Le grafcet et les modes de marchesLe grafcet et les modes de marches............................................................................................ 1 Le gemma ................................................................................................................................... 2 Exemple corrig : Tri de caisse .............................................................................................. 6 Exercice : Machine de conditionnement par lot de 3 paquets................................................ 9 Les Modes de Marches et darrt ............................................................................................. 11 Les 3 grafcets : ................................................................................................................. 11 KMST et le cblage automate .............................................................................................. 12 Exemple de cblage avec des contraintes scuritaires ......................................................... 14

Le gemmaGUIDE D'ETUDE DES MODES DE MARCHE ET D'ARRET Le GEMMA est un outil d'aide la synthse du cahier des charges d'un automatisme industriel : c'est un document graphique qui facilite la conduite, la maintenance et l'volution du systme. (Cf document Gemma) On distingue 3 familles de modes de marches et d'arrt :

Famille F : Procdures de fonctionnement L'ensemble des modes ou tats sans lesquels la valeur ajoute ne peut tre obtenue est regroupe dans une zone F reprsentative de la famille "procdure de fonctionnement". Note : On ne produit pas systmatiquement dans chacun des modes de cette famille, il peut s'agir de : - Procdures prparatoire la production de la valeur ajoute - rglages, tests ... qui sont nanmoins indispensables la production de la valeur ajoute. Famille A : Procdures d'arrts. Un systme automatis ou une machine automatique fonctionne rarement de faon permanente : il s'avre ncessaire de l'arrter de temps autre pour des raisons indpendantes du systme : - Fin de journe, - Priode de congs, - Manque d'approvisionnement ... Tous les modes conduisant (ou traduisant) un arrt du systme pour des raisons externes sont regroups dans la zone A : "Procdures d'arrt" de guide. Famille D : Procdures en dfaillance Lors du fonctionnement d'un systme, il peut se produire des incidents : on est donc conduit prvoir les dfaillances inhrentes ou internes au systme. Tous les modes conduisant (ou traduisant) un tat d'arrt du systme pour des raisons internes sont consigns dans la zone D: "Procdures de dfaillance" du guide.

Repre

F1

F2

F3

F4

F5

F6

ETATS F: PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT Dsignation Description Dans cet tat la machine produit normalement : c'est l'tat pour pour lequel elle a t conue. On peut souvent faire correspondre cet tat un grafcet que production normale l'on appelle "grafcet de base". Note : A cet tat ne correspond pas ncessairement une marche automatique Cet tat est utilis pour les machines ncessitant une prparation pralable la production normale : marche de prparation Prchauffage de l'outillage, remplissage, mises en routes diverses ... C'est l'tat ncessaire pour certaines machines devant tre vides, nettoyes ... en fin de journe ou en fin de marche de clture srie. Cette tat permet de vrifier certaines fonction ou certains marche de vrification dans le mouvement sur la machine sans respecter l'ordre de dsordre droulement du cycle. Dans cet tat, le cycle de production peut tre explor au marche de vrification dans rythme de production voulu par la personne effectuant l'ordre la vrification Les machines de contrle, de tri, de mesure... comportent des capteurs qui doivent tre rgls ou talonns : cet marche de test tat permet les diffrentes oprations.

ETATS A: PROCEDURES D'ARRET Repre Dsignation Description ARRET dans tat C'est l'tat repos de la machine. Il correspond en gnral A1 initial la situation initiale du grafcet. Lorsque l'arrt est demand, la machine continue de produire Arrt demand en fin jusqu' la fin de cycle; l'tat A2 est donc un tat transitoire A2 de cycle vers l'tat A1 Arrt demand dans La machine continue de produire jusqu' un arrt en une A3 tat dtermin position autre que la fin de cycle; c'est un tat transitoire vers A4 La machine est alors arrt dans un tat autre que la A4 ARRET Obtenu fin de cycle. Prparation pour C'est dans cet tat que l'on procde toutes les oprations remise en (dsengagements, nettoyages ...) ncessaires une remise en A5 route aprs route aprs dfaillance dfaillance La machine tant en A6, on remet manuellement ou Mise PO dans tat automatiquement la partie oprative en position initiale pour un A6 initial redmarrage dans l'tat initial. Mise PO dans tat La machine tant en A7, on remet la partie oprative en position pour un A7 dtermin redmarrage dans une position autre que l'tat initial.

