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Ce document présente une introduction au GRAFCET, un langage graphique utilisé pour la conception et la programmation d'automatismes. Il explore les concepts clés du GRAFCET, tels que les étapes, les transitions, les réceptivités et les actions. Le document comprend également des exemples concrets d'applications du GRAFCET, illustrant son utilisation dans des systèmes de perçage, de déplacement de chariots et de monte-charges.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers^ Université Mohammed V de Rabat Département Génie Electrique
Pr. M. NAJOUI [email protected]
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Un système automatique / automatisé : Un système qui effectue sans l'intervention de l'utilisateur , des tâches programmées à l'avance. Un système est dit automatique s'il exécute toujours le même cycle de travail après avoir reçu les consignes d'un opérateur. L’utilisateur suit l'évolution du système et contrôle le bon déroulement du cycle de fonctionnement. Il assure la programmation, le démarrage et l'arrêt du système (en cas de problème). L’utilisateur peut dialoguer avec le système par l’intermédiaire du pupitre (IHM).
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Un système automatique / automatisé : Simples ou complexes , les systèmes automatiques sont partout dans notre environnement. Ils se développent de plus en plus et modifient la manière de travailler dans les ateliers de production (Robotique). Ils permettent d' augmenter la sécurité et remplacent l'homme en accomplissant des travaux pénibles (convoyeur), répétitifs (ligne de montage), dangereux (atelier de peinture) ou dans des endroits inaccessibles (réacteur nucléaire).
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La sortie est égale à l’entrée. C’est un simple interrupteur.
Opérateur logique « OUI »
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La sortie est inversée par rapport à la variable d’entrée.
Opérateur logique « NON »
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La sortie est égale au produit des deux entrées (fonction multiplication).
Opérateur logique « ET »
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La sortie est égale à la ou les entrées active(s).
Opérateur logique « OU »
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La sortie est l’inverse de celle d’une fonction ET.
Opérateur logique « NAND »
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La sortie est l’inverse de celle d’une fonction OU.
Opérateur logique « NOR »
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Dans le domaine de l'automatisation de processus industriels, l’évolution des techniques de contrôle s’est traduite par : Un développement massif, Une approche de plus en plus globale des problèmes, Une intégration dès la conception de l’installation.
On est ainsi passé du stade de la machine automatisée à celui du système automatisé de production ( UAP, unité autonome de production).
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Un pré-actionneur : Un élément dont le rôle est de distribuer l’énergie disponible aux actionneurs sur ordre de la partie commande. Exemple : Contacteurs, Variateurs de vitesse...
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Afin d’agir sur la matière d’œuvre, la partie opérative a besoin d’énergie. L’énergie employée est le plus souvent de nature électrique ou pneumatique, parfois hydraulique. Cette énergie source n'est pas directement utilisable et doit être convertie (en général en énergie mécanique) : C’est la fonction des actionneurs. Un actionneur : Un objet technique qui convertit une énergie d’entrée non directement utilisable par les mécanismes agissant sur la matière d’oeuvre en une énergie de sortie utilisable pour obtenir une action définie. Exemple : Vérins, Moteurs...
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Un transmetteur : Un objet capable d’adapter l'énergie mécanique produite par l'actionneur afin d’avoir certaines caractéristiques précises (fréquence de rotation réduite, vitesse linéaire alternative…),
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Un capteur : Nous distinguons trois grandes familles des capteurs : Capteurs TOR (tout ou rien) : équivalent a un interrupteur, comme celui du fin de course
Capteurs numérique : il fournit un nombre entier proportionnel à la grandeur physique mesurée, comme le codeur de position
Capteurs analogique : il fournit une grandeur électrique proportionnelle à la grandeur physique mesurée, comme le capteur de température
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Un ensemble de moyens de traitement de l’information qui assurent le pilotage et la coordination des tâches du processus souhaité. Coordonne la succession des actions sur la PO avec la finalité d'obtenir la valeur ajoutée. Ici, nous distinguons deux domaines : Les systèmes embarqués : le contrôleur est un μC. Téléphonie Calculateurs (automobile, aero…) L’ automatisme industriel : le contrôleur est un automate programmable. Ligne de production industriel, Machines spéciales…
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La réalisation matérielle de la partie commande peut être effectuée en : Logique câblée : fonctions logiques + relais… (solution difficilement modifiable) Logique programmée : API ou microcontrôleurs…
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Afin d’assurer son rôle de coordonnateur, la PC doit :
Être informée à chaque instant de l’état physique dans lequel est sa partie opérative et parfois son environnement. Elle doit donc, en entrée, recevoir des informations appelées comptes-rendus.
