Grafcet avec séquences simultanées (1)

Les différentes parties d'une machine peuvent, à certains moments de leur cycle de fonctionnement, avoir des fonctionnements indépendants. Par exemple, deux vérins peuvent être activés au même moment et ils peuvent effectuer des actions différentes. En langage Grafcet, ce type de mouvement est appelé séquences simultanées.

Cette étude vous présente les règles de base de représentation et d'évolution des automatismes avec séquences simultanées. Elle vous propose aussi trois exemples de réalisation de ce type d'automatisme avec des séquenceurs pneumatiques.

Règle n° 4 : évolutions simultanées

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

Règle n° 5 : activation et désactivation simultanées

Si au cours du fonctionnement de l'automatisme une même étape doit être simultanément activée et désactivée, elle reste active.

Un Grafcet avec séquences simultanées est un Grafcet où le franchissement d'une transition conduit à activer simultanément plusieurs séquences différentes. Ces séquences, dites parallèles, peuvent ensuite évoluer de façon indépendante. Une fois accomplies, elles sont regroupées vers une seule étape pour assurer leur convergence vers la branche directe du Grafcet.

L'activation de plusieurs étapes par une seule transition est appelée divergence en "ET", alors que la désactivation de plusieurs étapes par le franchissement d'une seule transition est appelée convergence en "ET". Le Grafcet que montre la figure suivante est une représentation d'un automatisme avec des séquences simultanées.

Grafcet avec séquences simultanées :

Source : Eurotecmedia.

Cette partie du Grafcet présente une divergence et une convergence en "ET". Dans la représentation d'un Grafcet, la divergence en "ET" est symbolisée par un trait double. La convergence en "ET" est, elle aussi, représentée par un trait double. Vous remarquez que dans le Grafcet de la figure 3.33, le franchissement de la transition (3) conduit à l'activation simultanée des étapes 4 et 6. Le franchissement de la transition (5-7) conduit à la désactivation de l'étape 5 et de l'étape 7 ainsi qu'à l'activation de l'étape 8. Il faut remarquer, qu'en concordance avec les principes fondamentaux du Grafcet, le franchissement de la transition (5-7) ne sera possible que si les deux étapes 5 et 7 sont actives simultanément et que la réceptivité 2S0 · 3S0 associée à cette transition est à l'état logique "VRAI". Ce même principe s'applique aussi pour le franchissement de la transition (3), ceci sera possible uniquement lorsque l'étape 3 est active et que la réceptivité associée à cette étape est logiquement "VRAIE". La représentation du Grafcet à séquences simultanées conserve les principes fondamentaux du langage Grafcet. En effet, l'alternance "étape-transition" est toujours respectée comme le montre le Grafcet de la figure ci-dessus et est définie par la règle suivante :

Règle : alternance étape-transition :

L'alternance étape-transition et transition-étape doit toujours être respectée quelle que soit la séquence parcourue. Deux étapes ne doivent jamais être reliées directement : elles doivent être séparées par une transition. Deux transitions ne doivent jamais être reliées directement : elles doivent être séparées par une étape.

Exemple d'alternances étape-transition interdites :

Source : Eurotecmedia.

L'automatisme de cet exemple consiste à commander deux vérins pneumatiques 1C et 2C. Il est composé d'une étape initiale, l'étape 0, l'automatisme est en attente du signal "Marche". Lorsque cette condition est remplie, deux séquences sont accomplies simultanément. La première séquence, la séquence 1, est composée de l'étape 1 et de l'étape 2. L'action associée à l'étape 1 consiste à effectuer le mouvement de sortie de la tige du vérin 1C. Lorsque la deuxième étape est active, l'automatisme effectue l'action de la rentrée de la tige du vérin 1C. La deuxième séquence, la séquence 2, est enclenchée simultanément avec la séquence 1. Cette deuxième séquence est composée de deux étapes, l'étape 3 et l'étape 4. L'action associée à l'étape 3 est la sortie de la tige du vérin 2C, alors que l'action associée à l'étape 4 est la rentrée de la tige du vérin 2C. Le Grafcet point de vue PC de cet automatisme est montré à la figure suivante.

Grafcet point de vue PC de l'automatisme de l'exemple 1 :

Souce : Eurotecmedia.

