G7+ARDUINO

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Atelier Comment programmer un Grafcet sous Arduino.

Table des matières 1Introduction.............. 1Introduction........................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................................. ................................... 4 !e Grafcet............. Grafcet....................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ............................ ................. 4 "Construction............... "Construction......................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................................... ................................ 4 ".1#tape$Action........... ".1#tape$Action..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................................ ............................. 4 ".%ransition$& ".%ransition$&'ceptivit'...... 'ceptivit'................ ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ......................................... ............................... 4 "."!iaison............... "."!iaison......................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ............................................. .................................. 4 4%(pe 4%(pe d)action. *+.................... *+.............................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .......................................... ............................... , ,tructure........... ,tructure...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........  ,.1%(pe ,.1%(pe de s'/uence............... s'/uence.......................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................... .................  ,.Cas particuliers.............. particuliers........................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............  &gles &gles d)'volution................ d)'volution........................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ........................................... ................................ 2 &gles de s(nta3e.......................... s(nta3e............ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................. ...  2&gle de la programmation programmation du G&A5C*% G&A5C*%............... .......................... ..................... ..................... ........................................ ............................. 10 2.1&gle 2.1&gle g'n'rale.............. g'n'rale......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........10 10 2.&gle 2.&gle pour s'/uences simultan'es 6*%7............................. 6*%7....................................... ..................... ............................... .................... 10 2."&gle 2."&gle pour s'/uences e3clusives e3clusives 6897.................... 6897............................... ..................... ..................... ............................... .................... 11 ituation probl'mati/ues......... probl'mati/ues.................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ................. ......1 1 .1*volution fugace................ fugace........................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... .......................... ................ 1 .Probl'mati/ue .Probl'mati/ue de la boucle : deu3 'tapes......................... 'tapes.................................... ..................... ..............................1 ....................1 10Aller plus loin; !e G*MMA...................... G*MMA................................. ..................... ..................... ..................... ........................................... ................................. 1, 11Conclusion.................. 11Conclusion............................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................. 1, 1&'ferences.. 1&'ferences............ ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............. 1 1"Partie 1"Partie prati/ue.............. prati/ue......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... .................................... .......................... 1 1".1Avant 1".1Avant de commencer............. commencer....................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........1 1 1".1.1

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Atelier Comment programmer un Grafcet sous Arduino. 1".1.,Mise en oeuvre................................................................................................... 1 1".Premier e3ercice; G&A5C*% : s'/uence uni/ue.........................................................12 1"..1&outine G&A5C*%=01=>ool..................................................................................12 1"..&outine G&A5C*%=01=Int.................................................................................... 1 1".."&outine G&A5C*%=01=If...................................................................................... 1 1"."?eu3ime e3ercice; G&A5C*% : s'/uences multiples e3clusives..............................0 1".4%roisime e3ercice; G&A5C*% : s'/uences multiples simultan'es............................ 1


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1 Introduction. Pr'sentation

2 Le Grafcet. G&A5C*% 6G&Ap@ de Contrle des *tapes et %ransitions7 6Grap@ de lBAC*%- Association 5rancaise pour la C(bern'ti/ue *conomi/ue et %ec@ni/ue7 Permet de d'crire le comportement logi/ue d)un s(stme ind'pendamment de la tec@nologie utilis'. ?'crit dans la norme 5 * 0242617 ?onne une m't@ode pour discuter dBun automatisme avec une personne non tec@ni/ue. *mmne : penser et mettre sur papier un automatisme avant de le programmer. Cela 'conomise du temps en d'veloppement; d'verminage et modiDcation.

3 Construction. Construit de trois 'l'ments de base E #tape$Action. %ransition$&'ceptivit'. !iaison. 67 • • •

3.1

Étape/Action.

#tape initiale ?ouble Carr'. Autres 'tapes carr' uni/ue.

!)'tape caract'rise le comportement invariant : un instant donn'. !es actions sont associ'es : une 'tape.6"7

3.2

Transition/Réceptivité.

