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GRAFCET et LADDER
Automatismes Industriels - API - Programmation
Systemes Automatises de Production
📊 GRAFCET
🪜 LADDER
🔧 API/PLC
Chapitre 1 : Introduction aux Automatismes
Systemes automatises et API (Automates Programmables)
🎯 Objectifs du chapitre
- Definir un systeme automatise
- Identifier les parties d'un SAP
- Connaitre les principaux langages de programmation
- Comprendre le role de l'API
1.1 Systeme Automatise de Production (SAP)
Systeme Automatise
Systeme qui execute un ensemble d'operations sans intervention humaine permanente, en suivant un programme preetabli. Il transforme la matiere d'oeuvre (produit) de l'etat initial a l'etat final souhaite.
STRUCTURE D'UN SYSTEME AUTOMATISE
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ PARTIE COMMANDE (PC) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ AUTOMATE PROGRAMMABLE (API) │ │
│ │ Programme : GRAFCET / LADDER / ST │ │
│ └──────────────────────┬──────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────┼──────────────────────────────────────┘
│
Ordres (sorties) │ Comptes-rendus (entrees)
▼ │ ▲
┌──────────────────────────┼──────────────────────────────────────┐
│ │ │ │ │
│ │ PREACTIONNEURS │ CAPTEURS │ │
│ │ (contacteurs, │ (fin de course, │ │
│ │ variateurs) │ detecteurs) │ │
│ │ │ │ │ │ │
│ │ ▼ │ ▲ │ │
│ │ ACTIONNEURS ───────┼───▶ EFFECTEURS │ │
│ │ (moteurs, verins) │ (bras robot, convoyeur) │ │
│ │ │ │ │
│ │ PARTIE OPERATIVE (PO) │ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
+ DIALOGUE : Pupitre operateur (boutons, voyants, IHM)
1.2 L'Automate Programmable Industriel (API)
API (Automate Programmable Industriel)
En anglais PLC (Programmable Logic Controller). Equipement electronique programmable, adapte a l'environnement industriel, destine a piloter des processus sequentiels ou combinatoires.
Structure d'un API
┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ API / PLC │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ALIMENTATION│ │ CPU │ │ MEMOIRE │ │ COM │ │
│ │ 24V DC │ │(processeur)│ │(programme)│ │(reseau) │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │
│ │
│ ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐ │
│ │ MODULES ENTREES │ │ MODULES SORTIES │ │
│ │ ┌───┬───┬───┬───┐ │ │ ┌───┬───┬───┬───┐ │ │
│ │ │I0 │I1 │I2 │...│ │ │ │Q0 │Q1 │Q2 │...│ │ │
│ │ └─┬─┴─┬─┴─┬─┴───┘ │ │ └─┬─┴─┬─┴─┬─┴───┘ │ │
│ └────┼───┼───┼────────┘ └────┼───┼───┼────────────┘ │
└───────┼───┼───┼────────────────────┼───┼───┼─────────────────┘
│ │ │ │ │ │
Capteurs Actionneurs
(boutons, detecteurs) (contacteurs, voyants)
Fabricants d'API
| Fabricant | Gammes | Logiciel |
|---|---|---|
| Siemens | S7-1200, S7-1500, LOGO! | TIA Portal |
| Schneider | Modicon M221, M340, M580 | EcoStruxure |
| Allen-Bradley | MicroLogix, CompactLogix | RSLogix, Studio 5000 |
| Omron | CP1E, CP1L, NJ/NX | CX-Programmer |
| Mitsubishi | FX3U, FX5U, iQ-R | GX Works |
1.3 Langages de Programmation (IEC 61131-3)
La norme IEC 61131-3 definit 5 langages standard pour les API :
| Langage | Type | Description | Usage |
|---|---|---|---|
| LD (Ladder) | Graphique | Schema a contacts | Logique combinatoire, electriciens |
| FBD | Graphique | Blocs fonctionnels | Regulation, traitement signal |
| SFC (GRAFCET) | Graphique | Etapes et transitions | Sequences, automatismes |
| ST | Textuel | Texte structure (Pascal) | Calculs, algorithmes |
| IL | Textuel | Liste d'instructions | Obsolete (assembleur) |
📊
GRAFCET (SFC)
Ideal pour les systemes sequentiels avec etapes distinctes
🪜
LADDER (LD)
Familier aux electriciens, logique combinatoire
Chapitre 2 : GRAFCET - Bases
Graphe Fonctionnel de Commande Etapes-Transitions
🎯 Objectifs du chapitre
- Definir le GRAFCET et son role
- Connaitre les elements de base
- Tracer un GRAFCET simple
- Respecter les regles d'evolution
2.1 Definition du GRAFCET
GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Etapes-Transitions)
Outil de modelisation graphique normalise (norme IEC 60848) pour decrire le comportement sequentiel d'un systeme automatise. Il represente l'enchainement des etapes et des transitions.
