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Systèmes automatisés (GRAFCET)

Sciences de l'Ingénieur · 2ème Bac Sciences et Technologies Mécaniques · 26 exercices

Méthode officielle

Modéliser le fonctionnement séquentiel par un GRAFCET : étapes (dont étape initiale double carré), actions associées, transitions et réceptivités. Appliquer les 5 règles d'évolution (franchissement d'une transition validée + réceptive, activation/désactivation). Représenter divergences/convergences ET (//) et OU. Distinguer point de vue système/PO/PC.

L'intuition

Imagine que tu es le chef d'orchestre d'une usine de jus d'orange. Pour produire une bouteille, tu dois suivre un ordre précis : d'abord, les oranges sont lavées, puis pressées, le jus est filtré, mis en bouteille, et enfin les bouteilles sont étiquetées. Tu ne peux pas étiqueter une bouteille vide, ni presser des oranges non lavées. Chaque action dépend de la fin de la précédente.

Un système automatisé fonctionne exactement comme ça. Une machine à laver ne peut pas essorer avant d'avoir lavé. Elle exécute une série d'opérations séquentielles. Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions) est un langage graphique qui permet de décrire cette séquence d'opérations de manière claire et universelle. C'est comme une partition pour la machine, indiquant ce qui doit être fait, quand, et quelles conditions doivent être remplies pour passer à l'action suivante.

Le cours

Le GRAFCET est un outil graphique de modélisation du comportement séquentiel des systèmes automatisés. Il est normé (norme IEC 60848) et permet de représenter la commande d'un système en termes d'étapes, d'actions et de transitions.

1. Éléments de base du GRAFCET

Un GRAFCET est composé de :

  • Étapes : Elles représentent des états stables du système où des actions sont exécutées.

    • Représentation : Un carré numéroté.
    • Étape initiale : C'est la première étape du cycle, active au démarrage du système. Elle est représentée par un double carré.
    • Actions associées : Ce sont les opérations à réaliser lorsque l'étape est active. Elles sont inscrites dans un rectangle relié à l'étape par un trait horizontal.
      • Exemple : Moteur ON, Vérin A+.
      • Syntaxe : Action_X (action continue), Action_Y / t (action temporisée), Action_Z / (condition) (action conditionnelle).
  • Transitions : Elles représentent les conditions de passage d'une étape à une autre.

    • Représentation : Un trait horizontal reliant deux étapes.
    • Réceptivités : Ce sont les conditions logiques associées à une transition. Elles doivent être vraies pour que la transition soit franchie. Elles sont inscrites à côté du trait de transition.
      • Exemple : bp_depart (bouton poussoir départ), fincourse_a (capteur de fin de course A). Une réceptivité est une expression booléenne (combinaison de capteurs, de temporisations, etc.).
  • Liaisons orientées : Elles relient les étapes aux transitions et les transitions aux étapes, indiquant le sens d'évolution.

2. Les 5 règles d'évolution du GRAFCET

Ces règles définissent le comportement dynamique et l'évolution des étapes actives dans un GRAFCET :

  • Règle 1 : Situation initiale Au début du fonctionnement, l'étape initiale est active. Elle est marquée par un double carré.

  • Règle 2 : Franchissement d'une transition Une transition est franchissable si :

    1. Toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives (la transition est dite validée).
    2. La réceptivité associée à cette transition est vraie. Le franchissement d'une transition est instantané.
  • Règle 3 : Évolution des étapes actives Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de l'étape (ou des étapes) immédiatement suivante(s) et la désactivation de l'étape (ou des étapes) immédiatement précédente(s).

  • Règle 4 : Activation et désactivation simultanées Si une étape est simultanément activée et désactivée par le franchissement d'une même transition, elle reste active. (Ceci est rare et se produit dans des boucles directes).

  • Règle 5 : Activation multiple Une étape peut être active plusieurs fois simultanément. On parle alors de "marquage multiple". Chaque activation est indépendante. (Cette règle est plus avancée et rarement rencontrée au niveau Bac, mais elle est fondamentale pour la norme).

