Mathématiques appliquées

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Grafcet avec sélections de séquences  

 Grafcet avec sélection de séquences

Au cours de cette étude, vous apprendrez et vous verrez:

  • les règles générales du Grafcet avec sélection de séquences;
  • la réalisation pratique de ce type d'automatisme avec des séquenceurs pneumatiques;

Vous procéderez au montage et à la vérification du fonctionnement de trois circuits réalisant le Grafcet avec sélection de séquences.

Définition et règles générales

Un Grafcet avec sélection de séquences est un Grafcet où, après une étape, il y a possibilité de franchissement de deux ou de plusieurs transitions.

  •  Le franchissement de chaque transition conduira à la réalisation de la séquence ou de l'action qui suit cette transition.

Cependant, le choix entre ces séquences doit être exclusif, c'est-à-dire que seulement une des transitions peut être franchie à la fois.

La figure 3.1 montre un exemple de Grafcet avec sélection de séquences.

Figure 3.1   Grafcet avec sélection de séquences.

Vous remarquez que lorsque l'étape 3 est active, il est possible de réaliser trois séquences

 On parle alors de divergence en "OU". Cette divergence se caractérise par un choix conditionnel entre les trois séquences suivantes :

- la séquence 1, composée de l'étape 4 et de l'étape 5 ;

- la séquence 2, composée de l'étape 6 et de l'étape 7 ;

- la séquence 3, composée de l'étape 8 et de l'étape 9.

La réalisation de chacune de ces séquences est conditionnée par le franchissement de chacune des transitions suivantes :

- la transition entre l'étape 3 et l'étape 4, pour réaliser la séquence 1 ;

- la transition entre l'étape 3 et l'étape 6, pour réaliser la séquence 2 ;

- la transition entre l'étape 3 et l'étape 8, pour réaliser la séquence 3.

Ainsi, suivant la transition franchie, l'automatisme réalisera la séquence 1, la séquence 2 ou la séquence 3. Il faut remarquer que ce choix est exclusif et qu'une seule transition est franchissable. Pour franchir l'une ou l'autre de ces transitions, l'étape 3 doit être active. A ce moment, la réalisation d'une séquence parmi les trois dépendra des trois réceptivités 1SM, 2SM ou 3SM. Si la réceptivité 1SM est logiquement "VRAIE", les réceptivités 2SM et 3SM doivent être logiquement "FAUSSES". C'est la séquence 1 qui sera alors réalisée. De même, si la réceptivité 2SM est logiquement "VRAIE", les deux réceptivités 1SM et 3SM doivent être logiquement "FAUSSES" et c'est la séquence 2 qui devra être réalisée. Enfin, si la réceptivité 3SM est logiquement "VRAIE", les réceptivités 1SM et 2SM doivent être logiquement "FAUSSES" et c'est la séquence 3 qui doit être réalisée. L'automatisme ne réalisera donc, après l'étape 3, que la séquence 1 ou la séquence 2 ou la séquence 3. Cette situation de choix entre les séquences est appelée divergence en "OU".

La divergence en "OU" indique qu'une fois que le choix de la séquence à réaliser à été effectué, l'automatisme réalise cette séquence.

Quand cette réalisation est complétée, l'activation de l'étape suivante est conditionnée par le franchissement de l'une ou l'autre des trois transitions suivantes :

- la transition entre l'étape 5 et l'étape 10 ;

- la transition entre l'étape 7 et l'étape 10 ;

- la transition entre l'étape 9 et l'étape 10.

Le franchissement de l'une ou l'autre de ces transitions ne sera possible que lorsque l'étape qui la précède immédiatement est active et que la réceptivité qui lui est associée est logiquement "VRAIE".

 Dans notre exemple, ces réceptivités sont désignées par les lettres 1S0, 2S0 et 3S0.

 Ainsi, si c'est la séquence 1 qui a été réalisée, le passage de l'étape 5 à l'étape 10 se fera par le franchissement de la transition qui relie ces deux étapes. Ce franchissement est possible quand l'étape 5 est active et quand la réceptivité 1S0 est logiquement "VRAIE".

