TP Grafcet Portail

Date :
TP
2h
A2 Analyser le système
Nom :
Analyse séquentielle (GRAFCET)
I Compléments sur le GRAFCET
Dans le précédent TP vous avez appris les principales règles de
construction d’un GRAFCET. Ainsi l’exemple présenté cicontre représente le fonctionnement d’un store automatisé en
mode automatique avec une séquence unique.
1.1 Principales structures
Les principales structures d'un GRAFCET sont représentées cidessous, on appelle séquence une succession d’étapes :
Les structures de base sont
des
configurations
de
GRAFCET associées aux
concepts de base des systèmes
logiques. Elles permettent
d’exprimer notamment des
successions
d’états,
des
sélections entre plusieurs
séquences, des parallélismes
de séquences, des sauts et des
reprises de séquences.
 Compléter le grafcet cicontre avec les termes :
 Divergence en OU
 Divergence en ET
 Convergence en OU
 Convergence en ET
 Saut d’étape
 Reprise de séquence
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1.2 Règles d’évolution
Les règles d’évolution du GRAFCET sont l’application, sur les étapes, du principe d’évolution entre les situations
de la partie séquentielle du système.
Règle 1 : la situation initiale, choisie par le concepteur, est la situation à l’instant initial. Il peut y avoir
plusieurs étapes initiales, repérées en doublant les côtés des symboles correspondants.
Règle 2 : une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à
cette transition sont actives. Le franchissement d’une transition se produit :
 lorsque la transition est validée ;
 et que la réceptivité associée à cette transition est vraie.
Elle est alors obligatoirement franchie.
Règle 3 : le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes
suivantes et la désactivation de toutes les étapes précédentes.
Règle 4 : plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Règle 5 : si, au cours du fonctionnement, une étape active est simultanément activée et désactivée, alors
elle reste active.
1.3 Différents points de vue d'un GRAFCET
La représentation d'un système automatisé par un GRAFCET prend en compte le "point de vue" selon
lequel l'observateur s'implique au fonctionnement de ce système. On distingue trois "points de vue" :
 GRAFCET du point de vue système.
C'est un graphe qui décrit le fonctionnement global du système. Il traduit le cahier des charges sans
préjuger de la technologie adoptée. Il permet de dialoguer avec des personnes non spécialistes
(fournisseurs, décideurs ...) Son écriture, en langage clair, permet donc sa compréhension par tout le
monde.
 GRAFCET du point de vue partie opérative ;
Dans ce type de GRAFCET on spécifie la technologie de la partie opérative ainsi que le type de ses
informations reçues (ordres) et envoyées (comptes-rendus). L'observateur de ce point de vue étant un
spécialiste de la partie opérative, la partie commande ne l'intéresse que par ses effets.
 GRAFCET du point de vue partie commande.
Ce GRAFCET est établi en spécifiant la technologie des éléments de dialogue :
 entre PC et PO,
 entre PC et opérateur.
C'est un GRAFCET établi par un spécialiste, c'est la version qui lui permet d'établir les équations et
éventuellement les schémas de réalisation (électrique, pneumatique ...)
Ainsi pour un simple poinçonnage de pièces nous pouvons trouver les trois GRAFCET suivants :