3. Structures de base

  • Séquence linéaire : Les étapes se succèdent une à une.
1Action 1R12Action 2R23Action 3 \begin{array}{|c|} \hline \text{1} \\ \hline \text{Action 1} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R1}} \begin{array}{|c|} \hline \text{2} \\ \hline \text{Action 2} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R2}} \begin{array}{|c|} \hline \text{3} \\ \hline \text{Action 3} \\ \hline \end{array}
  • Divergence en OU (aiguillage) : Le système choisit une branche parmi plusieurs en fonction des réceptivités. Une seule branche sera activée. Les réceptivités doivent être mutuellement exclusives.
\begin{array}{|c|} \hline \text{N} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{c} \text{---} \\ \xrightarrow{\text{R_a}} \begin{array}{|c|} \hline \text{A} \\ \hline \end{array} \\ \xrightarrow{\text{R_b}} \begin{array}{|c|} \hline \text{B} \\ \hline \end{array} \end{array}
  • Convergence en OU : Plusieurs branches mènent à une seule étape. L'activation d'une seule des branches suffit pour activer l'étape suivante.
\begin{array}{c} \begin{array}{|c|} \hline \text{A} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R_a}} \\ \begin{array}{|c|} \hline \text{B} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R_b}} \end{array} \text{---} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{|c|} \hline \text{N} \\ \hline \end{array}
  • Divergence en ET (parallélisme) : Le système active plusieurs branches simultanément. Toutes les branches sont activées.
NR===R1AR2B \begin{array}{|c|} \hline \text{N} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{c} \text{===} \\ \xrightarrow{\text{R1}} \begin{array}{|c|} \hline \text{A} \\ \hline \end{array} \\ \xrightarrow{\text{R2}} \begin{array}{|c|} \hline \text{B} \\ \hline \end{array} \end{array}
Les réceptivités R1 et R2 sont souvent des conditions de validation de la branche (par exemple, un capteur de présence pour démarrer une action spécifique à cette branche). Si elles sont toujours vraies, on les omet ou on met '1'.
  • Convergence en ET : Toutes les branches parallèles doivent être terminées pour activer l'étape suivante.
\begin{array}{c} \begin{array}{|c|} \hline \text{A} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R_a}} \\ \begin{array}{|c|} \hline \text{B} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R_b}} \end{array} \text{===} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{|c|} \hline \text{N} \\ \hline \end{array}
Pour franchir la transition de convergence, toutes les étapes précédentes (A et B) doivent être actives et toutes les réceptivités ($R_a$ et $R_b$) doivent être vraies.

4. Points de vue du GRAFCET

Le GRAFCET peut être représenté selon différents points de vue, chacun ayant un niveau d'abstraction différent :

  • GRAFCET point de vue Système (S) : Décrit le comportement global du système, sans se soucier des détails technologiques. Il est souvent utilisé en phase d'analyse fonctionnelle. Les actions sont des fonctions globales (ex: "Produire pièce").

  • GRAFCET point de vue Partie Opérative (PO) : Décrit les actions que la partie opérative (les actionneurs : moteurs, vérins, etc.) doit réaliser. Les actions sont des ordres aux préactionneurs (ex: "Moteur M1 tourne", "Vérin C+"). Les réceptivités sont les informations des capteurs de la PO. C'est le plus courant en Sciences de l'Ingénieur.

  • GRAFCET point de vue Partie Commande (PC) : Décrit le comportement de la partie commande (l'automate programmable, le microcontrôleur). Les actions sont des ordres aux sorties de la PC, et les réceptivités sont les informations des entrées de la PC. C'est le plus détaillé, souvent utilisé pour la programmation.

Exemple résolu

Reprenons un extrait d'annale (2023, DREP Tâche 1.3.b) :

Contexte : Chaîne d’information et automatisation partielle du passage de la tôle sur la profileuse. Le système assure la commande de passage de la tôle sur la profileuse. On te demande de compléter le GRAFCET du point de vue partie opérative.

