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UNIVERSITE DE FERHAT ABBES SETIF 1

FACULTE DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE

TP AUTOMATISME/TP MATERIAUX ET INTRODUCTION A HT

PARTIE I : AUTOMATISME

Table des Matières

TP #1 Initiation et introduction au Grafcet ……………………...............................

TP #2 TP2 : Prise en main d’ Automgen ………………...........................................

TP #3 Convergence en ET et OU ……………...............................

TP #4 : Grafcet d’un post de perçage automatique ………………................................

TP #5 : Les temporisations, et les compteurs…………………………………………….

TP#6 Grafcet d’un system de remplissage des bouteilles ………………….

TP #7 Grafcet d’un démarrage direct d'un moteur triphasé en 2 sens de rotation.........

Règlements du Laboratoire:

Respecter les horaires de laboratoire. La porte sera fermée après 05 minutes.

Chaque TP est notée 50% pour les activités de laboratoire et 50% pour le rapport.

Il manque une component va résulter dans une ZERO note pour cet TP expérience.

Gardez un bon ménage tout en travaillant dans le laboratoire et placer les fils et

autres accessoires à leurs emplacements spécifiques après avoir terminé le travail.

À la fin du semestre, il y aura un test qui constitue 50% de la note finale.

TP#1

Initiation et introduction au Grafcet

GRAFCET

Le GRAFCET (acronyme de « GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes/Transitions » est

un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme, particulièrement bien adapté aux

systèmes à évolution séquentielle, c'est-à-dire décomposable en étapes.

Le Grafcet est un diagramme fonctionnel dont le but est de décrire graphiquement, suivant un

cahier des charges, les différents comportements de l'évolution d'un automatisme séquentiel.

Grafcet est un outil de modelisation du comportement des System Automatise de Production

(SAPs) .il permet de specifier et concevoir un automatisme sequentiel ; directement

exploitable par des automates programmables industriels (API)

La figure ci-dessous montre la structure d'un système de commande (ou système automatisé

de production) ainsi que ses relations avec l'opérateur et avec les produits, objets de la

production. Le système de commande se décompose en une partie opérative (PO) et une partie

commande (PC). La partie opérative est composée du processus physique que l'on souhaite

piloter (elle comprend notamment les actionneurs, pré-actionneurs et capteurs). La partie

commande est constituée de l'automatisme qui élabore les ordres destinés au processus et les

sorties externes (visualisation) à partir des comptes rendus de la partie opérative, des entrées

externes (consignes) et de l'état du système.

Exemple de PO-PC pour un ascenseur:

- l'ensemble électromécanique (cabine, moteur, portes) : Partie opérative,

- les boutons d'appel, la logique et les armoires d'appareillages : Partie commande

Exemples d’automatisme industriel

La poinçonneuse semi-automatique (Grafcet fonctionnel)

Considérons la poinçonneuse en sa position d'origine de repos (position haute).

L'opérateur donnant l'information « marche » par appui sur le bouton poussoir « BP »

provoque automatiquement la descente du poinçon jusqu'à la position basse suivie de sa

remontée jusqu'à la position haute.

Cette machine possède 3 comportements différents :

la poinçonneuse a décrit un cycle.

(1) : La poinçonneuse est au repos ou encore en position haute

(2) : Le poinçon descend

(3) : Le poinçon remonte

Chaque comportement est appelé étape de l’automatisme.

De plus, il faut préciser ce qui provoque un changement de comportement de la machine,

c'est à dire les conditions logiques qui déterminent le passage d'une étape à une autre : le

passage d'une étape à une autre est appelé transition.

Le passage de l'état de repos à la descente du

poinçon s'effectue si :

L'opérateur fournit l'information « marche »

par appui sur le BP

Et

le poinçon est en position haute.

Ces deux informations constituent la condition de transition de l'étape 1 à l'étape 2 :

Cette condition est appelée réceptivité associée à la transition T1-2.

Il est donc possible de représenter le comportement automatique de cette poinçonneuse par un

outil graphique, à savoir le Grafcet. Celui-ci est basé sur la notion d'étapes auxquelles sont

associées des actions, et de transitions auxquelles sont associées des réceptivités.

