LE GRAFCET  Les notions avancées

1 - Introduction

Soit le système automatisé suivant :

Le chariot fait des navettes entre un point A et un point B. On veut le commander grâce à deux boutons : Marche et Arrêt. C'est à dire que le chariot commence à effectuer ses cycles une fois le bouton Marche aura été appuyé et il arrêtera une fois son cycle terminé si l'on a appuyé sur le bouton Arrêt.
Proposition de grafect :

Cette solution a un inconvénient : pour arrêter le chariot il faut appuyer sur Arrêt au moment ou le chariot arrive en A. Ce n'est pas satisfaisant. L'idée est d'avoir un grafcet qui lit les boutons et qui commande l'autre. Ce sera un grafcet superviseur :

Dans les cas plus généraux et plus complexes, le grafcet maitre (superviseur) s'occupe du démarrage, de la séquence, de la synchronisation et de l'arrêt de différentes taches. Chaque tâche est décrite par un grafcet commandé par le superviseur ou grafcet de gestion des taches on parle ici de Notion de structures hiérarchisées

2. Structure hiérarchisées d'un grafcet :

2.1. Structure d'un Sous-grafcet :

Dans les automatismes séquentiels, il est fréquent de rencontrer des séquences répétitives dans le même cycle. Une séquence répétitive peut être représentée par un sous-grafcet ou grafcet sous-programme. Cette notion de est empruntée au langage informatique.

Un grafcet sous-programme est écrit sous la forme d'un grafcet indépendant, connecté au grafcet principal.

Un grafcet sous-programme peut lui-même contenir une macro-représentation de lancement d'un grafcet sous-programme (structure imbriquée).

Il existe une autre méthode pour rendre la main au grafcet maître, qui est la plus utilisée. Elle utilise une étape de sortie avec une temporisation pour maintenir la variable X25 à 1 pendant 1 s afin de rendre la main au maître. Cette méthode s'appelle "Coordination asynchrone"

2.2. Structure d'un grafcet de tâche :

Les taches ont pour but de simplifier et de faciliter la description de systèmes complexes en allégeant le graphisme d'un grafcet et en détaillant séparément certaines parties. (à rapprocher des procédures en programmation Informatique)

2.3. Structure de l'expansion en macro-étape :

Une macro-étape est une représentation unique d'un ensemble d'étapes et de transitions appelée expansion de la macro-étape.

Remarque : Aucune action ne doit être associée à une macro-étape.

La structure de l'expansion obéit à certaines règles de construction à savoir :

- l'expansion a toujours une étape d'entrée (E) et une étape de sortie (S) ;

- l'étape d'entrée est active dès le franchissement de la transition amont de la macro-étape ;

- l'activation de l'étape de sortie de l'expansion déclenche le franchissement de la transition aval de la macro-étape ;

• une expansion de macro-étape peut comporter des convergences en ET ou en OU, divergences en OU et en ET;
• une expansion de macro-étape peut contenir des macro-étapes.

2.4. Structure de l'expansion par encapsulation :

Une étape encapsulante contient un ensemble d'étapes encapsulées dans un ou plusieurs graphes partiels encapsulés. Un graphe encapsulé peut lui-même contenir une étape encapsulante.
Une étape encapsulante peut être initiale
La désactivation d'une étape encapsulante provoque la désactivation de toutes les étapes de ses graphes encapsulés

2.3 - Forçages et figeages des situations :

Lorsque l'on veut prendre en compte la sécurité, on risque d'avoir un accroissement important de la complexité d'un grafcet. Au lieu de cela, on peut imaginer qu'un grafcet peut avoir une influence globale sur un autre grafcet par l'utilisation d'actions spéciales appelées des macro-actions.

Les macro-actions ne peuvent être émises que par une étape d'un grafcet hiérarchiquement supérieur pour modifier la situation d'un grafcet hiérarchiquement inférieur.

Exemple d'hiérarchie simple couramment adoptée.

2.3.1 - Forçage:

Le forçage est une action continue, notée dans un double cadre, qui agit sur le graphe Gi, hiérarchiquement inférieur" ou "esclave" en configurant ce grafcet, depuis n'importe quelle situation, dans un état donné.

L'activation de l'étape 10 du grafcet G1 force le grafcet G2 . L'étape 21 est activée (forcée à 1), les autres étapes du grafcet G2 sont désactivées (forcées à 0).

On peut également forcer un grafcet :

• en situation initiale
• en situation vide ou désactivation (Toutes les étapes du grafcet forcé sont désactivées y compris les étapes initiales)

Les règles d'évolution par forçage sont :

• un grafcet ne peut être forcé que par un grafcet hiérarchiquement supérieur ;
• un grafcet inférieur ne peut être forcé que dans une seule situation à la fois à partir d'un ou plusieurs grafcet supérieurs ;
• l'ordre de forçage est prioritaire sur les autres conditions assurant l'évolution du grafcet forcé ;
• lorsqu'il s'agit d'un forçage de situation non vide, l'ordre de forçage provoque simultanément l'activation des étapes correspondantes à la situation imposée et la désactivation des autres étapes du grafcet forcé ;
• lorsqu'il s'agit d'un forçage de situation vide, l'émission de l'ordre de forçage provoque simultanément la désactivation de toutes les étapes du grafcet désigné.

2.3.2 - Figeages :

C'est un cas particulier du forçage, Il s'agit de maintenir le forçage dans la situation courante c'est à dire bloquer l'évolution du grafcet. L'ordre du figeage peut être aussi vers une situation choisie à l'avance ou prédéterminée c'est-à-dire que le grafcet forcé continue d'évoluer jusqu'à la situation choisie où il se figera

3 - Ressources et références :

• Automates Programmables Industriels Mr L. BERGOUGNOUX (POLYTECH' Marseille 2004–2005)
• Serveur GRAFCET
• Cours GRAFCET Mr Robert Valette