Analyse du problème : Le GRAFCET fourni est un extrait, il faut donc comprendre la logique séquentielle des étapes 2, 3 et 4. Les réceptivités dcy et Cp sont des capteurs. dcy est probablement un capteur de début de cycle ou de présence de tôle, et Cp un capteur de position. Les actions associées aux étapes ne sont pas explicitement données mais sont implicites par le contexte de "passage de la tôle".

GRAFCET à compléter :

             (1)
              |
              | dcy
              v
             (2)
              |
              | Cp
              v
             (3)
              |
              |
              v
             (4)
              |
              |
              v
             (5)

Résolution :

  1. Étape 1 : C'est l'étape initiale (double carré). Elle est active au démarrage.
  2. Transition 1-2 : La réceptivité est dcy. Cela signifie que pour passer de l'étape 1 à l'étape 2, le capteur dcy doit être activé (par exemple, tôle détectée au début du passage).
  3. Étape 2 : Une fois dcy vrai, l'étape 2 devient active.
  4. Transition 2-3 : La réceptivité est Cp. Pour passer de l'étape 2 à l'étape 3, le capteur Cp doit être activé (par exemple, tôle en position pour le profilage).
  5. Étape 3 : Une fois Cp vrai, l'étape 3 devient active. C'est dans cette étape que l'action principale de profilage ou d'entraînement de la tôle se déroule.
  6. Transition 3-4 : La réceptivité est ce. C'est un capteur de fin de cycle ou de fin de tôle.
  7. Étape 4 : Une fois ce vrai, l'étape 4 devient active.
  8. Transition 4-5 : La réceptivité est dcy.Cp. C'est une condition pour revenir à l'étape 1 ou continuer le cycle.

Le GRAFCET complété (extrait de la correction officielle) est le suivant :

figure Note : Les réceptivités dcy, Cp, ce sont des capteurs. La réceptivité dcy.Cp est une condition logique (ET logique) entre les deux capteurs.

Équations d'activation et de désactivation (extrait de la correction officielle) :

ÉtapesÉquation d’activationÉquation de désactivation
2X1dcyX_1 \cdot dcyX2CpX_2 \cdot Cp
3X2CpX_2 \cdot CpX3ceX_3 \cdot ce
4X3ceX_3 \cdot ceX4dcyCpX_4 \cdot dcy \cdot Cp
  • XiX_i représente l'état actif de l'étape ii.
  • L'équation d'activation d'une étape NN est : XN=(eˊtape preˊceˊdente active)(reˊceptiviteˊ de la transition)X_N = (\text{étape précédente active}) \cdot (\text{réceptivité de la transition}).
  • L'équation de désactivation d'une étape NN est : XN=(eˊtape active)(reˊceptiviteˊ de la transition suivante)X_N = (\text{étape active}) \cdot (\text{réceptivité de la transition suivante}).

Équation de sortie (extrait de la correction officielle) :

Pour le moteur ME d'entraînement de la tôle sur la profileuse : ME=X3ME = X_3

  • Cela signifie que le moteur ME est actif uniquement lorsque l'étape 3 est active. C'est une action continue associée à l'étape 3.

La méthode

Pour modéliser un fonctionnement séquentiel par un GRAFCET et en déduire les équations :

  1. Identifier les étapes clés (états stables) :

    • Lis attentivement le cahier des charges ou la description du fonctionnement.
    • Découpe le processus en phases distinctes où des actions sont réalisées. Chaque phase correspond à une étape.
    • Identifie l'étape initiale (double carré).
  2. Définir les actions associées à chaque étape :

    • Pour chaque étape, liste les actions que le système doit effectuer lorsqu'il est dans cet état.
    • Place ces actions dans un rectangle relié à l'étape.
  3. Identifier les transitions et leurs réceptivités :

    • Détermine les conditions qui permettent de passer d'une étape à la suivante. Ces conditions sont les réceptivités.
    • Les réceptivités sont souvent liées à des capteurs (fin de course, présence, niveau), des temporisations, ou des actions de l'opérateur (bouton poussoir).
  4. Représenter les structures d'évolution :