Cette première représentation prend en compte uniquement la partie fonctionnelle des

spécifications et donc fait abstraction de toute réalisation technologique.

=> Ce Grafcet est appelé «Grafcet fonctionnel » ou «Grafcet de niveau I »

Règles d'évolution d’un Grafcet

La modification de l'état de l'automatisme est appelée évolution, et est régie par 5 règles :

• Règle 1 : Les étapes initiales sont celles qui sont actives au début du fonctionnement. On les

représente en doublant les côtés des symboles. On appelle début du fonctionnement le

moment où le système n'a pas besoin de se souvenir de ce qui c'est passé auparavant

(allumage du système, bouton "reset",...). Les étapes initiales sont souvent des étapes d'attente

pour ne pas effectuer une action dangereuse par exemple à la fin d'une panne de secteur.

• Règle 2: Une transition est soit validée, soit non validée (et pas à moitié validée). Elle est

validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives (toutes celles reliées

directement à la double barre supérieure de la transition). Elle ne peut être franchie que

lorsqu'elle est validée et que sa réceptivité est vraie. Elle est alors obligatoirement franchie.

Règle 3 : Evolution des étapes actives. Le franchissement d'une transition provoque

simultanément :

- la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à cette transition,

- l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes reliées à cette transition.

Symbolisation du Grafcet

Synchronisation

permet d’attendre la fin de plusieurs activités se déroulant en parallèle pour continuer par une

seule

Parallélisme structural

Exercise :

Dessiner un grafcet de niveau 1 (PO) pour descripton du fonctionnement de la presse

comme suit :

Fonctionnement du cycle

1. Matrice en haut de sa course. Poinçon inférieur engagé délimite un espace suffisant pour

recevoir de la matière. Le poinçon supérieur est alors dans sa position haute pour permettre

l’introduction de la poudre

2. Lors la matière pulvérulente est en place, le poinçon supérieur descend, comprime la

matière puis remonte en position haute

3. La matrice descend jusqu’à ce que le poinçon inférieur affleure et libère la pièce. La pièce

est ensuite évacuée

4. La matrice reprend sa place et le cycle peut recommencer.

TP#2

Prise en main d’un logiciel d’automatisation « Automgen »

1 - Démarrer AUTOMGEN

Par Fichier

Nouveau

Folio (Clic droit de la souris)

Créer un nouveau Folio en choisissant le format A4 portrait :

2- Plusieurs méthodes pour créer un GRAFCET :

a) L'usage de la palette d'outils par un clic droit de la souris :

b) L'usage de l'assistant qui permet d'utiliser des structures prédéfinies à paramétrer :

c) La connaissance des touches clavier pour tracer étapes, transitions et liaisons :

3 - Renseigner le numéro des étapes ou les receptivités :

Réaliser éventuellement un clic gauche de la souris pour faire disparaître le cadre rouge.

Cliquer dans les étapes pour entrer le numéro puis valiser par entrée.

Cliquer à proximité des transitions pour entrer les réceptivités puis valider par entrée.

4 - Renseigner les actions :

Réaliser un clic droit à l'emplacement de l'action, choisir le rectangle jaune pour obtenir le

tracé du cadre puis renseigner l'action.

5 - Effacer une partie du graphe :

Définir un secteur rectangulaire à l'aide de la souris (il prend alors une teinte plus foncée) puis

supprimer par la touche "Suppr" :

6 - Lancer la simulation sur ordinateur :

Sélectionner "Cibles" puis "PC" puis "Go" le programme demande alors les entrées (I0, I1, ..)

et les SORTIES (O0, O1, … ) à affecter aux réceptivités et ACTIONS indiquées.

7 - Pour exécuter une application sur automate TSX 17 :

Bien s'assurer au préalable à l'aide du dossier technique du système, que les affectations des

entrées SORTIES sont bien conformes aux branchements réalisés sur l'automate.

