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MANCESDESSYSTÈMESSÉQUENTIELS . CI-1:A MÉLIORERLESPERFOR -

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Academic year: 2021

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(1)

CI-1 : A MÉLIORER LES PERFOR -

MANCES DES SYSTÈMES SÉQUENTIELS .

Objectifs ANALYSER-MODELISER-SIMULER-VALIDER-OPTIMISER

A l’issue de la séquence , l’élève doit être capable de :

• décrire l’état du système en utilisant des mémoires

• déterminer le temps de cycle du système

• synchroniser les évolutions de certaines parties du système

• modifier localement le GRAFCET pour faire évoluer le comportement.

La hiérarchie, le forçage de situations et l’encapsulation sont hors programme, MAIS tombent aux concours ! !

Table des matières

1 Système séquentiel 2

1.1 Définition . . . 2

1.2 Structure d’un système séquentiel . . . 2

1.3 Chronogrammes ou diagramme de Gantt . . . 3

2 Mémoires 3 2.1 Principe de réalisation d’une fonction mémoire . . . 3

2.2 Bascule RS . . . 4

2.3 Bascules RS synchronisés . . . 5

3 Le GRAFCET 6 3.1 Introduction . . . 6

3.2 Les règles d’évolution du modèle GRAFCET . . . 7

3.3 Les différents types de séquences . . . 8

3.4 Exemples d’évolutions . . . 10

3.5 Quelques éléments particuliers . . . 11

3.6 Les différents points de vue du GRAFCET . . . 13

4 Structuration et hiérarchisation des grafcets 14 4.1 Synchronisation des GRAFCET . . . 14

4.2 Macroétape . . . 15

4.3 Etapes encapsulantes . . . 15

4.4 Hiérarchisation des grafcet par "Forçage" . . . 18

5 Performances d’un système logique séquentiel 20

(2)

1 Système séquentiel

1.1 Définition

DÉFINITION: Système séquentiel

Système où l’état des sorties Si dépend de l’état des entrées à l’instant présent, mais aussi de l’histoire de l’évolution des entrées-sorties.

EXEMPLE: Commande d’un moteur électrique par un système séquentiel (Figure 1). On remarque sur le chronogramme de droite que la sortie S peut présenter une valeur différente (0 ou 1) pour une configuration identique des entrées m et a.

Commande

Moteur S Amplificateur

Moteur marche : m

arrêt : a

m a

S t

Commande d’un moteur électrique

Le système est capable de mémoriser de l’information. Cette information mémorisée est l’état du système, qui peut être représenté par un vecteur d’état#»X =(x1,x2, . . . ,xn).

Système de commande

X =

x1

. . . xn

E S

Système de commande

E S

X

Représentation d’un système séquentiel par un système combinatoire muni d’un vecteur d’état Connaissant #»

X et

E , la sortie

S peut être déterminée comme une fonction booléenne de

X et de

E :

S = f (

X,#»

E ). L’état interne #»

X à l’instant t dépend de

E (t) et de l’état interne immédiatement précédent :

X = fE (t).

X (t−∆t) . 1.2 Structure d’un système séquentiel

La structure d’un système séquentiel fait apparaître deux blocs fonctionnels combinatoires.

Un système séquentiel évolue à partir d’entrées logiques et à partir de son état caractérisé par un certain nombre de variables internes. Les variables internes évoluent à partir des entrées et de leurs propres valeurs mémorisées.

La mémorisation des variables internes Yi(Yn+1) est réalisée au moyen d’éléments spécifiques ou dans la construction même du système. Les temps de propagation des signaux dans le bloc C1 permettent de définir les valeurs actuelles des variables internes yi(Yn) et les futures valeurs Yi (Yn+1).

(3)

2. MÉMOIRES 3/20

Bloc combinatoire C1

Bloc combinatoire C2

Mémorisation

Entrée Yi

yi

Sortie

1.3 Chronogrammes ou diagramme de Gantt

Afin de caractériser ces systèmes, on utilise alors les chrono- grammes (aussi appelés diagrammes de Gantt). On représente l’évolution chronologique des entrées et sorties en considérant des changements d’états instantanés et simultanés.

Exemple de chronogramme :

t e1

e2 e3 S1

S2

2 Mémoires

DÉFINITION: Fonction mémoire

Fonction ayant pour but de conserver une information de l’état des variables, de se souvenir d’un événement du passé

On utilise notamment les fonctions mémoires pour réaliser des compteurs.