Quatre capteurs de fin course 1S0, 2S0, 1S1 et 2S1 assurent la détection de l'accomplissement des différentes actions de sortie ou de rentrée des tiges des deux vérins 1C et 2C. La commande des actions des vérins est effectuée par deux distributeurs bistables 5/2.

Pour la réalisation de cet automatisme, on utilise deux séquenceurs à deux modules d'étape chacun. Le séquenceur 1 réalise la séquence 1. Le séquenceur 2 réalise la séquence 2. Il faut maintenant déterminer les signaux d'activation des différents modules d'étape de chacun de ces séquenceurs.

Séquenceur 1 :

D'après le Grafcet point de vue PC de la figure 3.35, le séquenceur 1 doit réaliser les étapes 1 et 2. L'activation du module d'étape 1 (1K) de ce séquenceur se fait par le signal de sortie "Marche" SM du distributeur 3/2. La sortie 1D+ du module d'étape 1 (1K) doit être raccordée à l'orifice de pilotage 1D+ du distributeur 1D parce que l'action associée à cette première étape est la sortie de la tige du vérin 1C. Le signal de fin de course 1S1 servira à activer le module d'étape 2 (2K) et à désactiver par le fait même le module d'étape 1 (1K). La sortie 1D- du module d'étape 2 (2K) doit être connectée à l'orifice de pilotage 1D- du distributeur 1D. Lorsque l'action de la rentrée de la tige du vérin 1C est terminée, le signal de fin de course 1S0 permettra de désactiver le module d'étape 2 (2K). Cette désactivation fera passer le signal "Fin du cycle" de la plaque d'extrémité de ce séquenceur à l'état logique 1. Le schéma des branchements de ce premier séquenceur est montré à la figure suivante.

Grafcet point de vue PC de l'automatisme de l'exemple 1 :

Source : Eurotecmedia.

Schéma des branchements du séquenceur 1 :

Source : Eurotecmedia.

Séquenceur 2 :

Le rôle du séquenceur 2 est de réaliser les étapes 3 et 4. L'activation du module d'étape 3 (3K) se fera par le signal "Marche" SM, c'est-à-dire le même signal qui active le module d'étape 1 (1K) parce que les deux séquences doivent débuter au même moment. La sortie 2D+ du module d'étape 3 (3K) sera raccordée à l'orifice de pilotage 2D+ du distributeur 2D. En effet, l'action à réaliser par le module d'étape 3 (3K) est la sortie de la tige du vérin 2C. Lorsque cette action est terminée, le signal émis par le capteur de fin de course 2S1 servira à activer le module d'étape 4 (4K). La sortie 2D- du module 4 (4K) doit être connectée à l'orifice de pilotage 2D- du distributeur 2D pour effectuer l'action de la rentrée de la tige du vérin 2C. Le signal émis par le capteur de fin de course 2S0 servira à désactiver le module d'étape 4 (4K) et activera le signal "Fin du cycle" du séquenceur 2. La figure suivante montre le schéma des branchements du séquenceur 2.

Schéma des branchements du séquenceur 2 :

Source : Eurotecmedia.

La transition des étapes 2 et 4 vers l'étape initiale, étape 0, se fait par la multiplication logique des deux signaux "Fin du cycle" de chacun des deux séquenceurs. On utilise donc une cellule logique "ET" dont les entrées sont les deux signaux de fin du cycle de chaque séquenceur. La sortie de cette cellule logique "ET" 5K sera connectée à l'entrée "pression" du distributeur "Marche" SM. En enfonçant le bouton-poussoir du distributeur "Marche" SM, on obtient la reprise du cycle de fonctionnement. Le schéma de l'automatisme de cet exemple 1 est montré à la figure suivante.

Schéma de l'automatisme de l'exemple 1 :

Source : Eurotecmedia.

