Fiche de révision : GRAFCET et systèmes automatisés

📋 Plan du Cours

1. Système de production et valeur ajoutée
2. Définitions de l’automatique et du SAP
3. Avantages économiques de l’automatisation
4. Bénéfices sociaux de l’automatisation
5. Contraintes réglementaires en production
6. Systèmes manuels et automatisés
7. Architecture d’un système automatisé
8. Exemple de l’ascenseur
9. Origines et domaine du GRAFCET
10. Étapes, actions et transitions
11. Franchissement et évolution
12. Types de séquences GRAFCET
13. Chaîne fonctionnelle automatisée

📖 1. Système de production et valeur ajoutée

📝 Points essentiels

• Un système de production a pour but d’apporter une valeur ajoutée à la matière d’œuvre.

📖 2. Définitions de l’automatique et du SAP

🔑 Notions clés & Définitions

• Système Automatisé de Production : Peut gérer de manière autonome un cycle de travail préétabli, décomposé en séquences et/ou étapes.
• Automatique : L’ensemble des sciences et des techniques utilisées dans la conception et la réalisation des systèmes automatisés.

📝 Points essentiels

• Un SAP est un système autonome de création de valeur ajoutée.

📖 3. Avantages économiques de l’automatisation

★ À maîtriser

• L’automatisation accroît la productivité grâce à des cadences soutenues et à l’absence de fatigue, ce qui améliore la rentabilité de la production.

Compléments

• L’automatisation diminue les coûts de production, notamment en réduisant les frais de main-d’œuvre.

• L’automatisation réduit les pertes de matières premières et d’énergie en optimisant l’efficacité de la production.

• Le tri et le calibrage automatisés des fruits et légumes illustrent l’augmentation des cadences de production.

• Les systèmes de tri et de contrôle qualité peuvent utiliser l’optique et l’imagerie, dans le domaine de la visionique.

• Chez Cofruid’Oc, « Pink Lady » est un nom commercial associé à une proportion d’au moins 40 % de couleur rose sur la surface extérieure, tandis que la variété est « Cripps Pink ».

📖 4. Bénéfices sociaux de l’automatisation

★ À maîtriser

• L’automatisation peut réduire les accidents du travail en simplifiant le travail humain.

Compléments

• L’automatisation facilite le travail des opérateurs et diminue sa pénibilité.

• L’automatisation peut éliminer les tâches répétitives et contraignantes, comme la manutention d’objets lourds.

• L’automatisation diminue l’apparition des troubles musculo-squelettiques (TMS).

• L’automatisation peut limiter le travail dans des environnements difficiles, comme les chambres froides.

📖 5. Contraintes réglementaires en production

★ À maîtriser

• L’automatisation améliore la qualité et la sécurité alimentaire en respectant strictement le cahier des charges, grâce à la standardisation du processus qui homogénéise la production.

• Les limites de l’automatisation comprennent : le coût souvent très élevé des équipements et un retour sur investissement assez long, la faisabilité limitée de certaines opérations complexes, le besoin d’une main-d’œuvre compétente pour programmer et entretenir les équipements, la perte du savoir-faire de l’opérateur

Compléments

• Les obligations réglementaires figurent parmi les raisons de l’automatisation des systèmes de production.

• L’automatisation facilite la traçabilité du produit en permettant de mémoriser plus facilement l’historique du procédé.

• Dans l’illustration de détection des maladies ou défauts d’une pomme de terre, la surface concernée est indiquée à 51 %.

💡 Astuce mémo

Standardisation et traçabilité facilitent le contrôle, mais l’équipement coûte cher et peut faire perdre le savoir-faire.

📖 6. Systèmes manuels et automatisés

🔑 Notions clés & Définitions

• Automatisation : L’automatisation correspond à l’exécution et au contrôle de tâches techniques simples et répétitives par des machines programmées, sans intervention humaine ou avec une intervention réduite.

★ À maîtriser

• 🔄 Dans un système manuel, l’opérateur : commande la machine, observe le résultat obtenu, adapte ses commandes selon le déroulement du processus

• Un système devient automatisé lorsqu’une partie commande est intercalée entre l’opérateur et la partie opérative et prend certaines décisions.

Compléments

• Un système de production transforme des matières premières et de l’énergie en produits finis, en générant des résidus.

• L’automatisation peut porter sur un processus physique correspondant à une opération unitaire de fabrication ou à une opération unitaire commerciale.

💡 Astuce mémo

En manuel, l’opérateur commande et observe ; en automatisé, la partie commande prend certaines décisions.

📖 7. Architecture d’un système automatisé

★ À maîtriser

• La Partie Commande prend en compte les tâches répétitives et simples du processus de production.