Sélectionner alors "cibles" puis PL72 dans le cas d'un TSX17 puis "Go" pour déclencher le

téléchargement :

Choisir éventuellement le bon port de communication et la bonne vitesse de transmission

(9600 bauds) par "paramètres de communication".

ANNEXES 1. Récapitulatif des fonctions des icons

2. Les principales variables Le tableau suivant recense toutes les variables reconnues par Automgen. Ces variables

sont directement identifiées et ne nécessitent pas d’affectation symbolique.

3. Raccourcis clavier

Exercice :

Convertir le Grafcet dans TP1 en grafcet niveau 2 (PC) utilisant les information suivant.

Compiler et executer votre grafcet en Automgen et corriger s,ilya des erreurs.

Exercise 2

Executer le grafcet en Automgen

TP #3

Convergence et divergence en ET et OU

1. Divergence, convergence en OU

Une voie OU une autre voie : Solution ALTERNATIVE

Un simple trait

Une réceptivité par branche

Divergence en OU

Franchissement des transitions :

Lorsque l’étape 18 est active, on se dirige soit :

Vers 20 si réceptivité dr est vraie

Vers 30 si réceptivité ga est vraie

Convergence en OU


L’étape 40 sera active soit :

Par la transition 21/40 si fc.dr vraie et l’étape 21 active

Par la transition 30/40 si fc.ga vraie et l’étape 30 active

Conflit

Si les réceptivités Droite et gauche sont à «1» avant l'activation de l'étape 18, il y a conflit, les

deux transitions vont être franchies et les étapes 20 et 30 seront actives. On peut éviter le

conflit en inhibant une réceptivité par le complément de l'autre

2. Divergence, convergence en ET

Une voie ET une autre voie. Cela permet de réaliser plusieurs tâches en même temps

Un double trait

Une SEULE réceptivité

Divergence en ET


Lorsque l’étape 5 est active, et fch vraie,

on se dirige Vers 6 et 10 simultanément.

Les étapes 6 et 10 sont actives et

le cycle se poursuit indépendamment

dans chaque branche.

Convergence en ET


Lorsque 8 et 12 sont actives,

la transition =1 est validée et franchie.

Les deux étapes d’attentes 8 et 12 ne sont pas obligatoires,

sans elles, il aurait fallu noter une transition ar.ga

TP 4 : Grafcet d’un post de perçage automatique

Cahier des Charges

Perceuse automatique. Elle réalise un perçage et revient en position initiale. Elle est mise en mouvement par deux moteurs, l'un pour la broche et l'autre pour la montée ou la descente du foret.

Les positions extrêmes sont déterminées par deux capteurs de position. L'ordre de départ est donné par un bouton poussoir.

Première version –

Lorsque la pièce à usiner est en place, l'opérateur lance le cycle par action sur BP.

La broche se met en rotation. La machine descend jusqu'à Cb puis remonte pour s'arrêter en Ch.

Perceuse automatique – Deuxième version –

Le fonctionnement général est identique au précédent mais on a ajouté un contact Cm.

Sur action du BP marche, la broche tourne et elle descend à grande vitesse (GV) jusqu'à Cm, ensuite elle poursuit sa course à petite vitesse (PV). Elle remonte à grande vitesse.

Remarquez le comportement de l'automatisme vis à vis du capteur Cm

Perceuse automatique – Troisième version –

La perceuse est modifiée pour usiner deux sortes de pièces, des grandes et des petites. Ces deux sortes ne diffèrent que par leur hauteur. Les pièces hautes appuient sur le capteur Cg mais pas les basses.

Pour les pièces basses, le fonctionnement est identique au précédent.

Pour les pièces hautes, le mouvement de la broche se fait toujours à petite vitesse. La descente s'arrête en Cp puis la broche remonte. Nous abordons ici la structure de choix de séquence.

Exercise :

L'automatisme précédent doit commander deux perceuses dont le fonctionnement est

identique au précédent.

Tracer un grafcet pour ce fonctionnement. Essayez d'utiliser macro etape.