Transition E !es diF'rentes 'volutions entre les 'tapes. Réceptivité E A c@a/ue transition est aFect'e une r'ceptivit' pr'sentant les

conditions d)'volution. 6"7

Nature des réceptivités E • • • • • •

?es variables bool'ennes. ?es comparaisons sur valeurs num'ri/ues. 6,7 5ronts. %emporelle. %ouours vraie; avec prudence.6"7 *tc.

3.3

Liaison.

!es lignes /ui relient les 'tapes entre elles. 5orment l)'volution de l)automatisme d)une 'tape : l)autre. 6"7 Cet œuvre est mise à disposition par Fabien Levac selon les termes de la Licence

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4 Type daction. EX •

Continue. )e3'cute tout au long de l)'tape.

digitalHrite6led; *tape"07

•

•

Conditionnelle. )e3'cute seulement si une condition associ'e est vraie. digitalHrite6led; *tape"0 && Condition7

Action retardée ou limitée. Action conditionnelle dont la condition associ'e

est une variable temporelle. Retardée : digitalHrite6led; *tape"0 JJ (Temps > 30) 7 Limitée : digitalHrite6led; *tape"0 JJ (Temps  30) 7

•

Action mémorisée. AFecter une valeur /ui doit être conserv'e : une sortie.

6et; &eset76"7 if 6*tape"07K!*?1" ! TrueL if 6*tape07K!*?1" ! "alseL digitalHrite6led; !*?1"7


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! "tructure. !a construction dBun Grafcet se structure selon les conDgurations suivantes E

!.1 •

Type de sé#uence.

#é$uence uni$ue :

9ne suite d)'tapes dont le d'roulement s)eFectue touours dans le même ordre. 6,7

•

#é$uences multiples simultanées (%T) :

!ors/ue le franc@issement d)une transition conduit : activer plusieurs 'tapes. ?'bute touours sur une r'ceptivit' uni/ue. e termine touours sur une r'ceptivit' uni/ue. %outes les 'tapes Dnales des s'/uences doivent être actives pour franc@ir la transition Dnale. &epr'sent' par une double barre.

6,7

•

#é$uences multiples eclusives(') :

!ors/ue; : partir d)une 'tape; on peut eFectuer un c@oi3 entre plusieurs s'/uences possibles conditionn'es par plusieurs r'ceptivit's e3clusives. Au d'but; pour c@a/ue aiguillage possible; une transition uni/ue et e3clusive. A la Dn; autant de transitions /ue de s'/uences aiguillables. &epr'sent'e par une barre simple.

6,7


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!.2 •

Cas particu$iers.

#aut détape :

Permet de sauter un certain nombre d)'tapes. •

Reprise détape :

Permet de r'p'ter une même s'/uence us/u): ce /ue la r'ceptivit' de Dn de s'/uence soit vraie. 6,7

6,7


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% R&'$es dévo$ution. 1. !)initialisation correspond au3 activit's : la mise sous tension. Par convention les 'tapes initiales sont repr'sent'es par un double-car'e. !es 'tapes initiales sont activ'es sans autre condition.6"7 . 9ne transition est soit valid'e soit non-valid'e. *lle est valid'e lors/ue toutes les 'tapes imm'diatement pr'c'dentes sont actives. 9ne transition ne peut être franc@ie /ue lors/u)elle est valid'e et /ue la r'ceptivit' associ'e : la transition est vraie. ". !e franc@issement d)une transition entrane simultan'ment l)activation de toutes les 'tapes imm'diatement suivantes et la d'sactivation des 'tapes imm'diatement pr'c'dentes. 4. Plusieurs transitions simultan'ment franc@issables sont simultan'ment franc@ies. ,. i au cours du fonctionnement; une 'tape doit être d'sactiv'e et activ'e simultan'ment; elle reste activ'e.647


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( R&'$es de synta)e. 1. !)alternance 'tape-transition doit être respect'e. . ?eu3 'tapes ne doivent amais être reli'es directement. ". ?eu3 transitions ne doivent amais être reli'es directement.

!es Nc@es sont inutiles; elle ne participent pas : la s(nta3e. *lle peuvent tout de même aider : la lecture.6,7 G&A5C*% iveau 1 E p'ciDcation fonctionnelles. ?escription te3tuelle. G&A5C*% iveau  E p'ciDcation tec@nologi/ues; op'rationnelles. G&A5C*% iveau " E p'ciDcation de programmation.


