Cle - Cde - IPSL - 16 PDF
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4. Le GEMMA
LES SYSTEMES AUTOMATISES
OBJECTIFS:
Amélioration de la productivité de l’entreprise en réduisant les coûts de
production (main d’œuvre, matière, énergie) et en améliorant la qualité de
produit.
Amélioration des conditions de travail en supprimant les travaux pénibles et
en améliorant la sécurité.
Augmentation de la production.
Augmentation de la disponibilité des moyens de production en améliorant la
maintenabilité.
Généralités sur les systèmes automatisés
-L’ IHM est l’interface par lequel l’opérateur communique avec la machine : donner des
consignes, recevoir des informations, programmation, supervision.
- La P.C. reçoit des informations à traiter de la P.O. via des capteurs ou des consignes
de l’IHM
- La P.O. est chargée de l’exécution des tâches pour la transformation de la M.d’ouvre en
P. fini
Matière d'oeuvre
à l'état initial
frontière d'isolement du système Energie
pré-actionneurs
Actionneurs
Unité
de
traitement
Effecteurs
capteurs
communication
Autres parties
commandes frontière d'isolement PO/PC Matière d'oeuvre
à l'état final
Généralités sur les systèmes automatisés
Automatisation: Exemple
L’intervention de
l’homme est très réduite.
Interface Homme-Machine
7
Généralités sur les systèmes automatisés
Exemple d’un SAP Electrique : Grue de levage
Ordre
P. Opérative
I.H.M.
Préactionneurs Effecteurs
capteurs
Actionneurs
Message
( information
P. Commande
d’entrée ordre
( traitement)
consignes)
Capteurs
Préactionneur
Actionneur
Effecteur
L’ INTERFACE HOMME-MACHINE (I.H.M.)
1. LE PUPITRE
Il constitue un organe de dialogue
entre l’opérateur et la machine.
On y trouve:
- des organes de consignes: Bouton-poussoir marche ou d’ arrêt , Bouton d’arrêt d’urgence,
Interrupteur à clé…
Symbole:
Lampe clignotant
L’ INTERFACE HOMME-MACHINE (I.H.M.)
2. LE TERMINAL DE PROGRAMMATION:
3. LE TERMINAL DE SUPERVISION:
SUPERVISION
Suivre et contrôler
INSTALLATION AUTOMATISEE
AUTOMATISME
L’ INTERFACE HOMME-MACHINE (I.H.M.)
3. LE TERMINAL DE SUPERVISION:
Rôle et limite de la supervision : La supervision ne doit en aucun cas intervenir dans le
traitement de l ’automatisme.Son rôle doit se limiter à :
SUPERVISION
envoyer des
chercher des informations
informations Communiquer à
dans avec l ’automatisme l ’automatisme
l’automatisme à partir des
pour ordres
renseigner AUTOMATISME donnés par
l ’opérateur l ’opérateur
LES CAPTEURS
1. Présentation:
Ils informent la partie commande sur l’état de la partie opérative.
Ils constituent des interfaces entre la P.O et la PC.
14
LES CAPTEURS
Exemple
Symbole:
LES CAPTEURS
2. Les capteurs logiques ou détecteurs: (TOR)
Les capteurs à contact
LES CAPTEURS
2. Les capteurs logiques ou détecteurs: (TOR)
Capteurs de proximité:
Ce type de capteur est réservée à la détection sans contact
d'objets métalliques. L'objet est donc à proximité du capteur mais
pas en contact contrairement à un détecteur de position.
Avantage
•Pas de contact physique avec l’objet détecté.
•Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints…
•Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres.
•Produit entièrement encapsulé dans la résine donc étanche.
•Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante
LES CAPTEURS
2. Les capteurs logiques ou détecteurs: (TOR)
Capteurs de proximité:
Détecteur de inductif Symbole principe
Utilisation:
Avantage
Détections possibles : Sans contact pour tous les matériaux opaques (non
transparents), conducteurs d’électricité ou non ; distance de détection de
quelques millimètres à plusieurs mètres
Symbole
LES CAPTEURS
2. Les capteurs logiques ou détecteurs: (TOR)
•Critères de choix
Ambiance industrielle.
Poussiéreuse, humide, explosive…
Nature de la détection
Nombre de cycle de manœuvre.
Nombre et nature des contacts requis
Place disponible….