    • Séquence linéaire : Si les étapes se suivent sans choix.
    • Divergence/Convergence en OU (aiguillage) : Si le système doit choisir une seule voie parmi plusieurs. Utilise une ligne simple. Assure-toi que les réceptivités sont mutuellement exclusives.
    • Divergence/Convergence en ET (parallélisme) : Si plusieurs actions doivent se dérouler simultanément et indépendamment. Utilise une ligne double.
  5. Appliquer les 5 règles d'évolution :

    • Vérifie que ton GRAFCET respecte les règles, notamment le franchissement des transitions et l'activation/désactivation des étapes.
  6. Distinguer les points de vue (Système/PO/PC) :

    • Adapte le niveau de détail des actions et réceptivités en fonction du point de vue demandé. Pour le Bac, le point de vue PO est le plus fréquent.
  7. Déduire les équations logiques (si demandé) :

    • Équation d'activation d'une étape XNX_N : XN=(eˊtape preˊceˊdente active)(reˊceptiviteˊ de la transition entrante)X_N = (\text{étape précédente active}) \cdot (\text{réceptivité de la transition entrante}).
    • Équation de désactivation d'une étape XNX_N : XN=(eˊtape active)(reˊceptiviteˊ de la transition sortante)X_N = (\text{étape active}) \cdot (\text{réceptivité de la transition sortante}).
    • Équation de sortie d'une action SS : S=Xi+Xj+S = X_i + X_j + \dots (si l'action est réalisée dans les étapes i,j,i, j, \dots). Si l'action est conditionnelle, S=Xi(condition)S = X_i \cdot (\text{condition}).

Pièges classiques

  • Oubli de l'étape initiale (double carré) : L'étape initiale est cruciale pour le démarrage du cycle. Un simple carré est une erreur.
  • Réceptivités non mutuellement exclusives dans un OU : Dans une divergence en OU, si plusieurs réceptivités sont vraies simultanément, le comportement du système est indéfini. Il faut s'assurer que RaRb=0R_a \cdot R_b = 0.
  • Non-respect des règles d'évolution : Par exemple, une transition franchie sans désactiver l'étape précédente, ou une étape activée sans que la transition précédente soit validée et sa réceptivité vraie.
  • Confondre divergence/convergence en OU et en ET :
    • OU (ligne simple) = choix d'une seule branche.
    • ET (ligne double) = activation/attente de toutes les branches.
  • Mauvaise interprétation des points de vue : Utiliser des actions trop détaillées (PC) pour un GRAFCET PO, ou trop générales (S) pour un GRAFCET PO.
  • Erreurs dans les équations logiques :
    • Oublier le terme XiX_i (étape active) dans l'équation de désactivation.
    • Confondre ET (\cdot) et OU (++) logique.

Contre-exemple pour les réceptivités non exclusives (divergence en OU) :

Si tu as :

\begin{array}{|c|} \hline \text{2} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{c} \text{---} \\ \xrightarrow{\text{Capteur_A}} \begin{array}{|c|} \hline \text{3} \\ \hline \end{array} \\ \xrightarrow{\text{Capteur_B}} \begin{array}{|c|} \hline \text{4} \\ \hline \end{array} \end{array}

Si Capteur_A et Capteur_B sont tous les deux vrais en même temps, le système ne sait pas quelle branche choisir. Il faut ajouter des conditions pour les rendre exclusives, par exemple :

\begin{array}{|c|} \hline \text{2} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{c} \text{---} \\ \xrightarrow{\text{Capteur_A} \cdot \overline{\text{Capteur_B}}} \begin{array}{|c|} \hline \text{3} \\ \hline \end{array} \\ \xrightarrow{\text{Capteur_B} \cdot \overline{\text{Capteur_A}}} \begin{array}{|c|} \hline \text{4} \\ \hline \end{array} \end{array}