2.1 Principe de réalisation d’une fonction mémoire

Le principe de réalisation d’une fonction mémoire repose sur le fait d’utiliser la sortie comme entrée pour maintenir l’infor- mation.

e

s S

1 1

1

? s représente l’état de la

sortie S à l’instant im- médiatement précédent.

Exemple de réalisation d’une mémoire élémentaire

Si initialement e et s sont à 0, un passage de e à 1 à un instant t0 conduit à s=1 pour t > t0, quelle que soit la valeur de e après t0. S mémorise si e est passé à 1 au cours du temps.

L’inconvénient de cette mémoire élémentaire est qu’il est impossible de la remettre à zéro !

(4)

2.2 Bascule RS

Une bascule RS est un composant de mémorisation à deux entrées : R et S 2.2.1 Représentation

S (set) entrée de mise à un de la mémoire

R (reset) entrée d’effacement de la mémoire

Q sortie S

R Q Q

2.2.2 Fonctionnement

R S Qn+1

0 0 Qn

0 1 1

1 0 0

1 1 ?

Mémorisation (Q variable d’état)

Combinaison à déterminer

2.2.3 Tableaux de Karnaugh

0 0 0

1 1 1

?

?

00 01 11 10

0 1 r.s Qn

2.2.4 Réalisation de la bascule

En fonction de la valeur de la sortie Q choisie pour la combinaison RS =1, on aboutit à différentes réalisations

Bascule RS à déclenchement prioritaire RS =1 7→ Q=0

t r

s Q1

Q2

Architecture d’une mémoire à déclenchement prioritaire

Q1= s+Q2= s+r+Q1= s.(r+Q1) et Q2=r+Q1=r.(s+Q2) REMARQUE: Q2, Q1

Bascule RS à enclenchement prioritaire RS =1 7→ Q=1

t r

s Q1

Q2

Architecture d’une mémoire à enclenchement prioritaire

(5)

2. MÉMOIRES 5/20

Q1= s.Q2=s.r.Q1=s+(r.Q1) et Q2=r.Q1=r+(s.Q2) REMARQUE:Q2,Q1

Bascule RS à entrée simultanée passive RS =1 7→ Qn= Qn−1(mémorisation)

Architecture d’une mémoire à à entrée simultanée passive

Bascule RS à entrée simultanée active RS =1 7→ Qn= Qn−1(commutation)

Architecture d’une mémoire à à entrée simultanée active

2.3 Bascules RS synchronisés

Ces mémoires sont utilisées en informatique. Les entrées R et S ne sont lues qu’à chaque temps d’horloge. Le temps de propagation dans les portes logiques et les fils limite la fréquence de l’horloge.

On distingue les bascules à détection sur les fronts montant de l’horloge et les bascules à détection sur les fronts descendant de l’horloge.

Détection sur les fronts montant de l’horloge : R

S

Q

Q

h : Clock t

t h

h Détection sur les fronts descendant de l’horloge :

t t h

h

R

S

Q

Q h : Clock

EXEMPLE : : Bascule RS synchronisée sur les fronts montants

t t t t h

S R Q

REMARQUE:Ce type de mémoire nécessite de l’énergie. Les informations sont perdues en cas de coupure de l’alimentation (mémoire RAM).

(6)

3 Le GRAFCET

DÉFINITION: GRAFCET

GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes Transitions.

Les règles du GRAFCET font l’objet d’un norme internationale CEI 60848 (août 2002).

Il est né en 1977 au sein du groupe de travail l’AFCET (Association Francaise pour la Cybernétique Economique et Tech- nique) et a été normalisé en France en 1982.

Cet outil est apparu comme nécessaire pour décrire ou concevoir les automatismes séquentiels. Comme tout langage, il pos- sède un vocabulaire et est articulé autour de règles grammaticales à connaître.

Avantages :

• Il est indépendant de la technologie employée pour la réalisation de l’automatisme.

• Il est bien adapté pour l’étude des systèmes faisant intervenir un grand nombre de variables d’entrée.

• Il permet de prendre en compte des évolutions simultanées ou des choix de plusieurs séquences.

3.1 Introduction

3.1.1 Présentation

Le GRAFCET est utilisé pour décrire et commander l’évolution de systèmes séquentiels.