OUI
Le contact avec
l’objet est-il NON
possible?
OUI
OUI OUI
Le codeur incrémental
Le codeur absolu
26
LES CAPTEURS
3. Les capteurs numériques:
Codeur incrémental
Principe :
Il compte des impulsions de 1 à n. Une prise de référence (pont zéro) est
nécessaire pour déterminer la position absolue
Niveau de résolution : nombre de trous ou fentes.
Constitution:
Un disque rotatif comporte au maximum 3 pistes. La piste périphérique A du
disque est divisée en "n" fentes régulièrement réparties. Ainsi, pour un tour
complet de l'axe du codeur, le faisceau lumineux est interrompu n fois et
délivre à la sortie de la cellule photosensible "n" signaux carrés.
LES CAPTEURS
3. Les capteurs numériques:
Codeur incrémental :
Signaux émis
Ces codeurs délivrent à leur sortie une suite d’impulsions s’ils sont mis en mouvement
(rotation ou translation).
Sortie du codeur
:Position
angulaire
La résolution
Entre 2 impulsions successives le codeur s’est déplacé de quelques degrés (ou mm), ce
déplacement s’appelle la résolution
La résolution:
c’est le déplacement angulaire qui correspond à une période, notée: R en degrés.
On ne connaît parfois que le nombre de périodes par tour, notée: Z en traits par tour,
mais cette donnée permet de calculer R en degrés
28
LES CAPTEURS
Signaux émis
29
LES CAPTEURS
Codeur incrémental :
Avantages:
• Simple à mettre en œuvre.
• Sans limite de déplacement.
Inconvénients:
• Il faut l’accompagner d’un détecteur de position initiale afin de
remettre à zéro le compteur qui lui est attribué.
• Lors d’une coupure de courant, il faudra réinitialiser le système.
30
LES CAPTEURS
3. Les capteurs numériques:
Codeur absolu:
Le disque des codeurs absolus comportent un nombre n de pistes
concentriques divisées en segments égaux alternativement opaques et
transparents.
A chaque piste est associé un couple émetteur / récepteur optique.
La résolution d'un tel codeur est de 2 à la puissance n (1024 pour 10 pistes,
131 072 pour 17 pistes).
31
LES CAPTEURS
Un codeur Absolu délivre en permanence un code qui est l'image de la position réelle du
mobile à contrôler. Il présente de ce fait deux avantages importants par rapport à un codeur
incrémental:
Insensibilités aux coupures, insensibilités aux parasites de lignes 32
LES CAPTEURS
33
LES CAPTEURS
4. Les capteurs analogiques:
4.1. Principe:
Mesurer, transformer l'amplitude d'une grandeur physique en une grandeur électrique
exploitable dans un automatisme
Capteur 2 fils:
Typiquement pour des sorties 4-20mA de
capteurs peu évolués.
LES CAPTEURS
4. Les capteurs analogiques:
Exemple de capteurs analogiques
Les relais,
Les bascules,
Les microprocesseurs,
Les microcontrôleurs,
Constitution :
Un relais " standard " est constitué d’une
bobine qui lorsqu’elle est sous tension
attire par un phénomène
électromagnétique une armature
ferromagnétique qui déplace des
contacts.
Symbole: KA
LA PARTIE COMMANDE
1. Logique câblée: Relais électromagnétique
39
LA PARTIE COMMANDE
L’ appui sur un interrupteur assure par l’intermédiaire d’un relais, le chauffage par une
résistance R de la chambre de cuisson C. Quand la température t=100° C est atteinte le
relais est désexcité et le chauffage s’arrête.
L’alimentation disponible est entre Phase et neutre 230V-50Hz.