Ou si Capteur_A est prioritaire :

\begin{array}{|c|} \hline \text{2} \\ \hline \end{array} \xrightarrow{\text{R}} \begin{array}{c} \text{---} \\ \xrightarrow{\text{Capteur_A}} \begin{array}{|c|} \hline \text{3} \\ \hline \end{array} \\ \xrightarrow{\overline{\text{Capteur_A}} \cdot \text{Capteur_B}} \begin{array}{|c|} \hline \text{4} \\ \hline \end{array} \end{array}

Ce qui tombe à l'examen

Le GRAFCET est un élément récurrent dans la partie "Automatique & systèmes asservis" et "Analyse fonctionnelle & structurelle" des épreuves de Sciences de l'Ingénieur. Il est souvent intégré dans l'étude d'un système pluritechnologique.

Les formats de questions typiques sont :

  1. Compléter un GRAFCET partiel : On te donne un GRAFCET avec des étapes, transitions ou réceptivités manquantes. Tu dois les déduire du fonctionnement décrit dans le dossier technique. (Pondération : ~1 à 2 points).

    • Exemple (2023, DREP Tâche 1.3.b) : "Compléter le grafcet du point de vue partie opérative." (1,5 pt) figure
  2. Identifier les éléments d'un GRAFCET : Nommer les étapes, actions, transitions, réceptivités.

    • Exemple (2019, DREP Tâche 1.2.a) : "Compléter le grafcet de point de vue partie commande." (5,5 pts)
  3. Déduire les équations d'activation/désactivation des étapes : À partir d'un GRAFCET donné, tu dois écrire les équations logiques qui gèrent l'activation et la désactivation de chaque étape. (Pondération : ~1 à 2 points).

    • Exemple (2023, DREP Tâche 1.3.c) : "Les équations d'activation et de désactivation des étapes 2, 3 et 4." (1,5 pt)
    • Exemple (2018, DREP Tâche 1.3.b) : "Le tableau des équations d’activation et de désactivation des étapes." (1,5 pt)
  4. Déduire les équations de sortie des actionneurs : À partir du GRAFCET, tu dois écrire l'équation logique qui commande un actionneur (moteur, vérin, voyant, etc.). (Pondération : ~0,5 à 1 point).

    • Exemple (2023, DREP Tâche 1.3.d) : "L’équation de sortie du moteur ME, d'entraînement de la tôle sur la profileuse." (1 pt)
    • Exemple (2022, DREP Tâche 1.3.b.3) : "Donner l'équation de sortie du Moteur KM." (1 pt)
  5. Analyser l'évolution du système : Décrire l'état des étapes actives à un instant donné ou suite à un événement.

  6. Représenter un programme en langage Ladder (pour API) : Parfois, il est demandé de traduire une partie du GRAFCET en langage Ladder, surtout pour la partie commande (PC). Cela implique de connaître la correspondance entre les étapes/transitions du GRAFCET et les contacts/bobines du Ladder.

    • Exemple (2019, DREP Tâche 1.2.c) : "Compléter le programme en langage Ladder, relatif au module Zelio, de l’opération de soudure du film en plastique de l’étape 5 à l’étape 7 (c’est-à-dire de M5 à M7)." (1,5 pt)
    • Exemple (2018, DREP Tâche 1.3.c) : "Le programme en langage LADDER de la bobine KM2." (1,5 pt)

Le poids de ce chapitre à l'examen est d'environ 0.2, ce qui signifie qu'il représente une part significative des points (souvent 2 à 4 points sur 20). La maîtrise du GRAFCET est donc essentielle pour réussir l'épreuve de Sciences de l'Ingénieur.

Exercices corrigés

Exercice 1·Facile

Tâche 21 Pour mieux comprendre le fonctionnement du nouveau système de direction hydraulique, une étude de l'asservissement du système s'avère nécessaire. En utilisant le schéma bloc de l'asservissement (document ressources (page 12/15)) du système de direction hydraulique simplifié, et sur le document réponses DR3 (page 8/15) on vous demande de: 1- Donner le rôle du comparateur: 2- Identifier les deux chaînes directe et de retour: 3- Quel est le rôle de la chaîne K: 4- Donner le rôle de la consigne:

Figure 1

Voir la correction

Tâche 21 1- Le rôle du comparateur: le Comparateur a le rôle de comparer la consigne et la mesure. 2- Les deux chaines directe et de retour: la Chaine directe est composée des éléments C et G. la Chaine de retour est composée de K. 3- Le rôle de la chaine K: C’est la chaine de retour, composée du capteur ; elle permet la mesure de la sortie. 4- Le rôle de la consigne: C’est le paramètre réglant du système.