Caracteristiques
- Normes : IEC 60848 (description), IEC 61131-3 (programmation SFC)
- Independant de la technologie de realisation
- Universel : Comprehensible par tous les intervenants
- Precis : Pas d'ambiguite dans l'interpretation
2.2 Elements de Base
ELEMENTS FONDAMENTAUX DU GRAFCET
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ETAPE INITIALE ETAPE NORMALE ETAPE ACTIVE │
│ │
│ ╔═══╗ ┌───┐ ┌───┐ │
│ ║ 0 ║ │ 5 │ │ 3 │● │
│ ╚═══╝ └───┘ └───┘ │
│ │
│ Double contour Simple contour Point = active │
│ (active au depart) │
│ │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ TRANSITION RECEPTIVITE LIAISON │
│ │
│ │ │ │ │
│ ──┼── ──┼── a.b │ │
│ │ │ │ │
│ ▼ │
│ Barre horizontale Condition logique Trait oriente │
│ (a droite) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
| Element | Symbole | Role |
|---|---|---|
| Etape | Carre numerote | Etat stable du systeme (attente ou action) |
| Etape initiale | Double carre | Etat au demarrage (repos) |
| Transition | Barre horizontale | Passage d'une etape a une autre |
| Receptivite | Condition (a droite) | Condition de franchissement |
| Liaison | Trait vertical | Connexion etape-transition |
| Action | Rectangle (a droite) | Ce que fait l'etape |
2.3 Premier GRAFCET Simple
EXEMPLE : Commande d'une lampe (ON/OFF)
╔═══╗
║ 0 ║───────── Lampe eteinte
╚═══╝
│
──┼── Bouton_ON
│
┌───┐
│ 1 │───────── Lampe allumee → LAMPE
└───┘
│
──┼── Bouton_OFF
│
└──────────▶ (retour a 0)
Fonctionnement :
- Au depart : Etape 0 active (lampe eteinte)
- Si Bouton_ON presse : Passage a l'etape 1 (lampe allumee)
- Si Bouton_OFF presse : Retour a l'etape 0
2.4 Regles d'Evolution du GRAFCET
5 Regles Fondamentales
- Initialisation : Au depart, seules les etapes initiales sont actives
- Franchissement : Une transition est franchie si l'etape amont est active ET la receptivite est vraie
- Evolution : Le franchissement desactive l'etape amont et active l'etape aval
- Simultaneite : Plusieurs transitions simultanement franchissables le sont simultanement
- Activation prioritaire : Si une etape doit etre activee et desactivee simultanement, elle reste active
Chapitre 3 : Transitions et Receptivites
Conditions de franchissement
3.1 Receptivites Simples
La receptivite est la condition logique associee a une transition.
| Type | Notation | Signification |
|---|---|---|
| Variable | a | Capteur a actif (=1) |
| Negation | /a ou a̅ | Capteur a inactif (=0) |
| ET | a.b ou a AND b | a ET b actifs |
| OU | a+b ou a OR b | a OU b actif |
| Front montant | ↑a | Passage de 0 a 1 de a |
| Front descendant | ↓a | Passage de 1 a 0 de a |
| Toujours vraie | =1 | Transition immediate |
3.2 Receptivites Temporisees
TEMPORISATIONS
┌───┐ ┌───┐
│ 5 │ Action │ 5 │ Action
└───┘ └───┘
│ │
──┼── t/X5/3s ──┼── 5s/X5/10s
│ │
┌───┐ ┌───┐
│ 6 │ │ 6 │
└───┘ └───┘
t/X5/3s = Temporisation 5s/X5/10s = Fenetre temporelle
3 secondes apres Entre 5s et 10s
activation de X5 apres X5
Notation : t/Xn/duree
- t : variable temporisee
- Xn : etape de reference
- duree : temps d'attente
3.3 Exemples de Receptivites
EXEMPLES CONCRETS
┌───┐
│ 2 │ Avancer verin
└───┘
│
──┼── fin_course_avant Simple capteur
│
┌───┐
│ 3 │
└───┘
│