Le relais est alimenté sous 24V. La résistance est alimentée entre phase et neutre : 230V
42
LA PARTIE COMMANDE
55 67
S1 KMA KMA H1
56 68
t(s)
A1
H2
- KMA H1 H2 t(s)
A2
5s
LA PARTIE COMMANDE
APPLICATION
Après la coupure du contacteur
le bloc temporisé placé sur KMB est réglé à 8 secondes
Temporisation au relâchement
(type repos)
S2
t(s)
55 67
S2 KMB KMB H3
t(s)
56 68
A1 H4
t(s)
- KMB H3 H4
A2
8s
J & Co
LA PARTIE COMMANDE
2. Le microprocesseur
Comptes-rendus et Consignes
LA PARTIE COMMANDE
Console,
PC, API, …
Secteur
Mémoire de programme
Cartes Cartes
Cartes Cartes
d'entrées
Cartes de Cartes
d'entrées de
d'entrées Mémoire de sorties
de
Capteurs, sorties Pré-
données sorties actionneurs,
Boutons,
Bus (bits, mots, Bus …
…
tempos,
compteurs,
…
LA PARTIE COMMANDE
>=1 DO T1
V IN1 OUT
MAN_ON V N ACTION D1 D1_READY
STEP A
ACT IN2 D ACTION D2 D2_READY
T2
N ACTION D3 D3_READY
STEP B
Ladder Diagram (LD) D ACTION D4 D4_READY
T3
CALC1
Dans un système automatisé, souvent la finalité de l'action sur la matière d'œuvre est
de nature mécanique. Puisque l'énergie souvent disponible est électrique et moins
encore pneumatique, alors il faut convertir cette énergie disponible en énergie
mécanique ; d’où l’utilisation des actionneurs qui assurent cette fonction de conversion.
Dans les systèmes électriques l’actionneur le plus utilisés : les moteurs électriques
U = E + R.I
E = k.n
C = (k/2p).I = k’.I
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
Exemple Alimentation
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
1. L’ACTIONNNEUR ELECTRIQUE: Le moteur électrique:
Moteur asynchrone triphasé
La plaque à bornes
a a
W2 U2 V2 W2 U2 V2
La tension la plus faible ( ici 230v ) indique la tension maximum que peut
supporter un enroulement.
Couplage
Triangle ( Δ ) : 220V Plaque signalétique
Etoile ( Y ) : 380V du moteur
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
1. L’ACTIONNNEUR ELECTRIQUE: Le moteur électrique:
Moteur asynchrone triphasé
Caractéristiques
Puissance mécanique du
moteur
Marque du constructeur
Référence du
constructeur Indice de protection :
•contre les corps solides
Masse du moteur Classe de température : •contre les corps liquides
asynchrone échauffement possible •contre les chocs mécaniques
W2 W1
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
1. L’ACTIONNNEUR ELECTRIQUE: Le moteur électrique:
Moteur asynchrone triphasé
130 V / 230 V
Etoile Triangle Sous alimenté
Les contacteurs fonctionnent de la même façon que les relais, ils permettent
cependant la circulation d’un courant beaucoup plus important.
Les contacteurs sont utilisés pour des très fortes puissances (moteur).
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
1. L’ACTIONNNEUR ELECTRIQUE: Le moteur électrique:
Symbole:
effecteur
LA PARTIE OPERATIVE A ENERGIE ELECTRIQUE
Bobine Vanne
3. L’EFFECTEUR
Un effecteur est un ensemble qui utilise de l’énergie sous la forme qui lui est
adaptée, pour produire un effet utile sur la matière d’œuvre en lui conférant
une certaine valeur ajoutée.
Dans une chaîne d’action, l’effecteur est le dispositif terminal qui agit
directement sur la matière d’œuvre traitée par le système.
Exemple
Effecteur
SYSTÈME AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
65
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
Source
air Distributeur
Constitution
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
Types de vérin:
Vérin simple effet
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
Types de vérin:
1. L’actionneur:
Les vérins « double effet » prennent une position indéterminée en cas d'absence
de pression d'air.
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
Exemple d’utilisation
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
2. Le préactionneur:
Ils ont pour fonction essentielle de distribuer l'air sous pression aux différents
orifices des actionneurs pneumatiques.
Source
Distributeur
air
Vérin
2. Le préactionneur:
2. Le préactionneur:
Les distributeurs ci-dessous 4/2 ou 5/2 sont utilisés pour commander des
vérins pneumatiques double effet.
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
2. Le préactionneur:
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
2. Le préactionneur:
3. L’alimentation:
L’énergie pneumatique est couramment utilisée dans la partie opérative d'un
système automatisé ; la source de cette énergie est l’air comprimé. La production
de l'énergie pneumatique (air comprimé) peut être résumée en 3 phases
principales : la compression, stockage et distribution de l'air comprimé.
SYSTÈME PNEUMATIQUE AUTOMATISE A ENERGIE PNEUMATIQUE
Application:
OUTILS DE REPRESENTATION D’UN SAP:
LE GRAFCET
LE GRAFCET : GENERALITES
1. Présentation :
Les SAP sont des systèmes séquentiels . Les processus se déroulent étape
par étape.