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* R&'$e de $a pro'ra++ation du GRA,C-T. Jusqu'à présent si vous fottiez dans une torpeur semi-consciente, REVEILLEZ-VO! """ Voici #'essentie# de ce que vous devez retenir$

!a programmation dBun Grafcet ob'it au3 rgles suivantes.

*.1

R&'$e 'énéra$e.

Activation; auto-maintient; d'sactivation. Activation E %ouours 'tape pr'c'dente et r'ceptivit'. *tape+ O *tape+-1 . &'ceptivit' Auto-maintient E 9ne fois activ'e; une 'tape se garde activ'e par elle même. *tape+ O *tape+ ?'sactivation E %ouours 'tape suivante. *tape+ O $*tape+1 *3emple E *tape+ O 66*tape+-1 . &'ceptivit'7  *tape+7 . $*tape+1 Ce /ui donne en C E *tape O 666*tape1 JJ &eceptivite7 QQ *tape7 JJ R*tape"7 Cette rgle sBappli/ue : toutes les 'tapes dBune s'/uence uni/ue.

*.2

R&'$e pour sé#uences si+u$tanées -T.

!ors/ue le Grafcet contient des s'/uences simultan'es; lB'/uation de l B'tape pr'c'dent la divergence et celle de lB'tape suivant la convergence doit être adapt'. *10 O 66*00 JJ +007 QQ *107 JJ R (%*0 && %+0)

*0 O 66%,0 && %-0 && -07 QQ *07 JJ R *20


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*.3

R&'$e pour sé#uences e)c$usives 0.

!ors/ue le Grafcet contient des s'/uences e3clusives; lB'/uation de lB'tape pr'c'dent la divergence et celle de lB'tape suivant la convergence doit être adapt'. *10 O 66*00 JJ +007 QQ *107 JJ R (%*0 // %+0)

*0 O 66%,0 && ,0) // (%-0 && -07 QQ *07 JJ R *20 Suand vous faites face : des s'/uences e3clusives; vous voudreT peut être donner la priorit' : une s'/uence dans le cas oU plusieurs transitions seraient vraies en même temps. *0 O 66*10 JJ +100 && 1030 && 10,07 QQ *07 JJ R*++ *"0 O 66*10 JJ +10"0 && 10,07 QQ *"07 JJ R*++ *40 O 66*10 JJ +10407 QQ *407 JJ R*++ ?ans lBe3emple pr'c'dent la premire priorit' ira : la transition *10 vers *40. !e deu3ime priorit' ira : la transition *10 vers *"0.


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 "ituation pro$é+ati#ues.
.1

-vo$ution fu'ace.

8n appel situation sta2le d)un Grafcet une situation /ui reste inc@ang'e durant plusieurs c(cles d)anal(se d)'volution de Grafcet cons'cutive. ?ans le cas oU plusieurs 'tapes sont actives pendant la dur'e d)un seul c(cle d)anal(se d)'volution le grafcet est insta2le et on /ualiDe donc son 'volution de u4ace. 617 !es actions associ'es au3 'tapes instables ris/uent de ne pas être e3'cut'es. Il ( a lieu d)'tudier le s(stme et d)anal(ser les situations d)instabilit' aDn d)aouter des conditions suppl'mentaires au3 r'ceptivit's.6"7 M't@odes possibles E Compteur; %emporisation.

.2

ro$é+ati#ue de $a ouc$e 5 deu) étapes.

9ne situation /ui n)est pas abord'es dans les ouvrages consult's. Pis encore; dans ces mêmes ouvrages on ( montre une multitude d)e3emples comportant des boucles : deu3 'tapes. !ors/u)un grafcet comporte une boucle compos'e de deu3 'tapes; l)'/uation bool'enne des deu3 'tapes est fausse en permanence ds lors /ue la premire 'tape est activ'e.