TP 5 : Les temporisations et les compteurs

1. Introduction

Les actions associées à une étape sont inscrites dans un rectangle d'action de façon à mettre en

évidence ce qui s'exécute à un instant donné lorsque cette étape est active.

Dans un nombre important d'applications, ces actions concerneront la commande

d'actionneurs mécaniques ou électriques (vérins, moteurs, etc.) ou la commande de fonctions

auxiliaires d'automatismes (comptage, temporisation, etc.). La norme CEI/IEC 848 spécifie

une représentation générale des ordres ou des actions qui doivent s'exécuter.

2. Temporisations

La temporisation est un autre outil utile en programmation. Les temporisations sont

considérées comme des variables booléennes et peuvent être utilisées avec les actions de «

Mise à un » et de « Mise à zéro » comme pour les mémoires et les compteurs. On peut utiliser

les noms suivants pour les compteurs : T0 à T15. La syntaxe est la suivante :

« temporisation(durée) ».

La durée est par défaut exprimée en dixième de secondes. On peut cependant l’exprimer en

jours, heures, minutes, secondes et millisecondes avec les opérateurs « d », « h », « m », « s »

et « ms ». Par exemple : 1d30s égale 1 jour et 30 secondes.

L’étape 10 de la Fig. 1 lance une temporisation de 2 secondes qui restera active tant que

l’étape le sera. L’étape 20 de la Fig. 2 arme une temporisation de 6 secondes qui restera active

même si l’étape 20 est désactivée. De cette façon, une même temporisation peut être utilisée à

plusieurs endroits avec une même consigne de temps et à des instants différents. Il faudra

toutefois la mettre à zéro (Reset) lorsque vous en n’aurez plus besoins et aussi en début de

cycle.

Une autre syntaxe possible est de la forme suivante :

« temporisation / variable de lancement / durée ». Il ne faut pas laisser d’espace entre les

termes et le symbole « / ». La variable de lancement est généralement l’étape précédente et

s’écrit de la façon suivante :

« xnuméro d’étape ».

Fig 1 : temporisation temporaire Fig 2 temporisation permanente

T1 T14

Pour passer à l’étape 11, il faut donc que le temporisateur T1 ait comptabilisé 7 secondes à

partir de l’activation de l’étape 10. Lorsque la transition est franchie, T1 est remise à zéro

automatiquement.

3. Compteurs

Le processus pour implanter un compteur est exactement le même que pour la temporisation ;

seul la fonction et le câblage diffères.

Le compteur permet de compter des impulsions (ou des mises à 1 de tests d’entrées ) et

d’incrémenter ou de décrémenter de 1 la valeur de comptage du compteur.

- Si la valeur de comptage est atteinte, la sortie «DONE » se met à un.

- Si la valeur de comptage dépasse 9999, la sortie « FULL »se met à 1.

- Si la valeur de comptage décrémente en dessous de 0, la sortie «EMPTY »se met à 1.

- Pour remettre le compteur à zéro en cas de comptage par incrémentation, il faut activé

l’entrée « R.A.Z ».

- Pour remette le compteur à la valeur programmée en cas de décrémentation, il faut activé

l’entrée « PRESET ».

-Le compteur se programme toujours dans le postérieur dans un label entier ( 4 lignes ).

4. Travail a faire

Dessiner les deux grafcets suivant et verifier leur deroulements par Automgen.

1)

2)

Modifier le GF1 pour

ajouter un botton marchE

et boutton darret urgence

al’aid des elements de

pupitre dans IRIS2D

Exercises :

1. Cahier des charges

Nous voulons nous voulons faire fonctionner deux moteurs successivement

le premier reste fonctionner pendant 15 secondes et la deuxième 10 secondes.

NB : la commande d'operation pour les deux moteur s'effectuer par un buttons poussoir.