Pour leur mise en œuvre, on peut aussi utiliser des outils de modélisation
fonctionnant sur le principe de systèmes séquentiels. Parmi ceux-ci on note Le
Grafcet: Outil graphique de description et de conception de la commande des
SAP.
Grafcet : Acronyme de « Graphe Fonctionnel de Commande d'Etape-
Transition » en anglais ( Sequential Function Chart ou SFC)
.
Normalisé:
en France juin 1982 (NFC 03-190)
International Electrotechnical Commitee
• 1988 (IEC 848)
• 1993 (IEC 1131.1)
• 2000 (IEC 1131.3)
Très utilisé pour la programmation des automatismes industriels
81
LE GRAFCET : GENERALITES
1. Présentation :
82
LE GRAFCET : GENERALITES
2. Les éléments du GRAFCET
Les étapes
Elle correspond à une situation élémentaire ayant un comportement
généralement stable. Pendant une étape, les organes de commande ne
changent pas d'état.
Une étape est soit active soit inactive. L'étape se représente par un carré
repéré par une variable alphanumérique placée au centre du carré.
83
LE GRAFCET : GENERALITES
2. Les éléments du GRAFCET
Les étapes
Une transition indique la possibilité d'évolution d'une étape à l'étape suivante..
A chaque transition on associe une ou des conditions logiques (booléennes) qui
traduisent la notion de réceptivité.
La réceptivité est spécifiée par un participe passé
6 Réceptivité
arrivée en position haute
Transition
12
La réceptivité est une fonction combinatoire d'informations booléennes telles
que :
- états de capteurs,
- impulsion sur un bouton poussoir;
- action d'un temporisateur, d'un compteur;
- état actif ou inactif d'autres étapes, etc.
84
LE GRAFCET : GENERALITES
2. Les éléments du GRAFCET
haut vers le bas
Les liaisons orientées
Les liaisons indiquent les voies d'évolution du grafcet.
Dans le cas général, les liaisons qui se font du haut vers le bas
ne comportent pas de flèche.
Dans les autres cas, on peut utiliser des flèches pour préciser
l'évolution du grafcet en cas de risque de confusion.
Bas vers haut
85
LE GRAFCET : GENERALITES
2. Les éléments du GRAFCET
Exemple 1:
cahier des charges:
86
LE GRAFCET : GENERALITES
2. Les éléments du GRAFCET
Exemple 2:
cahier des charges: Machine à café
L’introduction d’une pièce fait sortir une tasse. Si la tasse est bien positionnée
alors la vanne s’ouvre pour remplir la tasse. Si la tasse est suffisamment remplie,
le système s’arrête; un autre cycle peut commencer.
87
LE GRAFCET : GENERALITES
3. Les règles de syntaxe
Règle N°1 : situation initiale
88
LE GRAFCET : GENERALITES
3. Les règles de syntaxe
Règle N°3 : évolution des étapes actives
89
LE GRAFCET : GENERALITES
3. Les règles de syntaxe
Une voie ET une autre voie. Cela permet de réaliser plusieurs tâches en même temps
Un double trait
Une SEULE réceptivité
5
Fch
Les séquences se déroulent en même
temps; elles débutent et se terminent en
même temps. 6 AV 10 DR
Le début des séquences est matérialisé par
une divergence en ET av dr
8 12
=1
40
LE GRAFCET : GENERALITES
4. STRUCTURES D’UN GRAFCET
4.2. Séquences simultanées : Divergence et convergence en ET
Exemples de systèmes à séquences simultanées:
Les perçages sont effectués en même temps après action sur un bouton poussoir
Départ Cycle.
Divergence en ET :
lorsque la transition A est franchie,
les étapes 21 et 24 sont actives.
Convergence en ET : la transition B
sera validée lorsque les étapes 23 et
26 seront actives. Si la réceptivité
associée à cette transition est vraie,
alors celle-ci est franchie.
REMARQUES :
Après une divergence en ET, on
trouve une convergence en ET.
Le nombre de branches parallèles
peut-être supérieur à 2.
La réceptivité associée à la
convergence peut-être de la forme =
1. Dans ce cas la transition est
franchie dès qu'elle est active.