──┼── bouton_marche . /arret_urgence ET avec negation
│
┌───┐
│ 4 │
└───┘
│
──┼── capteur_A + capteur_B OU logique
│
┌───┐
│ 5 │
└───┘
│
──┼── t/X5/5s Temporisation
│
┌───┐
│ 6 │
└───┘
Chapitre 4 : Actions Associees aux Etapes
Types d'actions et qualificateurs
4.1 Types d'Actions
REPRESENTATION DES ACTIONS
┌───┐ ┌───┐
│ 3 │─────┤ ACTION ├─── │ 3 │─────┤ Avancer verin A ├───
└───┘ └───┘
Rectangle a droite de l'etape contenant le nom de l'action
ACTIONS MULTIPLES
┌───┐
│ 5 │─────┤ Moteur M1 ├───
└───┘ ├──────────────┤
│ Voyant V1 │
├──────────────┤
│ Compteur +1 │
└──────────────┘
4.2 Qualificateurs d'Actions
| Qualificateur | Symbole | Signification |
|---|---|---|
| Continue (par defaut) | N ou rien | Active tant que l'etape est active |
| Conditionnelle | C | Active si etape active ET condition vraie |
| Retardee (Delay) | D | Debute apres un delai |
| Limitee (Limited) | L | Duree maximale |
| Memorisee (Set) | S | Reste active apres desactivation etape |
| Impulsionnelle (Pulse) | P | Front montant uniquement |
| Reset | R | Desactive une action memorisee |
EXEMPLES DE QUALIFICATEURS
┌───┐ ┌───┐
│ 3 │────┤ N │ Moteur ├─── │ 5 │────┤ C │ Voyant │ si capteur ├───
└───┘ └───┘
Continue (normale) Conditionnelle
┌───┐ ┌───┐
│ 7 │────┤ D │ 3s │ Alarme ├─── │ 9 │────┤ S │ Vanne ├───
└───┘ └───┘
Retardee de 3s Memorisee (Set)
┌───┐ ┌───┐
│11 │────┤ L │ 5s │ Buzzer ├─── │13 │────┤ R │ Vanne ├───
└───┘ └───┘
Limitee a 5s Reset de l'action Vanne
4.3 Actions sur Variables
- Affectation :
Compteur := 0(mise a zero) - Incrementation :
Compteur := Compteur + 1 - Calcul :
Vitesse := Distance / Temps
Chapitre 5 : Structures du GRAFCET
Divergence, convergence, saut, boucle
5.1 Sequence Lineaire
SEQUENCE LINEAIRE (enchainement simple)
╔═══╗
║ 0 ║ Repos
╚═══╝
│
──┼── Depart
│
┌───┐
│ 1 │ Avancer verin A
└───┘
│
──┼── a1 (fin de course)
│
┌───┐
│ 2 │ Reculer verin A
└───┘
│
──┼── a0 (position initiale)
│
└──────▶ (retour a 0)
5.2 Divergence et Convergence en OU (Aiguillage)
DIVERGENCE EN OU (choix exclusif)
┌───┐
│ 1 │
└───┘
│
┌───────┼───────┐ Simple trait horizontal
│ │ │
──┼── a ──┼── b ──┼── c Conditions mutuellement exclusives
│ │ │
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 2 │ │ 3 │ │ 4 │ UNE SEULE branche active
└───┘ └───┘ └───┘
│ │ │
──┼── ──┼── ──┼──
│ │ │
└───────┼───────┘
│
┌───┐
│ 5 │
└───┘
CONVERGENCE EN OU
(Premiere branche terminee passe a la suite)
Exclusivite des conditions
Dans une divergence en OU, les receptivites doivent etre mutuellement exclusives pour eviter toute ambiguite. Sinon, utiliser des priorites.
5.3 Divergence et Convergence en ET (Parallelisme)
DIVERGENCE EN ET (parallelisme)
┌───┐
│ 1 │
└───┘
│
──┼── condition
│
════════╪════════ DOUBLE trait horizontal
│ │ │
┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ 2 │ │ 3 │ │ 4 │ TOUTES les branches actives
└───┘ └───┘ └───┘ simultanement
│ │ │
──┼── a ──┼── b ──┼── c
│ │ │
════════╪════════ Synchronisation
│
┌───┐
│ 5 │
└───┘
CONVERGENCE EN ET
(Attend que TOUTES les branches soient terminees)
Synchronisation
La convergence en ET (double trait) agit comme un point de synchronisation : on attend que toutes les branches paralleles soient terminees avant de continuer.
