Automatisation de processus industriels Eléments de base

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1 Auomaisaion de processus indusriels Elémens de base Nicolas Vandenbroucke Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 1

2 Plan du cours Inroducion des élémens Divergence en OU Divergence en ET Les acions Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 2

3 Le Grafce GRAphe Foncionnel de Commande Eape/Transiion Hisorique Défini en France en 1977, le Grafce es un ouil qui perme de décrire le cahier des charges d un auomaisme séqueniel. Il es égalemen direcemen exploiable pour l implanaion echnologique. C es donc à la fois : un langage de spécificaion d un auomaisme (Grafce de spécificaion), un langage d implémenaion (Grafce de réalisaion). La norme NFEN 6848 d'aoû 22 défini les différens élémens qui composen le Grafce Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 3

4 Exemple Auomaisaion d une perceuse Cahier des charges Le fore ourne (R) oujours sur luimême en descene (D) e en monée (M). Les conacs h, b e m son à 1 lorsqu ils son enclenchés. Les conacs de fin de course h e b son enclenchés par le passage de la came solidaire de la perceuse. Le cycle démarre lorsque l on appuie sur le bouon poussoir m e que le conac h es enclenché par la came. M D R Pièce h b m Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 4

5 Exemple m h h b m Pièce Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 5

6 Exemple 1 m h D R h b D b R m Pièce Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 6

7 Exemple M 1 m h D R h b b 2 h M R R m Pièce Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 7

8 Exemple 1 m h D R h b b 2 M R h m Pièce Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 8

9 Elémens de base éape iniiale arc oriené descendan m h récepivié 1 D R acion 2 b M R ransiion arc oriené monan h éape Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 9

10 Les éapes Elles permeen de rendre compe de la siuaion du sysème. Chaque éape es repérée par un numéro i. A oue éape i, es associée la variable d éa Xi don la valeur correspond à l éa de l éape. Une éape peu ainsi êre : acive : dans ce cas Xi = 1, inacive : dans ce cas Xi =. 1 éape iniiale n 1 inacive X1 = 7 éape n 7 inacive X7 = 8 éape n 8 acive X8 = 1 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 1

11 Les acions A chaque éape es associée une ou plusieurs acions. L acion es réalisée dès que l éape es acivée e se poursui an que l éape es acive. L'acion s'arrêe donc dès que l'éape associée n'es plus acive! Ces acions peuven êre : exernes : ordre envoyé à la parie opéraive ou dialogue, inernes : ordre envoyé à la parie commande. 5 Descendre perceuse Roaion fore 6 Incrémener le compeur C acions exernes acion inerne Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 11

12 Les ransiions Elles exprimen les possibiliés d évoluion enre deux ou plusieurs éapes Une ransiion peu êre : 5 validée si oues les éapes immédiaemen reliées à éape n n 5 inacive cee ransiion son acives, ransiion non validée non validée si les éapes immédiaemen reliées à cee ransiion ne son pas oues acives (si une éape es inacive) Numéroée avec parenhèses à gauche. ransiion (1) (1) non validée Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 12 (1)

13 Les récepiviés Associées à chaque ransiion, elles exprimen les condiions nécessaires pour passer d une ou plusieurs éapes à une ou plusieurs aures éapes. Une récepivié peu êre : vraie si la condiion correspondane es vérifiée, fausse si la condiion correspondane n es pas vérifiée Bouon m enclenché m a b [c=12] [T>2 C] X Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 13

14 Les frons Ce son des foncions logiques qui signalen le changemen d éa d une variable Le fron monan de la variable m, noé m, signale son passage de l éa bas à l éa hau. Le fron descendan de la variable m, noé m, signale son passage de l éa hau à l éa bas. m 1 m 1 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 14

15 Les emporisaions Ce son des récepiviés dépendanes du emps Une variable de emporisaion Ti es une variable logique don le mode d évaluaion perme de prendre en compe le emps. En général, Ti es égale à 1 dès qu un délai de q secondes s es écoulé après le changemen d éa de à 1 d une variable d enrée E (emporisaion à l appel). Ti s écri alors : Ti = q / E La variable d enrée es soi : Une variable d éa Xi : 1s/Xi Une variable exerne : 1s/a X5 T5 q 5 6 1s/X5 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 15