1 Attendre

pièce de monnaie et café "long" ou

"court" et eau à température 2 Elaborer la boisson

boisson élaborée

3 Elaborer la mouture

5

Dose de café moulu

4 Préparer

l’eau Dose d’eau rempli 6

=1

Etape Initiale

Etape active ou inactive Action associée ou inactive Liaisons orientées

Divergence en ET Réceptivité

Transition validée ou non Etape d’attente

Convergence en ET

Il permet de représenter :

(7)

3. LEGRAFCET 7/20

• D’une part lesvariables de sortie placées dans les rectangles liés aux étapes. Ce sont les Actions ou ordres qui sont les éléments à réaliser par le système : valeur ajoutée à obtenir, évènements souhaités. . . .

• D’autre part les variables d’entrée placées à droite du trait représentant les transitions. Elles caractérisent l’état du système ou les évolutions réalisées par le système ; elles sont appelées Réceptivités du GRAFCET.

3.1.2 Règle de lecture du GRAFCET

Le sens d’évolution du GRAFCET est de haut en bas (sauf dans le cas de rebouclages du bas vers le haut, une flèche précise alors le sens).

3.1.3 Règle de conception du GRAFCET

L’alternance Etape-Transitiondevra toujoursêtre respectéemême dans le cas de GRAFCET à structure évoluée.

3.1.4 Vocabulaire

• Une étape est soitactive, soitinactive

• Variable d’étape : on associera la lettreXau numéro d’une étape pour définir une variable d’étape.

EXEMPLE : : X4 est la variable d’étape associée à l’étape 4 ; la variable X4 vaut 1 si l’étape 4 est active, et 0 si l’étape 4 est inactive.

• Actions associées à une étape : Elles traduisent ce qui doit être fait chaque fois que l’étape est active. Les actions sont décrites de façon littérale ou symbolique à l’intérieur de rectangles reliés au symbole de l’étape.

• Une transition peut êtrevalidéeounon;franchissableounon. Donc pour décrire l’évolution du GRAFCET précédent, on dira : "Lorsque l’étape (1) est active, la transition (T1) est validée ; si la réceptivité associée à la transition (T1) est vraie, la transition (T1) est franchie ; alors, l’étape (1) se désactive et l’étape (2) devient active".

• L’ensemble (ou la liste) des étapes actives, définit lasituationdu GRAFCET à un instant donné.

EXEMPLE:{12,21,35}(les étapes actives à un instant donné sont indiquées entre accolades).

• On pourra décrire l’évolution du GRAFCET par ungraphe d’évolutionqui met en évidence la succession des situa- tions et des transitions franchies

EXEMPLE:pour le GRAFCET tracé précédemment :{0}T 0→ {1}→ {2}T 1 Bon→ {3}→ {0}T 3 → {1}T 0 → {2}T 1 Mauvais→ {4}

3.2 Les règles d’évolution du modèle GRAFCET

3.2.1 Situation initiale

La situation initiale caractérise le comportement initial de la partie commande vis-à-vis de l’extérieur. Elle est définie par les étapes initiales, activées à la mise sous tension de la partie commande. Elle traduit généralement un comportement de repos.

Uneétape initialeest représentée par undouble carré.

12 Action A

(8)

3.2.2 Franchissement d’une transition

Une transition est ditevalidéelorsque toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à cette transition sontactives.

Lefranchissement d’une transitionse produit :

• Lorsque la transition estvalidée,

• ET QUEla réceptivité associée à cette transition estVRAIE.

Une transition franchissable est obligatoirement franchie.

c 14

b

12 A

15

3.2.3 Evolution de la situation Le franchissement d’une transition en- traîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement sui- vantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

3.2.4 Evolutions simultanées Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

3.2.5 Activation et désactivation simultanées d’une étape Si une même étape doit être activée et désactivée simultanément, elle reste ac- tive.

6 a 7

a=1

6 a 7

2 a.X4 3

4

a.X2 5

2 a

3 a.X2 4

3.3 Les différents types de séquences

3.3.1 Séquence unique

Une séquence unique est composée d’une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres. Chaque étape n’est suivie que par une seule transition, chaque transition n’est suivie que par une seule étape.

