V1+3 V2+
6
m
2
1
Y X m
Y X X
X Y X Y
1 1
2 2
2 1 2 2
Exemples : ET-C
V3-
8 V1+
v10.v20
5 V2-
V4-
v40.v30
10 M1
9
Y X X v v
Y X v v
X Y X Y
5 8 5 8 1 0 2 0
9 9 4 0 3 0
9 5 8 9 9
32
Programmation
Programmation en langage structuré (ST)
Programmation en liste d ’instruction (IL)
Programmation en langage ladder (LD)
Programmation en langage séquentiel (G7)
Programmation en bloques fonction (FB)
Suite
33
Programmation en langage structuré (ST) ! %L11:(*Etape 1 activation désactivation*) %M1:=%M15 OR %M1 AND NOT %M11 OR %I1.3; %M11:=%M1 AND %I1.0 AND NOT %I1.1 AND NOT %I1.2; ! %L12:(*Etape 2 activation désactivation*) %M2:=%M11 OR %M2 AND NOT %M12; %M12:=%M2 AND %I1.1; ! %L13:(*Etape 3 activation désactivation*) %M3:=%M12 OR %M3 AND NOT %M13; %M13:=%M3 AND %I1.2;
34
! %L14:(*Etape 4 activation désactivation*) %M4:=%M13 OR %M4 AND NOT %M14; %M14:=%M4 AND NOT %I1.1; ! %L15:(*Etape 5 activation désactivation*) %M5:=%M14 OR %M5 AND NOT %M15; %M15:=%M5 AND NOT %I1.2; ! %L20:(*Sorties*) %Q2.0:=%M2 OR %M3; %Q2.1:=%M3 OR %M4;
Programmation en langage structuré (ST)
Retour
35
! (*Etape 1 activation desactivation*) %L11: LD %M15 OR( %M1 ANDN %M11 ) OR %I1.3 ST %M1 LD %M1 AND %I1.0 ANDN %I1.1 ANDN %I1.2 ST %M11
Programmation en liste d ’instruction (IL)
36
! (*Etape 2 activation desactivation*) %L12: LD %M11 OR( %M2 ANDN %M12 ) ST %M2 LD %M2 AND %I1.1 ST %M12
Programmation en liste d ’instruction (IL)
37
! (*Etape 3 activation desactivation*) %L13: LD %M12 OR( %M3 ANDN %M13 ) ST %M3 LD %M3 AND %I1.2 ST %M13
Programmation en liste d ’instruction (IL)
38
! (*Etape 4 activation desactivation*) %L14: LD %M13 OR( %M4 ANDN %M14 ) ST %M4 LD %M4 ANDN %I1.1 ST %M14
Programmation en liste d ’instruction (IL)
39
! (*Etape 5 activation desactivation*) %L15: LD %M14 OR( %M5 ANDN %M15 ) ST %M5 LD %M5 ANDN %I1.2 ST %M15
Programmation en liste d ’instruction (IL)
40
! (*Sorties*) LD %M2 OR %M3 ST %Q2.0 LD %M3 OR %M4 ST %Q2.1
Programmation en liste d ’instruction (IL)
Retour
41
Programmation en langage ladder (LD)
42
Programmation en langage ladder (LD)
43
Programmation en langage ladder (LD)
Retour
44
Programmation en langage séquentiel (G7)
45
Programmation en langage séquentiel (G7)
Retour
46
Programmation en bloques fonction (FB)
Retour
47
Machine de fermeture de bouchons
La machine doit fermer les bouchons en matière plastique avant que ceux-ci soit vissés sur des bouteilles.
48
GRAFCET de niveau PO
49
Réalisation
50
Schéma de principe
51
Distributeur simple action
Un seul signal est appliqué pour faire commuter le distributeur.
Tant qu’il doit être actionné, le signal doit être maintenu.
A
52
GRAFCET niveau PCCapteurs:
- a0 : A en rétraction
- a1 : A en extension
. . .
