SFC

Sequential Function Chart

Les couches basses 1 P. GUERINEAU IUT de

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Le GRAFCET (SFC)

Présentation

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GRAFCET (SFC) Description séquentielle des processus •L'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) et l'ADEPA (Agence Nationale pour le Développement de la Production Automatisée) ont mis au point et développé une représentation graphique qui traduit sans ambiguïté, l'évolution du cycle d'un automatisme séquentiel. . •Ce diagramme fonctionnel: le GRAFCET (Graphe de Commande Étape Transition) permet de décrire les comportements attendus de l'automatisme de commande face aux informations qu'il reçoit en imposant une démarche rigoureuse, éventuellement hiérarchisée, évitant ainsi les incohérences dans le fonctionnement. •A chaque niveau de description ce diagramme peut être affiné et corrigé sans nécessiter la remise en cause des parties déjà étudiées. Le GRAFCET est un outil méthode, descriptif du cahier des charges de tout système séquentiel. GRAFCET : -> abréviation de : Graphe - Commande - Étape - Transition Le Grafcet est un outil de description de tout système automatisé dont les évolutions s'expriment séquentiellement. Le Grafcet est un diagramme fonctionnel dont la représentation est normalisée (NFC 190 de 1982 et CEI 848 de 1988, puis IEC 1131-3, puis 61131-3).

Langage graphique

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Le Grafcet est défini par un ensemble constitué :

• d'éléments graphiques de base :

les étapes

les transitions

les liaisons orientées

les actions associées à l'étape

les réceptivités associées aux transitions

• de règles d'évolutions

Elément graphique : l’étape

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étape initiale étape active étape inactive

•

L’étape Représentation : Définition : Une étape correspond à une situation stable, pendant laquelle le Grafcet est invariant vis-à-vis des entrées. Une étape ne peut avoir que 2 états distincts, soit elle est active, soit elle est inactive. Il existe u ne étape spécifique : l’étape initiale => c’est elle qui est exécutée au lancement du programme.

Elément graphique : l’action

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Représentation : Définition : • Une action est associée à une étape. • Les actions associées à une étape sont notées dans un rectangle, dont le contenu est écrit en langage clair -> utiliser un verbe d'action, puis en langage symbolique en utilisant des repères -> lettres et chiffres. • Une action associée à une étape n'est exécutée que quand l'étape est active. • Une action associée à une étape n’est plus exécutée quand l’étape

devient inactive, attention l’arrêt de l’exécution ne correspond pas à l’action inverse !!

Elément graphique : la transition

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La transition

Représentation : Définition :

Elle s’insère entre 2 étapes, et correspond à une situation d’évolution.

Elément graphique : la réceptivité

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La réceptivité

Définition :

• Elle associée à une transition et définit la possibilité d’évolution

d’une situation stable (étape) vers la suivante.

• On écrit la réceptivité à droite da la transition à laquelle elle est

associée.

• La réceptivité associée à une transition est une fonction logique

des entrées, des variables auxiliaires (intermédiaires) et/ou de

l'activité d'étapes.

• La réceptivité est une variable unique BOOLÉENNE.

Elément graphique : la liaison

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Représentation : Définition : Le sens conventionnel est du haut vers le bas, on ne représente qu’une ligne non fléchée, dans le cas contraire il faut indiquer le sens avec une ligne fléchée. Une liaison relie une étape à une transition ou l’inverse.

Règles d’évolution

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Règle 1 : de syntaxe :

L'alternance étape -> transition et transition -> étape doit

impérativement être respectée, c'est à dire :

• 2 étapes ne doivent jamais être reliées directement, elles doivent

obligatoirement être séparées par une transition.

• 2 transitions ne doivent jamais être reliées directement, elles doivent

obligatoirement être séparées par une étape.

Remarque : « dans le cas de saut ou de branchement, il est facile

d’oublier cette règle »

Règles d’évolution : règle 2

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L’initialisation

• La situation initiale d'un Grafcet caractérise le comportement initial de

la partie commande vis à vis de sa partie opérative et correspond à

l'étape active au début du fonctionnement.

• Pour distinguer cette étape des autres, on la repère par un double

carré.