3.3.2 Séquences simultanées (divergences ou convergences en ET)

Graphes d’évolution :

• Au divergent (activation de séquences parallèles) : {11} T1 {12,13}

• Au convergent (synchronisation de séquences) : {21,22} T6 {23}

Les étapes (21) et (22) sont parfois appelées étapes d’attente car il est nécessaire que ces deux étapes soient actives pour que le GRAFCET puisse évoluer vers l’étape (23).

(9)

3. LEGRAFCET 9/20

11 T1

12 13

T2 T3

31

T11 32

T13 33

T12 T13

T4 21

T5 22

T6 23

T7

T15 41

T16

T17 42

T17

43 T19

3.3.3 Les sélections de séquences (divergences ou convergences en OU)

REMARQUE:La sélection de séquence n’est pas exclusive. Si les transitions T1 et T3 peuvent être franchies en même temps alors elles le sont (règle 4). Les deux séquences sont alors activées.

Graphes d’évolution :

• Au divergent : (deux évolutions sont possibles) {51}









T1 {52}. . .

T3 {53}. . .

• Au convergent : (deux évolutions sont indépendantes) {61} T6 {63}

{62} T8 {63}

51

T1 52

T3 53

T2 T4

71 T11

72 73

T12 T13

T5 61

T6

T7 62

T8

63 T9

T14 81

T15 82

T16 83

T17

3.3.4 Formes particulières de sélection de séquences

Saut d’étape : Le saut d’étape permet de sauter une ou plu- sieurs étapes, lorsque les actions à effectuer dans ces étapes de- viennent inutiles ou sans objets.

10

11

12

Reprise de séquence : La reprise de séquence permet de recom- mencer plusieurs fois la même séquence tant que la condition de sortie n’est pas obtenue.

10

11

12

(10)

3.4 Exemples d’évolutions

3.4.1 Transition non validée

2

3 a+b (2)

L’étape amont 2 n’étant pas active, la transition (2) n’est pas validée.

L’état logique de la réceptivité associée (a+b) est sans influence.

2 3

a+b (2)

5 6 7

3.4.2 Transition validée

2

3

a+b (=0) (2)

Toutes les étapes précédentes sont actives.

La transition (2) est validée mais l’état logique de la réceptivité associée n’en permet pas le franchis- sement (a+b=0).

2 3

a+b (=0) (2)

5 6 7

3.4.3 Transition franchissable

2

3

a+b (=1) (2)

L’état logique de la réceptivité passant de 0 à 1, la transition est franchissable.

On est dans un état transitoire (théoriquement de temps nul).

2 3

a+b (=1) (2)

5 6 7

3.4.4 Transition franchie

2

3

a+b (=1) (2)

La transition estfranchie.

L’étape (ou les étapes) immédiatement sui- vante(s) est (sont) simultanément activée(s).

L’étape (ou les étapes) amont est (sont) simulta- nément désactivée(s).

2 3

a+b (=1) (2)

5 6 7

(11)

3. LEGRAFCET 11/20

3.5 Quelques éléments particuliers

3.5.1 Mode de fonctionnement

Deux modes de fonctionnement de sorties (actions) sont associés aux étapes : le mode continu et le mode mémorisé.

3.5.1.1 Mode continu (Assignation sur l’état)

Une action est assignée sur l’état lorsque sa valeur dépend directement de l’état logique de l’étape.

L’action A est assignée à la valeur vraie 1 si l’étape X12 est active, à la valeur fausse 0 si l’étape X12 n’est pas active. Si la durée de l’étape est infiniment courte, on dit alors que l’évolution estfugaceet l’action n’est pas assignée.

12 Action A

Assignation conditionnelle :

Le rectangle dans lequel l’action est inscrite est surmonté d’un trait vertical court et d’une proposition logique appeléecondition d’assignation.

La condition d’assignation est le résultat booléen d’une combinaison de plusieurs variables d’entrées et d’étapes

f

20 ACTION B

Condition d’assignation

e

Cette condition d’assignation ne doit jamais comporter de front de variable (front montant ou descendant).

3.5.1.2 Mode Mémorisé

Le mode mémorisée correspond à une affectation de la sortie sur un évènement.

La syntaxe des actions dans le mode mémorisé prend le nom d’affectation et s’écrit: = (deux points, égal).

L’action liée à l’étape 25 est une incrémentation (augmentation d’une unité d’un compteur, nommé, dans cet exemple C).