- e0 : E en rétraction
- e1 : E en extension
- m : bouton de mise en marche
- P : détecteur présence du bouchon
1
2 A E=1
m.P.a 0.b 0.c 1.d 0
3 A D
a 1.e 1
4 A B
d 1
D T=3s
5 A B
b 1.T/4/3s
D
e 0
b 1
7 D
8
c1
d 0
6 C D
a 0.b 0.c 0
E=0
Actionneurs:- A: Serrage du bouchon - B : Fermeture du bouchon- C : Évacuation du bouchon- D : Rabattre la languette- E : Sélection du point d’évacuation
53
1
2 A E=1
m.P.a 0.b 0.c 1.d 0
3 A D
a 1.e 1
4 A B
d 1
D T=3s
5 A B
b 1.T/4/3s
D
e 0
b 1
7 D
8
c1
d 0
6 C D
a 0.b 0.c 0
E=0
54
Capteurs:
- a0 : Vérin A en rétraction
- a1 : Vérin A en extension
. . .
- e0 : Vérin E en rétraction
- e1 : Vérin E en extension
- m : bouton de mise en marche
- P : détecteur présence du bouchon
Actionneurs:- A: Serrage du bouchon - B : Fermeture du bouchon- C : Évacuation du bouchon- D : Rabattre la languette- E : Sélection du point d’évacuation
55
Distributeur double action
Deux signaux sont appliqués pour faire commuter le distributeur.
Un signal momentané actionne le distributeur , un autre signal momentané le ramène à sa position initiale.
A+ A-
56
GRAFCET niveau PO
Actionneurs:- A+: Serrage du bouchon - A- : Desserrage du bouchon- B+ : Fermeture du bouchon- B- : Vérin B au repos- C+ : Vérin C en extension- C- : Évacuation du bouchon- D+ : Rabattre la languette- D- : Admission du prochain bouchon- E+ : Sélection trappe pièce OK- E- : Sélection trappe pièce non-OK
1
2 A+ E+
m.P.a 0.b 0.c 1.d 0
3 D+
a 1.e 1
4 B+
d 1
T=3s
5
b 1.T/4/3s
e 0
b 1
7 C+
8
c1
d 0
6 A-
a 0.b 0.c 0
E-
A- B- C+ D-
B- C-
D-
Extension du GRAFCET
Étape source / Étape puit
Transition source / Transition puit
Coordination de GRAFCETS
Les macro-étapes
La hierarchisation et Le forçage
Le figeage
Exemple
58
Étape source / Étape puit
Étape source¤ Exige un forçage pour être activé.
Étape puit:¤ Exige un forçage pour être
désactivé.
12
r12
13
r13
14
r14
15Retour
59
Transition source / Transition puit
Transition source¤ Toujours validée.
Transition puit:¤ Lorsque franchie, désactive l’étape
précédente.
r12
13
r13
14
r14
15
r15Retour
60
STRUCTURE
MULTI-GRAFCETS
HIERARCHISEE
GRAFCET DE SECURITE- des personnes
- des biens
GRAFCET DE CONDUITE (GC)
ou
GRAFCET DES MODES DE MARCHES (GMM)
GRAFCET
DE PRODUCTION NORMALE (GPN)
GRAFCETS ou procédures "sous
programmes"
GRAFCETS DE TACHES
La hiérarchie est réalisée par
ForçageForçage
GRAFCETS DE TACHES SPECIFIQUES Le dialogue inter-
GRAFCET est réalisé par
SynchronisationSynchronisation
SYNCHRONISATION ET FORCAGE
61
Coordination de GRAFCETS
Deux types de coordination :
- coordination horizontale
- coordination verticale
Faire plusieurs GRAFCETs : un par sous-système
Besoin de coordination.
62
3
11
X3
12
• Étape Variable étape Xi Xi (X n°étape)• Étape active Xi=1, Étape inactive Xi=0• Xi utilisée dans les réceptivités
• Étape 3 s’active
• X3 devient vraie
• Activation étape 12 désactivation étape 11
SYNCHRONISATION
63
• Identification des Tâches
• GRAFCET de coordination des Tâches
• GRAFCET de Tâche
• Dialogue inter-GRAFCET
APPLICATION DE LA SYNCHRONISATION
Cliquer ici pour voir l’exempleCliquer ici pour voir l’exemple
64
• Chaque GRAFCET de tâche se terminera par une étape sans action, qui donnera l’information Tâche terminée au GRAFCET de coordination des tâches et le fera évolué à l’étape suivante.
