"MATERIALISATION DU GRAFCET EN LOGIQUE CÂBLÉE"

# "MATERIALISATION DU GRAFCET EN LOGIQUE CÂBLÉE" ## Démarrage automatique un sens de marche ### Introduction Bienvenue dans cette leçon consacrée à la matérialisation du GRAFCET en logique câblée. Nous allons apprendre à transformer un schéma de commande séquentiel (GRAFCET) en un circuit électrique physique utilisant des relais, des contacteurs et d'autres composants électromécaniques. L'objectif est de comprendre comment une description fonctionnelle d'un système peut être traduite en une solution technique concrète. Aujourd'hui, nous nous concentrons sur un cas fondamental : le démarrage automatique d'un moteur dans un seul sens de marche. ### Concepts Clés #### Rappel sur le GRAFCET Le GRAFCET (GRaphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions) est un outil graphique de description du comportement d'un système automatisé. Il est composé de : * **Étapes :** Représentent les états stables du système où des actions peuvent être exécutées. Une étape est active ou inactive. * **Transitions :** Indiquent la possibilité de passer d'une étape à une autre. * **Réceptivités :** Conditions logiques associées aux transitions. Lorsque la réceptivité est vraie et l'étape précédente est active, la transition est validée et l'étape suivante peut devenir active. * **Actions :** Opérations à effectuer lorsque l'étape à laquelle elles sont associées est active. Elles peuvent être continues, conditionnelles, mémorisées, etc. #### Qu'est-ce que la Logique Câblée ? La logique câblée est une méthode de réalisation de systèmes automatisés où la logique de commande est implémentée directement par le câblage de composants électriques et électromécaniques tels que des relais, des contacteurs, des interrupteurs, des boutons-poussoirs et des capteurs. Chaque fonction logique (AND, OR, NOT, mémoire) est réalisée par une combinaison spécifique de contacts et de bobines. C'est la base historique de l'automatisation industrielle avant l'avènement des automates programmables. #### Matérialisation des Étapes Chaque étape du GRAFCET peut être représentée en logique câblée par un circuit de **mémorisation** (ou d'auto-maintien) utilisant un relais. Le principe est le suivant : * **Initialisation :** Une étape initiale est activée au démarrage du système. * **Activation d'une étape :** Une étape \(E_i\) est activée si la transition \(T_{i-1}\) précédente est franchie (sa réceptivité \(R_{i-1}\) est vraie et l'étape \(E_{i-1}\) était active). * **Désactivation d'une étape :** Une étape \(E_i\) est désactivée si la transition \(T_i\) suivante est franchie (sa réceptivité \(R_i\) est vraie). Pour l'auto-maintien d'une étape \(E_i\) représentée par le relais \(K_i\), la bobine du relais est alimentée à travers : 1. Un contact de validation de l'étape précédente (par exemple, \(K_{i-1}\)). 2. La réceptivité associée à la transition (par exemple, un bouton-poussoir `Départ`). 3. Un contact normalement ouvert (NO) du relais \(K_i\) lui-même pour l'auto-maintien. 4. Un contact normalement fermé (NC) du relais de l'étape suivante (\(K_{i+1}\)) pour désactiver \(E_i\) lorsque \(E_{i+1}\) s'active. #### Matérialisation des Transitions et Réceptivités Les réceptivités sont les conditions de franchissement des transitions. Elles sont réalisées par des contacts de composants électriques : * **Boutons-poussoirs :** Contacts NO pour un démarrage, NC pour un arrêt d'urgence. * **Capteurs :** Contacts NO ou NC (fin de course, détecteur de proximité, etc.). * **Relais temporisés :** Contacts qui changent d'état après un certain délai. * **Contacts de relais d'étapes :** Pour vérifier si une étape est active. Les règles logiques (ET, OU) sont implémentées par le montage des contacts en série (ET) ou en parallèle (OU). * **Logique ET :** \[ R = R_1 \cdot R_2 \] Deux contacts ou plus sont montés en série. La réceptivité