24 A :=1

25 C :=C+1

Lorsque l’étape 25 est active, on donne à la valeur C, la valeur C+1. Cette opération est renouvelée tant que l’étape 25 reste active. La fréquence de renouvellement est reliée à la fréquence de l’horloge qui pilote le système (une opération à chaque pas de temps de l’horloge)

Instant d’affectation :

Une affectation étant une action très brève, il peut être intéressant de spécifier très précisément l’instant exact de prise en compte de cette affectation. Trois cas sont prévus par la norme :

(12)

22 B :=0 22 B :=0 22 B :=0

Affectation à l’activation de l’étape Affectation à la désactivation de l’étape Affectation sur un événement (front)

3.5.2 Les réceptivités particulières

3.5.2.1 Réceptivité toujours vraie

Une réceptivité toujours vraie 1 peut être associée à une transition. La notation est la suivante :

1

3.5.2.2 Réceptivités non booléennes

Des tests non booléens peuvent être effectués dans les réceptivités. Ces tests sont mis entre crochets [ ] . Le résultat du test est logique 0 ou 1.

[C0<3]

3.5.2.3 Temporisation

La syntaxe normalisée de la temporisation est :t1 / En.

• t1exprime une durée suivie de l’unité de temps.

• Enest la variable dont le passage de l’état logique 0 vers l’état logique 1

déclenche la prise en compte de la duréet1. t1

En t1/En

t1est le retard apporté au changement d’état de la variable tempo= t1 / En, par rapport au changement d’état de la variable temporiséeEn.

EXEMPLE:

24

4s/X24 25

Utilisation dans une réceptivité

23 g

Action E 3s/X23

Action F 1s/X23

3 s 1 s X23

g Action E Action F

Action E : retardée - Action F : limitée dans le temps Utilisation dans une condition d’assignation

REMARQUE1: La variable temporiséeEndoit rester vraie pendant un temps égal ou supérieur àt1pour que la tempori- sation puisse prendre la valeur "1".

REMARQUE2: certain logiciels d’édition de GRAFCET utilisent des notations qui peuvent différer de la norme : exemple

(13)

4. STRUCTURATION ET HIÉRARCHISATION DES GRAFCETS 13/20

3.5.2.4 L’opérateur à retard

Opérateur à retard : l’action peut être déclenchée avec un temps de retard (t1) et/ou main-

tenue, après la désactivation de l’étape correspondante, pendant un temps (t2). t1 t2 L’opérateur à retard estt1/En/t2;

• t1 est le retard apporté sur la sortie Sn au changement de l’état logique "0" vers l’état logique "1" de l’entrée "En" ;

• t2 est le retard apporté sur la sortie Sn au changement de l’état logique "1" vers l’état logique "0" de l’entrée "En" ;

• t1 et t2 doivent être remplacés par leur valeur réelle suivie de l’unité de temps choisie.

La figure ci-contre montre que la première partiet1/Ende l’opé- rateur se comporte comme une temporisation, et que la deuxième partieEn/t2limite l’activation de la variableSnà une durée "t2"

après la désactivation de la variableEn. t1 t2

En t1/En/t2

Les conditions d’emploi sont les mêmes que pour la temporisation.

REMARQUE:la variableEndoit rester vraie au minimum pendant le temps "t1" pour que la sortieSndevienne active.

3.6 Les différents points de vue du GRAFCET

Un GRAFCET peut être décrit de 3 points de vues différents : points de vue système, partie opérative et commande.

EXEMPLE:Système de perçage 3.6.1 Point de vue système Il s’agit de la compréhension globale du système en terme de taches. On l’appelle aussi GRAFCET de coordi- nations des tâches.

0

Conditions initiales ordre de démarrage

1 Percer

Pièce percée

0

Fin de course

arrière . ordre de démarrage 1 Sortir tige Rotation

Fin de course avant 2 Rentrer tige Rotation

Fin de course arrière

3.6.2 Point de vue partie opérative (procédé)

Description littérale des mouvements des actionneurs sans préjuger de la partie commande.

(14)

3.6.3 Point de vue partie commande L’opérateur ne décrit que les ordres émis (P+,P−) et les réceptivités (v0,v1, . . .) en tenant compte de la technologie employée.

A0.Dcy

1 A+ Km

A1

2 A- Km

A0

4 Structuration et hiérarchisation des grafcets

Afin de simplifier la description d’un GRAFCET , il est possible de le décomposer en sous-systèmes et de lui donner une structure à l’aide de différents outils : synchronisation de grafcet, macro-étapes, encapsulation, forçage.