16 Franchissemen d une ransiion Une ransiion peu êre : franchissable si elle es validée e si la récepivié associée es vraie. Lors de son franchissemen, oues les éapes précéden la ransiion son désacivées e oues les éapes suivan la ransiion son acivées. non franchissable si la ransiion n es pas validée ou si la récepivié es fausse. 5 éape n 5 inacive a = 1 a ransiion non validée validée récepivié fausse vraie ransiion non franchissable 6 éape n 6 inacive Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 16

17 Les arcs (liaisons) orienés Dans un Grafce, il y a oujours alernance enre éapes e ransiions. Les arcs orienés relien les éapes aux ransiions e les ransiions aux éapes. Un Grafce se li de hau en bas e les liaisons descendanes ne son 1 pas fléchées. b Toue aure orienaion doi êre 2 renseignée par une flèche indiquan le sens de la liaison. h m h D M R R Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 17

18 Définiion Elle es composée d une suie d éapes pouvan êre acivées les unes après les aures. Chaque éape n es suivie que d une seule ransiion e chaque ransiion n es validée que par une seule éape. La séquence es die acive si au moins une éape es acive. Elle es die inacive si oues les éapes son inacives. 1 2 r1 r2 r3 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 18

19 Alimenaion d une machine ouil po pf OP FP d RG RD g m Tapis A a av AV AR ar MB h DB b Tapis F f Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 19

20 Condiions iniiales po d ar h Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 2

21 1/ Appui sur m. m Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 21

22 2/ Nous aendons une pièce en a. a Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 22

23 3/ Nous avançons le bras jusqu à ce que le bras soi en avan. av AV Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 23

24 4/ Nous fermons la pince jusqu à ce que la pince soi fermée. pf FP Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 24

25 5/ Nous renrons le bras jusqu à ce que le bras soi en arrière. AR ar Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 25

26 6/ Roaion du bras vers la gauche. RG g Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 26

27 7/ Nous descendons le bras jusqu à ce que le bras soi en bas. DB b Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 27

28 8/ Nous aendons que le apis F soi vide. f Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 28

29 9/ Avance du bras jusqu à ce que le bras soi en avan. av AV Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 29

30 1/ Nous ouvrons la pince jusqu à ce que la pince soi ouvere. po OP Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 3

31 11/ Reour en posiion iniiales (aenion, il fau décomposer les acions). po d ar h Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 31

32 Grafce h ar d po m 1 a 2 AV av 3 FP pf 4 AR ar Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 32

33 Grafce 1 a 2 AV av 3 FP pf 4 AR ar 5 RG g Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 33

34 Grafce 2 AV av 3 FP pf 4 AR ar 5 RG g 6 DB b Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 34

35 Grafce 3 FP pf 4 AR ar 5 RG g 6 DB b 7 f Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 35

36 Grafce 4 AR ar 5 RG g 6 DB b 7 f 8 AV av Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 36

37 Grafce 5 RG g 6 DB b 7 f 8 AV av 9 OP po Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 37

38 Grafce 6 DB b 7 f 8 AV av 9 OP po 1 AR ar Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 38

39 Grafce 7 f 8 AV av 9 OP po 1 AR ar 11 MB h Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 39

40 Grafce 8 AV av 9 OP po 1 AR ar 11 MB h 12 RD d Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 4

41 Grafce h ar d po m 1 a 2 AV av 3 FP pf 4 AR ar Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 41

42 Grafce final de niveau h ar d po m a AV av FP pf AR ar RG g DB b f AV av OP po AR ar MB h RD d Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 42

43 Grafce de niveau 2 Vérins simple effe : Vérins double effe : Avance bras Recul bras Ouverure pince Fermeure pince Monée bras Descene bras Roaion gauche Roaion droie VB VB VP VP VM VM VR VR VB + VP + VM + VR + Avance bras VB VB + Recul bras VB VB Ouverure pince Fermeure pince VP VP VP + VP Monée bras Descene bras VM VM VM + VM Roaion gauche Roaion droie VR VR VR + VR Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 43

44 Divergences e convergences en OU Définiions C es une sélecion de séquence, une reprise de séquence ou un sau de séquence selon ceraines condiions données par les récepiviés associées aux ransiions. Une divergence en OU commence oujours par des ransiions e une convergence en OU se ermine oujours par des ransiions r1 4 r1 r2 r divergence en OU 8 r2 convergence en OU r3 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 44

