la gestion des modes de marche

Le Grafcet (II)

IUT GE2i Valenciennes

LE GRAFCET (II) Pascal LELOIRE, Martial GRISLIN

2. Le Grafcet et les modes de marche Jusqu’à présent, nous nous sommes intéressés essentiellement au fonctionnement normal de l’automatisme et à la meilleure façon de le représenter par un Grafcet. En fait, à côté de ce fonctionnement qui constitue le cœur du cahier des charges, viennent se greffer d’autres considérations telles que les modes de marche, les sécurités, arrêts d’urgence, etc… Toute la difficulté de la représentation réside alors dans l’établissement d’un document complet représentant TOUT le cahier des charges mais restant malgré tout lisible et compréhensible.

2.1. Définition des modes de marche Jusqu’ici, nous avons décrit comment dans l’absolu, devait se comporter l’automatisme vis-à-vis du processus pour que l’ensemble du système automatisé fonctionne correctement. Il en résulte ce que nous appellerons un cycle de fonctionnement automatique normal, généralement bouclé. On va indiquer maintenant quels contrôles l’utilisateur peut exercer sur la commande du système automatisé. L’utilisateur peut avoir le choix entre : −

Exécuter indéfiniment le cycle de fonctionnement normal

Marche automatique

−

Exécuter unitairement le cycle de fonctionnement normal

Marche cycle par cycle

−

Contrôler de manière permanente le cycle de fonctionnement normal

Marche étape par étape

−

Contrôler de manière permanente chaque action

Marche manuelle

2.1.1.

Marches normales

Ce sont des marches où l’intervention de l’opérateur se limite à autoriser le déroulement du cycle de fonctionnement normal : −

Marche automatique : Le cycle de fonctionnement normal se répète indéfiniment jusqu’au moment où l’ordre d’arrêt est donné. L’arrêt s’effectue alors en fin de cycle de fonctionnement normal.

−

Marche cycle par cycle ou semi-automatique : Chaque cycle de fonctionnement se déroule automatiquement mais une action de l’opérateur (bouton poussoir départ cycle) est nécessaire pour permettre l’exécution du cycle suivant.

2.1.2.

Marches d’intervention

Ce sont des marches où l’opérateur intervient directement dans le fonctionnement du système automatisé. Elles nécessitent donc de sa part une connaissance parfaite du processus sur lequel il aura un rôle actif. −

Marche étape par étape ou marche de réglage. Ce mode de marche est fréquemment utilisé pour effectuer les réglages sur le processus (mise en route, localisation d’incident …). Le cycle de fonctionnement normal se déroule étape par étape, avec ou sans exécution des actions, le passage d’une étape à la suivante nécessitant une intervention manuelle de l’opérateur (bouton poussoir avance).

P. LELOIRE, M. GRISLIN, G7-2 Modes-marche.doc - 03/02/04

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−

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Marches manuelles : L’exécution d’une action est alors directement liée à un ordre manuel (bouton poussoir). Cette exécution est généralement asservie à certaines sécurités. La marche manuelle autorise l’opérateur à se substituer à l’automatisme.

2.2. Prise en compte des modes de marche dans 1 Grafcet Chercher à représenter globalement tous les fonctionnements possibles d’un système automatisé à partir d’un seul et même grafcet est possible. Mais elle conduit à une représentation très lourde et rapidement inextricable.

2.2.1.

Représentation d’un cahier des marches avec modes de marche en un seul grafcet

Soit le cahier des charges suivant : Le déplacement d’un chariot entre deux capteurs (a pour le fin de course gauche et b pour le fin de course droit) est commandé par un moteur électrique à deux sens de marche (KM1 vers la droite et KM2 vers le gauche). Une impulsion sur un bouton poussoir ‘m’ doit provoquer un aller et retour du chariot (départ à gauche). Ce moteur est protégé par un carter (information c). Si ce carter est ouvert (fin de course c relâché), le moteur doit immédiatement être arrêté ; il peut redémarrer dés que le carter est fermé. Un voyant H1 signale l’ouverture du carter en court de cycle. La position repos du chariot en a est signalé par un voyant lumineux H2. Travail demandé : Compléter le Grafcet ci-dessous correspondant au cahier des charges énoncé.


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Insertion des différents modes de marche On désire ajouter des spécifications nouvelles au cahier des charges : Un commutateur 4 positions permet de choisir entre marche manuelle (S10), normale (S11), réglage (S12) ou arrêt (S13). En marche normale, le cycle ne peut commencer que si le carter est fermé, le chariot étant positionné à gauche. Un second commutateur permet à l’opérateur de sélectionner la marche automatique (S14) ou cycle par cycle (S15). D’autre part, un bouton poussoir départ cycle (S1) provoque le début du cycle de fonctionnement normal qui se déroule soit une seule fois (position cycle par cycle) soit indéfiniment (position automatique). En marche de réglage, un bouton poussoir (S2) permet à l’opérateur d’autoriser le passage dans l’étape suivante si les conditions de sécurités sont réunies. En marche manuelle, deux boutons poussoirs (S3) et (S4) (respectivement droite et gauche) permettent la commande manuelle des deux sens de marche du moteur si le chariot n’est pas en butée. La fermeture du carter n’est pas exigée en mode manuelle pour la commande du moteur. La marche manuelle peut débuter quelque soit la situation de l’automatisme. En position arrêt, l’arrêt de l’automatisme ne sera effectif qu’en fin de cycle et aura pour conséquence le maintien dans l'étape initiale et l'inhibition de toute action. Travail demandé : Compléter le Grafcet ci-dessous correspondant au cahier des charges énoncé.