0
p.dcy
Pièce présente et départ cycle
0
Pièce présente et
départ de cycle
1

0
1
1
Poinçon en bas
POINCONNER
Pièce poinçonnée
DESCENDRE
2
MONTER
Poinçon en haut
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V+
V1
2
VV0
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II Utilisation d’un GRAFCET pour commander un portail coulissant.
Le but de ce TP est de commander un API (Automate Programmable
Industriel) pour piloter un portail coulissant motorisé.
Vous utiliserez le logiciel ZelioSoft2 chez Schneider Electric
Vous allez aborder la programmation par étape, en allant vers un
programme de plus en plus complet mais un peu plus complexe à chaque
étape.
2.1 Caractéristiques du portail
Le portail utilisé est coulissant. Il est normalement fermé sauf quand son
ouverture est demandée par une commande à distance.
Le portail est entrainé via une crémaillère et un réducteur mécanique par un moteur électrique. Ce moteur
permet d'ouvrir ou bien de fermer le portail en inversant son sens de rotation. Le moteur est commandé
par deux relais, un pour chaque sens.
Le portail est muni de deux contacts de fin de course, l'un indique si le portail est complètement ouvert,
l'autre si le portail est complètement fermé.
Un gyrophare orange est aussi commandable et doit être activé à chaque déplacement du portail.
Enfin, un dispositif permet de détecter le passage ou la présence d'un objet entre la portée du portail. Cette
détection servira à assurer la sécurité lors du déplacement du portail.
Vous avez donc 4 entrées et 3 sorties pour l'automate:
BIP (I1)
Ouverture portail (O1)
Portail ouvert (I2)
Fermeture portail (O2)
Portail fermé (I3)
Gyrophare (O3)
Passage (I4)
2.2 Le programme de base
Ce programme permet d'ouvrir le portail avec la télécommande, puis le portail se referme après avoir été
complètement ouvert pendant une temporisation de dix secondes.
La télécommande (BIP) et les deux contacts de fin de course (Portail ouvert et Portail fermé) sont les
entrées de l’automate. Les sorties (Ouverture portail et Fermeture portail) commandent les deux sens de
rotation du moteur.
Nous pouvons définir quatre étapes :
 " état initial "
 " ouverture "
 " ouvert, tempo fermeture "
Le programme reste dans cet état jusqu'à ce que la sortie
d’une temporisation soit active. Cette temporisation A-C
permet de retarder l'activation d'un signal. Dans notre cas, la
sortie de la temporisation s'active dix secondes après que
l'entrée "portail ouvert" soit devenue active.
 " fermeture "
 Compléter le GRAFCET ci-après pour obtenir le fonctionnement désiré.
 Vous pouvez maintenant programmer, créer un fichier portail1. Nota : utilisation de l aide (?) possible.
 En mode simulation, effectuer les essais et si nécessaire, la mise au point du programme. Faire valider
par le professeur votre travail en préparant des commentaires sur la simulation réalisée.
Validation
fonctionnement
Heure :
Visa :
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2.3 Ajout d’un gyrophare
Les règles de sécurité rendent obligatoire la signalisation des mouvements du portail par un dispositif
lumineux. Les mêmes règles stipulent que le dispositif lumineux doit être activé quelques secondes avant
le mouvement.
Vous allez modifier le programme précédent pour utiliser le gyrophare orange afin de satisfaire ces règles.
Avant de programmer, compléter le GRAFCET ci-dessus en utilisant les explications qui suivent :
Les états n'ont pas changé : vous avez juste ajouté une logique permettant l'activation d'une sortie
gyrophare en coordination avec les sorties moteur.
Quand une commande moteur est activée, la sortie gyrophare est activée tout de suite, et l'activation de la
sortie moteur est retardée de quelques secondes (2 s dans notre application) par une temporisation A-C :
le gyrophare s'allume donc avant que le portail ne bouge dans un sens ou dans l'autre.
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Le bloc OU permet une activation de la sortie gyrophare par plusieurs sorties (une sortie de bloc peut
activer plusieurs entrées de blocs, mais l'inverse n'est pas possible).
 Créer un nouveau programme (portail2) à partir de la configuration précédente (portail1) en
incorporant les modifications proposées.
 En mode simulation, effectuer les essais et, si nécessaire, la mise au point. Faire valider par le
professeur votre travail en préparant des commentaires sur la simulation réalisée.
Validation
fonctionnement
Heure :
Visa :
2.4 Ajout de la détection d’un passage
Votre programme précédent fait son travail correctement. Le portail s'ouvre à la demande et se ferme tout
seul après quelques instants. Mais que se passe t-il si un obstacle reste dans l'ouverture ?
Vos programmes jusque là n'utilisent pas la détection de passage et ignorent donc si quelque chose
empêche la fermeture du portail. Si une voiture reste bloquée dans le passage du portail, les dégâts
peuvent être considérables.
Que doit-on faire si on détecte un obstacle ?
Vous décidez du comportement suivant.
Quand le portail est immobile (fermé ou ouvert), il ne se passe rien : il n'y a pas de danger.
Mais si le portail bouge, pour s'ouvrir ou bien se fermer, il s'arrête immédiatement, attend que l'obstacle
disparaisse, attend quelques secondes (3 s), puis s'ouvre complètement.
Il reprend ensuite le cycle normal : temporisation et fermeture.
C'est un peu arbitraire mais ça fonctionne bien dans la plupart des cas.
Beaucoup de portails ou de portes de garage automatiques fonctionnent de la sorte.
Voilà le programme précédent, modifié pour la prise en compte de la détection de passage :
Nota : pour ne pas surcharger le schéma, les liaisons filaires de "passage" ont été remplacées par des
liaisons par texte.
 Créer un nouveau programme (portail3) à partir de la configuration précédente (portail2) en
incorporant les modifications proposées.
 En mode simulation, effectuer les essais et, si nécessaire, la mise au point. Faire valider par le
professeur votre travail en préparant des commentaires sur la simulation réalisée.
Validation
fonctionnement
Heure :
Visa :
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Analyse séquentielle (Graphe d’états)
1 Le modèle
Les états du système sont représentés par des cercles (que l'on appellera
place). Des conditions d'évolution qui sont des combinaisons des variables
d'entrées externes permettent l'évolution du système (passage d'un état à un
autre état). Elles sont indiquées à coté des transitions représentées par des
traits. Un arc orienté relie une place à une transition et une transition à une
place. Une transition est franchie quand l'état qui la sensibilise est actif et
quand la condition d'évolution qui lui est associée est vraie. L'état initial est
indiqué par un astérisque ou un point. Les sorties (ou actions) associées aux
états sont indiquées à coté des places.
action
Nota.: un système étant dans un seul état à un instant donné, dans un graphe d'état une seule place est
active à un instant donné. En conséquence :
 dans un graphe d'états chaque transition a exactement un arc entrant et un arc sortant,
 les conditions d'évolution permettant de quitter un état doivent être exclusives.
Si l'on s'intéresse à l'évolution d'un tel graphe on obtient un seul jeton qui se déplace à travers les états.
On pourra donc avoir les structures suivantes :
2 Démarche pour établir le graphe :
 choix d'un état initial (*),
 recherche des états successeurs et des conditions d'évolution qui amènent dans ces états,
 on associe ensuite les actions aux états.
3 Exemple
On considère le portail coulissant en fonctionnement de base.
 Compléter le graphe d’états ci-dessous correspondant au fonctionnement souhaité.
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