93
LE GRAFCET : GENERALITES
4. STRUCTURES D’UN GRAFCET
4.2. Séquences simultanées : Divergence et convergence en ET
Solution 1
Cahier des charges :
après appui sur départ cycle
« dcy », les chariots partent pour
un aller-retour. Un nouveau départ dcy
cycle ne peut se faire que si les
deux chariots sont à gauche.
CH1
CH1, CH2 : chariot 1, 2
g1 G1 D1 d1
g : capteur « position gauche »
d : capteur « position droite »
CH2
G : action « aller à gauche »
D : action « aller à droite » g2 G2 D2 d2 94
LE GRAFCET : GENERALITES
1 Grafcet à séquences simultanées
dcy . g1 . g2
Solution 1
2 D1 5 D2
d1 d2
3 G1 6 G2
g1 g2 dcy
4 7
=1
CH1
CH1, CH2 : chariot 1, 2
g1 G1 D1 d1
g : capteur « position gauche »
d : capteur « position droite »
CH2
G : action « aller à gauche »
D : action « aller à droite » g2 G2 D2 d2 95
LE GRAFCET : GENERALITES
4. STRUCTURES D’UN GRAFCET
4.3. Aiguillage ou choix de séquence :
20 DROITE 30 GAUCHE
La fin de l’aiguillage est matérialisé
par une convergence en OU
21 Tempo
Fc.dr Fc.ga
40
LE GRAFCET : GENERALITES
4. STRUCTURES D’UN GRAFCET
4.3. Aiguillage ou choix de séquence :
Si les réceptivités Droite et gauche sont à «1» avant l'activation de l'étape 18, il y a
conflit, les deux transitions vont être franchies et les étapes 20 et 30 seront actives. On
peut éviter le conflit en inhibant une réceptivité par le complément de l'autre
18 18
f.e f.e
13 ACTION G
14 ACTION H
15 ACTION J
16
Avancer d’un
17
pas
2 étapes minimum
Pas avancé
18 Indexer
<6pas 6 pas
19
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
100
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
Le point de vue système
du système.
Le GRFACET produit est un GRAFCET de
coordination des tâches opératives. PO PC
Cette description doit uniquement permettre
une compréhension globale du
fonctionnement et doit confirmer la fonction
globale du système. Frontière
L’observateur ignore à ce niveau la
technologie à mettre en œuvre
Observateur extérieur
101
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
102
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
1 Chariot au repos
Chariot en A et départ de cycle
103
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
Le point de vue « partie opérative »
Pour ce deuxième niveau de représentation, on décrit le comportement des
constituants de la PO (actionneurs),et des capteurs. Les choix technologiques de
ces éléments doit être effectués.
Ce GRAFCET décrit l'évolution des actionneurs et des éléments de dialogue avec
le milieu extérieur. Il est aussi appelé Grafcet de niveau 1.
Evénement
Questions à se poser:
PO PC Qu’est ce qui entraine
Zone connue Zone inconnue l’effecteur?
de de Quel est l’élément qui assure la
l'observateur l'observateur transition?
Effet
104
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
1
1 Chariot au repos
A et M
Chariot situé en A et départ de cycle
2 MD
2 Déplacer vers la dte
Déplacement vers la dte terminée B
Déplacer vers la gauche
3 3 MG
Déplacement vers la gauche terminé
A
106
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
Emission d'ordres
Questions à se poser:
PO PC Qu’est ce qui commande
Zone inconnue Zone connue l’actionneur considéré?
de de
Quel est l’élément qui assure la
l'observateur l'observateur
transition?
Réception d'informations
107
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
Le point de vue « partie commande »
Les actions sont décrites par les ordres donnés aux préactionneurs.
Les réceptivités sont des combinaison logiques des informations provenant
des capteurs.
L’introduction d’une pièce p entraine Le moteur M est commandé par un
un moteur M qui positionne une tasse. contacteur KM et la tasse. La vanne
Tasse est positionnée(« a » alors la « V » est commandée par une
vanne « V » remplit la tasse. Tasse est électrovanne EV.
suffisamment remplie (b actionnée), le
système s’arrête. U autre cycle peut
commencer.
1
p
2 KM
a
EV
3
b
108
Niveaux d’étude et d’analyse des systèmes automatisés
Le point de vue « partie commande »
Les actions sont décrites par les ordres donnés aux préactionneurs.