Tâche 21 1- Le rôle du comparateur est identifié comme la comparaison entre la consigne et la mesure. 2- Les chaînes directe et de retour sont identifiées à partir du schéma bloc de l'asservissement. 3- Le rôle de la chaîne K est identifié comme la chaîne de retour qui mesure la sortie. 4- Le rôle de la consigne est identifié comme le paramètre de réglage du système.

Exercice 2·Facile

Définir le GRAFCET et ses éléments de base : étape, étape initiale, action, transition, réceptivité, liaison orientée. Comment reconnaît-on qu'une étape est active ?

Voir la correction

GRAFCET = GRAphe Fonctionnel de Commande Étape-Transition : outil graphique de description du comportement séquentiel d'un système automatisé. Éléments de base :

  • Étape : représentée par un carré numéroté ; elle correspond à une situation stable du système. Une étape est active (repérée par un point/jeton à l'intérieur, ou une variable Xi = 1) ou inactive.
  • Étape initiale : double carré ; elle est active au départ (à la mise sous tension / initialisation).
  • Action : rectangle associé à une étape ; l'action n'est exécutée que si l'étape est active (ex. "descendre vérin").
  • Transition : trait horizontal entre deux étapes ; elle marque le passage d'une étape à la suivante.
  • Réceptivité : condition logique (capteurs, temporisation) écrite à côté de la transition ; la transition n'est franchissable que si la réceptivité = 1.
  • Liaison orientée : trait reliant étapes et transitions (sens de haut en bas par défaut, sinon flèche). Une étape est active lorsqu'elle porte le jeton (variable d'étape Xi = 1) : les actions associées sont alors ordonnées.

Vocabulaire GRAFCET : étape/transition/réceptivité/action, notion d'étape active.

Exercice 3·Moyen

Tâche 34 : Etude de l’outil a- Donner le nom de l'outil réalisant l'opération de chariotage et dressage (D1, F2) : b- Préciser l’orientation de l'outil (à gauche ou à droite) : c- Compléter le dessin de l'outil proposé en indiquant : c.1. Les plans de l'outil en main (Pr, Ps, Pf, Po, Pn et Pp) ; c.2. L’angle de direction d’arête κr\kappa_r et l'angle d'inclinaison d’arête λs\lambda_s ; c.3. Les angles de face orthogonaux (αo\alpha_o, βo\beta_o, γo\gamma_o), sur la section O-O.

Figure 1

Voir la correction

a- Nom de l'outil : Outil couteau. b- Orientation de l'outil : À droite. c- Dessin de l'outil complété (voir corrigé officiel pour le dessin) : c.1. Plans de l'outil en main : Pr (Plan de référence), Ps (Plan de coupe), Pf (Plan d'avance), Po (Plan orthogonal), Pn (Plan normal), Pp (Plan de travail). c.2. Angle de direction d’arête κr\kappa_r et angle d'inclinaison d’arête λs\lambda_s indiqués. c.3. Angles de face orthogonaux (αo\alpha_o, βo\beta_o, γo\gamma_o) sur la section O-O indiqués.

a- Le nom de l'outil est identifié en fonction des opérations de chariotage et dressage qu'il réalise. b- L'orientation de l'outil (à gauche ou à droite) est précisée en fonction de son utilisation pour les opérations spécifiées. c- Le dessin de l'outil est complété en indiquant :

  • Les différents plans de l'outil en main (Pr, Ps, Pf, Po, Pn, Pp) selon les conventions de dessin technique.
  • L'angle de direction d'arête κr\kappa_r et l'angle d'inclinaison d'arête λs\lambda_s.
  • Les angles de face orthogonaux (αo\alpha_o, βo\beta_o, γo\gamma_o) sur la section O-O.
Exercice 4·Moyen

Un poste de perçage fonctionne ainsi : au départ (étape initiale 0), l'appui sur le bouton départ cycle "dcy" et pièce présente "pp" lance la descente de la broche (vérin sort) ; en position basse "b" atteinte, la broche remonte ; en position haute "h", le cycle est terminé et on revient à l'état initial. Écrire le GRAFCET (point de vue partie commande).

