GRAFCET

1. Structure générale du GRAFCET

Un GRAFCET se compose de 5 éléments essentiels :

2. Étape

• Représente un état stable d’une partie ou de la totalité du système.

• Peut être active (étape en cours) ou inactive.

• Associée à un bit d’étape $X_i$ qui stocke son état :

  $$X_i = 1 \iff \text{étape active}$$

Le GRAFCET est un outil normé et standardisé, adapté à la modélisation claire et fonctionnelle des systèmes séquentiels automatisés.

1. Étapes

• Définition : Un GRAFCET est composé d'étapes qui représentent les états du système.
• Activation :
  • $X_i = 1$ signifie que l’étape $i$ est active.
  • $X_i = 0$ signifie que l’étape $i$ est inactive.
• Multiplicité : Plusieurs étapes peuvent être actives simultanément.
• État du système : L’ensemble des étapes actives à un instant $t$ décrit l’état global du système.
• Types d’étapes :

  Type d’étape	Description
  Étape standard	Active selon les règles d’évolution du GRAFCET
  Étape initiale	Activée lors de l’initialisation du GRAFCET

2. Transitions

• Rôle : Indiquent une possibilité d’évolution entre étapes.
• Validation : Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.
• Alternance syntaxique : Dans un GRAFCET, on alterne toujours une étape puis une transition, puis une étape, etc.

3. Liaisons orientées

• Fonction : Relient les étapes aux transitions.
• Orientation : Par défaut, les liaisons sont orientées du haut vers le bas.

4. Réceptivité

• Définition : Condition booléenne qui détermine si une transition peut être franchie.
• Valeur : Vaut 1 (vrai) ou 0 (faux).
• Modes d’obtention :
  • Équation logique : La transition est franchie lorsque l’équation logique associée vaut 1.
  • Temporisation : La transition peut dépendre d’un délai ou d’une temporisation.

À retenir : Le GRAFCET est une succession alternée d’étapes et de transitions, où les étapes actives décrivent l’état du système, et les transitions validées permettent l’évolution selon des conditions booléennes appelées réceptivités.

1. Règles d'évolution des transitions dans un GRAFCET

Une transition devient vraie selon différents critères liés à l'état des variables ou des conditions temporelles.

2. Temporisation dans les transitions

La temporisation est notée sous la forme :
$t_1 / \text{variable} / t_2$

• C'est une valeur booléenne qui devient vraie après un délai $t_1$ à partir du front montant de la variable indiquée.
• Elle redevient fausse après un délai $t_2$ à partir du front descendant de cette même variable.

Interprétation :

• Le front montant de la variable est retardé de $t_1$.
• Le front descendant de la variable est retardé de $t_2$.

Exemple : Pour la temporisation $3s / a / 5s$

• Le front montant de la variable $a$ est retardé de 3 secondes.
• Le front descendant de la variable $a$ est retardé de 5 secondes.

3. Simplification usuelle de la temporisation

• Le cas le plus courant est lorsque $t_2 = 0$.
• La réceptivité devient alors fausse dès que l'étape temporisée est désactivée (pas de retard sur le front descendant).

À retenir :
Une transition est déclenchée selon des conditions précises (front, comparaison, temporisation) qui contrôlent l'évolution du GRAFCET. La temporisation permet de retarder l'activation ou la désactivation d'une transition en fonction du temps écoulé depuis un front sur une variable.

1. Règles d'évolution d'un GRAFCET

Un GRAFCET évolue selon 5 règles fondamentales qui garantissent la cohérence du comportement du système automatisé.

2. Notions clés

• Étape active : étape actuellement en cours dans le GRAFCET.
• Transition validée : toutes les étapes précédentes sont actives.
• Transition franchie : transition validée et réceptivité vraie.
• Réceptivité : condition logique associée à une transition, qui doit être vraie pour franchir la transition.

3. Exemple simplifié

• Le moteur démarre à l'activation de l'étape 2.
• Il tourne pendant 4 secondes.
• Après ce délai, la transition suivante est franchie, ce qui arrête le moteur.

À retenir :
Une transition ne peut être franchie que si toutes ses étapes précédentes sont actives et que la réceptivité est vraie. Le franchissement désactive les étapes précédentes et active les étapes suivantes.

1. Classification des actions

Le GRAFCET permet de modéliser des actions selon leur mode d'évolution et leur organisation dans la séquence.