4.1 Synchronisation des GRAFCET

20

X12.X32.X52 21

22

23

24

25

26 " Attente "

27 VEB+

vebs (t20)

(t21)

(t22)

(t23)

(t24)

(t25)

(t26)

(t27)

10 X51

11 VDP−

vd pr 12

13 VDP+

vddint 14

acquit 15

vd ps.pb 16

X20.X30.X40.X50 (t10)

(t11)

(t12)

(t13)

(t14)

(t15)

(t16)

30

31 VS C+

vscs 32

33 VS C−

vscm 34

35 VS C−

vscr (t30)

(t31)

(t32)

(t33)

(t34)

(t35)

40

41 VC M+

vcms

42 OP

po 43 VC M−

vcmr (t40)

(t41)

(t42)

(t43)

50

f in_bobinage

51 VG−

vgr 52

53 VG+

vgs (t50)

(t51)

(t52)

(t53) Dispositf de

descente pelle

Support de coupe

Chargeur

de mandrin Grille

L’utilisation des variables d’étapes Xn permet la synchronisation des GRAFCET.

(15)

4. STRUCTURATION ET HIÉRARCHISATION DES GRAFCETS 15/20

4.2 Macroétape 4.2.1 Définition

Une macro-étape (par ex. : M30 sur la figure ci-contre) placée dans un GRAFCET (ditGRAFCET principal) est l’unique représentation d’un ensemble d’étapes et de transitions nomméexpansion de la macro-étape.

4.2.2 Intérêt

Améliorer la lisibilité des GRAFCET ; 4.2.3 Propriétés

L’expansion de la macro-étape est un GRAFCET qui com- porte :

• une étape d’entrée (et une seule) dont le symbole com- mence parE

• une étape de sortie (et une seule) dont le symbole com- mence parS

• Ces deux étapes sont les seuls liens possibles entre l’ex- pansion de la macro-étape et le GRAFCET principal.

Le symbole rectangulaire de la macro-étape placé dans le GRAFCET principal comporte trois cases :

la case supérieure (c1) : elle correspond à l’étape d’en- trée E30 de l’expansion de la macro-étape.

la case centrale (c2) : elle comporte le repère de la macro-étape ; un commentaire placé à côté peut rappe- ler la fonction de la macro-étape

la case inférieure (c3) : elle correspond à l’étape de sortie S30 de l’expansion de la macro-étape.

1

M20 M30

M40

DCy·z·S0

1

S0

Macro-étape M40

"Malaxage - Évacuation"

E40

41

S40 Macro-étape M30

"Amenage briquettes"

E30

31

32

S30

Macro-étape M20

"Dosage produit"

E20

21

22

S20 VA a

VB b

VC z M

DP

MT DP

MT DP

MR

MP+

MP- MR t1/XE40

s1

u

M30 1 c1

c2

c3

REMARQUES:

• L’expansion de la macro-étape peut et doit toujours pouvoir s’insérer dans le graphe principal à la place du symbole de macro-étape.

• L’expansion de macro-étape peut elle-même comporter des macro-étapes.

• L’expansion de macro-étape peut comporter des étapes initiales (cela reste déconseillé, et ce ne doit être ni l’étape d’entrée, ni l’étape de sortie).

4.3 Etapes encapsulantes

4.3.1 Définition

(16)

4.3.2 Etape encapsulante

Cette notation indique que cette étape contient d’autres étapes dites encapsulées dans une ou plusieurs encapsu- lations de cette même étape encapsulante.

10

L’étape encapsulante possèdetoutesles propriétés de l’étape.

Une étape encapsulante peut donner lieu à une ou plusieurs encapsulations possédant chacune au moins une étape active lorsque l’étape encapsulante est active, et ne possédant aucune étape active lorsque l’étape encapsulante est inactive.

0

1

*

Dcy

X44

#

4.3.3 Représentation graphique d’une encapsulation

Une encapsulation # d’une étape encapsulante ♭peut être représentée par le grafcet partiel des étapes encapsulées, ceint d’un cadre sur lequel est placé en haut à gauche le nom ♭de l’étape encapsulante, et en bas à gauche le repère # de l’encapsulation représentée.