Voir la correction

GRAFCET point de vue commande, à 3 étapes : Étape 0 (initiale, double carré) : attente (aucune action). | transition (0->1) : réceptivité = dcy . pp Étape 1 : action "Descendre broche" (ordre KM+ / sortir vérin). | transition (1->2) : réceptivité = b (capteur position basse) Étape 2 : action "Remonter broche" (ordre KM- / rentrer vérin). | transition (2->0) : réceptivité = h (capteur position haute) retour à l'étape 0 (liaison orientée vers le haut). Écriture linéaire : 0 --[dcy.pp]--> 1 (Descendre) --[b]--> 2 (Remonter) --[h]--> 0. Interprétation : à la mise sous tension, X0 = 1. Dès que dcy et pp valent 1, on franchit la transition : X0 -> 0, X1 -> 1 (descente). L'atteinte de b fait passer à l'étape 2 (remontée), et h ramène à l'étape initiale. Le cycle est unique (non répétitif tant qu'on n'appuie pas de nouveau sur dcy).

Construction d'un GRAFCET séquentiel linéaire : étape initiale, étapes-actions, réceptivités sur capteurs.

Exercice 5·Moyen

Tâche 1.3 : a- La montée et la descente du coulisseau de l’élévateur à palettes sont assurées par un moteur-frein asynchrone triphasé M à deux sens de rotation commandé par deux contacteurs KM1 (pour la montée) et KM2 (pour la descente). Compléter sur le schéma ci-dessous : a-1-le câblage du circuit de puissance du moteur-frein M à deux sens de rotation : /1,5pt a-2-le câblage du circuit de commande du contacteur KM2 assurant la descente du coulisseau. : /1pt

b- Déduire l’équation logique de KM1 : /0,5pt

c- Compléter le tableau ci-dessous, montrant le fonctionnement du moteur-frein M dans un seul sens, dans le cas où les contacts du sectionneur Q sont fermés et M est alimenté par le contacteur KM1 : /1pt

EntréesSorties par (1 ou 0)
S1Ar
00
01
10
11

d- Compléter le chronogramme du contacteur KM1 et du moteur-frein M selon les états de Ar et de s1: /1pt

Circuit de puissance et de commande, chronogramme

Voir la correction

a-1- Câblage du circuit de puissance du moteur-frein M à deux sens de rotation : Le circuit de puissance doit inclure un sectionneur Q, un contacteur KM1 pour un sens de rotation, un contacteur KM2 pour l'autre sens de rotation, un relais thermique F, et le moteur-frein M. Les phases L1, L2, L3 sont connectées au sectionneur, puis aux contacteurs, puis au relais thermique, et enfin au moteur. Le frein EM est alimenté en parallèle avec le moteur. a-2- Câblage du circuit de commande du contacteur KM2 : Le circuit de commande de KM2 doit inclure un contact normalement fermé de KM1 (interverrouillage), un contact normalement ouvert de S2 (bouton de descente), et un contact normalement ouvert de KM2 (auto-maintien). Le tout est alimenté par L3 et N.

b- Équation logique de KM1 : KM1 = F.Q.Ar.(S1 + km1)

c- Tableau de fonctionnement du moteur-frein M :

| Entrées | Sorties par (1 ou 0) | |---|---|---|---| | S1 | Ar | KM1=... | M=... | | 0 | 0 | KM1=0 | M=0 | | 0 | 1 | KM1=1 | M=1 | | 1 | 0 | KM1=1 | M=1 | | 1 | 1 | KM1=1 | M=1 |

d- Chronogramme du contacteur KM1 et du moteur-frein M selon les états de Ar et de s1 : Le chronogramme montre que KM1 et M sont actifs (1) lorsque Ar est à 1 ou S1 est à 1 (avec auto-maintien), et inactifs (0) lorsque Ar et S1 sont à 0.