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16A$$er p$us $oin7 Le G-88A. !e Grafcet en soit ne suVt pas : construire un automatisme au complet. !e Grafcet permet de g'rer le fonctionnement normal de l)automatisme. 6" 7 Pour avoir une vision globale d)un automatisme; il faut appli/uer le G*MMA. Guide d)#tude des Modes de Marc@e et d)Arrêt. !e G*MMA donne une m't@ode pour g'rer les diF'rentes situations et modes de marc@e possibles. C)est avec cette m't@ode /u)on traite les fonctionnements anormau3 6Arrêt d)urgence; arrêt de production; marc@e de test; Marc@e pr'paratoire; etc7. 6"7 !a partie /ue nous avons faite repr'sente les modes A1 Arrêt dans l)'tat initiale et 51 Production ormale. !a loi suprême du G*MMA est l)unicit' des modes.67

11Conc$usion. !)utilisation du Grafcet permet de cr'er des s'/uences d)automatisme grWce : une m't@ode normalis'e. Cette m't@ode permet de d'crire l)automatisme avant même d)avoir fait le c@oi3 tec@nologi/ue. %outefois; cette m't@ode n)est pas une m't@ode absolue. *lle se prête trs mal au contrle analogi/ue. ?ans des cas trs simples il peut être plus rapide dButiliser des '/uations logi/ues. %outefois; le Grafcet saura vous simpliDer la vie particulirement lors de la cr'ation de contrles s'/uentiels.


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12Réferences. 1. ciences industrielles pour lBing'nieur tout-en-un e ann'e MP; PI; P% ... Par Xean-?omini/ue Mosser;Xac/ues %ano@;Pascal !eclerc/ ?unod; Paris 010 I> 2--10-0,4"- . Informati/ue et automation E automatismes programmables control's par ordinateur Par Xean Mbi@i PublibooY 00 I> 42"11"1 ". !e Grand Guide des s(stmes de contrle-commande industriels C'dric indui !e3itis *dition 014 I> 2--"""-1",-0 4. Commande des s(stmes d(nami/ues E Introduction : la mod'lisation et au contrle des s(stmes automati/ues. Arnaud Zubert Presses universitaires de 5ranc@e-Comt' 002 I> 242",2 ,. @ttpE$$fr.[iYipedia.org$[iYi$Grafcet . !e Gemma . Moreno; *. Peulot Casteilla 1 I>  1", 1, 4

XBai cit' au mieu3 les r'f'rences prises dans ces ouvrages. Il reste possible /ue certains passages se r'frent : ces ouvrages sans /uBils ne soient e3plicitement identiD's comme tel. Autre r'f'rence 6XBai consult' mais e ne sais plus pour/uoi au uste7 Automatique industrielle en 20 fiches Grard !ou"at# $atric% Ana&a 'unod 20() *A+() , -./2(0002012


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13artie prati#ue ous trouvere3 dans cette section les informations relatives à la partie pratique de l4atelier5

13.1

Avant de co++encer

Avant de commencer la partie pratique de l4atelier# voici quelques informations utiles5

13.1.1 9aria$es te+pore$$es !es variables suivantes peuvent être utilis'es pour faire clignoter la !*? sur la sortie \1" de la carte Arduino : diF'rentes fr'/uences selon lB'tape active. lent E variable /ui bagotte : 1Z]. normal E variable /ui bagotte : ZT. rapide E variable /ui bagotte : 4ZT.

13.1.2 Étape initia$e Activation de l4tape initiale du G6AFC*T au dmarra7e de l4Arduino5 int G6AFC*T8*tape 9 0: boolean G6AFC*T8!ool;< 9 = true# false# false#>>5#? :

13.1.3 Appe$ du Grafcet $our appeler la routine contenant le Grafcet dsir# il faut enlever les commentaires devant son appel et mettre les commentaires devant les appels des autres Grafcets5 @@ G6AFC*T8TestBerie8Lu# *tape8ActiveD: Ce Grafcet n4est pas eEcut

GRA,C-T:61:;oo$"erie:Lu7 <-tape:Active7 GRA,C-T:;oo$= @@ G6AFC*T80(8ntBerie8Lu# *tape8Active# G6AFC*T8*tapeD:

Ce Grafcet est e)écuté Ce Grafcet n4est pas eEcut

13.1.4 Routines des Grafcets ool G&A5C*%=01=Int G&A5C*%=01=If G&A5C*%=89 G&A5C*%=*%

&outine pour tester le lien s'rie Grafcet : s'/uence uni/ue programm' en '/uation bool'enne. Grafcet : s'/uence uni/ue programm' avec s[itc@ case. Grafcet : s'/uence uni/ue programm' avec if t@en. Grafcet : s'/uences e3clusives. Grafcet : s'/uences simultan'es.