Les réceptivités sont des combinaison logiques des informations provenant
des capteurs.
1 1
A et M A et M
2 MD
2 KM1
B B
MG KM2
3 A 3
A
109
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.1. Mise en équation d’une étape:
Elle consiste à mettre sous forme d’équations logiques les étapes et les
actions
110
Mise en œuvre d’un grafcet
Les règles d’évolutions du Grafcet sont les points de départ des équations
logiques; notamment les règles 2 et 3.
111
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.1. Mise en équation d’une étape:
112
MISE EN ŒUVRE D’UN GRAFCET
CAXn CDXn Xn
0 0 Xn
1 0 1
0 1 0
1 1 - 113
Mise en œuvre d’un grafcet
114
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.2. Schématisation par relais:
1.2.1. Schématisation d’une étape par relais:
KAn-1 KAn
KAn+1
tn-1
KAn 115
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.2. Schématisation par relais:
1.2.2. Schématisation d’une séquence :
Exemple:
1
M
2 KM1
B
KM2
3
A
Equations des sorties
KM 1 X 2
KM 2 X 3
116
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.2. Schématisation par relais:
1.2.2. Schématisation d’une séquence :
AT
alim
KA3 KA1 KA2 KA2
KA1 KA3 KA2 KA3
117
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.3. Schématisation par bascule:
1.3.1. Schématisation d’une étape
Avec bascules
118
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.3. Schématisation par bascules:
1.3.2. Schématisation d’une séquence par bascules RS
119
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.4. Traitement des structures divergentes et convergentes
Divergence en OU - Convergence en OU
120
Mise en œuvre d’un grafcet
1. Réalisation par logique câblée:
1.4. Traitement des structures divergentes et convergentes
Divergence – Convergence en ET:
121
Mise en œuvre d’un grafcet
2. MISE EN ŒUVRE D’UN GRAFCET PAR API
Il s’agit de programmer le Grafcet du cahier de charges dans l’API et de connecter les sources
d’information (capteur, bouton-poussoir…) au module d’entrée et les organes de commande
des actionneurs (pré actionneurs) au module de sortie.
A partir du point de vue « PC » élaboré en logique câblée par exemple, on peut procéder à
l’affectation des entrées-sorties de l’automate.
Le Grafcet à implémenter
est alors:
Exemple d’affectation:
1 1
M MI0 I0
BI2
2 KM1
AI4
2 O0
B I2
KM1O0
KM2 O2
3 KM2O2 3
A I4
122
Mise en œuvre d’un grafcet
2. MISE EN ŒUVRE D’UN GRAFCET PAR API
P N
Alimentation
M
B U. T KM1
A
1
I0 KM2
2 O0
I2
O2
3
I4
123
Compléments sur le Grafcet 19 KM1 Lampe
fc1
Action continue ou monostable
20 LAMPE SP Lampe
19 KM1
Action bistable Lampe
fc1
L’action sera mise en route sur une action SET
SET
et arrêtée sur une action RESET 20
LAMPE
SP Lampe
sp1
Dans l’exemple ci-contre la lampe s’allume quand l’étape
20 s’active. Il faudra l’action RESET de l’étape 22 pour 21 Lampe
l’éteindre.
sp0
Attention : Les actions bistables posent des problèmes RESET
22 KM2 Lampe
de sécurités. Il faut préférer les actions monostables LAMPE
Compléments sur le Grafcet
Action conditionnelles
L’action sera effective si l’étape est active et si la condition associée à l’étape est
vérifiée.
Le chauffage sera activé pendant la durée de l’étape 20 tant que t° sera égale à 1
Etape 20 active
Etape 20
t° X20
20 CHAUFFER
t°
Chauffer
CHAUFFER
20 C
Si : t°
Compléments sur le Grafcet
Action temporisée
T4/X18/25s Tempo
T4 25s
19 Action
condition
Etape 19
X19
Compléments sur le Grafcet
Compteur
Un compteur peut être utilisé pour réaliser un cycle d'un certain nombre de fois. Le
compteur peut être incrémenté (+ 1) décrémenté (- 1) mis à zéro ou mis à une valeur
donnée.
On peut utiliser les signes = ≠ < ≤ ≥ > dans les réceptivités.
1 Compteur = 0
Début du cycle
2 Sortir A
a=1
T1/X3/1s
4 Sortir B
Synchronisation
On peut rendre l'évolution de deux grafcets interdépendante en utilisant par exemple les
mémoires d'étapes.
