Le Grafcet
2e édition
AFCET - ADEPA
Noël Bouteille
Paul Brard
Gérard Colombari
Norberto Cotaina
Daniel Richet
Cépaduès-Éditions
1 - Les systèmes automatisés de production
1.1 - Définition d'un Système Automatisé de Production
15
Aspect système15
Frontière d'un S.A.P
15
Structure d'un S.A.P.
15
La Partie Opérative (Partie commandée)16
La Partie Commande (équipement de commande)
16
Fonctionnalités de la Partie Commande
16
Frontière Partie Commande - Partie Opérative
16
Aspect évolutif17
Les étapes de la vie d'un système automatisé de production
17
La démarche de conception
17
Aspect comportemental18
Aspects économiques21
1.2 - Nécessité d'un modèle adapté au S.A.P.
22
1.3 - Un modèle approprié à l'évolution des technologies de commande
23
Automates programmables à langage Grafcet23
C.A.O. d'automatisme23
2 - Le Grafcet : éléments et structures de base
2.1 - Le Grafcet
27
2.2 - Les éléments graphiques de base du Grafcet
28
2.2.1 - Les étapes28
Les étapes initiales
28
Les liaisons d'entrée ou de sortie d'une étape
28
Les actions associées à une étape
29
2.2.2 - Les transitions30
Transition validée par une seule étape
30
Transition validée par plusieurs étapes
30
Les Réceptivités associées aux transitions
31
2.2.3 - Les liaisons orientées31
Utilisation de renvois dans les liaisons
31
2.3 - Les règles
32
Règles de syntaxe32
Règles d'évolution32
2.4 - Les évolutions entre les étapes
33
Évolution d'une étape à une autre33
Évolution entre plusieurs étapes34
2.5 - Les structures de base
35
Séquence35
Sélection de séquence35
Saut d'étapes et reprise de séquence36
2.6 - Parallélisme interprété / Parallélisme structural
37
2.7 - Structures particulières
38
Activations ou désactivations de séquences en une ou plusieurs fois38
Aiguillages après activations simultanées de plusieurs séquences38
Séquences alternées39
Séquences exclusives39
Accumulation et réservoir40
Prise en compte d'une information mémorisée40
2.8 - Extension des représentations
41
2.8.1 - Etapes et Transitions sources ou puits41
Exemple d'utilisation d'étapes source et puits
42
2.8.2 - Macro-étapes43
Exemple d'utilisation de macro-représentation
44
3 - Le Grafcet : compléments
3.1 - Grafcet et Génie Automatique
49
3.1.1 - Systèmes de commande49
Grafcet et description du Système automatisé
49
Qualités d'un système de commande
49
3.1.2 - Définition du système décrit50
3.1.3 - Le Grafcet parmi d'autres modèles logiques50
a/ Modèles comportementaux de systèmes de commande
50
b/ Les modèles logiques
52
c/ Le modèle logique Grafcet
52
3.2 - Le modèle Grafcet
53
3.2.1 - Qualités d'un système de décision53
3.2.2 - Principe de réactivité53
3.2.3 - Déterminisme de la description53
Temps et mesure du temps
53
Détermination des sorties
53
3.2.4 - Modèle temporel54
Evénements et occurrences : rappels et définitions
54
Postulat temporel
54
Postulats relatifs au temps externe
54
Postulats relatifs au temps interne
54
3.2.5 - Exemple d'application des postulats temporels55
a/ - Aspect externe
55
b/ - Aspect interne
55
Exemple type d'évolutions entre plusieurs étapes
55
3.3 - Prise en compte des entrées
56
3.3.1 - Variables à niveau56
3.3.2 - Notation de changement d'état logique de variable56
3.4 - Affectation des sorties
58
3.4.1 - Situation d'un Grafcet58
Stabilité d'une situation
58
Conséquences
58
Influences sur les sorties
58
Remarques sur les réceptivités toujours vraies
59
3.4.2 - Interprétation des sorties59
Exemple d'action « maintenue »
60
Exemple d'action « mémorisée »
60
Exemple de « répétition »
61
Exemple de « comptage »
61
3.5 - Mesure du temps dans le Grafcet
62
3.6 - Exemples typiques d'évolutions
62
a/ D'une étape vers une autre étape62
b/ De plusieurs étapes vers plusieurs autres étapes63
c/ Franchissements simultanés de deux transitions63
d/ Priorité de l'activation sur la désactivation d'une étape63
e/ Etapes appartenant à une situation non stable64
3.7 - Partition d'un grafcet
65
Grafcet connexe65
Grafcet partiel65
Activité d'un grafcet partiel65
Grafcet global65
3.8 - Situations d'un grafcet
65
Notations65
Variables de situation65
3.9 - Hiérarchie et forçage de situations
66
Forçage et règles d'évolution66
Evénements et situations internes66
Symbole graphique de l'ordre de forçage66
4 - Représentations des actions
4.1 - Représentations graphiques normalisées des actions
71
Tableau des lettres symboles71
4.2 - Les différentes frontières de la description
72
4.3 - Les deux frontières de la description sont confondues
72
4.3.1 - Cas général : Actions « continues »72
4.3.2 - Actions « conditionnelles »73