est vraie si *toutes* les conditions sont vraies. * **Logique OU :** \[ R = R_1 + R_2 \] Deux contacts ou plus sont montés en parallèle. La réceptivité est vraie si *au moins une* des conditions est vraie. #### Matérialisation des Actions Les actions sont les commandes à exécuter lorsque l'étape associée est active. Elles sont réalisées en utilisant les contacts des relais d'étapes : * Si l'étape \(E_i\) est active (le relais \(K_i\) est excité), un contact de \(K_i\) peut être utilisé pour alimenter une bobine de contacteur, une lampe témoin, un vérin, etc. * **Actions continues :** L'action est activée tant que l'étape est active. On utilise un contact NO de \(K_i\). * **Actions conditionnelles :** L'action est activée si l'étape est active ET qu'une condition supplémentaire est vraie. On utilise un contact NO de \(K_i\) en série avec la condition. ### Vocabulaire * **GRAFCET :** Graphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions, un outil de description séquentielle. * **Logique Câblée :** Implémentation d'une logique de commande par le câblage de composants électriques. * **Étape :** Un état stable du système. * **Transition :** Condition de passage d'une étape à une autre. * **Réceptivité :** Condition logique associée à une transition. * **Action :** Opération exécutée lorsqu'une étape est active. * **Contacteur :** Relais de puissance utilisé pour commander le circuit de puissance d'un moteur. * **Relais :** Composant électromécanique qui utilise un électro-aimant pour ouvrir ou fermer des contacts. * **Bobine :** Partie électromagnétique d'un relais ou d'un contacteur qui, lorsqu'elle est alimentée, active les contacts. * **Contact NO (Normally Open) :** Contact ouvert au repos (sans tension sur la bobine) et fermé sous tension. * **Contact NC (Normally Closed) :** Contact fermé au repos et ouvert sous tension. * **Auto-maintien :** Circuit qui permet à une bobine de rester alimentée par l'un de ses propres contacts après que la commande initiale ait été relâchée. C'est une fonction de mémoire. * **Initialisation :** Action de ramener le système à son état de départ (étape initiale). ### Exemples Considérons un moteur qui doit démarrer automatiquement après avoir appuyé sur un bouton `Départ` et s'arrêter si un bouton `Arrêt` est actionné. #### GRAFCET du Démarrage Automatique (un sens de marche)  * **Étape 0 (Initiale) :** Le système est en attente. * Action : Aucune. * **Transition 0-1 :** Réceptivité `Départ` (bouton-poussoir NO). * **Étape 1 (Moteur en marche) :** Le moteur tourne. * Action : Commande du contacteur moteur \(KM_1\). * **Transition 1-0 :** Réceptivité `Arrêt` (bouton-poussoir NC). #### Schéma de Commande en Logique Câblée Pour ce GRAFCET, nous aurons besoin de : * Un relais pour l'Étape 0 (\(K_0\)). * Un relais pour l'Étape 1 (\(K_1\)). * Un contacteur moteur (\(KM_1\)). * Boutons-poussoirs `Départ` (S1) et `Arrêt` (S0). * Un relais thermique (F1) pour la protection du moteur. **Circuit d'initialisation (Étape 0) :** Lorsque le système est mis sous tension, \(K_0\) est activé. Il est maintenu actif tant que \(K_1\) n'est pas activé. Un bouton `Reset` (NC) peut être utilisé pour forcer l'état initial. Pour un système simple avec une seule étape active à la fois, l'étape 0 peut être implicite ou réalisée par l'absence d'activation d'autres étapes. Souvent, on utilise un relais d'étape 0 qui est excité au départ et désactivé dès qu'une autre étape est active. **Circuit de l'Étape 1 (Relais \(K_1\)) :** ```mermaid graph TD L1 -- F1 (Protection Thermique) --> S0 (Arret NC) S0 -- S1 (Depart NO) --> K1_Coil (Bobine K1) K1_Coil -- K1_NO (Auto-maintien K1) --> K1_Coil K1_Coil -- K0_NC (Desactivation Etape 0) --> K1_Coil K1_Coil -- K2_NC (Desactivation Etape 2, si existe) --> K1_Coil K1_Coil --> N style K1_Coil fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style K1_NO fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style S1 fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style S0 fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style F1 fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style K0_NC fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style K2_NC fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px ``` * **Bobine \(K_1\) :** * Est alimentée si le contact NC du relais thermique \(F_1\) est fermé (pas de surcharge). * ET si le bouton `Arrêt` (S0, NC) est non actionné. * ET si le bouton `Départ` (S1, NO) est actionné OU le contact d'auto-maintien de \(K_1\) est fermé. * ET si l'étape précédente (\(K_0\)) est active (ici, on utilise un contact NC de \(K_0\) pour signifier qu'on quitte l'étape 0, ou plus simplement un contact NO de \(K_0\) en série avec S1). * ET si l'étape suivante (\(K_2\) si elle existe) est inactive (contact NC de \(K_2\)). **Circuit d'Action (Contacteur moteur \(KM_1\)) :** ```mermaid graph TD L1 -- K1_NO (Contact K1) --> KM1_Coil (Bobine KM1) KM1_Coil --> N style KM1_Coil fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px style K1_NO fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px ``` * **Bobine \(KM_1\) :** Est alimentée si l'étape 1 est active, ce qui est indiqué par un contact NO du relais \(K_1\). Ce schéma montre la logique de commande. Le circuit de puissance du moteur serait séparé et commandé par les contacts de puissance de \(KM_1\). ### Exercices 1. **Analyse de circuit :** Vous disposez d'un GRAFCET simple avec deux étapes (E0, E1). E0 est l'étape initiale. La transition E0 vers E1 est conditionnée par un capteur de présence (CP, NO). L'étape E1 active un vérin (V). La transition E1 vers E0 est conditionnée par un fin de course (FC, NC). Décrivez en détail comment vous matérialiseriez ce GRAFCET en logique câblée, en précisant les relais nécessaires, leurs contacts et les interconnexions. 2. **Identification :** Dans le schéma de commande de l'exemple du moteur (section 5), identifiez les composants qui représentent : * La mémoire de l'étape 1. * La réceptivité `Départ`. * L'action `Moteur en marche`. 3. **Fonctionnement :** Expliquez le rôle du contact `F1` (relais thermique) dans le circuit de commande du moteur. Que se passe-t-il si le moteur subit une surcharge ? ### Devoir 1. **Conception :** Un système d'arrosage automatique doit fonctionner comme suit : * Démarrage par un bouton-poussoir `START`. * L'arrosage dure 30 secondes, puis s'arrête automatiquement. * Un bouton `STOP` permet d'arrêter l'arrosage à tout moment. * Une lampe témoin `VERT` s'allume pendant l'arrosage. * Une lampe témoin `ROUGE` s'allume quand le système est à l'arrêt et prêt à démarrer. Dessinez le GRAFCET de ce système, puis proposez le schéma de commande en logique câblée correspondant. Vous devrez utiliser un relais temporisé. 2. **Recherche :** Faites une recherche et expliquez les avantages et les inconvénients de la logique câblée par rapport à l'utilisation d'un Automate Programmable Industriel (API) pour la matérialisation d'un GRAFCET. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons exploré la **matérialisation d'un GRAFCET en logique câblée**, en nous concentrant sur le cas d'un démarrage automatique d'un moteur dans un seul sens de marche. Nous avons appris que chaque élément du GRAFCET (étapes, transitions, réceptivités, actions) a son équivalent physique en composants électromécaniques comme les relais, les contacteurs, et les boutons-poussoirs. Les étapes sont mémorisées par des circuits d'auto-maintien, les réceptivités par des combinaisons de contacts (série pour ET, parallèle pour OU), et les actions par l'activation de bobines via les contacts des relais d'étapes. Cette méthode, bien que fondamentale, permet de comprendre le fonctionnement interne des systèmes automatisés avant d'aborder des technologies plus avancées