Le language GRAFCET

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Le GRAFCET (acronyme de « GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes/Transitions » et de « GRAphe du groupe AFCET ») est un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme, particulièrement bien adapté aux systèmes à évolution séquentielle, c'est-à-dire décomposable en étapes.

Le GRAFCET représente donc graphiquement le fonctionnement d'un automatisme par un ensemble :

  • d'étapes auxquelles sont associées des actions
  • de transitions entre étapes auxquelles sont associées des réceptivités
  • des liaisons orientées entre les étapes et les transitions

Représentation du GRAFCET

Le mode de représentation qui est normalisé (norme NF C03190 de l'UTE) est le suivant :

Grafcet1.PNG
  1. Une étape est représentée par un carré repéré par un numéro identificateur. Une étape active peut être désignée par un point au-dessous du numéro. Les actions associées sont indiquées dans un rectangle relié à la partie droite. Une étape initiale est représentée par un carré doublé.
  2. Une liaison orientée est représentée par une ligne, parcourue par défaut de haut en bas ou de gauche à droite. Dans le cas contraire, on utilise des flèches. On évite les croisements.
  3. Une transition entre deux étapes est représentée par une barre perpendiculaire aux liaisons orientées qui la relient aux étapes précédente(s) et suivante(s). Une transition indique la possibilité d'évolution entre étapes. À chaque transition est associée une réceptivité inscrite à droite de la barre de transition. Une réceptivité est une équation logique qui, lorsqu'elle est vraie, permet de faire passer le système aux étapes suivantes .

Pour l'exemple ci-contre : L'étape 10 est active par défaut (étape initiale). L'action 1 est alors executée. Lorsque la condition 1 est vraie, l'étape 10 (et l'action 1) ne sont plus actives et l'étape 20, ainsi que l'action 2 sont activées. Lorsque la condition 2 est vraie, le système revient à l'état initiale.

Règles d'évolution

  1. L'initialisation : une situation initiale est caractérisée par le fait qu'un certain nombre d'étapes sont actives au début du fonctionnement. Ces étapes sont repérées sur le grafcet par un double carré.
  2. Le franchissement d'une transition : une transition est soit validée soit non validée. Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives (voir le tableau suivant). Elle ne peut être franchie :
    1. que lorsqu'elle est validée
    2. et que la réceptivité associée est vraie.
  3. L'évolution des étapes actives : le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
  4. Évolution simultanée : plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
  5. Activation et désactivation simultanées : si au cours du fonctionnement, une même étape doit être simultanément désactivée et activée, elle reste ACTIVE

Divergences

Grafcet divergence ET.PNG

Divergence en ET

Lorsque le franchissement d'une transition conduit à activer plusieurs étapes, les séquences issues de ces étapes sont dites « séquences simultanées ».

Les séquences simultanées débutent toujours sur une réceptivité unique et se terminent toujours sur une réceptivité unique.

En effet, les différentes séquences « démarrent » en même temps puis évoluent ensuite indépendamment les unes des autres. Ce n'est donc que lorsque toutes les étapes finales de ces séquences sont actives simultanément (ce qui se produit souvent après attente réciproque) que l'évolution peut se poursuivre par le franchissement simultané d'une même transition.

Le début et la fin des séquences simultanées sont représentés par deux traits parallèles.

Dans l'exemple ci-contre : Les étapes 31 et 32 seront actives simultanément lorsque la condition 1 sera franchie. La condition 3 sera franchissable seulement si les étapes 32 et 41 sont actives.




Grafcet divergence OU.PNG

Divergence en OU

Lorsque, à partir d'une étape, on peut effectuer un choix entre plusieurs séquences possibles conditionnées par plusieurs réceptivités exclusives, c'est une « sélection de séquences » ou « aiguillage ».

Pour une meilleure lisibilité, les différentes séquences possibles sont installées sous un trait horizontal qui représente l'élargissement de la sortie de l'étape, et se retrouvent par un trait analogue représentant l'entrée de l'étape à nouveau commune.


D'une façon analogue au double trait vu ci-dessus, on parle de « divergence » et de « convergence en OU » pour cette représentation.

Dans l'exemple ci-contre : Une fois l'étape 2 active, seule une des deux branches de la divergence en OU sera empruntée selon que la condition 1 ou 2 est vérifiée.




Grafcet saut reprise.PNG

Saut d'étape et reprise de séquence

Le saut d'étapes permet de sauter un certain nombre d'étapes si une condition logique est réalisée.

Exemple ci-contre : si la condition 2 est franchie avant la condition 1, les étapes 3 et 4 sont évitées et l'étape 5 est activée.

La reprise de séquence permet de répéter une même séquence jusqu'à ce que la réceptivité de fin de séquence soit vraie.