• Chaque GRAFCET de tâche se terminera par une transition, qui vérifiera que l’information Tâche terminée a bien été reçue par le GRAFCET de coordination de tâches et a donc évolué à l’étape suivante.
REMARQUES SUR LA SYNCHRONISATION
65
Coordination horizontale
Une seule tâche à la fois
10
m
19
10
X 39
10
X 19
29
20
X 10
10
X 29
39
30
X 10
TâcheT10
TâcheT20
TâcheT30
66
Coordination verticale : Les tâchesDéfinir par un GRAFCET une séquence d’opérations.
Entrée : pas d’actions
Sortie
67
Coordination verticaleGRAFCET de conduite GRAFCET esclaves
10
11
12
13
14
…..
…..
T10
20
21
22
23
24
…..
…..
…..
…..
X12+X14
T10
X24
X24 /X12+/X14Retour
68
Les macro-étapes
Expansion d’étape
10
r10
M11
=1
12
a
b
E30 MV a
31 B+
S50
30
50
Une fois activée, elle assure le début de l’évolution de l’expansion. On peut lui associer une action.
Elle termine l’évolution de l’expansion. On ne doit pas lui associer une action.
69
GRAFCET de niveau PO de la machine à remplir et à boucher
11
2
dcy
b+
b1
3 4
=1
a+
a1.b0
11 a-
b-E3
a0
S3
c+
c1
21 c-
d+E4
c0
S4
g+
g1
31 e+
e1
32 e-
e0
g-33
g0
34 e+
e1
f+
35 e-
E5
e0
S5
5
Retour
70
GRAFCET
Niveau n
GRAFCET
Niveau n-1
C’est donner un pouvoir supérieur à certain GRAFCET (GRAFCET maître), par rapport à d'autres GRAFCET (GRAFCET esclaves)
L’instruction GRAFCET est le
GRAFCET
Niveau n-1
GRAFCET
Niveau n-2
HIERARCHISATION
ForçageForçage
71
Le forcage
F/nom du GRAFCET : (Situation)
a
5
6
x
y
20
21
22GRAFCET de
niveau supérieur G1
GRAFCET forcé G2
F/G2:(21)
72
• Le forçage est l'instruction GRAFCET qui permet d'intervenir directement sur l'état d'une ou des étapes d’un autre GRAFCET
• Syntaxe :
Toutes les étapes du graphe indiqué sont rendues inactives ETET les étapes dont les numéros suivent sont rendues actives.
DEFINITION DU FORCAGE
73
11
1s1
12
15
1s0
3 F/Gesclave:(11)
GRAFCET Maître
GRAFCET esclave
• Étape 3 s’active
• Étape 15 se désactive
• Étape 11 s’active
FORCAGE
74
Le forçage est un ordre interne, consécutif à une évolution Les GRAFCET forcés prendront immédiatement et directement la ou les situations imposées
Règle 1
Le forçage est prioritaire par rapport à toute activité du modèle (évolution, affectation des sorties, ...) Les GRAFCET forcés sont maintenus dans la situation imposée tant que les ordres de forçage sont valides
Règle 2
REGLES DU FORCAGE
75
Toutes les étapes du graphe GT1 sont immédiatement désactivées et les étapes 10 et 15 sont activées
F/GAUX:( )Toutes les étapes du graphe GAUX sont immédiatement désactivées
F/GN:(*)Le GRAFCET GN est bloqué dans son évolution (figeage)
F/GP:(Init)Le GRAFCET GP est remis dans sa situation initiale (étape initiale activée)
F/GT1:(10,15)
EXEMPLES DE SYNTAXES DE FORCAGES
Retour
76
Le figeage
F/nom du GRAFCET : (*)
a
5
6
x
y
20
21
22GRAFCET de
niveau supérieur G1
GRAFCET forcé G2
F/G2:(*)
77
Le figeage
L’ordre de figeage entraîne :
- le maintien à l’état actif des étapes actives,
ET
- le maintien à l’état inactif des étapes inactives.