ETATS D: PROCEDURES DE DEFAILLANCE Repre Dsignation Description C'est l'tat pris lors d'un arrt d'urgence : on y prvoit non seulement les arrts, mais aussi les cycles de dgagement, D1 ARRET d'URGENCE les procdures et prcautions ncessaires pour viter ou limiter les consquences dues la dfaillance. C'est dans cet tat que la machine peut tre examine aprs Diagnostic et/ou dfaillance et qu'il peut tre apport un traitement permettant traitement D2 le redmarrage. de la dfaillance Il est parfois ncessaire de continuer la production mme aprs une dfaillance de la machine : on aura alors une production Production tout de D3 dgrade, force ou aide par des oprateurs non prvus mme en production normale Slection des modes de marche et d'arrt. Il est ncessaire d'envisager l'ensemble des "rectangles-tats" offerts par le GEMMA. - Si le mode de fonctionnement est retenu, il doit tre explicit conformment la fonctionnalit de la machine. - S'il n'est pas retenu dans le cadre de l'tude, une croix est porte dans le rectangle tat. Il est ncessaire de rechercher les volutions d'un tat un autre sachant que dans tout systme, on retrouve deux tats fondamentaux : - L'tat A1, tat initial ou repos. - L'tat F1, mode de production normale pour lequel le systme a t conu. C'est partir de ces deux tats que sont recherchs les diffrentes volutions. Exemple : - Le dmarrage d'une machine, c'est dire la transition de A1 vers F1 peut ncessiter une marche de prparation F2. - L'arrt peut se produire : Soit en fin de cycle F1--->A2---->A1 soit dans une autre position F1--->A3---->A4 - Les cas de dfaillances peuvent imposer : arrt d'urgence D1 ou la production tout de mme D3 Conditions d'volution entre modes de marches et d'arrts. Les modes de marches et d'arrt ayant t slectionns et explicits, il convient de prciser le passage d'un tat l'autre. L'laboration de ces conditions de passage rend possible la conception du pupitre de commande et entrane ventuellement l'adjonction de capteurs supplmentaires. Le passage d'un tat un autre s'effectue de 2 faons : - Soit avec une condition d'volution. - Soit sans condition d'volution Avec les conditions d'volution en provenance de l'oprateur apparaissent les besoins en boutons de commande. A celles provenant de la machine doit correspondre la mise en place de nouveaux capteurs.

Avec tous ces lments descriptifs, on peut alors tracer : Soit le grafcet complt qui enrichit le grafcet de base. Soit un grafcet supplmentaire, coordonn avec le grafcet de base, appel GRAFCET des modes de marche ou grafcet de conduite.

Exemple corrig : Tri de caisse

Un dispositif automatique destin trier des caisses de deux tailles diffrentes se compose dun tapis amenant les caisses, de trois poussoirs et de deux tapis dvacuation. Le poussoir P1 pousse les petites caisses devant le poussoir P2 qui son tour les transfre sur le tapis 2, alors que les grandes caisses sont pousses devant le poussoir P3, ce dernier les vacuant sur le tapis 3. Pour effectuer la slection des caisses, un dispositif de dtection plac devant le poussoir P1 permet de reconnatre sans ambigut le type de caisse qui se prsente. Les modes de marche considrer sont les suivants: marche automatique initialisation automatique de la partie oprative marche manuelle: des boutons de commande manuelle doivent permettre de dmarrer le cycle aller/retour de chaque poussoir Pi arrt d'urgence

