Exemple introductif du Grafcet

Cette partie de cours vous présente un exemple introductif de l'élaboration d'un Grafcet.

Elle propose l'étude de l'automatisation d'une presse destinée à la fabrication de pièces à partir de poudre comprimée.

Dans la conception de cet automatisme, vous aurez l'occasion d'étudier toutes les étapes de réalisation du Grafcet.

Le cycle de travail de la presse est le suivant :

• A l'état initial, le poinçon B est en position haute ; le poinçon inférieur fixe C y demeure engagé, délimitant ainsi au-dessous de lui un espace suffisant pour recevoir la matière à comprimer. Le poinçon supérieur A est alors dans sa position la plus haute, ce qui dégage la partie supérieure du poinçon B et permet l'introduction de la matière.
  
• Quand la matière est en place, le poinçon supérieur A descend, comprime la matière en pénétrant dans le poinçon B, puis remonte en position haute.
  
• Le poinçon B descend alors jusqu'à sa position basse, ce qui libère la pièce qui vient d'être comprimée. Cette pièce peut ensuite être évacuée.
  
• Le poinçon B reprend sa place et un nouveau cycle peut alors commencer.

Grafcet de la presse : point de vue partie opérative :

Considérez la presse arrêtée, en attente d'une nouvelle charge de matière.

Le poinçon B et le poinçon A sont immobiles.

La descente du poinçon A ne sera commandée qu'après la réception de l'information "matière en place". Cependant, cette même information, si elle est renouvelée par erreur pendant la remontée du poinçon A, n'aura aucun effet sur le comportement de la partie "commande". On dit alors que la partie "commande" était "réceptive" à l'information "matière en place" dans le premier cas et qu'elle ne l'était pas dans le second cas.

A ce stade, on peut déterminer toutes les étapes et les actions auxquelles elles sont associées ainsi que les transitions entre les étapes et les réceptivités qui permettent le franchissement de ces transitions, d'où le Grafcet point de vue opérative.la figure suivante.

Grafcet point de vue partie opérative de la presse :

Cette étude de la partie "opérative" permet de déterminer les spécifications fonctionnelles de l'automatisme.

A ce stade, on n'a pas encore l'information sur la technologie qui sera utilisée pour assurer les mouvements ou pour détecter les réceptivités. Cependant, cette première étude a permis de détailler le fonctionnement général de la presse et de diviser ce fonctionnement en plusieurs étapes.

A chacune de ces étapes, on a associé une action à accomplir. De plus, chaque transition d'une étape à une autre a été associée à une réceptivité bien déterminée.

Grafcet de la presse : point de vue partie commande :

A ce stade de l'élaboration du Grafcet, il faut préciser les choix des éléments technologiques qui seront utilisés pour la réalisation pratique de ce Grafcet.

La mise en place de la matière est assurée manuellement par l'opérateur. Un voyant V reste allumé pendant toute la durée de la mise en place. Une fois que cette opération est terminée, l'opérateur autorise la poursuite des opérations en appuyant sur un bouton-poussoir 1SM.

Le mouvement du poinçon A est assuré par un vérin pneumatique à double effet, tandis que les positions haute et basse du poinçon sont contrôlées par des capteurs de fin de course 1S0 et 1S1.

Le mouvement du poinçon B est assuré par un vérin pneumatique à double effet ; les positions haute et basse de ce vérin sont détectées par l'intermédiaire de deux capteurs de positions 2S0 et 2S1.

L'évacuation de la pièce est effectuée par l'opérateur. Quand cette évacuation est terminée, l'opérateur autorise la poursuite de la séquence en appuyant sur un bouton-poussoir 2SM.

La figure suivante montre les éléments technologiques utilisés dans cet automatisme.