comme les API. ## Démarrage automatique deux sens de marche ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur la matérialisation d'un GRAFCET en logique câblée, spécifiquement appliquée au démarrage automatique d'un moteur dans deux sens de marche. Vous avez déjà étudié les principes du GRAFCET pour décrire le comportement séquentiel d'un système automatisé. Aujourd'hui, nous allons franchir une étape cruciale en apprenant comment traduire cette description théorique en un circuit électrique réel, utilisant des composants électromécaniques. Comprendre cette transition est essentiel pour concevoir et dépanner des systèmes d'automatisation industriels. ### Concepts Clés #### Rappel sur le GRAFCET Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions) est un langage graphique qui permet de décrire le comportement séquentiel d'un automatisme. Il est composé de : * **Étapes** : Représentent les différents états stables du système, où des actions peuvent être effectuées. * **Transitions** : Représentent les conditions pour passer d'une étape à une autre. * **Réceptivités** : Conditions logiques associées aux transitions, souvent basées sur des capteurs ou des temporisations. * **Actions** : Opérations physiques réalisées lorsque l'étape associée est active. #### La Logique Câblée La logique câblée est une méthode de commande basée sur l'interconnexion physique de composants électriques et électromécaniques (relais, contacteurs, boutons-poussoirs, capteurs, etc.) pour réaliser les fonctions logiques (ET, OU, NON, Mémoire). Le circuit de commande est construit en raccordant les contacts et les bobines selon le logigramme désiré. C'est une technologie robuste et fiable pour des systèmes de complexité modérée. #### Matérialisation d'un GRAFCET en Logique Câblée La traduction d'un GRAFCET en logique câblée suit des principes stricts : ##### 1. Matérialisation des Étapes (Fonction Mémoire) Chaque étape du GRAFCET est généralement matérialisée par un relais auxiliaire (ou un contacteur). Ce relais doit avoir une fonction mémoire, c'est-à-dire qu'une fois activé, il doit rester auto-alimenté jusqu'à ce qu'une autre étape le désactive. * **Activation d'une étape N (relais KN)** : Se fait par un contact NO de l'étape précédente (KN-1) en série avec la réceptivité de la transition N-1_N, et un contact NO de KN en parallèle pour l'auto-maintien. * **Désactivation d'une étape N (relais KN)** : Se fait par un contact NF de l'étape suivante (KN+1) ou par une condition d'arrêt général, placé en série avec la bobine de KN. ##### 2. Matérialisation des Transitions (Conditions de Franchissement) Les réceptivités des transitions sont réalisées en série avec le contact de l'étape précédente. Lorsqu'une étape est active et que la réceptivité associée à la transition est vraie, cela permet l'activation de l'étape suivante. ##### 3. Matérialisation des Actions Les actions associées à une étape sont commandées par les contacts NO du relais correspondant à cette étape. Par exemple, si l'étape 1 (relais K1) doit activer le moteur en sens 1, un contact NO de K1 commandera la bobine du contacteur moteur KM1. #### Le Démarrage Automatique Deux Sens de Marche Ce système vise à contrôler un moteur asynchrone pour qu'il alterne automatiquement son sens de rotation (par exemple, pour déplacer un chariot entre deux points). ##### Composants Spécifiques * **Contacteurs de puissance (KM1, KM2)** : Pour alimenter le moteur dans un sens (KM1) ou l'autre (KM2). * **Relais auxiliaires (K1, K2, ...)