Si c'est la séquence 2 qui a été choisie et réalisée, le passage de l'étape 7 à l'étape 10 a lieu lorsque l'étape 7 est active et que la réceptivité 2S0 est logiquement "VRAIE".

 Enfin, si c'est la séquence 3 qui a été choisie, le passage de l'étape 9 à l'étape 10 n'est possible que lorsque l'étape 9 est active et que la réceptivité 3S0 est logiquement "VRAIE".

Le franchissement de l'une de ces trois transitions et la validation de l'étape 10 sont appelés convergence en "OU", c'est-à-dire le retour des séquences conditionnelles vers la séquence principale. Vous remarquez que dans toutes les conditions une seule transition n'est franchie, soit la transition entre l'étape 5 et l'étape 10, soit la transition entre l'étape 7 et l'étape 10 ou la transition entre l'étape 9 et l'étape 10. Ceci est dû au fait qu'une seule séquence est choisie et réalisée lors de la divergence en "OU". Par conséquent, seulement une seule des étapes 5, 7 ou 9 ne sera active juste avant la convergence en "OU".

Une règle importante du Grafcet avec sélection de séquences est que chacune des trois transitions doivent être représentées sur le Grafcet même si elles avaient été associées à la même réceptivité.

 La figure 3.2 montre une représentation erronée de la convergence en "OU" du Grafcet avec sélection de séquences.

 Cette figure correspond au Grafcet de la figure 3.1, à la différence que les trois transitions de la convergence en "OU" sont associées à la même réceptivité SP.

Figure 3.2    Représentation erronée du Grafcet de la figure 3.1 lorsque les transitions de la convergence en "OU" sont associées à une seule réceptivité.

La transition de l'étape 5 à l'étape 10, la transition de l'étape 7 à l'étape 10 et la transition de l'étape 9 à l'étape 10 sont associées, toutes les trois, à la même réceptivité SP. La représentation montrée à la figure 3.2 est erronée parce qu'elle ne respecte pas un principe fondamental du Grafcet.

 Ce principe est la nécessité de l'alternance "étape-transition".

En effet, dans un Grafcet chaque étape doit être reliée à une transition et chaque transition doit être reliée à une étape. Cependant, dans la représentation que montre la figure 3.2, les trois transitions ont été confondues en une seule transition. Cette représentation doit être remplacée par celle que montre la figure suivante.

Dans cette représentation  chacune des trois transitions a été spécifiée bien que ces trois transitions soient associées à la même réceptivité SP.

Ceci est conforme au principe de l'alternance étape transition dans un Grafcet.

Exemple d'automatisme avec divergence en "OU" : description du fonctionnement général de l'automatisme

On considére l'exemple d'une encapsuleuse de bouteilles de boisson gazeuse.

  • Ces bouteilles sont de deux marques différentes.
  • Chaque marque est identifiée par une capsule différente.

Fonctionnement de cette machine:

  1. Cela débute par la détection de la présence d'une bouteille de boisson gazeuse.
  2. L'opérateur ou l'opératrice donne manuellement un signal de détection d'une bouteille.Ce signal fait démarrer le cycle de fonctionnement. A ce stade, le choix de la marque de boisson gazeuse sera donné par un distributeur 5/2.
  3. Deux vérins à double effet, les vérins 2C et 3C, se chargent alors d'encapsuler une bouteille suivant la marque choisie. Le mouvement de ces deux vérins consiste en une sortie suivie d'une rentrée de leur tige.
  4. Un troisième vérin à double effet, le vérin 1C, sert à évacuer la bouteille une fois que l'encapsulage est terminé. L'évacuation de la bouteille consiste en un mouvement de sortie et de rentrée de la tige du vérin 1C.
  5. Une fois cette opération terminée, l'automatisme reste en attente d'un nouveau signal de la présence d'une bouteille pour recommencer le cycle de travail.

Le Grafcet point de vue partie opérative et le Grafcet point de vue partie commande vous présentent cet automatisme, figure 3.4.

Figure 3.4    Grafcet de l'encapsuleuse.