a-1- Le câblage du circuit de puissance est réalisé en respectant les normes de commande de moteur triphasé à deux sens de rotation, incluant les protections (sectionneur, relais thermique) et les contacteurs d'inversion de phase. a-2- Le câblage du circuit de commande de KM2 est réalisé en respectant les principes de sécurité (interverrouillage avec KM1) et de commande (bouton poussoir, auto-maintien). b- L'équation logique de KM1 est déduite du circuit de commande, en considérant les contacts en série (F, Q, Ar) et le circuit d'auto-maintien (S1 + km1). c- Le tableau de fonctionnement est complété en évaluant l'état de KM1 et M pour chaque combinaison des entrées S1 et Ar, en supposant Q fermé et en utilisant l'équation logique de KM1. d- Le chronogramme est tracé en représentant les états logiques de Ar, S1, KM1 et M en fonction du temps, en respectant les transitions et les conditions de l'équation logique.

Exercice 6·Moyen

SITUATION D'EVALUATION 2 : Pour plus de sécurité de l'opérateur durant les différentes phases de l'essai des garnitures sur le banc actuel d'une part, et pour augmenter la cadence des essais d'autre part, le bureau d'étude de l'entreprise a proposé une première phase d'automatisation du banc d'essai actuel qui est décrite comme suit :

  • Garniture mise en place : opération détectée par un capteur C1 ;
  • Cache tôle fermé : opération détectée par un capteur C2 ;
  • Tige du vérin V rentrée : position détectée par un capteur C3 ;
  • Un appui sur le bouton poussoir Dcy entraîne la rotation du moteur, une fois sa vitesse nominale est atteinte, un capteur centrifuge C4 permet la sortie de la tige du vérin commandé par l'électrovanne KA pilotant le distributeur 3/2 ce qui fait déplacer la poupée mobile 10, qui vient serrer la garniture par l'intermédiaire des plateaux 11 et 12 ;
  • Au moment de l'immobilisation des plateaux, la rentrée du vérin et l'arrêt du moteur sont provoqués par un capteur de pression C5 (permettant de relever la pression atteinte au niveau du vérin) et un autre capteur C6 incorporé dans le limiteur de couple.
  • La rentrée totale de la tige du vérin est détectée par le capteur C3. Vous faites partie de l'équipe chargée de cette automatisation partielle de l'essai. Pour cela, on vous demande d'effectuer les tâches suivantes : TACHE N° 1 : On souhaite établir l'équation du circuit de commande de l'électrovanne pilotant le distributeur 3/2, sur le document réponses page 8 et en utilisant le document ressources page 12, on vous demande de : a- compléter le Grafcet du point de vue partie commande (Grafcet niveau 2) du cycle de commande d'automatisation de l'essai ; b- déduire l'équation de l'électrovanne KA.

Grafcet et circuit de commande de l'électrovanne KA à compléter

Voir la correction

a. Le Grafcet du point de vue partie commande (Grafcet niveau 2) de l'électrovanne KA : [Étape 1] -> [C1.C2.C3.dcy] -> [Étape 2] -> [C4] -> [Étape 3] -> [C5.C6] -> [Étape 4] -> [C3] -> [Étape 1] b. L'équation du circuit de commande de l'électrovanne KA est : KA=S5+(C4×KA)+S6KA = S_5 + (C_4 \times KA) + S_6

a. Analyser la description du cycle d'automatisation pour identifier les étapes et les transitions correspondantes, puis les représenter dans le Grafcet niveau 2. b. Déduire l'équation logique de commande de l'électrovanne KA à partir du Grafcet ou du schéma de commande.

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Avec correction pas à pas, et un entraînement qui s'adapte à ce que tu rates.

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