** : Pour matérialiser les étapes du GRAFCET. * **Boutons-poussoirs** : Marche (M), Arrêt (A), Urgence (AU). * **Capteurs de fin de course (FC1, FC2)** : Pour détecter la position du mécanisme et servir de réceptivités. * **Protection** : Disjoncteur moteur, relais thermique. ##### GRAFCET Simplifié pour un Démarrage Automatique Deux Sens * **Étape 0 (Initiale)** : Repos, attente d'ordre. * _Action_ : Aucune. * **Transition 0-1** : Bouton Marche (M) actionné. * **Étape 1** : Marche Sens 1. * _Action_ : KM1 (contacteur sens 1) est activé. * **Transition 1-2** : Capteur de fin de course FC2 (position B) est atteint. * **Étape 2** : Marche Sens 2. * _Action_ : KM2 (contacteur sens 2) est activé. * **Transition 2-1** : Capteur de fin de course FC1 (position A) est atteint. _Note_ : Un bouton Arrêt (A) ou un défaut peut ramener le système à l'étape 0 à tout moment. ##### Sécurités Essentielles * **Verrouillage électrique** : Empêcher l'activation simultanée de KM1 et KM2. Ceci est réalisé en plaçant un contact NF de KM2 en série avec la bobine de KM1, et vice-versa. * **Verrouillage mécanique** : Peut être intégré dans certains contacteurs pour empêcher leur activation simultanée. * **Protection thermique** : Pour protéger le moteur contre les surcharges. ### Vocabulaire * **GRAFCET** : GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions, outil de description de l'automatisme. * **Logique Câblée** : Méthode de commande utilisant des composants électromécaniques interconnectés physiquement. * **Contacteur** : Appareil de connexion qui établit ou interrompt le courant dans un circuit de puissance. * **Relais** : Appareil de connexion utilisé dans les circuits de commande pour ses contacts auxiliaires. * **Auto-maintien** : Fonction mémoire d'un circuit où un relais reste activé par un de ses propres contacts. * **Réceptivité** : Condition logique associée à une transition, qui doit être vraie pour que le système passe à l'étape suivante. * **Action** : Opération physique (ex: activation moteur) exécutée lorsqu'une étape est active. * **Fin de course** : Capteur de position qui détecte l'extrémité d'une course mécanique. * **Verrouillage électrique** : Dispositif de sécurité empêchant l'activation simultanée de fonctions incompatibles (ex: sens de marche opposés). * **Circuit de commande** : Partie du circuit qui gère la logique de fonctionnement (basse puissance). * **Circuit de puissance** : Partie du circuit qui alimente directement les actionneurs (haute puissance). ### Exemples Considérons le GRAFCET simplifié du démarrage automatique deux sens de marche décrit précédemment. #### 1. Matérialisation de l'Étape 1 (Marche Sens 1) * **Activation du relais K1 (pour Étape 1)** : * Bobine K1 est alimentée si : (K0 est actif) ET (Bouton Marche M est actionné) OU (K1 est déjà actif pour l'auto-maintien). * Désactivation par le contact NF de K2 (Étape 2). _Schéma simplifié de la commande de la bobine K1_: ```mermaid graph TD A[24V] --> B{Bouton M} B --> C(Contact K0 NO) C --> D(Bobine K1) K1_Auto[Contact K1 NO] --& K1_NC[Contact K2 NC] --> D K1_Auto --& C K1_NC --& D D --> E[0V] ``` (Note: La représentation Mermaid est une simplification. En logique câblée, K0 est l'étape précédente ou l'étape initiale via un contact. Le contact K2 NC est en série avec la bobine K1 pour la désactiver lorsque K2 s'active.) #### 2. Matérialisation de l'Action de l'Étape 1 * Lorsque le relais K1 est actif, un de ses contacts NO (K1) est utilisé pour commander la bobine du contacteur de puissance KM1. * De plus, un contact NF du contacteur KM2 est placé en série avec la bobine KM1 pour assurer le verrouillage électrique (empêcher que KM1 et KM2 soient activés en même temps). _Commande du contacteur KM1_: ```mermaid graph TD A[24V] --> B(Contact K1 NO) B --> C(Contact KM2 NF) C --> D(Bobine KM1) D --> E[0V] ``` ### Exercices 1. **Analyse de GRAFCET** : Donnez le GRAFCET d'un système qui démarre un moteur en sens 1 pendant 5 secondes, s'arrête pendant 2 secondes, puis démarre en sens 2 pendant 5 secondes, et enfin s'arrête. Le cycle doit se répéter tant qu'un bouton marche est maintenu. 2. **Traduction en Logique Câblée** : Pour le GRAFCET de l'exercice 1, dessinez le schéma de puissance et le schéma de commande en logique câblée, en incluant les sécurités (verrouillage électrique et protection thermique). 