L'automatisme de cet exemple consiste à commander trois vérins pneumatiques, les vérins 1C, 2C et 3C. Il est composé d'une étape initiale, l'étape 0, l'automatisme est en attente du signal "Marche" SM. Lorsque cette condition est remplie, une première séquence, la séquence 1, est activée. Cette première séquence est composée de deux étapes, l'étape 1 et l'étape 2. L'action associée à la première étape consiste en une sortie de la tige du vérin 1C, alors que l'action associée à l'étape 2 consiste en une action de rentrée de la tige de ce même vérin 1C. Deux séquences sont ensuite accomplies simultanément. Ce sont la séquence 2 et la séquence 3. La séquence 2 est composée de deux étapes, l'étape 3 et l'étape 4. L'action associée à l'étape 3 consiste à effectuer le mouvement de sortie de la tige du vérin 2C. Lorsque l'étape 4 est active, l'automatisme effectue l'action de rentrée de la tige du vérin 2C. La séquence 3 est, elle aussi, composée de deux étapes, l'étape 5 et l'étape 6. L'action associée à l'étape 5 est la sortie de la tige du vérin 3C alors que l'action associée à l'étape 6 est le mouvement de rentrée de la tige du vérin 3C. Le Grafcet point de vue PC de cet automatisme est montré à la figure suivante.

Grafcet point de vue PC de l'automatisme de l'exemple 2 :

Source : Eurotecmedia.

Six capteurs de fin course 1S0, 2S0, 1S1, 2S1, 3S0 et 3S1 assurent la détection de l'accomplissement des différentes actions de sortie ou de rentrée des tiges des trois vérins 1C, 2C et 3C.

Exemple 2 de Grafcet avec séquences simultanées : réalisation de l'automatisme par des séquenceurs pneumatiques

Pour la réalisation de cet automatisme, on utilise trois séquenceurs à deux modules d'étape chacun. Le séquenceur 1 réalise la séquence 1. Le séquenceur 2 réalise la séquence 2, alors que le séquenceur 3, sera utilisé pour la séquence 3. Les signaux d'activation des différents modules d'étape de chacun de ces séquenceurs sont présentés par le tableau de la figure suivante. Il visionne l'évolution du cycle de l'exemple 2. Le Grafcet point de vue PC précise les réceptivités et les actions. Considérons l'exemple suivant :

- quand la réceptivité matérialisée par le capteur 1S1 est logiquement "VRAIE" c'est-à-dire que le signal 1S1 = 1, l'étape 2 (module d'étape 4K) doit-être activée, ce qui désactive par l'effet même l'étape 1 (module d'étape 3K) ;

- l'orifice de pilotage 1D- du distributeur 1D reçoit un signal 1D- = 1 du module d'étape 2 (4K) ;

- l'action associée à l'étape 2 (module d'étape 4K) est la rentrée de la tige du vérin 1C, mouvement 1C- ;

- le capteur 1S0 (réceptivité) détectera la position de la tige du vérin en fin de mouvement et le cycle se poursuivra (suivant les conditions du Grafcet).

Tableau de l'évolution du cycle de l'exemple 2. Matérialisation des réceptivités et des actions :

Source : Eurotecmedia.

Séquenceur 1 :

D'après le Grafcet point de vue PC de la figure 3.40, le séquenceur 1 doit réaliser les étapes 1 et 2. L'activation du module d'étape 1 (3K) de ce séquenceur se fait par le signal de sortie du distributeur 3/2 "Marche" SM. Le schéma des branchements de ce premier séquenceur est montré à la deuxième figure ci-dessous.

Grafcet point de vue PC de l'automatisme de l'exemple 2 :

Source : Eurotecmedia.

Schéma des branchements du séquenceur 1 :

Source : Eurotecmedia.

Séquenceur 2 :

Le rôle du séquenceur 2 est de réaliser les étapes 3 et 4. Le signal émis par le capteur de fin de course 2S0 servira à désactiver le module d'étape 4 (6K) et activera le signal "Fin du cycle" du séquenceur 2 reçu par la cellule "ET" 9K (orifice 1). La figure suivante montre le schéma des branchements du séquenceur 2.

Schéma des branchements du séquenceur 2 :

Source : Eurotecmedia.

Séquenceur 3 :

Le rôle du séquenceur 3 est de réaliser les étapes 5 et 6 de l'automatisme. Le signal émis par le capteur de fin de course 3S0 servira à désactiver le module d'étape 6 (8K) et activera le signal "Fin du cycle" du séquenceur 3 reçu par la cellule "ET" 9K (orifice 2). La figure suivante montre le schéma des branchements du séquenceur 3.

Schéma des branchements du séquenceur 3 :

Source : Eurotecmedia.