• La Partie Opérative regroupe : les actionneurs, comme les moteurs et les vérins, les effecteurs, comme les bras manipulateurs, les capteurs, qui mesurent notamment la température, la position et la pression

• La Partie Commande comprend notamment :

  • des afficheurs
  • des écrans vidéo
  • des lampes ou voyants
  • un microprocesseur
  • des capteurs intelligents
  • un API

Compléments

• Dans l’architecture d’un système automatisé, l’opérateur transmet des consignes à la Partie Commande, qui envoie des ordres à la Partie Opérative et reçoit les informations sur l’état du processus.

• La chaîne d’action relie la Partie Commande à la Partie Opérative, tandis que la chaîne d’acquisition transmet à la Partie Commande les informations provenant du processus.

📖 8. Exemple de l’ascenseur

📝 Points essentiels

• Dans un ascenseur, l’ensemble électromécanique constitué de la cabine, des moteurs et des portes appartient à la Partie Opérative.

• Dans un ascenseur, les boutons d’appel, la logique et l’armoire d’appareillage appartiennent à la Partie Commande.

📖 9. Origines et domaine du GRAFCET

🔑 Notions clés & Définitions

• GRAFCET : Méthode de représentation et d’analyse graphique des systèmes séquentiels, utilisée dans le domaine industriel international.

★ À maîtriser

• Le GRAFCET a été créé en 1975 par l’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique), un groupe d’industriels et d’universitaires français.

• Le GRAFCET décrit graphiquement le fonctionnement d’un automatisme contrôlant un procédé à partir d’étapes associées à des actions et de transitions associées à des réceptivités.

Compléments

• GRAFCET signifie « GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition ».

📌 Le GRAFCET concerne uniquement les commandes et les capteurs Tout-Ou-Rien.

📖 10. Étapes, actions et transitions

🔑 Notions clés & Définitions

• Étape : Situation élémentaire à comportement stable, durant laquelle les organes de commande et les capteurs ne changent pas d’état.
• Action : Action associée à une étape qui décrit le comportement ou l’opération à obtenir lorsque cette étape est active.

• Réceptivité : Fonction combinatoire d’informations qui constitue la condition logique associée à une transition.

📝 Points essentiels

• Une étape est représentée par un carré repéré par un nombre, et les étapes initiales sont distinguées par un carré à côtés doublés.

• Les actions sont décrites littéralement ou symboliquement dans un ou plusieurs rectangles reliés à la partie droite de l’étape.

• Une réceptivité peut dépendre de :
  • l’état des capteurs
  • l’action d’un bouton poussoir
  • l’action d’un temporisateur
  • l’action d’un compteur
  • l’état actif ou inactif d’une autre étape

💡 Astuce mémo

Étape stable → transition conditionnée → nouvelle étape active

📖 11. Franchissement et évolution

📝 Points essentiels

📌 Une transition est franchissable lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives et que sa réceptivité est vraie.

• Le franchissement d’une transition active les étapes immédiatement suivantes et désactive toutes les étapes immédiatement précédentes.

💡 Astuce mémo

Étapes précédentes actives + réceptivité vraie → activation des suivantes et désactivation des précédentes

📖 12. Types de séquences GRAFCET

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquence unique : GRAFCET qui décrit un automatisme composé de plusieurs étapes dont le déroulement suit toujours le même ordre.

• Sélection de séquence : GRAFCET qui décrit un automatisme possédant plusieurs cycles de fonctionnement, symbolisés par une divergence et une convergence en OU.

• Séquences simultanées : GRAFCET qui décrit un automatisme dont plusieurs séquences se déroulent en même temps, symbolisées par une divergence et une convergence en ET.
• Saut d’étape : Aiguillage en OU dont une branche ne comporte pas d’étape.
• Reprise de séquence : Permet de répéter une ou plusieurs fois la même séquence tant qu’une condition n’a pas été obtenue.

📝 Points essentiels

📌 Dans une divergence en OU, les réceptivités doivent être exclusives, par exclusion physique liée à une impossibilité de simultanéité mécanique ou temporelle, ou par exclusion logique avec sélection prioritaire.

💡 Astuce mémo

OU choisit une branche ; ET lance des séquences simultanées

📖 13. Chaîne fonctionnelle automatisée

★ À maîtriser

• La chaîne fonctionnelle d’un automatisme comprend un opérateur qui transmet des consignes, une partie commande qui transmet des ordres, et une partie opérative qui restitue l’état du processus.

Compléments

• La chaîne d’acquisition transmet les informations des capteurs à la partie commande, tandis que la chaîne d’action transmet les ordres de la partie commande aux actionneurs et effecteurs.

• Dans le schéma de la chaîne fonctionnelle, la partie commande peut être un A.P.I. et son fonctionnement représenté par un GRAFCET.