13.1.! 8ise en oeuvre %'l'verser le programme dans lBArduino. 8uvrir le moniteur s'rie en appu(ant sur lBicne. !e moniteur retourne le num'ro des 'tapes actives. #crire une valeur de 1 :  dans le fenêtre puis cli/ueT sur envo(er pour transmettre une r'ceptivit' au Grafcet. *ntrer ici le nombre de 1 :  : transmettre : lBArduino. \ dB'tapes retourn'es par lBArduino


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13.2

re+ier e)ercice7 GRA,C-T 5 sé#uence uni#ue.

!a premire manipulation se fera avec un Grafcet : s'/uence uni/ue. %rois m't@odes de programmation seront utilis'es. !B'/uation logi/ue. !e if. !e s[itc@ case. !es deu3 dernires m't@odes sont particulirement bien adapt'es pour un Grafcet : s'/uence uni/ue. *lles sont plus diVciles : mettre en ^uvre avec une s'/uence multiple; particulirement avec la m't@ode s[itc@ case : cause de lButilisation de la commande breaY. *lles permettent aussi des actions sur transition. Cela ne fait pas parti des rgles du G&A5C*% mais est une possibilit' int'ressante. • • •

13.2.1 Routine GRA,C-T:61:;oo$ ?ans cette routine les 'tapes sont activ'es et d'sactiv'es par des '/uations logi/ues tel /ue vu dans la partie t@'ori/ue. !es 'tapes sont m'moris'es dans un tableau de bool'ens. Cette routine vous est donn'e compltement programm'e. C@argeT la et faite 'voluer le Grafcet. 8bserveT la !*? 1". *3ercice E programmeT un rebouclage de lB'tape "0 vers lB'tape 10 comme dans le Grafcet ci-dessous.

Grafcet : s'/uence uni/ue

Grafcet : s'/uence uni/ue avec rebouclage


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13.2.2 Routine GRA,C-T:61:Int ?ans cette routine; les 'tapes sont activ'es et d'sactiv'es par une structure s[itc@ case. !es 'tapes sont m'moris'es dans un entier. Compl'teT la programmation incluant les actions dans les 'tapes. *3ercice E programmeT un rebouclage de lB'tape "0 vers lB'tape 10.

13.2.3 Routine GRA,C-T:61:If ?ans cette routine; les 'tapes sont activ'es et d'sactiv'es par une suite de if67KL. !es 'tapes sont m'moris'es dans un entier. Compl'teT la programmation incluant les actions dans les 'tapes. *3ercice E programmeT un rebouclage de lB'tape "0 vers lB'tape 10.


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13.3 >eu)i&+e e)ercice7 GRA,C-T 5 sé#uences +u$tip$es e)? c$usives. !a routine : utiliser est G&A5C*%=89. ?ans cette routine les 'tapes sont activ'es et d'sactiv'es par des '/uations logi/ues tel /ue vu dans la partie t@'ori/ue. !es 'tapes sont m'moris'es dans un tableau de bool'ens. Compl'teT la programmation pour obtenir le Grafcet ci-dessous.


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13.4 Troisi&+e e)ercice7 GRA,C-T 5 sé#uences +u$tip$es si? +u$tanées. !a routine : utiliser est G&A5C*%=*%. ?ans cette routine les 'tapes sont activ'es et d'sactiv'es par des '/uations logi/ues tel /ue vu dans la partie t@'ori/ue. !es 'tapes sont m'moris'es dans un tableau de bool'ens. Compl'teT la programmation pour obtenir le Grafcet ci-dessous.


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