Dans une encapsulation, il convient que l’ensemble des étapes encapsulées constitue un graf- cet partiel dont le nom peut servir de repère à l’encapsulation correspondante.

4.3.4 Désignation globale d’une encapsulation

Une encapsulation # d’une étape encapsulante ♭ peut être décrite globalement par une expression littérale dans laquelle l’étape encapsulante♭est désignée par la variable d’étape X♭, l’encapsulation par le symbole /, et les étapes encapsulées par le nom du grafcet partiel G# auquel elles appartiennent : X♭/G#.

REMARQUE:cette représentation suppose que le grafcet partiel désigné ait été préalablement défini.

4.3.5 Etape encapsulante initiale

Cette représentation indique que cette étape participe à la situation initiale.

10

Dans ce cas, l’une, au moins, des étapes encapsulées dans chacune de ses encapsulations doit être également une étape initiale.

4.3.6 Lien d’activation 50

* Représenté par un astérisque * à gauche des symboles d’étapes encapsulées, le lien d’activation indique quelles sont les étapes encapsulées actives à l’activation de l’étape encapsulante.

(17)

4. STRUCTURATION ET HIÉRARCHISATION DES GRAFCETS 17/20

ATTENTION!Il ne faut pas confondre le lien d’activation avec l’indication des étapes initiales qui peuvent être encapsulées.

Il est toute fois possible qu’une étape initiale encapsulée possède également un lien d’activation.

La désactivation d’une étape encapsulante a pour conséquence la désactivation de toutes ses étapes encapsulées. Cette désac- tivation est souvent le fait du franchissement d’une transition aval de l’étape encapsulante, mais peut également résulter de tout autre moyen de désactivation (forçage ou encapsulation de niveau supérieur).

EXEMPLE:

L’étape encapsulante 9 est nécessairement une étape initiale, car elle encapsule l’étape initiale 42.

9

42

43

44 42

* 9

G4 65

*

66 67

9

G3

L’encapsulation G4 de l’étape encapsulante 9 contient les étapes 42, 43 et 44.

L’étape initiale 42 participe à la situation initiale, elle est donc active à l’instant initial. Par contre, à chaque activation de l’étape 9, consécutive à l’évolution du grafcet, l’étape 44 est activée.

L’encapsulation G3 de l’étape encapsulante 9 contient les étapes 65, 66 et 67.

L’étape initiale 65 participe à la situation initiale, elle est donc active à l’instant initial. Elle est aussi activé à chaque activation de l’étape 9 consé- cutive à l’évolution du grafcet.

4.3.7 Exemple

10

11

12

BPAU·Smanu

z·S0·Sauto

BPAU Smanu BPAU

0

1 1

* Dcy

X44 12

GM

20

21

22

23 VA a

VB b

VC z

* 1

Dosage

30

31

32

33 MT DP

MT DP

MT DP

* 1

Amenage

40

41

42

43

44

*

MP+

S1 MP- S0 X23·X33

MR t1/X41

MR 1

Malaxage

L’étape encapsulante 1 possède 3 encapsulations représentées par les grafcets partiels Dosage, Amenage et Malaxage. Le grafcet partiel GM est encapsulé par l’étape 12 du grafcet principal.

(18)

La désactivation de l’étape 12 provoque celle de toutes les étapes de GM.

La désactivation de l’étape 1 provoque celle de toutes les étapes des grafcets partiels Dosage, Amenage et Malaxage.

4.4 Hiérarchisation des grafcet par "Forçage"

4.4.1 Hiérarchisation des grafcets

Pour faciliter la conception et la maintenance des programmes écrits en langage GRAFCET, il est nécessaire qu’une hiérar- chie claire soit mise en place entre les différents graphes.

La figure ci-dessous montre une structure caractéristique de GRAFCET d’un système complexe, avec différents niveaux hié- rarchiques ; Sur cet exemple, le forçage d’un GRAFCET donné n’est possible que par un GRAFCET d’un niveau supérieur.

Cette hiérarchie est établie à l’aide d’ordres appelésordres de forçagedécrits dans les paragraphes suivants.

Le caractère prioritaire des ordres de forçage par rapport aux règles d’évolution confèrera la notion de hiérarchie associée au forçage.

La cohérence de la hiérarchie impose que :

• Si un GRAFCET force un autre GRAFCET, la réciproque est impos- sible.

