Résumé général sur la logique séquentielle

Cette partie renferme le résumé de chacune des études de ce module.

A la suite de la lecture de ce cours, vous serez en mesure d'évaluer si vous avez retenu toutes les notions présentées dans ce module.

Si certaines notions vous semblent nouvelles ou incomprises, reprenez votre lecture de l'étude où il en est question.

Résumé sur les notions de base de la logique séquentielle :

- Un circuit logique séquentiel est un circuit qui possède un nombre fini et déterminé d'états logiques de la sortie.

- Dans le calcul de l'état logique à l'instant suivant de la sortie d'un circuit logique séquentiel, on se sert des états logiques des entrées présentes et de l'état logique de la sortie à l'instant présent.

- L'état logique de la sortie d'un circuit logique séquentiel à un instant donné doit être mémorisé pour servir au calcul de l'état logique de la sortie à l'instant suivant.

- Un circuit logique séquentiel asynchrone est un circuit logique séquentiel où le changement de l'état logique de la sortie n'est pas commandé par le signal d'une horloge.

- Un circuit logique séquentiel synchrone est un circuit logique séquentiel où le changement de l'état logique de la sortie est commandé par le signal d'une horloge.

- Le signal d'une horloge est une onde carrée dont la période est mesurée en secondes.

- La fréquence du signal d'une horloge est l'inverse de sa période. Cette fréquence est mesurée en hertz.

- Le front ascendant de l'onde produite par le circuit d'une horloge est appelé le front montant.

- Le front descendant de l'onde produite par le circuit d'une horloge est appelé le front descendant.

- Dans la bascule "RS", l'entrée S permet de mettre la sortie Q à l'état logique 1, alors que l'entrée R la remet à l'état logique 0.

- La bascule "RS" produit deux sorties inversées l'une par rapport à l'autre : Q et . Si Q est à l'état logique 1,  est à l'état logique 0. Si Q est à l'état logique 0,  est à l'état logique 1.

- Quand les deux entrées S et R d'une bascule "RS" sont toutes les deux à l'état logique 0, les sorties Q et  conservent leurs états logiques.

- Quand l'entrée S est à l'état logique 0 alors que l'entrée R est à l'état logique 1, la sortie Q de la bascule "RS" passe à l'état logique 0.

- Quand l'entrée S est à l'état logique 1 alors que l'entrée R est à l'état logique 0, la sortie Q de la bascule "RS" passe à l'état logique 1.

- Si les deux entrées S et R d'une bascule "RS" sont toutes les deux à l'état logique 1, le comportement de la sortie est imprévisible.

- La bascule "RS" peut être synchronisée par l'ajout de deux portes "ET" au circuit initial. On obtient alors une bascule "RST" où les changements des états logiques des sorties sont synchronisés avec le signal d'une horloge.

- Une bascule "D" possède deux bornes d'entrée : D pour les données et T pour le signal de l'horloge. La bascule "D" est une bascule synchrone.

- La bascule "D" fournit deux sorties inversées l'une par rapport à l'autre : Q et .

- La sortie Q d'une bascule "D" prend l'état logique de la donnée présente à son entrée. Le changement de l'état logique de la sortie Q s'effectue en synchronisme avec le signal d'une horloge.

- La bascule "JK" possède deux entrées données J et K, une entrée T pour le signal de l'horloge ainsi que deux entrées asynchrones S et R. Elle possède deux sorties inversées l'une par rapport à l'autre : Q et .

- La bascule "JK" peut fonctionner aussi bien en mode asynchrone qu'en mode synchrone.

- Le mode de fonctionnement synchrone d'une bascule "JK" est obtenu quand les deux entrées S et R sont toutes les deux à l'état logique 1. Dans ce mode de fonctionnement, les sorties Q et  conservent leurs états logiques quand les entrées J et K sont toutes les deux à l'état logique 0. Si l'entrée J est à l'état logique 0 alors que l'entrée K est à l'état logique 1, la sortie Q passe à l'état logique 0. Si l'entrée J est à l'état logique 1 alors que l'entrée K est à l'état logique 0, la sortie Q passe à l'état logique 1. Quand les deux entrées J et K sont toutes les deux à l'état logique 1, les états logiques des sorties Q et  basculent vers les états logiques opposés.