3. **Identification** : Sur un schéma de commande donné (fourni par l'enseignant), identifiez les relais d'étapes, les conditions de transitions et les actions associées. ### Devoir à la maison 1. **Conception complète** : Proposez le GRAFCET et le schéma complet en logique câblée (puissance et commande) pour un système de porte de garage automatique. La porte doit s'ouvrir sur pression d'un bouton (montée), se fermer automatiquement après 10 secondes (descente), et un bouton d'arrêt d'urgence doit pouvoir l'arrêter à tout moment. Des fins de course doivent détecter les positions haute et basse. 2. **Amélioration de la sécurité** : Sur le circuit de l'exercice 2 des exercices, ajoutez une fonction de détection de surcharge par un relais thermique, qui doit arrêter le système et l'indiquer par un voyant. ### Résumé Au cours de cette leçon, nous avons exploré la matérialisation d'un GRAFCET en logique câblée. Nous avons vu comment chaque étape et chaque transition du GRAFCET peut être traduite en un circuit électrique utilisant des relais, des contacteurs et des capteurs. Le principe de l'auto-maintien pour les étapes et les verrouillages électriques pour la sécurité sont des éléments fondamentaux. Comprendre cette transition entre la description fonctionnelle (GRAFCET) et l'implémentation physique (logique câblée) est crucial pour la conception, la maintenance et le dépannage des systèmes automatisés industriels. Les circuits de commande en logique câblée, bien que moins flexibles que les automates programmables, restent une solution fiable et répandue, notamment pour des systèmes séquentiels simples ou pour comprendre les bases de la commande industrielle. ## Séquenceurs ### Introduction Bienvenue dans cette leçon consacrée aux séquenceurs ! Après avoir étudié le GRAFCET comme outil de modélisation des automatismes séquentiels, nous allons maintenant aborder la manière de "matérialiser" ces séquences en utilisant des technologies de logique câblée. Les séquenceurs sont des dispositifs fondamentaux en automatisme, permettant de faire progresser un système étape par étape en fonction de conditions spécifiques. Ils sont le cœur de nombreux systèmes de commande industriels. Dans cette leçon, nous allons explorer les principes de fonctionnement des séquenceurs, leurs différents types (notamment à base de relais et de portes logiques) et comment ils traduisent les étapes, les transitions et les actions d'un GRAFCET en circuits concrets. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'un Séquenceur ? Un séquenceur est un dispositif de commande dont le rôle est d'assurer l'exécution séquentielle d'un ensemble d'actions. Il gère l'avancement pas à pas d'un automatisme, activant une étape après l'autre, en respectant les conditions de passage (réceptivités) définies par le GRAFCET. C'est en quelque sorte le "cerveau" qui lit et exécute les instructions d'un GRAFCET. #### Relation avec le GRAFCET Le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Étapes/Transitions) est un outil graphique de description du comportement d'un système automatisé. Un séquenceur est la traduction matérielle (câblée ou programmée) de ce GRAFCET. Chaque étape du GRAFCET correspond à un état de l'automatisme géré par une partie du séquenceur, et chaque transition à une logique de passage entre ces états. #### Types de Séquenceurs en Logique Câblée ##### 1. Séquenceurs à Base de Relais Électromécaniques Les relais sont des composants électromécaniques qui agissent comme des interrupteurs commandés électriquement. Ils sont très utilisés pour la logique câblée. Pour réaliser un séquenceur avec des relais, on utilise généralement des montages bistables pour mémoriser l'état de chaque étape. * **Principe de l'Étape Bistable :** Une étape \( E_n \) est mémorisée par un