5.4 Saut d'Etapes et Reprise de Sequence
SAUT D'ETAPES REPRISE DE SEQUENCE (boucle)
┌───┐ ┌───┐
│ 1 │ │ 1 │
└───┘ └───┘
│ │
┌─────┼─────┐ ──┼──
│ │ │ │
──┼── a │ ──┼── /a ┌───┐
│ │ │ │ 2 │
│ ┌───┐ │ └───┘
│ │ 2 │ │ │
│ └───┘ │ ┌─────┼─────┐
│ │ │ │ │ │
│ ──┼── │ ──┼── /ok ──┼── ok
│ │ │ │ │ │
└─────┼─────┘ │ ┌───┐ │
│ │ │ 3 │ │
┌───┐ │ └───┘ │
│ 3 │ │ │ │
└───┘ └─────┘ │
▼
Si a=0 : saute l'etape 2 Repete 2 tant que /ok
Chapitre 6 : Macro-Etapes et Hierarchie
Organisation et modularite du GRAFCET
6.1 Macro-Etape
Macro-Etape
Representation condensee d'une partie de GRAFCET. Permet de simplifier la lecture en "cachant" les details d'une sous-sequence. Contient une etape d'entree (E) et une etape de sortie (S).
MACRO-ETAPE
GRAFCET Principal Expansion de M10
┌───┐ ┌───────────────────┐
│ 5 │ │ ╔═══╗ │
└───┘ │ ║E10║ │ Etape d'entree
│ │ ╚═══╝ │
──┼── │ │ │
│ │ ──┼── │
╔═══════╗ │ │ │
║ M10 ║ ◀───────────────▶│ ┌───┐ │
╚═══════╝ │ │11 │ │
│ │ └───┘ │
──┼── │ │ │
│ │ ──┼── │
┌───┐ │ │ │
│ 6 │ │ ╔═══╗ │
└───┘ │ ║S10║ │ Etape de sortie
│ ╚═══╝ │
└───────────────────┘
M10 = Macro-etape (carre avec coins)
E10 = Etape d'entree (double trait en haut)
S10 = Etape de sortie (double trait en bas)
6.2 GRAFCET Hierarchise
Organisation en plusieurs niveaux :
- GRAFCET de securite : Gere les arrets d'urgence, prioritaire
- GRAFCET de conduite : Modes de marche (auto, manu, init)
- GRAFCET de production : Cycle normal de fonctionnement
HIERARCHIE DES GRAFCET
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ GRAFCET DE SECURITE (priorite max) │
│ - Arret d'urgence │
│ - Defauts critiques │
│ - Peut forcer/figer les autres GRAFCET │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ GRAFCET DE CONDUITE │
│ - Modes : AUTO, MANU, INIT, ARRET │
│ - Gestion des demarrages/arrets │
│ - Lance/arrete le GRAFCET de production │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ GRAFCET DE PRODUCTION │
│ - Cycle normal de fabrication │
│ - Sequences de travail │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
6.3 Forcage de GRAFCET
Un GRAFCET maitre peut forcer l'etat d'un GRAFCET esclave :
| Notation | Signification |
|---|---|
F/G2:{} | Force G2 a l'etat vide (aucune etape active) |
F/G2:{INIT} | Force G2 a son etat initial |
F/G2:{3,5} | Force les etapes 3 et 5 de G2 actives |
F/G2:* | Fige G2 dans son etat actuel |
Chapitre 7 : LADDER - Bases
Langage a contacts (schema electrique)
🎯 Objectifs du chapitre
- Comprendre le principe du langage LADDER
- Connaitre la structure d'un reseau
- Identifier les elements de base
- Lire un programme LADDER simple
7.1 Presentation du LADDER
LADDER (LD - Ladder Diagram)
Langage graphique ressemblant aux schemas electriques a contacts. Developpe pour les electriciens habitues aux schemas de commande. Aussi appele langage a contacts ou schema a relais.
Caracteristiques
- Graphique : Representation visuelle intuitive
- Familier : Similaire aux schemas electriques classiques
- Universel : Supporte par tous les API
- Logique combinatoire : Ideal pour les equations logiques
7.2 Structure d'un Programme LADDER
STRUCTURE D'UN RESEAU LADDER
Barre d'alimentation Barre d'alimentation
(gauche = +) (droite = 0V)
│ │
│ ZONE DE TEST ZONE D'ACTION │
│ (conditions) (resultat) │
│ │
├──┤ ├──┤ ├──────────────────( )───────┤ Reseau 1
│ I0 I1 Q0 │
│ │
├──┤ ├──┬──┤/├────────────────( )───────┤ Reseau 2
│ I2 │ I3 Q1 │
│ │ │
│ └──┤ ├─────────────────────────┤ (branche parallele)
│ I4 │
│ │
└──────────────────────────────────────┘
Lecture : De gauche a droite, de haut en bas
Le courant "circule" de la barre gauche vers la droite
Si le chemin est complet, la sortie est activee
7.3 Analogie Electrique
SCHEMA ELECTRIQUE
+24V
│
─┴─ S1 (NO)
│
─┴─ S2 (NO)
│
═══ K1 (bobine)
│
─┴─
0V
K1 = S1 ET S2
EQUIVALENT LADDER
│ │
├──┤ ├──┤ ├────( )─────┤
│ S1 S2 K1 │
│ │
K1 := S1 AND S2
Meme logique !