Les mémoires d'étapes d'un grafcet servent dans les réceptivités d'autres grafcets.
Dans l'exemple: l'étape 6 (X6) est utilisée comme réceptivité pour la transition 14 vers 15.
De même l'étape 15 (X15) est utilisée comme réceptivité pour la transition 7 vers 8.
Branche A Branche B
condition condition
5 V+ 14 KM32
v1 c . X6
6 KM1 15 VA2
a a2
7 KM22 16 VB-
b . X15 b0
COMPLEMENTS DE GRAFCET
Sous-programme
Le sous-programme est représenté dans la case action par un rectangle dont les côtés
verticaux sont doublés. Nom tâche
Le sous-programme peut être appelé à différents endroits du grafcet principal. Dans
l'exemple, l'étape 2 OU 4 (X2 + X4) permet l'évolution du sous-programme P. L'étape 23
permet au grafcet principal de passer à l'étape suivante.
L'étape 5 OU 3 permet au sous-programme de revenir à son étape initiale.
Le GEMMA, c’est :
Un outil graphique avec une présentation de type check-list
Un vocabulaire précis désignant des modes de marche et d’arrêt types,
en relation avec la désignation retenue par l’utilisateur de l’application
Une forme graphique de grille support, structurée en zones de rectangles
états liés entre eux par des liaisons suggérées
133
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2. Concepts de base:
2.1. Le GEMMA est constitué de 2 zones :
Une zone correspondant à l’état « HORS ENERGIE » de la PC et une une zone
permettant de décrire ce qui se passe lorsque la PC est normalement « SOUS
ENERGIE ». C’est la zone qui occupe la quasi-totalité du guide graphique.
PC hors Énergie
PC en Énergie
Ordre de marche:
Le système est en ordre de marche par l’a mise en énergie de la partie
commande, On peut passer en mode PC Hors Energie par coupure d’énergie
2. 2. Marche en production
La famille F:
Procédures de fonctionnement
La famille A:
Procédures d'arrêts
La famille D:
Procédures de défaillances
136
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
Arrêt
Fonctionnemen
t
Défaillanc
e
137
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
Procédures en défaillance
D de la P.O.
138
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
symbole
d'appartenance
désignation du mode
(vocabulaire général)
Il y a 16 rectangles au total
F2 < Marche de préparation > :
6 dans la famille F
Préchauffage de la tête de scellage à 7 dans la famille A
250 °C 3 dans la famille D
139
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
On retrouve ici tous les modes ou états qui conduisent à un arrêt du système
pour des raisons EXTÉRIEURES
-Fin de la journée de travail
- Manque de matière
- ARRÊT NORMAL
140
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.4. Famille A: Procédures d'arrêt
141
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.4. Famille A: Procédures d'arrêt
1 Rectangle A1
dcy du GEMMA
2 VA
a1
3 VA VB
b1
4 VB
a0
5
b0
142
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.4. Famille A: Procédures d'arrêt
ARRÊT
A3 - Arrêt demandé dans un état déterminé
– Transitoire vers l'état A4
ARRÊT
143
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.4. Famille A: Procédures d'arrêt
A4 - Arrêt obtenu
L'automatisme est arrêté dans un état autre que
l'état
initial. L’arrêt peut se faire:
– En fin de cycle;
– En fin de séquence;
– En fin d’étape (figeage).
A5 - Préparation de remise en route après
défaillance
Comprend généralement:
– dégagement, nettoyage,...
– Opérations souvent manuelles:
– Intervention de l'opérateur
144
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.4. Famille A: Procédures d'arrêt
INIT.
A7 - Mise de la partie opérative dans un état déterminé
Séquences permettant de remplir les conditions d'un état autre que l'état
initial; généralement de façon manuelle .
Man Auto
145
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
On retrouve ici tous les modes ou états qui sont indispensables à l'obtention de
la valeur ajoutée
Modes préparatoires:
Modes de réglages et de test:
146
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
147
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
F1 - Production normale
- Obligatoire dans tout GEMMA 1
- GRAFCET de base dcy
2 VA
a1
Rectangle F1
du GEMMA 3 VA VB
b1
4 VB
a0
5
b0
148
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
F2 - Marche de préparation
Préchauffage
Remplissage
Ou toute opération de préparation
essentielle à la production.