Exemple ci-contre : Une fois l'étape 4 active, la séquence étape 3-étape 4 est à nouveau parcourue si la condition 2 est vraie avant la condition 5.







Les réceptivités

Receptivite.PNG

Les réceptivités sont les conditions logiques qui permettent de passer les transitions entre les étapes du Grafcet.







Elle peuvent être de différents types :

Type Exemple
Textuel porte fermée et bouton marche actionné
logique booléenne `(a+b).bar c`
Front montant,

noté `uarr`. Indique que la réceptivité n’est vraie que lorsque la variable passe de la valeur 0 à la valeur 1.

`uarr c` : vraie lorsque c passe de 0 à 1.
Front descendant,

noté `darr`. Indique que la réceptivité n’est vraie que lorsque la variable passe de la valeur 1 à la valeur 0.

`darr c` : vraie lorsque c passe de 1 à 0.
Réceptivité dépendante du temps.

La notation est de la forme « t1/variable/t2 ». La réceptivité n'est vraie qu'aprés une durée t1 après que la variable passe de l’état 0 à l’état 1, elle ne redevient fausse qu'après une durée t2 aprés que la variable passe de l’état 1 à l’état 0. t1 ou t2 peuvent être omis.

  • 3s/a : passe de 0 à 1 3s aprés `uarr a`
  • a/4s : passe de 1 à 0 4s aprés `darr a`
  • 1s/a/3s : passe de 0 à 1 1s aprés `uarr a` et de 1 à 0 3s aprés `darr a`
Variable interne.

On peut désigner l'état logique d'activation d'une étape quelconque du GRAFCET par la notation Xn, n étant le numéro de l'étape.

X10 : état logique d'activation de l'étape 10.

Types d'actions

Type Exemple
Action continue.

L’exécution de l’action se poursuit tant que l’étape à laquelle elle est associée est active et que la condition d’assignation (expression logique de variables d’entrées et/ou de variables internes) est vérifiée. En l’absence de condition l’action s’effectue tant que l’étape à laquelle elle est associée est active.

Action continue.PNG
Action conditionnelle

Une proposition logique, appelée condition d'assignation, qui peut être vraie ou fausse, conditionne l’action continue.

Action conditionnelle.PNG
Action retardée

La condition d'assignation de l'action est temporisée par rapport à l'activation de l'étape.

Dans l'exemple ci-contre, la sortie S1 sera active 3s après l'activation de l'étape 10.

Condition tempo.PNG
Action limitée dans le temps

La condition d'assignation de l'action est limitée dans le temps par rapport à l'activation de l'étape.

Dans l'exemple ci-contre, la sortie S1 sera active pendant 4s à partir de l'activation de l'étape 10.

Condition limitee.PNG
Commentaire

Un commentaire relatif aux éléments graphiques de GRAFCET peut être placé entre guillemets.

Commentaire.PNG

Structuration des GRAFCETs

Dans un projet d'automatisme, il est souvent nécessaire de concevoir plusieurs GRAFCETs qui interagissent ensemble. Il existe plusieurs moyen de créer ces inter-actions:

Structuration par macro-étapes

Macro etape.PNG

Avec la notion de macro-représentation, on se donne le moyen de reporter à plus tard ou sur une autre page

la description détaillée de certaines séquences.

La macro-étape est la représentation unique d’un ensemble d’étapes et de transitions nommé expansion de macro-étape. L’expansion de la macro-étape commence par une seule étape d’entrée et se termine par une seule étape de sortie, étapes qui représentent les seuls liens possibles avec le GRAFCET auquel elle appartient.


Exemple :

Macro etape exemple.PNG
Le franchissement de la transition (1) active l’étape E2.

La transition (2) ne sera validée que lorsque l’étape S2 sera active. Le franchissement de la transition (2) désactive l’étape S2.

Structuration par GRAFCET de tâches et/ou sous-programme

La structuration par GRAFCET de sousprogramme(s) utilise les variable interne de type "Xn". On indique, entre guillemets (et pas dans un rectangle d’action), le nom du sous-programme appelé.

Exemple :

Sous programme exemple.PNG

Structuration par étapes encapsulantes/encapsulées

Un ensemble d’étapes peut être encapsulé par une étape encapsulante. Si et seulement si cette étape encapsulante est active, l’une au moins des étapes encapsulées est active. La structuration d’un grafcet global peut ainsi être réalisée par des liens d’encapsulation.

Encapsulation.PNG

L’astérisque placé à coté de l’étape 11 de l’encapsulation indique l’étape qui sera activée au même instant que l’étape encapsulante 1. Une encapsulation peut contenir une étape encapsulante (l’étape 12 dans l’exemple ci-dessus).


centre d'intérêt:logique