7.4 Adressage des Variables
| Type | Siemens | Schneider | Allen-Bradley | Description |
|---|---|---|---|---|
| Entree | I0.0, I0.1... | %I0.0, %I0.1... | I:0/0, I:0/1... | Capteurs, boutons |
| Sortie | Q0.0, Q0.1... | %Q0.0, %Q0.1... | O:0/0, O:0/1... | Actionneurs, voyants |
| Memoire | M0.0, M0.1... | %M0, %M1... | B3:0/0... | Variables internes |
| Timer | T1, T2... | %TM0, %TM1... | T4:0... | Temporisateurs |
| Compteur | C1, C2... | %C0, %C1... | C5:0... | Compteurs |
Chapitre 8 : Contacts et Bobines
Elements fondamentaux du LADDER
8.1 Types de Contacts
CONTACTS (elements de test)
──┤ ├── Contact NO (Normally Open)
I0 = 1 si I0 est VRAI
Passant quand la variable est a 1
──┤/├── Contact NF (Normally Closed)
I0 = 1 si I0 est FAUX
Passant quand la variable est a 0
──┤P├── Contact front montant (Positive edge)
I0 = 1 pendant UN cycle quand I0 passe de 0 a 1
──┤N├── Contact front descendant (Negative edge)
I0 = 1 pendant UN cycle quand I0 passe de 1 a 0
| Contact | Symbole | Condition pour passage |
|---|---|---|
| NO (ouvert) | ──┤ ├── | Variable = 1 |
| NF (ferme) | ──┤/├── | Variable = 0 |
| Front montant | ──┤P├── | Transition 0→1 |
| Front descendant | ──┤N├── | Transition 1→0 |
8.2 Types de Bobines
BOBINES (elements d'action)
──( )── Bobine normale
Q0 Q0 = 1 si le reseau est vrai
Q0 = 0 si le reseau est faux
──(/)── Bobine inversee
Q0 Q0 = 0 si le reseau est vrai
Q0 = 1 si le reseau est faux
──(S)── Bobine SET (memorisation)
Q0 Q0 = 1 si le reseau est vrai
Q0 reste a 1 meme si le reseau devient faux
──(R)── Bobine RESET (dememorisation)
Q0 Q0 = 0 si le reseau est vrai
Annule un SET precedent
SET et RESET
Les bobines SET et RESET fonctionnent en paire pour creer une memoire bistable (flip-flop RS). SET active, RESET desactive. Utile pour memoriser un evenement.
8.3 Fonctions Logiques en LADDER
FONCTION ET (AND) - Contacts en serie
│ │
├──┤ ├──┤ ├──────────( )────┤ Q0 = I0 AND I1
│ I0 I1 Q0 │
FONCTION OU (OR) - Contacts en parallele
│ │
├──┤ ├──┬─────────────( )────┤ Q0 = I0 OR I1
│ I0 │ Q0 │
│ │ │
│ └──┤ ├───────────────┤
│ I1 │
FONCTION NON (NOT) - Contact NF
│ │
├──┤/├────────────────( )────┤ Q0 = NOT I0
│ I0 Q0 │
FONCTION NAND
│ │
├──┤/├──┬─────────────( )────┤ Q0 = NOT(I0 AND I1)
│ I0 │ Q0 │ = /I0 OR /I1
│ │ │
│ └──┤/├───────────────┤
│ I1 │
FONCTION XOR (OU exclusif)
│ │
├──┤ ├──┤/├──┬────────( )────┤ Q0 = (I0 AND /I1)
│ I0 I1 │ Q0 │ OR (/I0 AND I1)
│ │ │
│ └──┤/├──┤ ├─────┤
│ I0 I1 │
8.4 Auto-maintien (Memorisation)
AUTO-MAINTIEN CLASSIQUE (avec contact d'auto-alimentation)
│ │
├──┤ ├──┬──┤/├──────────( )──────┤
│ START│ STOP Q0 │