Retour
78
Initialisation (Bit %S21)Rôle
L'initialisation du Grafcet s'effectue par le bit système %S21.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S21 provoque : la désactivation des étapes actives, l'activation des étapes initiales.
Initialisation du GrafcetLe tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S21. Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par mise à l'état 1 de %S0 Par le système au début du traitementPar le programme utilisateur Par le programme utilisateurPar le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou ou table d'animation) table d'animation)
Règle d'utilisationLorsqu'il est géré par le programme utilisateur, %S21 doit être positionné à 0 ou 1 dans le traitement préliminaire.
79
Désactivation des étapes actives (Bit %S22)
RôleLa remise à 0 du Grafcet s'effectue par le bit système %S22.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S22 provoque la désactivation des étapes actives de l'ensemble du traitement séquentiel.Note : La fonction RESET_XIT permet de réintialiser par programme les temps d'activation de toutes les étapes du traitement séquentiel . Remise à zéro du GrafcetLe tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S22.Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par le programme utilisateur Par le système à la fin du traitementPar le terminal (en mise au point ou séquentieltable d'animation)
Règle d'utilisationce bit doit être écrit à 1 dans le traitement préliminaire, la remise à 0 de %S22 est géré par le système; il est donc inutile de le remettre à 0 par programme ou par le terminal. Pour redémarrer le traitement séquentiel dans une situation donnée, vous devez prévoir selon l'application une procédure d'initialisation ou de pré positionnement du Grafcet.
80
Le figeage (Bit %S23)RôleLe figeage du Grafcet s'effectue par le bit système %S23.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S23 provoque le maintien en l'état des Grafcet.Quelle que soit la valeur des réceptivités aval aux étapes actives, les Grafcet n'évoluent pas. Le gel est maintenu tant que le bit %S23 est à 1.
Figeage du Grafcet. Le tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S23.Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par le programme utilisateur Par le programme utilisateurPar le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou tableou table d'animation) d'animation)
Règle d'utilisationGéré par le programme utilisateur, ce bit doit être positionné à 1 ou 0 dans le traitement préliminaire.Le bit %S23 associé aux bits %S21 et %S22 permet de réaliser un figeage du traitement séquentiel à l'état initial ou à l'état 0.De même le Grafcet peut être prépositionné puis figé par %S23
81
Pré positionnementRôleLe prépositionnement du Grafcet peut être utilisé lors du passage d'un fonctionnement marche normale en marche spécifique ou à l'apparition d'un incident (exemple : défaut provoquant une marche dégradée).Cette opération intervient sur le déroulement normal du cycle de l'application, elle doit donc être effectuée avec précaution. Prépositionnement du GrafcetLe positionnement peut porter sur l'ensemble ou sur une partie du traitement séquentiel : en utilisant les instructions SET, RESET, par remise à zéro générale (%S22) puis, dans le cycle suivant, positionnement à 1 des étapes.Note : Dans le cas de la remise à zéro d'une étape, les actions à la désactivation de celle-ci ne sont pas exécutées. ExempleDans cet exemple la mise à 1 du bit %M20 provoque le prépositionnement des étapes %X12 à 1, des étapes %X10 et %X11 à 0.
82
Machine à remplir et à boucher
83
GRAFCET de niveau PO
11
2
Machine en référence
départ
Transférer les bouteilles
Transfert complété
3 Charger une bouteille
Bouteille chargée
5 Remplir une bouteille
Bouteille remplie
7Poser un bouchon sur une
bouteille
Bouteille bouchée
4 Attente 6 Attente 8 Attente
=1
Chaque poste travaille en parallèle avec les autres
84
GRAFCET de niveau PC
11
2
dcy.a0.c0.e0
b+
b1
3 a+
a1.b0
5 c+
c1
4 a-
a0.c0
.e0
b- d+
6 c-
7 g+
g1
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