On peut dcrire tout d'abord les modes de marche souhait par un GEMMA:

On peut, partir de ce GEMMA faire un GRAFCET pilotant les diffrents modes de marche:

La premire branche de ce GRAFCET dcrit les tats: arrt dans tat initial, fonctionnement normal, arrt demand en fin de cycle. La deuxime branche concerne l'initialisation automatique de la partie oprative. La troisime branche commande la marche manuelle. L'arrt d'urgence pouvant intervenir dans n'importe quel tat de la machine, on utilise un GRAFCET indpendant: une transition source conduit une tape d'initialisation de tous les autres GRAFCET par forage (l'utilisation d'une transition source simplifie la solution, mais si l'automate utilis ne l'accepte pas, on peut ajouter une tape initiale et reboucler sur cette tape). Le cycle automatique est dcrit par le GRAFCET ci-dessous. Le cycle est excut lorsque le grafcet principal est dans l'tape marche automatique (tape X2). L'tape X10 donne l'information fin de cycle au GRAFCET principal

La marche manuelle est dcrite par le GRAFCET ci-dessous. Les commandes manuelles sont autorises lorsque le GRAFCET principal est dans l'tape marche manuelle (tape X4).

L'intrt du GEMMA est d'imposer une dcomposition de la commande, ce qui permet de modifier certains modes de marche sans reconcevoir l'ensemble des GRAFCET. Par exemple si on souhaite lors de l'arrt d'urgence, introduire un cycle de dgagement reculant tous les poussoirs, il suffit d'ajouter le GRAFCET ci-dessous, sans modifier les autres.

Exercice : Machine de conditionnement par lot de 3 paquetsFonction globale : Des paquets de th, provenant d'un poste de conditionnement, doivent recevoir une marque par impression l'aide d'un tampon encreur. Ils doivent quitter le poste, rangs par quatre, sur un tapis roulant vers le poste d'emballage.

Dclassement, marquage, rangement par 4 et puis vacuation.

1) Donner le G.F.N point de vue P.O. (Grafcet de fonctionnement normal) Avec A+, A-, C-, C+, D+, D- les bobines des distributeurs et a0, a1, c0, c1, d0, d1 les capteurs fins de course des diffrents vrins.

Lgende : GEMMA de lensemble des questions qui suivent

2) L'absence de paquet dans la goulotte, si le compteur des 4 paquets n'est pas atteint, entrane un arrt de l'volution du GFN l'tape 4. L'installation d'un nouveau dtecteur p4, (4 paquets dans la goulotte), permet un cycle complet, (vacuation comprise) de 4 paquets. Donner le Gmma (Grafcet des modes de marches et darrt) 3) Marche de clture. En fin de campagne ou souhaite vider la goulotte, quelque soit le nombre de paquets dans celle-ci, en les vacuants sur le tapis sans les marquer. Faire le graphe de clture GCLO Complter le GMMA 4) ARU. L'tude ne porte que sur la gestion des graphes (GFN, GMMA, GCLO) et de l'nergie pneumatique. Energie lectrique hors tude. Faire le graphe de scurit GS Faire le schma pneumatique de puissance

Les Modes de Marches et darrtLes 3 grafcets :

Grafcet de Scurit concernant uniquement le (ou les) arrt durgence, panne secteur, Gmma issu du guide dtude des modes de marche et darrt Grafcet de fonctionnement normal ou de production.

Le point de vue lectrique Un relais unique gre les problmes de mise en route et de scurit KARU ou KMST (K mise sous tension) Toutes les scurits vont directement sur ce relais en NF sans passer par lautomate (Barrire immatrielle, ARU, Capteur capot,). Les fins de course de scurit en gnrale ny passe pas, car sans courant on ne pourrait plus les quitter. (Voir Fiche KMST et ARU) A quoi sert KMST ?