1. Identifiez les variables d’entrées/sorties du système sous forme d’un tableau :

Variables d’entrées Variables de sorties

2. Tracez le grafcet qui décrit le fonctionnement du système.

3. Simulez le grafcet sous le logiciel Automgen.

4. A l’aide du module IRIS 2D, créez un pupitre de visualisation comprenant : un bouton

poussoir ;

2. Cahier des charges

On désire réalise un grafcet pour faire les deux moteurs precedents A et B à l'impulsion

donnée par un interrupteur, BA pour moteur A et BB pour moteur B .Nous voulant ajouter un

compteur pour les deux moteurs pour compter les nombres de fois que le moteur A où B

fonctionne.





4. A l’aide du module IRIS 2D, créez un pupitre de visualisation comprenant :

un interrupteur BA et un afficheur pour moteur A;

- un interrupteur BB et un afficheur pour moteur A;

TP#6

Grafcet d’un system de remplissage des bouteilles.

6.0. Objectif :

l'objectif de ce TP est d’équiper l'étudiant par connaissance de base pour dessiner d'un grafcet

utilisant AUTOMGEN par l'introduction d'un système simple de remplissage et de bouchage

des bouteilles.

6.1. Cahier de charge

Il s’agit d’un système utilisé dans les usines de production des boissons liquides (figure 1). Il

décrit une partie du processus assurant les fonctions de remplissage et de bouchage des

bouteilles.

Le système est réalisé autour de :

Un tapis roulant permettant le déplacement des bouteilles.

Un poste de remplissage P1 commandé par l’électrovanne EV.

Un poste de bouchage P2 commandé par un vérin presseur 1D à double effet.

Le déclenchement de la chaîne d’embouteillage se fait par action sur

l’interrupteur Dcy.

Figure 1: System de remplissage et de bouchage des bouteilles

Le moteur "Avance Tapis : M" tourne d’un pas jusqu’à l’action du capteur "Tapis en

position : FcTP". Une bouteille est alors présente à chacun des postes P1 (détecter

par pbv) et P2 (détecter par pbp).

Les opérations de remplissage et de bouchages effectueront simultanément sur les

deux bouteilles:

Le remplissage se fera en deux étapes :

Ouverture de l’électrovanne EV ;

Fermeture de l’EV après le remplissage de la bouteille. Le capteur "Bouteille remplie

:br" permettra de contrôler le niveau de remplissage des bouteilles.

Le bouchage se fera en deux étapes :

Descente du vérin presseur 1D+ ;

Remonte du vérin 1D- après l’enfoncement du bouchon.

Il est à noter que le cycle ne recommencera que si les deux opérations de remplissage et de

bouchage sont achevées.

6.2. Travail à réaliser :

a . Identifiez les variables d’entrées/sorties du système sous forme d’un tableau :


b .Tracez le grafcet qui décrit le fonctionnement du système.

c. Simulez le grafcet sous le logiciel Automgen.

d. Modifier le Grafcet précédent afin de gérer l’arrêt d’urgence (AU).

TP#7

Grafcet de démarrage direct d'un moteur triphasé à 2 sens de rotation

7.0. Objectif :

L’objectif de ce TP est de réaliser un grafcet de démarrage direct d’un moteur triphasé en

utilisant lelogiciel Automgen.

7.1. Cahier de charge

On veut réaliser une simulation en deux dimensions, pour un Démarrage direct à 2 sens de

rotation d'un moteur triphasé au moyen de logiciel Automgen, à l'aide d'un :

- Automate programmable industriel (API) ,

- Moteur triphasé,

- 2 Contacts de puissance KM1 et KM2,

- Boutons marche 1 (un sens) et 2 (sens opposite) et bouton arrêt.

Vous trouverez ces matériels ( API , Moteur....) dans l'atelier Automsim dans

Logicielle Automgen.

7.2. Travail à réaliser:


Figure 1 : Circuit de démarrage d’un moteur 3-Φ en utilisant API




4. A l’aide de l'atelier Automsim, réaliser la simulation en deux dimensions en dessinant le

circuit dans la figure 1 ci-dessus.

5. A l’aide du module IRIS 2D, créez un pupitre de visualisation comprenant :

-Un bouton poussoir Marche et un bouton poussoir Stop.

- Un bouton poussoir arrêt d’urgence.

- Un voyant signalant l’état du moteur (rotation).

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