45 Aiguillage G D A g B1 a m1 AG d AD b1 m2 b2 B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 45

46 1/ L opéraeur appuie sur m2. A B1 m2 B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 46

47 2/ Nous posiionnons l aiguillage à droie. A B1 d AD B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 47

48 3/ Nous emmenons le chario en b2. D A B1 b2 B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 48

49 4/ L opéraeur appuie sur m2 pour renvoyer le chario en a. A B1 m2 B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 49

50 5/ Reour du chario en a. G A B1 a B2 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 5

51 Grafce a m1 a m2 1 AG 5 AD g d 2 D 6 D b1 b2 3 7 m1 m2 4 G 8 G a a Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 51

52 Divergences e convergences en ET Parallélisme srucural Le bu es de permere l exécuion simulanée de plusieurs séquences en même emps. Une divergence en ET commence oujours par des éapes e une convergence en ET se ermine oujours par des éapes r1 r divergence en ET convergence en ET Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 52

53 Déplacemen simulané de deux charios a1 C1 G1 D1 b1 a2 C2 G2 D2 b2 cy=1 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 53

54 Condiions iniiales : chario 1 en a1 e chario 2 en a2 a1 C1 b1 a2 C2 b2 cy=1 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 54

55 1/ l'opéraeur appuie sur le bouon dcy a1 C1 b1 a2 C2 b2 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 55

56 2/ Les 2 charios paren simulanémen vers b1 e b2 a1 C1 D1 b1 a2 C2 D2 b2 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 56

57 3/ Arrivé en b1 (resp. b2), le chario 1 (resp. chario 2) aend 5 sec avan de reparir vers a1 (resp. a2). a1 C1 b1 a2 C2 D2 b2 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 57

58 4/ Une fois les 2 charios en posiions iniiales : - si cy= : l'opéraeur rappuie sur dcy afin de relancer un cycle - si cy=1 : les 2 charios reparen immédiaemen a1 C1 b1 a2 C2 b2 cy= dcy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 58

59 Grafce a1.a2. dcy 1 D1 2 b1 b2 D s/X3 G1 6 a s/X4 a2 G2 cy cy Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 59

60 Acion coninue incondiionnelle r2 2 X2 3 r2 A r3 r3 X3 Acion A = X3 A Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 6

61 Acion coninue r2 condiionnelle X2 2 r3 3 r2 c A X3 r3 Acion A = X3.c c A Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 61

62 Acion mémorisée à l acivaion 2 r2 X3 3 r3 A:=1 X9 8 A r8 9 A:= r9 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 62

63 Acion mémorisée à la désacivaion 2 r2 X3 3 r3 A:=1 X9 8 A r8 9 A:= r9 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 63

64 Acion mémorisée Exemple 1 2 m h D b M h R:=1 R:= Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 64

65 Acion r2 reardée X2 2 r3 3 r2 3s/X3 A X3 r3 3s/X3s Acion A = X3 après 3 secondes A 3 s Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 65

66 Acion limiée dans le emps r2 X2 2 r3 3 r2 3s/X3 A X3 r3 3s/X3 Acion A = X3 pendan 3 secondes A 3 s Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 66

67 Acion coninue à durée limiée r2 2 X2 3 r2 A X3 5s / X3 5s/X3 Acion A = X3 A 5 s Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 67

68 Acion sur événemen r2 c r2 r2 3 A 3 A 3 A r3 r3 r3 Acion A = X3. c Acion A = X3 Acion A = X3 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 68

69 Eape fugiive ou évoluion fugace 8 9 Re Rs Soien Re : récepivié enrane Rs : récepivié sorane Si Re.Rs = 1, il y a évoluion fugace. L éape es die fugiive ou insable. Aenion : Les acions coninues associées à l acivaion ou la désacivaion d une éape fugiive ne son pas effecuées. Les acions mémorisées associées à l acivaion ou la désacivaion d une éape fugiive son effecuées. Remarque : Une éape fugiive (évoluion fugace) peu êre la caracérisique d un mauvais foncionnemen de l auomaisme. Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 69

70 Récepivié oujours vraie Elle es représenée par une condiion logique égale à 1 Ser de ransiion de synchronisaion enre plusieurs séquences dans un Grafce (dans le cadre des divergences e convergences en ET). Perme au concepeur de s assurer qu il n a pas oublié une récepivié (1) 1 11 Auomaisaion de processus indusriels Nicolas Vandenbroucke 7