- Les entrées S et R ne doivent jamais être toutes les deux à l'état logique 0. Quand l'entrée S est à l'état logique 0, la sortie Q passe à l'état logique 0. Quand l'entrée S est à l'état logique 1, la sortie Q passe à l'état logique 1.

- Un registre à décalage est un assemblage de bascules commandées par une horloge commune.

- Dans un registre à décalage, une donnée introduite à l'entrée de la première bascule se propage dans les bascules suivantes à chaque signal de l'horloge.

- Le diagramme d'état est une représentation graphique de tous les états logiques possibles d'un circuit séquentiel.

- Chaque état logique est schématisé par une ellipse dans un diagramme d'état. Le passage d'un état logique à un autre est soumis à une condition de passage appelée transition.

- Les compteurs sont des circuits logiques séquentiels qui assurent la fonction de comptage binaire.

- Un compteur série est réalisé par la mise en cascade de plusieurs bascules "D". Seule la première bascule "D" est connectée au circuit d'une horloge. Les entrées "horloge" des autres bascules "D" sont constituées par les sorties inversées  de la bascule précédente.

- Un compteur parallèle est réalisé par la mise en cascade de plusieurs bascules "JK". Les entrées "horloge" de toutes les bascules sont connectées au circuit d'une horloge commune.

- Un élément pneumatique de type monostable est un élément qui possède un seul état naturel stable. Un distributeur 3/2 commandé par pression avec rappel par ressort est un exemple d'élément pneumatique monostable.

- Lorsque l'énergie pneumatique est appliquée à l'entrée de l'orifice pilote d'un élément monostable, la sortie de cet élément passe à un nouvel état. La disparition de l'énergie pneumatique fait retourner la sortie de l'élément monostable à son état naturel.

- Une mémoire pneumatique monostable est réalisée à l'aide d'éléments de type monostable.

- Pour assurer la fonction de maintien dans un circuit de mémoire monostable, il faut effectuer une rétroaction qui ramène la sortie de l'élément monostable à l'entrée du circuit de mémoire.

- Un élément pneumatique bistable est un élément qui possède deux états naturels. Un distributeur 5/2 et un distributeur 3/2 à commande par pression des deux côtés est un exemple d'un élément pneumatique bistable.

- Une mémoire bistable est réalisée par des éléments pneumatiques de type bistable.

- Les dispositions particulières des branchements dans un circuit de mémoire permettent d'obtenir des mémoires avec priorité au signal de mise à 1 (Set), avec priorité au signal de mise à 0 (Reset) ou avec priorité au premier signal venu.

Résumé de l'étude sur le Grafcet :

- Un système automatisé est composé de deux parties : la partie "commande" (PC) et la partie "opérative" (PO).

- La partie "opérative" est constituée du processus physique à automatiser. Elle inclut aussi les actionneurs et les capteurs.

- La partie "opérative" est aussi appelée partie puissance.

- La partie "commande" détermine les ordres à transmettre au processus à commander en fonction des informations (comptes rendus) qu'elle reçoit de la partie "opérative".

- La partie "commande" peut dépendre d'un automate.

- Les éléments du Grafcet sont les étapes, les transitions et les liaisons orientées.

- Dans un Grafcet, une étape est identifiée par un carré. L'étape initiale est représentée par un carré double.

- A une étape peuvent être associées une ou plusieurs actions.

- Le passage d'une étape à une autre étape est assuré par le franchissement d'une transition.

- A chaque transition correspond une réceptivité dont la validation conditionne le franchissement de cette transition.

- Les liaisons orientées doivent relier une étape à une transition et une transition à une étape.

- La conception d'un automatisme commence par une description assez claire du fonctionnement et des conditions qui permettent le passage d'une étape à une autre.