│ │ │
│ └──┤ ├───────────────────┤
│ Q0 │
│ (auto-maintien) │
- START enclenche Q0
- Q0 s'auto-alimente via son propre contact
- STOP coupe l'alimentation
Equivalent : Q0 = (START OR Q0) AND /STOP
AUTO-MAINTIEN AVEC SET/RESET
│ │
├──┤ ├──────────────────(S)──────┤
│ START Q0 │
│ │
├──┤ ├──────────────────(R)──────┤
│ STOP Q0 │
│ │
- START active SET → Q0 = 1 (memorise)
- STOP active RESET → Q0 = 0
Chapitre 9 : Temporisateurs
Gestion du temps en LADDER
9.1 Types de Temporisateurs
| Type | Nom | Comportement |
|---|---|---|
| TON | Timer ON Delay | Retard a l'enclenchement |
| TOF | Timer OFF Delay | Retard au declenchement |
| TP | Timer Pulse | Impulsion de duree fixe |
| TONR | Timer ON Retentive | Cumul du temps (memorise) |
9.2 TON - Retard a l'Enclenchement
TON (Timer ON Delay)
│ │
├──┤ ├────────────┬──[TON]───────────┤
│ IN │ T1 │
│ │ PT: 5s │
│ │ │
│ └──────────────────┤
│ │
├──┤ ├───────────────────────( )─────┤
│ T1.Q Q0 │
CHRONOGRAMME TON (PT = 5s)
IN ────┐ ┌────────────────┐
│ │ │
└──────────┘ └───
ET 0───┐ 1 2 3 4 5 0──
└──────────────────────────────
↑ compte
Q ────────────────────┐ ┌─────────
│ │
└───────────────┘ └─────────
5s apres IN
- Q s'active 5s apres IN
- Si IN retombe avant 5s, Q ne s'active jamais
- ET = temps ecoule
9.3 TOF - Retard au Declenchement
TOF (Timer OFF Delay)
│ │
├──┤ ├────────────┬──[TOF]───────────┤
│ IN │ T2 │
│ │ PT: 3s │
│ │ │
│ └──────────────────┤
│ │
├──┤ ├───────────────────────( )─────┤
│ T2.Q Q0 │
CHRONOGRAMME TOF (PT = 3s)
IN ────┐ ┌────
│ │
└──────────┘
Q ────┐ ┌────
│ ┌─────────┤
└──────────┘ └────
3s apres chute de IN
- Q s'active immediatement avec IN
- Q reste actif 3s apres la chute de IN
- Utile pour maintenir une action apres l'arret
9.4 TP - Impulsion
TP (Timer Pulse)
│ │
├──┤P├────────────┬──[TP]────────────┤
│ IN │ T3 │
│ │ PT: 2s │
│ │ │
│ └──────────────────┤
│ │
├──┤ ├───────────────────────( )─────┤
│ T3.Q Q0 │
CHRONOGRAMME TP (PT = 2s)
IN ────┐ ┌─────
│ │
└────┘
Q ────┐ ┌─────
│ │
└────┴────────
│← 2s →│
- Q s'active pendant exactement 2s
- Peu importe la duree de IN
- Genere une impulsion calibree
9.5 Exemple Pratique : Clignotant
CLIGNOTANT 1 Hz (500ms ON, 500ms OFF)
│ │
├──┤/├─────────────┬──[TON]───────────────┤
│ T2.Q │ T1 │
│ │ PT: 500ms │
│ └──────────────────────┤
│ │
├──┤ ├─────────────┬──[TON]───────────────┤
│ T1.Q │ T2 │
│ │ PT: 500ms │
│ └──────────────────────┤
│ │
├──┤ ├───────────────────────────( )──────┤
│ T1.Q VOYANT │
│ │
- T1 demarre quand T2.Q = 0
- Apres 500ms, T1.Q = 1, ce qui demarre T2
- Apres 500ms, T2.Q = 1, ce qui arrete T1
- Et ainsi de suite...