Ordonner en fonction de l’état physique de la partie opérative et de son environnement et en fonction du programme mémorisé, le changement ou non de l’état de la partie opérative. Elle doit donc, en sortie, envoyer des informations appelées ordres vers la partie opérative.
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Comment peut on concevoir un SAP (Système Automatisé de Production)?
Comment peut-on programmer un API?
Y-a-t il des langages de programmation des API?
Si oui, quels sont ces langages?
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GRAFCET
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En 1975, un groupe de travail réunissant l’ AFCET ( A ssociation F rançaise pour la C ybernétique E conomique et T echnique), l’ ADEPA ( A gence pour le DE veloppement de la P roductique A ppliquée à l’industrie), des industriels et des universitaires se sont fixés l'objectif de définir un formalisme adapté à la représentation des évolutions séquentielles d'un système et ayant les caractéristiques suivantes : Simple; Accepté par tous les intervenants; Compréhensible à la fois par les concepteurs et les exploitants; Facilite le passage à une réalisation, à base matérielle/logicielle de l'automatisme ainsi spécifié.
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Le groupe de travail a dressé un état de l'art des différentes approches de modélisation du comportement de tels automatismes. Trois grandes classes d'outils de modélisation ont été recensées : Les organigrammes ; Les Réseaux de Pétri; Les graphes d'état.
L'analyse des avantages et inconvénients de ces outils mena, en 1977 , à la définition du GRAFCET.
Les résultats de ces travaux ont été l'objet d'une publication officielle dans la revue ”Automatique et Informatique Industrielle” en décembre 1977 , date que la communauté considère aujourd'hui comme correspondant à la date de naissance effective du GRAFCET.
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Le GRAFCET est un langage graphique représentant le fonctionnement d'un automatisme par un ensemble de : Étapes auxquelles sont associées des actions ; Transitions entre étapes auxquelles sont associées des conditions de transition ( réceptivités ) ; Liaisons orientées entre les étapes et les transitions.
Son nom est l'acronyme à la fois de : GRA phe F onctionnel de C ommande E tapes / T ransitions GR aphe du groupe AFCET.
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1982 : normalisation du GRAFCET en France Parution de la norme NF C03-190.
1988 : normalisation du GRAFCET par la CEI/IEC 848.
1993 : Norme IEC 1131-3 La validation de cinq langages de programmation des APIs dont le SFC (inspiré du GRAFCET).
2002 : Norme IEC 60848 a été largement modifiée, sa traduction française est publiée en septembre de la même année sous la référence NF EN 60848. IEC : International Electrotechnical Commitee
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Il est indépendant de la matérialisation technologique (API); Il traduit de façon cohérente le cahier des charges; Il est bien adapté aux systèmes automatisés. Permet d'intégrer aux fonctions d'automatisme de base la notion du temps, par le biais de temporisations ou de tests sur des horloges (ce qui n'est pas possible avec une logique simple à relais). Simple : Facile à apprendre. Facile à élaborer.
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1. Éléments graphique de base : Les étapes , Les transitions , Les liaisons orientées reliant entre elles les étapes et les transitions, structurés en un réseau alterné formant l'ossature (squelette) séquentielle graphique. 2. Une interprétation traduisant le comportement de la partie commande vis-à-vis de ses entrées et ses sorties. Cette interprétation est caractérisée par : Les actions associées aux étapes, Les réceptivités associées aux transitions 3. Règles d'évolution définissant formellement le comportement dynamique de la partie commande.