Éléments technologiques utilisés dans l'automatisme de la presse :

A partir de ces choix technologiques, on peut dresser une liste symbolique des ordres que l'automatisme doit exécuter ainsi que des informations qu'il devrait recevoir de la partie "opérative". Les ordres que l'automatisme doit exécuter sont les suivants : - V : Allumer le voyant V quand la matière est en cours de chargement. - 1C+ : Ce mouvement indique la sortie de la tige du vérin 1C. Il assure la descente du poinçon supérieur A. - 1C- : Ce mouvement indique la rentrée de la tige du vérin 1C, ceci assure la montée du poinçon A. - 2C+ : Ce mouvement indique la sortie de la tige du vérin 2C. Cette sortie permet de faire monter le poinçon B. - 2C- : Ce mouvement indique la rentrée de la tige du vérin 2C. Cette rentrée assure la descente du poinçon B. - E : Ce symbole est utilisé pour l'action associée à l'étape 5. A cette étape, on assure manuellement l'évacuation de la pièce comprimée. Cette liste résume les actions que l'automatisme devrait effectuer tout le long du déroulement du cycle de fonctionnement de la presse. Il reste maintenant à définir les informations que l'automatisme est supposé recevoir pour franchir les transitions entre les étapes. La liste de ces éléments est la suivante : - 1SM : C'est l'information qui indique que le chargement de la matière a été effectué. Elle est donnée par l'opérateur et assure le passage de l'étape initiale 1 à l'étape 2. - 1S0 : Ce capteur permet de détecter la rentrée de la tige du vérin 1C, ceci correspond à la position haute du poinçon A. - 1S1 : Ce capteur détecte si la tige du vérin 1C est sortie. Quand la tige du vérin est sortie, ceci correspond à la position basse du poinçon A. - 2S0 : Ce capteur permet la détection de la tige du vérin 2C à la position rentrée. Lorsque la tige du vérin 2C est rentrée, le poinçon B est en position basse. - 2S1 : Ce capteur détecte si la tige du vérin 2C est sortie. Quand cette tige est sortie, le poinçon B est en position haute. - 2SM : Ce capteur informe l'automatisme que l'évacuation de la matière est terminée, et autorise le franchissement de la transition de l'étape 5 à l'étape 6.

Une fois que tous ces éléments sont assemblés, on peut alors tracer le Grafcet point de vue commande qui donne une idée plus détaillée de l'automatisme qui doit être accompli. La figure suivante montre ce Grafcet point de vue commande de la presse.

Grafcet point de vue commande de la presse :

Vous remarquez que ce Grafcet conserve les mêmes propriétés principales du Grafcet point de vue partie opérative, à savoir le nombre des étapes et le nombre des actions associées à chaque étape.     De plus, les actions et les réceptivités des transitions sont maintenant fournies sous une forme symbolique qui correspond aux mouvements des éléments physiques tels les capteurs et les actionneurs.     Cette forme remplace la forme littéraire contenue dans le Grafcet point de vue partie opérative et facilite la compréhension du Grafcet.   Il faut remarquer que ce Grafcet point de vue partie commande sert directement au câblage et à la réalisation pratique de l'automatisme.

Cet exemple introductif vous a présenté les étapes d'élaboration d'un automatisme séquentiel.

Cette élaboration commence par une description claire du système qu'on désire automatiser ainsi que des mouvements qu'il accomplit tout le long de son cycle.

La situation de l'automatisme doit être claire à chaque étape de son cycle de fonctionnement ainsi que les conditions qui permettent de passer d'une étape à une autre. Cette première description permet alors de définir le Grafcet point de vue partie opérative, lequel sera un résumé de la description détaillée du fonctionnement de l'automatisme sous la forme d'un diagramme.

A la suite de cette étape, on procède à la spécification de la technologie et des éléments physiques qui seront utilisés pour la réalisation de l'automatisme. Ces spécifications permettent de définir les modalités de fonctionnement à partir du type des capteurs, du type des actionneurs et des préactionneurs qui seront utilisés.

Cette description peut être résumée dans un diagramme et conduire à la réalisation du Grafcet point de vue partie commande.

Ces étapes résument l'approche de la conception d'un automatisme séquentiel.