ou plusieurs relais. Un montage bistable signifie qu'une fois activée, l'étape reste active jusqu'à ce qu'une commande de désactivation intervienne. * **Activation (Set) :** L'étape \( E_n \) est activée si l'étape précédente \( E_{n-1} \) est active ET que la réceptivité \( R_{n-1} \) est vraie. Un circuit d'auto-maintien par un contact du relais de l'étape \( E_n \) permet de la garder active. * **Désactivation (Reset) :** L'étape \( E_n \) est désactivée lorsque la transition suivante (impliquant souvent l'activation de l'étape \( E_{n+1} \)) est validée, rompant ainsi l'auto-maintien. * **Implémentation des Transitions :** Les transitions sont réalisées par une logique "ET" entre l'étape active et la réceptivité associée, souvent complétée par une logique "OU" pour les aiguillages ou les sauts. ##### 2. Séquenceurs à Base de Portes Logiques Électroniques Avec l'avènement de l'électronique numérique, les portes logiques (ET, OU, NON) et les bascules (flip-flops) sont utilisées pour créer des séquenceurs compacts et rapides. * **Bascules (Flip-Flops) :** Une bascule (souvent de type RS pour Set/Reset) est un circuit électronique capable de mémoriser un état binaire (0 ou 1). Elle est idéale pour représenter l'état actif ou inactif d'une étape. * **Activation (Set) :** L'entrée \( S \) de la bascule est activée par la même logique \( (E_{n-1} \land R_{n-1}) \) que pour les relais. * **Désactivation (Reset) :** L'entrée \( R \) de la bascule est activée par la validation de la transition vers l'étape suivante, signalant la fin de l'étape courante. * **Implémentation des Transitions :** Les portes logiques (AND, OR, NOT) sont utilisées pour construire les fonctions logiques complexes des réceptivités et des règles de validation des transitions. #### Structure d'un Séquenceur pour un GRAFCET simple Un séquenceur se compose généralement de modules répétés, un par étape du GRAFCET: * **Module d'Étape :** Mémorise l'état de l'étape (active/inactive). * **Module de Transition :** Évalue la réceptivité et l'étape précédente pour valider le passage à l'étape suivante. * **Actions Associées :** Quand une étape est active, elle commande les pré-actionneurs ou actionneurs (vérins, moteurs, etc.) définis dans le GRAFCET. ### Vocabulaire * **Séquenceur :** Dispositif qui gère l'enchaînement des étapes d'un automatisme. * **Étape :** État stable du système où des actions peuvent être exécutées. Représentée par \( E_n \). * **Transition :** Passage d'une étape à une autre, conditionné par une réceptivité. Représentée par \( T_n \). * **Réceptivité :** Condition logique (combinaison de capteurs, de temps, etc.) qui doit être vraie pour qu'une transition puisse être franchie. Représentée par \( R_n \). * **Action :** Opération physique ou logique réalisée lorsque l'étape associée est active. * **Logique Câblée :** Réalisation d'automatismes par interconnexion physique de composants (relais, portes logiques) plutôt que par programmation. * **Monostable :** Circuit ayant un seul état stable, il revient spontanément à cet état après une perturbation. * **Bistable :** Circuit ayant deux états stables, il reste dans l'état où il a été mis jusqu'à une nouvelle commande (ex: bascule, relais d'auto-maintien). * **Relais :** Composant électromécanique qui ouvre ou ferme des contacts électriques sous l'action d'un courant dans une bobine. * **Porte Logique :** Circuit électronique réalisant une fonction logique élémentaire (ET, OU, NON). * **Bascule (Flip-flop) :** Circuit électronique séquentiel capable de mémoriser un bit d'information. ### Exemples #### Exemple 1 : Séquenceur à Relais pour un GRAFCET Linéaire Simple Considérons le GRAFCET suivant : 1. **Étape 0 (Initiale) :** Attente 2. **Transition 0-1 :** Réceptivité \( D_C \) (Départ Cycle) 3. **Étape 1 :** Sortie vérin A (\( A+ \)) 4. **Transition 1-2 :** Réceptivité \( f_1 \) (Vérin A en fin de