L'outil du séquentiel, le Grafcet

Le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Étape-Transition) est un outil graphique normalisé permettant de modéliser le comportement des systèmes automatisés séquentiels. Il a été développé dans les années 1970 pour fournir une méthode structurée de conception et d'analyse des automatismes industriels.

L'objectif principal du Grafcet est de décrire de manière claire et rigoureuse la logique de fonctionnement d'un système automatisé. Il facilite la communication entre les concepteurs, les techniciens et les opérateurs. Il standardise la représentation des automatismes pour améliorer leur lisibilité et leur maintenance, grâce aux normes NF C03-190 et IEC 61131-3 SFC (Sequential Function Chart).

Principes de base du Grafcet

Le Grafcet (SFC) est utilisé dans divers domaines industriels pour modéliser et programmer les systèmes automatisés dans les automates programmables industriels (API).

Le Grafcet repose sur une représentation graphique séquentielle basée sur deux éléments principaux :

  • Les étapes : elles représentent les états possibles du système et ses actions.
  • Les transitions : elles définissent les conditions nécessaires pour passer d'une étape à une autre.

Chaque transition est associée à une réceptivité, qui est une condition logique devant être vraie pour permettre le franchissement de la transition.

Les éléments graphiques du Grafcet

Les étapes sont représentées par des carrés et peuvent contenir une action spécifique exécutée lorsque l'étape est active.

Une étape peut être initiale (marquée par un double carré).

Une étape peut être active ou inactive à un moment donné.

Les transitions sont représentées par des barres horizontales situées entre deux étapes. Elles sont conditionnées par des réceptivités, qui sont des expressions logiques indiquant les conditions nécessaires pour le passage d'une étape à une autre.

Les liaisons orientées indiquent le sens d'évolution du processus automatisé. Elles relient les étapes et les transitions.

Règles d'évolution du Grafcet

Voici les règles d'évolution :

  • Règle de l'alternance : une transition doit toujours être placée entre deux étapes.
  • Règle de la situation initiale : une étape initiale doit être définie.
  • Règle du franchissement des transitions : une transition est franchie si elle est validée et que la réceptivité est vraie.
  • Règle d'évolution des étapes actives : lorsqu'une transition est franchie, les étapes immédiatement suivantes deviennent actives et les précédentes sont désactivées.

Organisations du Grafcet

Dans le cadre de la conception des automatismes industriels, il est essentiel de structurer le Grafcet de manière adaptée au fonctionnement souhaité du système. Plusieurs types d'organisations sont possibles selon les besoins du processus à automatiser.

Dans une séquence unique, les étapes s'enchaînent les unes après les autres de manière linéaire. Chaque étape est activée lorsque la transition précédente est validée, garantissant ainsi une progression ordonnée du processus.

Parfois, un système automatisé doit effectuer plusieurs actions en parallèle. Le Grafcet en séquence simultanée (ET) permet cette gestion en définissant des séquences simultanées, où plusieurs étapes peuvent être activées en même temps.

Certains automatismes nécessitent des choix conditionnels, où plusieurs chemins d'exécution sont possibles selon des critères spécifiques. Le Grafcet en sélection de séquence (OU) permet ainsi d'orienter le processus vers une branche plutôt qu'une autre.

Dans de nombreuses applications industrielles, certaines actions doivent être répétées plusieurs fois avant de passer à l'étape suivante. Pour cela, le Grafcet permet de représenter des boucles, où le système revient à une étape précédente après avoir franchi une transition spécifique. Cette structure est souvent utilisée pour gérer des cycles de production ou des vérifications répétitives.