Règles d’évolution :

franchissement d’une transition

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• Pour évoluer d'une étape (2) à une autre (3), il faut que la transition de 2 vers 3 soit franchie. • Une transition peut être considérée comme une barrière que l'on ouvre ou que l'on ferme. Pour qu'une transition soit franchissable il faut que : • L’étape située en amont (2) soit active • La réceptivité associée à la transition (t2 -> 3) soit vraie. • Lorsque la transition est validée et que la réceptivité est vraie, l'étape suivant la transition (3) est activée et l'étape la précédant (2) est désactivée. Remarque : quand une étape est activée, toutes actions associées à cette étape sont elles - mêmes exécutées.

Règles d’évolution : évolution de la situation d’un GRAFCET

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• Elle correspondant au franchissement d'une transition, ne peut se produire : QUE lorsque cette transition est VALIDÉE ET QUE lorsque la RÉCEPTIVITÉ ASSOCIÉE est VRAIE. Lorsque ces 2 conditions d'évolution sont réunies, la transition devient FRANCHISSABLE et est alors OBLIGATOIREMENT FRANCHIE. Généralisation Le franchissement d'une transition provoque SIMULTANÉMENT : • La désactivation de TOUTES les étapes immédiatement précédentes, reliées à cette transition. • L’activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes, reliées à cette transition.

Les différents points de vue

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LE POINT DE VUE SYSTÈME (OU PROCÉDÉ) • Ce type de description permet une compréhension globale des fonctions principales, assurées par le système automatisé.

• Ce type de description est en général un Grafcet "littéral", destiné à présenter et expliquer le système automatisé, sans entrer dans les détails.

• Il s'agit donc de l'écriture des spécifications fonctionnelles. Il va sans dire, que cette description découle d'un dialogue entre le client et le concepteur - réalisateur de l'automate.

LE POINT DE VUE : PARTIE OPERATIVE

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LE POINT DE VUE : PARTIE OPERATIVE • Ce type de description est lié au fonctionnement de la partie opérative.

• L'objectif est de décrire de manière séquentielle le comportement attendu de la partie commande pour obtenir les effets souhaités sur la partie opérative.

• Une représentation selon ce type de point de vue intègre donc un certain nombre de spécifications technologiques relatives à la partie opérative, et les expriment en termes de spécifications fonctionnelles pour la partie commande.

• Elle ne nécessite donc que de spécifier les actions ou effets à obtenir et les informations à prélever; les interfaces PO/PC, les organes de dialogue et de communication ne sont alors définis que d'un point de vue formel par la nature des actions et des informations.

LE POINT DE VUE : PARTIE COMMANDE

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LE POINT DE VUE : PARTIE COMMANDE • Ce type de description permet la réalisation, et la mise en œuvre du système automatisé.

• Une telle représentation correspond à l'expression détaillée, des spécifications fonctionnelles de la partie commande à réaliser, compte tenu des spécifications technologiques et opérationnelles de la partie opérative.

Exemple : analyse de PDV système

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Exemple : système de marquage de pièces : schéma de principe du système :

1

23

marquage

goulotte destockage

marqueur

evacuation

pièce

Analyse du point de vue système : on

observe la pièce

départ cycle

pièce transférée

pièce marquée

transférer la pièce

marquer la pièce

Classification des E/S du pdv système

PC0

1

2

départ cycle

piece en position

piece marquée

marquer la piece

transférer la piece

Grafcet du pdv système

Remarque : on ne se préoccupe pas del'évacuation de la piece marquée, celle-ciétant poussée par la prochaine pièce.

Exemple : analyse de PDV partie opérative

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Analyse du point de vue partie opérative : on observe les

actionneurs

23

1C

2C

capteur de présence

départ cycle

Classification des E/S du pdv PO

PC

0

1

départ cycle

Grafcet du pdv PO

présence pièce

vérin 1C repos

vérin 1C sorti

vérin 2C repos

vérin 2C sorti

sortir vérin 1C

rentrer vérin 1C

sortir vérin 2C

rentrer vérin 2C

sortir le vérin de transfert

1C+

vérin 1C sorti

2sortir le vérin de marquage

2C+

vérin 2C sorti

3rentrer les 2 vérins

vérins 1C et 2C rentrés

1C-2C-

et présence piece

Exemple : analyse de PDV partie commande

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Analyse du point de vue partie commande : on observe les informations Elle ne peut être faite qu'après avoir défini les spécifications opérationnelles et choisi les

technologies sur la PO.

