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 suivantes :

  • NF C03-190
  • 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

Le formalisme graphique du Grafcet s'articule autour de plusieurs composants clés :

  • Les étapes : représentées par des carrés, elles peuvent contenir une action spécifique exécutée lorsque l'étape est active.
  • L'étape initiale : représentée par un double carré, elle définit la situation de départ du système.
  • Les états d'étape : une étape peut être active ou inactive à un moment donné.
  • Les transitions : représentées par des barres horizontales situées entre deux étapes. Elles sont conditionnées par des réceptivités (expressions logiques).
  • Les liaisons orientées : indiquent le sens d'évolution du processus. Elles relient obligatoirement une étape à une transition (ou inversement).

Règles d'évolution du Grafcet

Le comportement dynamique du système est régi par des règles strictes :

  • Règle de l'alternance : une transition doit toujours être placée entre deux étapes.
    Séquence Étape → Transition → Étape.
  • Règle de la situation initiale : au moins une étape initiale doit être active au début du fonctionnement.
  • Règle du franchissement des transitions : une transition est franchie uniquement si elle est validée (étapes amont actives) et que la réceptivité associée est vraie.
  • Règle d'évolution des étapes actives : le franchissement d'une transition active simultanément les étapes immédiatement aval et désactive les étapes immédiatement amont.

Organisations du Grafcet

Dans le cadre de la conception des automatismes industriels, plusieurs structures de routage et d'organisation des étapes sont utilisées :

Structure de Grafcet Description et fonctionnement
Séquence unique Les étapes s'enchaînent les unes après les autres de manière linéaire. Chaque étape est activée lorsque la transition précédente est validée.
Séquence simultanée (ET) Permet d'effectuer plusieurs actions en parallèle. Plusieurs branches et étapes peuvent être activées en même temps.
Sélection de séquence (OU) Permet des choix conditionnels. Le processus est orienté vers une seule branche d'exécution spécifique selon la réceptivité vraie.
Boucles (saut d'étape / reprise) Permet de répéter des actions. Le système revient à une étape précédente après avoir franchi une transition spécifique (cycles de production).

EN RÉSUMÉ