• A un instant donné du fonctionne- ment, un GRAFCET ne peut être forcé que par un et un seul autre GRAFCET.

(19)

5. PERFORMANCES DUN SYSTÈME LOGIQUE SÉQUENTIEL 19/20

4.4.2 Situations d’un GRAFCET

Appellations Définitions

SITUATION Ensemble des étapes actives d’un GRAFCET à un instant donné

SITUATION INITIALE{S init} Ensemble des étapes actives d’un GRAFCET partiel à l’instant initial (mise en marche) SITUATION COURANTE{∗} Ensemble des étapes actives d’un GRAFCET partiel à l’instant considéré

SITUATION VIDE{ } Correspond à la situation dans laquelle aucune étape n’est active

SITUATION DONNEE{I,J, . . .} Correspond à la situation dans laquelle les étapes données (I, J, ..) sont seules actives 4.4.3 Ordres de forçage

L’ordre de forçage est associé à une étape du GRAFCET partielmaître. Il définit la situation à atteindre par un ou plusieurs GRAFCET partiels appartenant au même GRAFCET global.

L’ordre de forçage se note : (ordre encadré d’un double trait)

• NOMGRAF étant le nom du GRAFCET forcé

• {I,J,K, . . .}étant la liste des étapes à activer lors du forçage.

4.4.4 Propriétés

• Le forçage ne s’exécute que si l’étape du GRAFCETmaîtreà laquelle l’ordre est associé est active.

• Lors du forçage, toutes les étapes du GRAFCET forcé qui ne sont pas citées dans la liste, se désactivent

• Le GRAFCET forcé ne peut pas évoluer tant qu’il est soumis à l’ordre de forçage.

• Dès que l’ordre de forçage cesse, le GRAFCET précédemment forcé évolue à partir de la dernière situation forcée, en respectant les règles d’évolution normales.

4.4.5 Différentes possibilités de forçage

5 G2{ } 14

15

G1 G2

25 G2{33} 32

33

G1 G2

45 G2{S init} 52

53

G1 G2

avec S init : G2{52}

65 G2{∗} 72

73

G1 G2

Fig. a Fig. b Fig. c Fig. d

• Forçage en situation vide (Fig. a) : elle est désignée par{ } dans l’ordre de forçage ; le GRAFCET forcé n’a plus d’étape active ; il n’aura aucune possibilité d’évolution après la disparition de l’ordre de forçage.

• Forçage dans une situation donnée (Fig. b) : seules les étapes forcées sont actives.

• Forçage en situation initiale (Fig. c) : elle est désignée par{S init} dans l’ordre de forçage.

(20)

5 Performances d’un système logique séquentiel

On peut décliner les performances d’un système continu (précision, rapidité, stabilité) pour un système logique séquentiel :

• Le GRAFCET doit respecter précisément tous les aspects du cahier des charges.

• Le GRAFCET doit être rapide en réduisant les temps de cycle au minimum afin d’augmenter la cadence du système complet. (Calcul du temps de cycle en estimant le temps de chaque opération. Réaliser des taches en parallèle permet de réduire le temps de cycle.)

• Le GRAFCET doit être stable : la partie commande ne doit jamais aboutir à une situation non prévue et conduisant à un bloquage ou un fonctionnement dégradé. (Il faut envisager tous les chemins possibles à travers le GRAFCET. Ce type de vérification est complexe)

10

M11

12

13

20

M21

22

23 0

10

M11

20

M21

14

15

M16

17 M16

24

25

M26

27 M26

19 29

Avancer Wagonnet A Avancer Wagonnet B

Aiguiller voie A Aiguiller voie B

Avancer Wagonnet A Avancer Wagonnet B

Reculer Wagonnet A Reculer Wagonner B

prod. Wagonnet en A

fin remplissage A

Wagonnet au poste d’attente A

1

aiguillage vers voie A

Wagonnet au poste de déchargement

fin déchargement

Wagonnet au poste d’attente A

Wagonnet au poste de chargement A

prod. Wagonnet en B

fin remplissage B

Wagonnet au poste d’attente B

1

aiguillage vers voie B

Wagonnet au poste de déchargement

fin déchargement

Wagonnet au poste d’attente B

Wagonnet au poste de chargement B

«Remplissage A » «Remplissage B»

«Décharger Wagonnet»

«Décharger Wagonnet»

Références

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