Dans cet exemple, nous avons choisi des vérins double effet, associés à des pré-actionneurs 5/2 et

des détecteurs de fin de course. 1C 1S0 1S1

1D+ 1D-5/2

2C 2S0 2S1

2D+ 2D-5/2

Classification des E/S du pdv PC

PC

0

1

Grafcet du pdv PC

1D+

2 2D+

31D-2D-

SM

Sp

1S0

1S1

2S0

2S1

1D+

1D-

2D+

2D-

SM•Sp

1S1

2S1

1S0•2S0

Branches et sauts

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Il est possible d'avoir à activer plusieurs étapes simultanément, le Grafcet aura donc plusieurs branches, après le franchissement de la transition précédente. L'aiguillage vers plusieurs séquences est indiqué par un trait simple ou un double trait, selon le type de divergence, dans ce cas on parle de divergence vers plusieurs branches.

Dans un Grafcet à plusieurs branches, pour revenir à une séquence unique on effectue une convergence. Il existe 2 types de divergence (et donc de convergence) : La divergence inconditionnelle, qui correspond au branchement vers les premières étapes des N branches concernées, La divergence conditionnelle, qui correspond au branchement vers la première étape d’une branche parmi les N.

Une divergence inconditionnelle est appelée : divergence double ou divergence en ET Une divergence conditionnelle est appelée : divergence simple ou divergence en

OU

Divergence double

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Remarque importante : Dans le Grafcet, l’activité d’une étape est symbolisée par un point, on appelle ce point un jeton (qui indique bien que le Grafcet est géré séquentiellement) ; or dans le cas de divergence double il y a duplication du jeton, c’est pour cette raison qu’une divergence double doit impérativement être suivie d’une convergence double, afin de retrouver le jeton unique...

Chaque branche de la divergence double commence et se termine

par une action.

Divergence double (suite)

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Etap

e 41

Etap

e 37

Etap

e 28

Etap

e 45

Etap

e 10

Fermer P1 Fermer P14

Fermer P18 Ouvrir P11

Allumer L1

a

b

a AND b

d

a OR c

e

a AND b OR c

Etap

e 28 attendre

gg

Duplication du jeton

unification du jeton

Une divergence double est effective, dès que la transition précédente est franchie, les premières étapes de chaque branche seront donc activées. La convergence double

correspond à une duplication

du jeton.

La convergence sera effective (franchie), si toutes les dernières étapes de chaque branches sont actives . Lors de la convergence on retrouve l’unicité du jeton

Divergence simple

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• C'est un cas de Grafcet à plusieurs branches, dont l'aiguillage se fera vers une ou l'autre des branches.

• On note cette sélection de séquence par un seul trait, suivi des transitions de sélection de chaque branche.

• Le retour vers la séquence unique, est symbolisé par un seul trait, précédé de la transition de chaque branche. • Puisque l’unicité du jeton est conservée, à travers la divergence simple, la convergence n’est pas obligatoire (comme dans le cas de la divergence double).

Divergence simple (suite)

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Macro étape

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Macro étape

• Une macro-étape est une représentation unique d’un groupe d’étapes et de

transitions,

=> La description de la macro-étape commence obligatoirement par une

étape de début, et se termine par une étape de fin

• Le corps de la macro-étape est décrit séparément dans le même

programme SFC.

Symbole de la macro-étape : Etape

début

Etape

fin

Fermer P1

Fermer P18

a

d

Lien entre Grafcet

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Plusieurs Grafcet peuvent être écrits pour décrire un système automatisé ; la cohésion du Grafcet résultant va dépendre de l’organisation fonctionnelle de ces Grafcet. C’est ainsi que l’on a créé « un lien de parenté » -> chaque Grafcet ( qu’il soit principal ou non) peut appeler un ou plusieurs autres Grafcet, il se définira « en tant que père » et les Grafcet appelés « seront ses fils » ; il peut également être le fils d’un autre Grafcet. Remarque : Un Grafcet « père » peut avoir plusieurs « fils », la réciproque n’est pas vraie. Autre remarque : Un Grafcet « fils » est vu comme une étape par le Grafcet « père » ; il peut ainsi être activé ou désactivé, de ce fait il sera exécuté si l’étape qui lui correspond est active (et le reste !! => la conséquence de la remarque précédente implique que toute la séquence de tâches du programme fils ne sera pas exécutée si la transition qui suit

l’étape d’appel est franchissable.