Le Grafcet complété représentant tous les fonctionnements possibles de la partie commande du système automatisé n’est plus très lisible. De plus le cycle de fonctionnement normal n’y apparaît plus de façon claire. On voit très vite les limites de cette représentation pour la description de systèmes automatisés dont le cycle normal de production est plus complexe. Nous allons donc utilisé une représentation différente faisant appel à la notion de Grafcet Hiérarchisé.


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2.2.2.

Le Grafcet hiérarchisé et les modes de marche

Les différents modes de marche sont gérés par un grafcet qui leur est réservé spécialement. C’est le grafcet de conduite (GC). Aucune action sur la partie opèrative n’y est provoquée mais une autorisation d’évolution d’autre grafcets est envoyée. L’ensemble pourra prendre la forme suivante :

Remarques : Ordres de forçage : Seul un grafcet maître pourra Forcer un grafcet esclave (dans l’exemple ci-dessus, GC est maître et les GPN, GR et GM sont esclaves. Un ordre de forçage : −

Active et maintient actives une ou plusieurs étapes désignées du grafcet forcé.

− Désactive et maintient inactives toutes les autres étapes. Cette ordre se représente sous la syntaxe suivante : F / GPN : ( i, j, …)

avec : F : forçage GPN : Grafcet de production normal (i, j, …) : numéro des étapes à forcer

Par exemple, dans l’étape 2 du grafcet GC : F/GPN(11), F/ GR(21) et F/GM(31).


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2.2.3.

Application au chariot

Réalisation du grafcet hiérarchisé complet insérant les modes de marche avec l’exercice sur le déplacement du chariot Travail demandé : Compléter les grafcets ci-dessous correspondant au cahier des charges complet du chariot.

Grafcet de conduite :


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2.3. Exercice de synthèse Soit à étudier la perceuse automatisée décrite ci-dessous Description de la partie opérative Description du pupitre de l’opérateur

Cahier des charges : L’opérateur peut choisir 3 modes de marche : 1. Le mode automatique, 2. La mode arrêt pour stopper la machine à n’importe quelle moment, 3. Le mode manuel, qui lui permet de commander tous les mouvements à sa convenance. Elle lui permet également de repositionner correctement le système avant de commencer une marche en automatique suite à une éventuelle défaillance du système. Le cycle automatique se déroule suivant la description suivantes : −

Si les conditions initiales sont vérifiées (Perceuse en haut, présence pièce, vérin serrage rentré), l’appui sur le bouton poussoir départ cycle provoque la sortie du vérin serrage pièce.

−

Le serrage est obtenu par l’intermédiaire d’un vérin simple effet A. Un contrôleur de pression permet de vérifier le serrage correct de la pièce.

−

La mise en rotation du moteur de broche et la descente de cette même broche (vérin double effet B) s’effectuent jusqu’à détection « pièce percée ».

−

Dés que la pièce est percée, la broche remonte jusqu’au fin de course haut ce qui provoque l’arrêt de la rotation de la broche, le desserrage de la pièce et l’arrêt de la remontée.

−

Le cycle est terminé lorsque la pièce est desserrée. Un autre cycle peut reprendre après mise en place d’une autre pièce et appuie sur le bouton poussoir « départ cycle ».

Si le commutateur est placé sur la position Arrêt ou la position Manuelle en cours de cycle automatique, le cycle peut se terminer mais ne pourra reprendre. La gestion de l’arrêt d’urgence et du voyant système sous tension ne fait pas partie de l’étude.

Affectation des entrées / sorties :


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Entrées Capteurs : A0 : Vérin serrage rentré (pièce desserrée) A1 : Présence pression dans le vérin A (pièce serrée) B0 : Perceuse en position haute B1 : Perceuse en position basse (pièce percée) C1 : Présence pièce D0 : Carter fermé

Sorties Actionneurs : KA1 : Vérin A KA2 : Remontée broche KA3 : Descente broche KM1 : Rotation de la broche

Pupitre : S1 : Commutateur Marche automatique S2 : Commutateur Arrêt S3 : Commutateur Marche Manuelle S4 : Bouton poussoir Départ cycle S5 : Commutateur Serrage pièce S6 : Commutateur Rotation broche S7 : Bouton poussoir Descente broche S8 : Bouton poussoir Remontée broche

Travail demandé : Etablir les grafcets de conduite, de production normale, de marche manuelle afin de répondre au cahier des charges de la perceuse automatisée décrite ci-dessus.


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