Chapitre 10 : Compteurs
Comptage et decomptage en LADDER
10.1 Types de Compteurs
| Type | Nom | Fonction |
|---|---|---|
| CTU | Counter Up | Comptage croissant (0 → PV) |
| CTD | Counter Down | Decomptage decroissant (PV → 0) |
| CTUD | Counter Up/Down | Comptage/decomptage bidirectionnel |
10.2 CTU - Compteur Croissant
CTU (Counter Up)
│ │
├──┤P├───────────────[CTU]───────────┤
│ CU C1 │ CU = Count Up (front montant)
│ PV: 10 │ PV = Preset Value (valeur cible)
├──┤ ├───────────────────────────────┤
│ RESET │ RESET = Remise a zero
│ │
├──┤ ├───────────────────────( )─────┤
│ C1.Q Q0 │ Q = 1 quand CV ≥ PV
Parametres :
- CU : Entree de comptage (sur front montant)
- RESET : Remise a zero du compteur
- PV : Valeur predefinie (preset)
- CV : Valeur courante (current value)
- Q : Sortie (CV ≥ PV)
CHRONOGRAMME CTU (PV = 5)
CU ─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─
│ │ │ │ │ │ │ │
CV 0 1 2 3 4 5 6 7
Q ─────────┐
│ (Q=1 quand CV≥5)
└──────────
10.3 CTD - Compteur Decroissant
CTD (Counter Down)
│ │
├──┤P├───────────────[CTD]───────────┤
│ CD C2 │ CD = Count Down
│ PV: 10 │
├──┤ ├───────────────────────────────┤
│ LOAD │ LOAD = Charge PV dans CV
│ │
├──┤ ├───────────────────────( )─────┤
│ C2.Q Q0 │ Q = 1 quand CV ≤ 0
Fonctionnement :
- LOAD charge PV dans CV (ex: CV = 10)
- Chaque front de CD decremente CV
- Q s'active quand CV atteint 0
Utile pour : compte a rebours, detection de fin de lot
10.4 Exemple : Compteur de Pieces
COMPTEUR DE PIECES (arret apres 100 pieces)
│ │
├──┤ ├───────────────────────[CTU]──────────┤
│ CAPTEUR_PIECE C1 │
│ PV: 100 │
│ │
├──┤ ├───────────────────────────────────────┤
│ RESET_CPT │
│ │
├──┤/├───────────────────────────────( )────┤
│ C1.Q MOTEUR │
│ │
├──┤ ├───────────────────────────────( )────┤
│ C1.Q ALARME │
│ │
- Chaque piece detectee incremente C1
- Quand 100 pieces atteintes :
- C1.Q = 1
- MOTEUR s'arrete (/C1.Q)
- ALARME s'active
- RESET_CPT remet le compteur a 0
Chapitre 11 : Conversion GRAFCET → LADDER
Methode de programmation
11.1 Principe de Conversion
Methode de conversion
Le GRAFCET se programme en LADDER en utilisant des bits d'etape (variables memoire). Chaque etape devient un bit SET/RESET, et les actions sont conditionnees par ces bits.
Structure generale
- Initialisation : Activer l'etape 0 au premier cycle
- Transitions : Condition = etape amont active ET receptivite vraie
- Activation : SET de l'etape aval
- Desactivation : RESET de l'etape amont
- Actions : Sortie = etape active
11.2 Exemple de Conversion
GRAFCET
╔═══╗
║ 0 ║ Repos
╚═══╝
│
──┼── dcy (depart cycle)
│
┌───┐
│ 1 │ Avancer verin → V+
└───┘
│
──┼── a1 (fin course avant)
│
┌───┐
│ 2 │ Reculer verin → V-
└───┘
│
──┼── a0 (fin course arriere)
│
└───▶ (retour a 0)
LADDER EQUIVALENT
Variables :
X0, X1, X2 = bits d'etape
dcy, a1, a0 = entrees
V_plus, V_moins = sorties
// Initialisation
├──┤ ├──┤/├──(S)──┤
│ Init X0 X0 │
// Transition 0→1
├──┤ ├──┤ ├──(S)──┤
│ X0 dcy X1 │
├──┤ ├──┤ ├──(R)──┤
│ X0 dcy X0 │
// Transition 1→2
├──┤ ├──┤ ├──(S)──┤
│ X1 a1 X2 │
├──┤ ├──┤ ├──(R)──┤
│ X1 a1 X1 │
// Transition 2→0
├──┤ ├──┤ ├──(S)──┤
│ X2 a0 X0 │
├──┤ ├──┤ ├──(R)──┤
│ X2 a0 X2 │
// Actions
├──┤ ├────────( )──┤
│ X1 V_plus │
├──┤ ├────────( )──┤
│ X2 V_moins│
11.3 Methode Alternative : Equations Logiques
METHODE PAR EQUATIONS (auto-maintien)
Pour chaque etape :
Xi = (Xi-1 . Ti-1) + (Xi . /Ti)
Ou :
- Xi = bit d'etape courante
- Xi-1 = bit d'etape precedente