- A partir de la description de l'automatisme à réaliser, on peut tracer le Grafcet point de vue système et le Grafcet point de vue partie opérative (PO) qui englobent toutes les étapes, les actions, les transitions et les réceptivités. Dans l'élaboration de ces Grafcet, il n'est pas nécessaire de connaître la technologie qui sera utilisée.

- Le Grafcet point de vue partie commande (PC) est tracé à partir du Grafcet point de vue partie opérative, une fois que tous les choix technologiques ont été définis. Ce diagramme sert d'outil à la réalisation du circuit de l'automatisme.

- Un Grafcet à séquence unique est un Grafcet où chaque étape est reliée à une et une seule transition et où chaque transition est reliée à une et une seule étape.

- Dans un Grafcet à séquence unique, une seule étape est active à la fois.

- A l'étape initiale du Grafcet, l'automatisme est en attente d'une information de l'opérateur pouvant éventuellement combiner avec d'autres informations provenant soit de la partie opérative ou d'un autre système par exemple.

- Une transition est dite validée lorsque l'étape immédiatement précédente est active.

- Une transition peut être franchie si et seulement si elle est validée et que la réceptivité qui lui est associée est logiquement "VRAIE".

- Lorsqu'une transition est franchie, l'étape qui la précède immédiatement est désactivée. Au même moment, l'étape qui la suit immédiatement est activée.

- Le séquenceur pneumatique est réalisé par la mise en cascade de plusieurs modules d'étape formant ainsi une chaîne de modules d'étape.

- Les deux plaques d'extrémité se placent au début et à la fin du séquenceur.

- La plaque d'extrémité placée au début du séquenceur sert à alimenter en pression commune le séquenceur et à diriger le signal d'activation du premier module d'étape.

- La plaque d'extrémité placée à la fin du séquenceur capte le signal "Fin du cycle" et le retourne vers le signal "Départ du cycle".

- Le séquenceur pneumatique sert à réaliser des Grafcet à séquence unique.

- Le nombre de modules d'étape inclus dans un séquenceur pneumatique est égal au nombre des étapes du Grafcet auxquelles sont associées des actions.

- Un module d'étape doit être activé par le signal de la réceptivité de la transition entre l'étape précédente et son étape.

- La sortie d'un module d'étape doit servir à réaliser l'action associée à l'étape qu'il représente.

- Les vérins à double effet peuvent être alimentés par des distributeurs 5/2 bistables à commande par pression des deux côtés.

- L'activation du signal D+ du distributeur 5/2 sert à réaliser le mouvement de sortie de la tige du vérin alors que l'activation du signal D- assure la rentrée de la tige du vérin.

- Pour détecter les mouvements de fin de course, des distributeurs 3/2 commandés par galet avec rappel par ressort peuvent être utilisés.

- Le signal "Départ du cycle" peut être donné par la sortie d'un distributeur 3/2 NF, à bouton-poussoir avec rappel par ressort. Ce distributeur admet comme entrée le signal "Fin du cycle" du séquenceur et sa sortie est branchée à l'entrée du premier module d'étape. L'activation du bouton-poussoir du distributeur donne le signal "Départ du cycle".

- Lorsque le bouton-poussoir est activé en permanence, le cycle se déroule de façon continue.

- La méthode idéale pour tracer les circuits des automatismes à partir des Grafcet point de vue PC consiste à déterminer en premier lieu le nombre des modules d'étape à utiliser pour le séquenceur, pour ensuite déterminer les signaux des entrées et les raccordements des sorties de ces modules d'étape.

Résumé sur les sélections de séquences et les séquences simultanées :

- Un Grafcet avec sélection de séquences se caractérise par une divergence en "OU" et par une convergence en "OU".

- La divergence en "OU" se produit lorsqu'à la suite d'une étape du Grafcet, il y a possibilité de franchissement de deux ou de plusieurs transitions.

- Le choix entre les transitions franchissables lors d'une divergence en "OU" doit être exclusif, c'est-à-dire qu'une seule transition doit être franchie à la fois.