149
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
F3 - Marche de clôture
Vidage
Nettoyage
Ou toute opération assurant une
remise en condition initiale de
l’automatisme.
150
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
F4 - Marche de vérification dans le désordre
Mouvements séparés Man Auto
Fonctions séparées
Mode dit “Manuel Ext. V1
Ret. V1
151
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.5. Famille F: Procédures de fonctionnement
F6 - Marche de test
Étalonnage et réglage de
l'automatisme
152
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.6. Famille D: Procédures de défaillance
153
LE GEMMA : CONCEPTS DE BASE
2.6. Famille D: Procédures de défaillance
D1 - Arrêt d'urgence
Arrêt immédiat
Dégagements
Procédures limitant les dégâts
154
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
Après l’établissement du GRAFCET de production normale (GPN), la
mise en œuvre du GEMMA consiste à intégrer les différents modes
marches relatifs au cahier de charges à analyser. Le résultat donne un
Grafcet de conduite qui gère ainsi le fonctionnement du système.
Les différents étapes de mise en oeuvre:
Sélection des modes de marches et d’arrêts
Rechercher les conditions évolutions d’un état à l’autre
Réaliser le GRAFCET de CONDUITE (GC)
Réaliser le Grafcet de Sécurité
Définir le pupitre de commande
155
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
156
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
1. Sélection des modes de marches et d’arrêts:
Deux états essentiels, définis dès le début de l’étude, se retrouvent sur toutes les
machines :
L’état A1, dit < Arrêt dans état initial >, ou « état repos » de la machine ;
L’état F1, mode de < Production normale » pour lequel la machine a été
conçue.
En partant de chacun des deux états essentiels, A1 et F1, on recherche les
évolutions vers les autres états par des questions :
une < Marche de préparation > F2 est-elle nécessaire ?
Comment arrête t-on alors la machine au choix :
en fin de cycle, circuit : F1 A2 A1
dans une autre position, circuit : F1 A3 A4
Quels sont les cas possibles de défaillance ?
avec < Marche ou arrêt en vue d’assurer la sécurité > D1
avec < Production tout de même > D3
etc.
157
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
soit avec une condition d’évolution qui est portée sur la liaison orientée entre
les deux états et concrétisée par un capteur sur machine ou par un auxiliaire
de commande sur pupitre ;
soit sans condition d’évolution (si cela n’apporte aucune information
complémentaire).
158
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
Exemple de GEMMA 2 avec des modes de marche et des
conditions évolutions d’un état à l’autre
159
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
160
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
161
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
162
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
163
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
Grafcet(s) de Production
Normale (GPN)
Grafcets de tâches
164
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
4. La sûreté du système:
Principe:
Prise en compte de la sécurité des personnes et des biens sur défaillances des
systèmes.
165
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
4. La sûreté du système:
La prise en compte de la sécurité des personnes et des biens sur défaillances
des systèmes est gérée par le Grafcet de surêté..
Le GRAFCET DE SURETE est hiérarchiquement supérieur
Grafcet de Sûreté
F/GC(x): Indique que le Grafcet
F/GC de sûreté est hiérarchiquement
supérieur au grafcet de
F/GPN
conduite.
Grafcet de Conduite Cet ordre provoque l'activation
et le maintient actif de l'étape x
du grafcet de conduite et la
F/GPN
désactivation de toutes les
autres étapes de ce même
Grafcet de Production Normale
grafcet.
AU
Etape d'autorisation
d'évolution de
GC et de GPN
167
LE GEMMA : MISE EN OEUVRE
5. Le pupitre de commande
Lorsque le système est en phase d’exploitation, sa conduite est menée par
l’opérateur à partir du pupitre.
Le pupitre regroupe l’ensemble des éléments qui permettent d’accéder aux
différents modes de marche et d’arrêt. Il sera donc conçu parallèlement à
l’élaboration du GEMMA.
Le concepteur dispose d’un ensemble de composants technologiques tels que
:
Boutons poussoirs
Boutons tournants à 2 ou 3
Boutons coup de poing
Terminaux de dialogues, etc.
Dès qu’une information issue du pupitre apparaît sur le GEMMA, elle
nécessite le choix d’un élément du pupitre.
168
Exercice d’application GEMMA
169
Merci de votre attention...
A vous de travailler…
170