4.4 - Les deux frontières de la description sont distinctes
74
4.4.1 - Annotations de la dépendance du temps74
Opérateur à retards normalisé
74
Opérateur à retards
74
Application au Grafcet : Actions retardées ou limitées dans le temps
75
Comportement équivalent avec des opérateurs retards décrits dans les réceptivités
75
4.4.2 - Actions impulsionnelles76
4.4.3 - Actions mémorisées77
Comportement équivalent à l'action mémorisée obtenu par des commandes maintenues
78
Exemple particulier : Comptage et calculs
79
5 - Grafcet : structuration de la commande
5.1 - Problématique
83
5.1.1 - Nécessité de la structuration83
5.1.2 - Modèle global de la PC83
5.1.3 - Limites de la modélisation83
5.2 - Critères de structuration
84
a) Structuration selon les « Modes de Marches »84
b) Structuration selon les « Fonctions système »84
c) Structuration selon une topologie « Partie Opérative »84
5.3 - Grafcet et structure de commande
85
La partie commande structurée fait appel à des fonctions « Grafcet »85
Un Grafcet structure la Partie Commande85
Le Grafcet convient pour modéliser toute la Partie Commande85
5.4 - Prise en compte de la sécurité
86
5.4.1 - La sécurité : une composante de la sûreté du système automatisé86
5.4.2 - Etude de la sécurité86
5.4.3 - Surveillance du système86
5.4.4 - Actions de sécurité86
5.4.5 - Fonctions de sécurité décrites en Grafcet87
5.4.6 - Multi-Représentations88
5.5 - Structuration et systèmes répartis
89
5.5.1 - Modélisation globale et répartition de Parties Commandes89
5.5.2 - Optimisation de la structuration de Parties Commandes en vue d'une réalisation répartie89
5.6 - Cas particulier des Modes de Marches et d'Arrêts
90
5.6.1 - Analyse des modes de marches d'un équipement automatisé90
5.6.2 - Grafcet et Modes de Marches91
6 - Grafcet : réalisation de la partie commande
6.1 - De la spécification à la réalisation
95
6.1.1 - Utilisations du Grafcet95
6.1.2 - De la spécification à la réalisation95
6.1.3 - Le Grafcet comme outil d'aide à la réalisation96
6.1.4 - Adéquation d'une machine au modele Grafcet96
a) Grafcet et algorithme d'implantation
96
b) Grafcet et implantation câblée
96
c) Ergonomie
96
6.2 - Illustration de la distance entre spécification et réalisation
97
Exemple de réalisation électromécanique simple97
Réalisation97
Spécification97
Adéquation de la réalisation à la spécification98
6.3 - Exemple de réalisation utilisant un Automate Programmable Industriel
97
6.3.1 - Les API parmi les constituants programmables adaptés aux SAP98
6.3.2 - Présentation sommaire de l'équipement de manutention de palettes98
6.3.3 - Principe de fonctionnement98
6.3.4 - Sûreté de fonctionnement et modes de marches99
Sécurité
99
Modes de marches
99
6.3.5 - Commande des préactionneurs et sécurités câblées99
6.3.6 - Spécification de la partie commande programmée100
Le grafcet
101
La gestion des priorités d'appels
101
Association des deux fonctions de commande
101
6.3.7 - Réalisation de la Partie Commande avec un automate programmable industriel (API)102
6.3.8 - Adéquation de la réalisation aux spécifications103
6.4 - Exemple de réalisation câblée utilisant un séquenceur pneumatique
104
6.4.1 - Le séquenceur pneumatique parmi les technologies câblées104
6.4.2 - Présentation sommaire de l'équipement d'emballage104
6.4.3 - Spécification de la Partie Commande105
6.4.4 - Commande des pré-actionneurs106
6.4.5 - Pupitre opérateur106
6.4.6 - Adéquation de la réalisation aux spécifications106
6.4.7 - Réalisation de la Partie Commande107
7 - Grafcet : applications
7.1 - Chaîne d'emballage de rouleaux de papier
111
7.2 - Repérage de récipients
114
7.3 - Automatisation d'une écluse
118
7.4 - Traitement de surface paramétré
124
7.5 - Atelier flexible
127
Annexe A : analyse non standard
1. - Introduction à l'analyse non standard (ANS)
135
1.1 - Historique135
1.2 - Application à N (Entiers naturels)135
1.3 - Application à R (Corps des réels)135
1.4 - Quelques théorèmes de l'ANS utiles pour la suite136
2. - Application à la modélisation du réel
136
3. - Un modèle du temps pour les systèmes dynamiques
136
3.1 - Comportement d'un système dynamique136
3.2 - A tout système dynamique est associé une échelle de temps unique137
3.3 - Le « retard de causalité » est strictement nul137
3.4 - Les événements ont une date unique et précise138
3.5 - L'échelle de temps externe138
3.6 - Explicitation du comportement par utilisation d'un « temps interne »139
4. - Application au Grafcet
139
5. - Conclusion
140
6. - Références bibliographiques
140
Annexe B : quelques références sur le Grafcet
Ouvrages141
Normes141
Didacticiel141
Annexe C : index