Vous y voyez la représentation de la sélection des séquences. Le franchissement de la transition de l'étape initiale, étape 0, à l'étape 1 est conditionné par la réceptivité "présence bouteille ET marque 1".

  • Lorsque la marque 1 est sélectionnée, la séquence composée des étapes 1 et 2 doit être accomplie.

Le franchissement de la transition entre l'étape initiale, l'étape 0, et l'étape 3 est conditionné par la réceptivité "présence bouteille ET marque 2".

  • Lorsque la marque 2 est sélectionnée, la séquence composée des étapes 3 et 4 doit être accomplie.

Au niveau de la divergence en "OU", le Grafcet est divisé en deux branches:

  • La première branche est composée des étapes 1 et 2,
  • alors que la deuxième branche est composée des étapes 3 et 4.

Il faut insister sur le fait que le choix de la marque s'effectue d'une façon exclusive. En effet, le distributeur 5/2 SM ne permet de faire qu'un seul choix de marque. Rappelez-vous que le distributeur 5/2 SM dispose de deux sorties complémentaires.

Lorsque l'une des sorties est à l'état logique 1, l'autre sortie se trouve forcément à l'état logique 0.

Ainsi, si la marque 1, position SM1, est choisie, la sortie correspondante sera sous pression, alors que l'autre sortie du distributeur, marque 2, position SM2, sera à l'échappement.

Les étapes 2 et 4 sont respectivement la dernière étape de chaque branche avant la convergence en "OU". Chacune de ces étapes est liée à l'étape 5, qui est la première étape du Grafcet après la convergence en "OU", par une transition.

La transition entre l'étape 2 et l'étape 5 est conditionnée par la réceptivité 2S0, alors que la transition entre l'étape 4 et l'étape 5 l'est par la réceptivité 3S0.

 

 

Exemple d'automatisme avec divergence en "OU" : schéma du circuit de puissance

La figure 3.5 montre trois vérins 1C, 2C et 3C avec leurs distributeurs respectifs 1D, 2D, 3D.

Figure 3.5    Les vérins 1C, 2C et 3C et leurs distributeurs 1D, 2D, 3D.

  • Le signal de détection de la présence d'une bouteille est donné par la sortie d'un distributeur 3/2 commandé par bouton-poussoir avec rappel par ressort SP.
  • Ce distributeur a donc comme entrée le signal "Fin du cycle" donné par 1S0 d'après le Grafcet point de vue PC de l'encapsuleuse (figure 3.4b).
  • La marque de la boisson gazeuse est déterminée par une des sorties d'un distributeur 5/2 commandé par levier "à accrochage" SM.
  • Pour réaliser les réceptivités "Bouteille · Marque 1" et "Bouteille · Marque 2", on se sert donc de deux cellules logiques "ET".
  • Chacune de ces deux cellules "ET" a comme entrée principale le signal "Bouteille" fourni par la sortie du distributeur 3/2 SP. La deuxième entrée de chacune de ces deux cellules "ET" est la sortie "Marque 1" SM1 du distributeur 5/2 SM dans le premier cas, et la sortie "Marque 2" SM2 dans le deuxième cas (figure 3.6).

 

Figure 3.4 a et b   Grafcet de l'encapsuleuse.

Figure 3.6    Schéma de la détermination de la marque de la boisson gazeuse.

Exemple d'automatisme avec divergence en "OU" : réalisation de l'automatisme par des séquenceurs pneumatiques

Vous avez étudié des exemples de réalisation pratique du Grafcet à séquence unique avec le séquenceur pneumatique. Dans ce cas, l'application des séquenceurs pneumatiques était évidente. Cependant, l'utilisation des séquenceurs dans la réalisation du Grafcet avec sélection de séquences nécessite quelques modifications par rapport au schéma utilisé pour le Grafcet à séquence unique.

La réalisation du Grafcet avec sélection de séquences par des séquenceurs pneumatiques consiste tout d'abord à déterminer les séquences uniques du Grafcet. Chacune de ces séquences uniques sera alors réalisée par un séquenceur pneumatique.

Ensuite, on détermine les signaux de commande de chacun des

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