- Ti-1 = transition precedente (pour activer)
- Ti = transition suivante (pour desactiver)
Application au GRAFCET exemple :
// Etape 0
├──┤ ├──┤ ├──┬────────────( )──┤
│ X2 a0 │ X0 │
│ │ │
│ └──┤ ├──┤/├────────┤
│ X0 dcy │
// Etape 1
├──┤ ├──┤ ├──┬────────────( )──┤
│ X0 dcy │ X1 │
│ │ │
│ └──┤ ├──┤/├────────┤
│ X1 a1 │
// Etape 2
├──┤ ├──┤ ├──┬────────────( )──┤
│ X1 a1 │ X2 │
│ │ │
│ └──┤ ├──┤/├────────┤
│ X2 a0 │
Chapitre 12 : Exemples d'Applications
Cas pratiques industriels
12.1 Exemple : Perceuse Automatique
GRAFCET PERCEUSE AUTOMATIQUE
Capteurs : dcy (depart), ph (position haute), pb (position basse)
Actionneurs : KM1 (descente), KM2 (rotation), KM3 (montee)
╔═══╗
║ 0 ║ Attente (position haute, moteur arrete)
╚═══╝
│
──┼── dcy . ph
│
┌───┐
│ 1 │ Descente + Rotation → KM1, KM2
└───┘
│
──┼── pb (position basse atteinte)
│
┌───┐
│ 2 │ Montee + Rotation → KM3, KM2
└───┘
│
──┼── ph (position haute atteinte)
│
┌───┐
│ 3 │ Arret rotation (temporisation)
└───┘
│
──┼── t/X3/2s
│
└───────▶ (retour a 0)
12.2 LADDER de la Perceuse
// INITIALISATION
├──┤ ├──┤/├──────────────────────(S)──────┤
│ INIT X0 X0 │
// TRANSITION 0→1
├──┤ ├──┤ ├──┤ ├──────────────────(S)──────┤
│ X0 dcy ph X1 │
├──┤ ├──┤ ├──┤ ├──────────────────(R)──────┤
│ X0 dcy ph X0 │
// TRANSITION 1→2
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(S)──────┤
│ X1 pb X2 │
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(R)──────┤
│ X1 pb X1 │
// TRANSITION 2→3
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(S)──────┤
│ X2 ph X3 │
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(R)──────┤
│ X2 ph X2 │
// TEMPORISATION ETAPE 3
├──┤ ├─────────────────────[TON]───────────┤
│ X3 T1 │
│ PT: 2s │
// TRANSITION 3→0
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(S)──────┤
│ X3 T1.Q X0 │
├──┤ ├──┤ ├───────────────────────(R)──────┤
│ X3 T1.Q X3 │
// ACTIONS (SORTIES)
├──┤ ├─────────────────────────────( )─────┤
│ X1 KM1 │ Descente
├──┤ ├──┬───────────────────────────( )─────┤
│ X1 │ KM2 │ Rotation
│ └──┤ ├─────────────────────────────┤
│ X2 │
├──┤ ├─────────────────────────────( )─────┤
│ X2 KM3 │ Montee
12.3 Exemple : Feu de Carrefour
GRAFCET FEU TRICOLORE SIMPLE
Sorties : RV (Rouge Voie), OV (Orange Voie), VV (Vert Voie)
RP (Rouge Pieton), VP (Vert Pieton)
╔═══╗
║ 0 ║──── RV, VP (Rouge voiture, Vert pieton)
╚═══╝
│
──┼── t/X0/30s
│
┌───┐
│ 1 │──── RV, RP (Rouge voiture, Rouge pieton)
└───┘
│
──┼── t/X1/3s (temps de securite)
│
┌───┐
│ 2 │──── VV, RP (Vert voiture, Rouge pieton)
└───┘
│
──┼── t/X2/25s
│
┌───┐
│ 3 │──── OV, RP (Orange voiture, Rouge pieton)
└───┘
│
──┼── t/X3/5s
│
└───────▶ (retour a 0)
12.4 Recapitulatif GRAFCET vs LADDER
| Critere | GRAFCET | LADDER |
|---|---|---|
| Type | Sequentiel | Combinatoire |
| Usage | Cycles, sequences, modes | Logique binaire, equations |
| Structure | Etapes + Transitions | Reseaux de contacts |
| Avantage | Lisibilite des sequences | Familier aux electriciens |
| Norme | IEC 60848 / IEC 61131-3 (SFC) | IEC 61131-3 (LD) |
| Combinaison | GRAFCET pour la structure, LADDER pour les actions | |
A retenir pour l'examen
- GRAFCET : Etapes (carres) + Transitions (barres) + Receptivites (conditions)
- 5 regles d'evolution du GRAFCET
- Divergence OU (simple trait) vs ET (double trait)
- LADDER : Contacts NO/NF, Bobines, SET/RESET
- TON = retard a l'enclenchement, TOF = retard au declenchement
- Conversion GRAFCET→LADDER avec bits d'etape