2. Règles d'évolution simultanée

• Règle 4 : Évolution simultanée
  Plusieurs transitions pouvant être franchies en même temps sont franchies simultanément.

• Règle 5 : Activation et désactivation simultanées d'une étape
  Si une étape est désactivée par une transition aval et activée par une transition amont en même temps, elle reste activée.

3. Types de structures de base dans un GRAFCET

À retenir :
Lors d'une évolution simultanée, toutes les transitions franchissables sont franchies en même temps, et une étape activée et désactivée simultanément reste activée.

1. Séquences multiples en GRAFCET

Les séquences multiples permettent de gérer plusieurs enchaînements simultanés dans un système.

a) Séquences simultanées (structure en « ET »)

• Déclenchement : par une divergence en ET, c’est-à-dire une transition qui active plusieurs étapes en parallèle.
• Regroupement : par une convergence en ET, où plusieurs étapes doivent être actives simultanément pour activer une transition unique.

Les étapes issues d’une divergence en ET sont actives en même temps, elles ne doivent jamais être vraies simultanément dans d’autres contextes.

b) Saut d’étapes et reprise de séquences

• Saut d’étapes : permet de passer certaines étapes d’un GRAFCET si elles ne sont pas nécessaires sous certaines conditions, évitant ainsi des actions inutiles.
• Reprise de séquences : permet de répéter plusieurs fois une séquence en revenant à une étape antérieure.

2. Classification des actions dans un GRAFCET

a) Action continue

• Décrit ce que doit faire la partie opérative tant que l’étape associée est active.
• Exemple : maintenir un moteur en marche, une vanne ouverte, etc.

b) Règle d’assignation pour les actions continues

• Les sorties associées aux actions continues prennent la valeur 1 si l’étape correspondante est active, sinon 0.
• Si plusieurs étapes commandent la même sortie, la sortie est active si au moins une étape l’active (logique OU).

Une action continue est donc liée directement à la présence de l’étape active, garantissant la persistance de l’action tant que l’étape est validée.

1. Fonctions logiques dans le GRAFCET

Les fonctions logiques permettent de définir l'état des sorties en fonction des étapes actives et des conditions associées.

• Sorties associées aux actions des étapes actives : assignées à la valeur VRAIE.
• Sorties non associées aux étapes actives : assignées à la valeur FAUSSE.

2. Classification des actions

a) Action avec condition d'activation (action conditionnée)

• L'action est activée uniquement si une condition booléenne supplémentaire est vraie.
• Permet de contrôler finement l'exécution des actions selon l'état du système.

b) Étape d'attente (sans action)

• Une étape peut ne pas comporter d'action.
• Sert à attendre un événement externe ou un état particulier avant de poursuivre le cycle.
• Exemples : attendre le retour d'un vérin, l'activation d'une étape dans un autre GRAFCET.

3. Structuration des GRAFCET : GS – GC – GPN

À retenir : Le GRAFCET est structuré en plusieurs niveaux (GS, GC, GPN) pour organiser la gestion globale, la sécurité et la conduite des processus.

1. Fonctionnement d'un automate

Un automate programmable industriel (API) gère la commande d'un système en suivant un grafcet qui décrit les étapes et transitions d'un processus. Le fonctionnement repose sur :

• Grafcet de Production Normale (GPN) : c'est le grafcet principal qui pilote les cycles normaux du système. Il peut être subdivisé en plusieurs sous-grafcets pour gérer différentes zones ou fonctions, avec un chef d'orchestre coordonnant l'ensemble.
• Gestion des cycles : chaque cycle correspond à une séquence d'étapes définies dans le grafcet, permettant d'automatiser la production.

2. Introduction aux fonctions logiques

Les fonctions logiques sont la base du traitement dans un automate. Elles permettent de combiner les signaux d'entrée pour commander les sorties.

3. Langages de programmation d'un automate

Le programme d'un automate est généralement structuré en plusieurs blocs pour séparer la gestion du grafcet et le traitement des actions :

• Le programme Ladder est souvent utilisé pour le traitement des actions, avec des contacts et bobines représentant les fonctions logiques.
• La séparation entre évolution du grafcet et traitement des actions facilite la maintenance et la compréhension du programme.

La gestion d'un automate repose sur la coordination entre le grafcet (pilotage des étapes) et le traitement des actions (commandes physiques), chacun étant programmé dans des blocs distincts.