course) 5. **Étape 2 :** Entrée vérin A (\( A- \)) 6. **Transition 2-0 :** Réceptivité \( f_0 \) (Vérin A en début de course) Pour l'implémentation avec des relais \( K_0, K_1, K_2 \) pour les étapes \( E_0, E_1, E_2 \) : * **Logique d'activation de \( K_1 \) (Étape 1) :** * \( K_1 \) s'active si \( K_0 \) (étape précédente) est actif ET \( D_C \) (réceptivité) est vrai. Un contact NO de \( K_1 \) assure l'auto-maintien. Un contact NC de \( K_2 \) (étape suivante) coupe l'auto-maintien. * **Logique d'activation de \( K_2 \) (Étape 2) :** * \( K_2 \) s'active si \( K_1 \) est actif ET \( f_1 \) est vrai. Auto-maintien par \( K_2 \), coupure par \( K_0 \). * **Logique d'activation de \( K_0 \) (Étape 0) :** * \( K_0 \) s'active si \( K_2 \) est actif ET \( f_0 \) est vrai. Auto-maintien par \( K_0 \), coupure par \( K_1 \). * **Actions :** * Si \( K_1 \) est actif, commander la sortie \( S_1 \) pour \( A+ \). * Si \( K_2 \) est actif, commander la sortie \( S_2 \) pour \( A- \). Ceci est une description simplifiée. En pratique, l'initialisation (mise à \( E_0 \) au démarrage) doit aussi être gérée. ### Exercices 1. Définissez un séquenceur et expliquez son rôle principal dans un système automatisé. 2. Quelle est la différence fondamentale entre un système monostable et un système bistable ? Pourquoi utilise-t-on des éléments bistables pour mémoriser les étapes d'un séquenceur ? 3. Vous disposez d'un GRAFCET avec trois étapes linéaires (\( E_0 \) initiale, \( E_1 \), \( E_2 \)) et les réceptivités \( R_0 \) et \( R_1 \). Décrivez, à l'aide de mots et/ou de schémas logiques simples, comment vous implémenteriez l'activation et la désactivation de l'étape \( E_1 \) en utilisant : a) Un montage à base de relais. b) Une bascule de type RS et des portes logiques. 4. Expliquez pourquoi le franchissement d'une transition dans un GRAFCET implique souvent la désactivation de l'étape précédente et l'activation de l'étape suivante. Quelle est la logique câblée (à base de ET/OU/NON) qui permet de réaliser cette fonction ? ### Devoirs 1. **Conception d'un Séquenceur :** Soit le GRAFCET suivant pour un distributeur de boissons : * **Étape 0 (Initiale) :** Attente pièce (50ct ou 1€). * **Transition 0-1 :** Réceptivité \( P_{50} \) (pièce de 50 centimes insérée) OU \( P_{1E} \) (pièce de 1 euro insérée). * **Étape 1 :** Sélection boisson (Café ou Thé). * **Transition 1-2 :** Réceptivité \( B_{cafe} \) (bouton Café pressé) ET (solde suffisant) OU \( B_{the} \) (bouton Thé pressé) ET (solde suffisant). * **Étape 2 :** Distribution boisson. * **Transition 2-0 :** Réceptivité \( F_{dist} \) (fin de distribution). Proposez un plan d'implémentation pour ce séquenceur en logique câblée, en précisant les composants nécessaires (relais ou bascules/portes logiques) et la logique de chaque étape et transition. Vous n'avez pas besoin de dessiner les schémas complets, mais décrivez les interconnexions logiques. 2. **Recherche :** Faites une recherche sur les avantages et les inconvénients des séquenceurs à relais comparés aux séquenceurs à portes logiques ou aux automates programmables industriels (API). Résumez vos conclusions dans un paragraphe. ### Résumé Dans cette leçon, nous avons découvert les séquenceurs, des dispositifs essentiels pour la matérialisation des automatismes décrits par un GRAFCET. Nous avons vu que ces dispositifs permettent d'implémenter le fonctionnement séquentiel en activant des étapes et en franchissant des transitions en fonction de réceptivités. Nous avons exploré les deux principales technologies de logique câblée : les séquenceurs à base de relais électromécaniques et ceux basés sur des portes logiques électroniques et des bascules. La compréhension des séquenceurs est fondamentale pour quiconque souhaite concevoir ou analyser des systèmes automatisés, car ils sont la concrétisation des principes de l'automatisme séquentiel.