Il coupe lnergie du systme : Pneumatique, puissance lectrique,.... Il laisse aliment lautomate ainsi que ces entres pour la maintenance, il coupe lalimentation des sorties. (il peut cas particulier laisser certaines sorties alimentes.) Il informe lautomate de son tat (Par contre lARU et le ram ne sont pas sur les entres.)

Voir Schma associ page suivante. Lcriture des grafcets :

GS : Grafcet matre en 3 tapes, utilisant une structure ladder avec des bits %M, se trouvant imprativement en prliminaire. (Case du gemma :D1) Gmma : Forc par GS ( laide de %S) dans ltat A5 ou A6 (Prparation pour la mise en tat initiale de la machine) GFN : Grafcet esclave des 2 autres, synchronis par Gmma avec des %X et forc par GS laide de bits interne %S.

Le point de vue programmation Structure Activation / Dsactivation pour le GS. Structure quelconque pour les autres grafcets. Les Bits utiliss par le TSX micro: (Tous les automates possdent ces bits internes, Voir documentation spcifique)

%S0 :1= dmarrage froid (perte des donnes) %S1 :1= reprise chaud (reprise secteur sans perte de donnes) %S21 : Initialisation : Linitialisation remet tous les grafcets en tapes initiales.(Sur un dmarrage froid ce bit est positionn 1 pendant le traitement prliminaire.) %S22 : Remise 0 du Grafcet : Dsactivation de toutes les tapes (Remis 0 par le systme en fin de traitement prliminaire) %S23 : Figeage du grafcet : Gel de tous les grafcets.

KMST et le cblage automateLe cblage de Kmst est classique, il contient 4 lments minimums:

Un BP ARU avec un contact NF. Un BP de mise sous tension NO ou de rarmement. Un contact d'auto maintien NO minimum. Un relais KMST (La tension du relais peut tre quelconque.)

Objectif du KMST Doit couper toute la partie puissance:

La pression gnrale. Les moteurs avec un relais tripolaire de puissance par exemple ( dessiner) Les distributeurs. Les sorties automates.

Ne doit pas couper

L'automate. L'alimentation des capteurs. Doit le cas chant activer des actionneurs de scurit (freins, alarme)

Note: Si plusieurs scurits sont ncessaires, comme les capteurs fins de course ou d'autres ARU autour de la machine, ils sont cbls en srie avec l'ARU du schma initiale. Ces capteurs sont en NF.

Exemple de cblage avec des contraintes scuritaires1) Raliser une srie de feuille de cblage comprenant un Tsx 17 avec diffrentes contraintes. Raliser le cblage lectrique dans lordre suivant : De la puissance moteur. De la puissance pneumatique. De la commande lectrique. Des entres et des sorties automates. Le matriel utilis dans la partie oprative: 2 vrins double effet. (Serrage et Transfert) 1 vrin simple effet. (Indexeur) 1 Moteur plateau 2 sens de marche. Les contraintes : Un systme de scurit systme avec BP ARU, une scurit carter, un rarmement de remise en nergie. En cas darrt durgence on dsire : Que toutes les sorties automates soient coupes. Que le moteur soit coup de la puissance. Que lautomate soit inform de ltat du relais de scurit. 2) Raliser le cblage dun Zelio correspondant au problme suivant. Mme contrainte au niveau de la scurit, mais on dsire que le vrin de serrage passe en position arrire. 3) Modifier le schma lectrique et pneumatique pour que lnergie pneumatique soit coupe.

24V

0V

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

I9

IA

IB

IC

Zelio1

SR-B201B

Q1

Q1

Q2

Q2

Q3

Q3

Q4

Q4

Q5

Q5

Q6

Q6

Q7

Q7

Q8

Q8

1 X0

2 X1

3 X2

4 X3

5 X4

6 X5

7 X6

8 X7

9 X10

20 24v

21 0v

Mitsu1 FX0N Y0 10 Y1 11 Y2 12 Y3 13 Y4 14 Y5 15 Y6 16 Y7 com 17 18