- L'étape activée après la divergence en "OU" doit désactiver l'étape précédant cette divergence.

- Une convergence en "OU" se produit lorsque l'activation d'une étape du Grafcet est possible par le franchissement de deux ou de plusieurs transitions.

- L'activation de l'étape suivant la convergence en "OU" doit désactiver toutes les étapes qui précèdent cette convergence.

- Un Grafcet avec sélection de séquences peut être subdivisé en plusieurs branches à séquence unique. Chaque branche peut être réalisée par un séquenceur pneumatique.

- Dans la réalisation du Grafcet avec sélection de séquences, le module d'étape précédant la divergence en "OU" doit être désactivé par l'addition logique des signaux de sortie des modules d'étape qui suivent la divergence en "OU".

- L'activation du module d'étape suivant la convergence en "OU" doit être réalisée par l'addition logique de toutes les conditions de franchissement des transitions qui suivent cette étape.

- Un Grafcet avec séquences simultanées se caractérise par une divergence en "ET" et par une convergence en "ET".

- La divergence en "ET" se produit lorsqu'à la suite du franchissement d'une transition du Grafcet, deux ou plusieurs étapes sont activées simultanément.

- La convergence en "ET" se produit lorsqu'à la suite du franchissement d'une transition, deux ou plusieurs étapes sont désactivées simultanément.

- Un Grafcet avec séquences simultanées peut être divisé en plusieurs branches. Chaque branche peut être réalisée par un séquenceur pneumatique.

- Dans la réalisation des automatismes avec séquences simultanées par des séquenceurs pneumatiques, le module d'étape qui précède la divergence en "ET" doit être désactivé par la multiplication logique des signaux de sortie des modules de toutes les étapes qui suivent la divergence en "ET".

- L'activation du module d'étape suivant la convergence en "ET" doit-être réalisée par la multiplication logique de toutes les conditions de franchissement des transitions qui précèdent cette étape.

Résumé sur les modes de marche et d'arrêt :

Les modes de marche sont classés en deux catégories.

La première catégorie regroupe les modes de marche normale:

• comme le mode de marche automatique;
• ou le mode de marche cycle par cycle.

Dans la deuxième catégorie, on retrouve les modes de marche de réglage ou marche de vérification.

Le mode de marche de réglage permet à l'opérateur de choisir la marche normale ou la marche de réglage.

Lorsque le mode de marche de réglage est sélectionné, le fonctionnement de l'automatisme peut s'effectuer étape par étape dans le but de vérifier une anomalie éventuelle de fonctionnement.

Pour tenir compte des modes de marche d'un automatisme, il faut modifier le Grafcet point de vue PC en y ajoutant les nouvelles réceptivités associées aux transitions.

Ces nouvelles réceptivités doivent ensuite être traduites en schéma de logique combinatoire.

Les modes d'arrêt sont regroupés en deux catégories.

La première catégorie englobe les arrêts normaux de la production,

Les arrêts normaux de production sont des arrêts qui surviennent à la fin du cycle de fonctionnement.

Les arrêts normaux peuvent être soit sans antirépétition du cycle, soit avec répétition du cycle.

Les arrêts normaux avec antirépétition du cycle protègent l'automatisme contre la répétition accidentelle du cycle de fonctionnement.

La deuxième catégorie regroupe les arrêts d'urgence.

Les arrêts d'urgence, interrompent brusquement le fonctionnement de l'automatisme.

Les arrêts d'urgence peuvent être utiles lors de la détection d'une anomalie de fonctionnement ou lorsque la sécurité des utilisateurs est mise en danger.

Ils sont divisés en deux types:

• Le premier type des arrêts d'urgence a trait aux arrêts d'urgence avec reprise du cycle à l'étape initiale;
• Lle deuxième type englobe les arrêts d'urgence avec reprise du cycle à l'étape d'arrêt.

Le Gemma, Guide d'étude des modes de marches et d'arrêts est un outil supportant une méthode pour permettre de mieux définir les modes de marches et d'arrêts d'un système industriel automatisé.

Il est constitué d'un guide graphique.