Objectifs d'apprentissage
- Identifier les éléments graphiques du GRAFCET : étapes, étape initiale, transitions, réceptivités, liaisons orientées et actions associées
- Distinguer la validation d'une transition (étapes précédentes actives) de son franchissement (validation + réceptivité vraie)
- Appliquer les règles d'évolution : situation initiale, franchissement, franchissements simultanés, activations/désactivations simultanées
- Reconnaître et construire les structures de base : séquence linéaire, sélection de séquences (divergence en OU), reprise de séquence
- Reconnaître et construire le parallélisme structural (divergence et convergence en ET) et sa règle de synchronisation
- Passer d'un GRAFCET niveau 1 (point de vue système) à un GRAFCET niveau 2 (point de vue partie commande, avec capteurs et actionneurs réels)
Formules et résultats clés
Éléments graphiques
Le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande par Étapes et Transitions, norme CEI 60848) décrit l'évolution d'un système automatisé à l'aide de quatre éléments : les étapes (carrés numérotés, actives ou inactives — l'étape initiale est un double carré), les transitions (barres horizontales entre deux étapes), les réceptivités (conditions logiques associées à chaque transition) et les liaisons orientées (le sens par défaut est du haut vers le bas). Une action associéeà une étape s'écrit dans un rectangle attaché à celle-ci et s'exécute tant que l'étape est active.
Validation et franchissement
Une transition est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. Elle est franchie immédiatement lorsqu'elle est validée et que sa réceptivité est vraie à cet instant.
Règles d'évolution
- R1 — Situation initiale : elle correspond à l'ensemble des étapes initiales, actives au démarrage du système.
- R2 — Franchissement : le franchissement d'une transition désactive simultanément toutes les étapes immédiatement précédentes et active toutes les étapes immédiatement suivantes.
- R3 — Franchissements simultanés : si plusieurs transitions sont simultanément franchissables, elles sont toutes franchies au même instant.
- R4 — Évolutions simultanées : toute évolution résultant d'un franchissement est considérée comme instantanée.
- R5 — Activation et désactivation simultanées : si une étape doit être activée et désactivée au même instant, elle reste active (priorité à l'activation).
Structures de base
Séquence linéaire : une suite d'étapes reliées chacune par une seule transition. Sélection de séquences (divergence en OU, simple barre) : plusieurs chemins possibles après une étape, un seul est emprunté selon la réceptivité vraie — leurs réceptivités doivent être mutuellement exclusives pour garantir un fonctionnement déterministe. Parallélisme structural (divergence/convergence en ET, double barre) :le franchissement d'une transition unique active simultanément plusieurs séquences parallèles ; en convergence, la transition suivante n'est validée que lorsque toutes les étapes de synchronisation sont actives en même temps.
Niveau 1 et niveau 2
Le GRAFCET niveau 1 (point de vue système) décrit le fonctionnement avec des réceptivités et actions génériques, indépendantes de la technologie retenue. Le GRAFCET niveau 2 (point de vue partie commande) traduit ces réceptivités en signaux de capteurs réels et ces actions en ordres vers des actionneurs réels (contacteurs, vérins, moteurs).
Erreurs fréquentes
Confondre validation et franchissement : une transition dont toutes les étapes précédentes sont actives n'est franchie que si sa réceptivité est en plus vraie à cet instant.
Oublier qu'en convergence en ET, la transition qui suit exige que TOUTES les étapes de synchronisation soient actives simultanément — pas seulement une des branches.
Croire que le franchissement d'une transition désactive une seule étape précédente : il désactive TOUTES les étapes immédiatement précédentes et active TOUTES les étapes immédiatement suivantes, en même temps.
Oublier de garantir l'exclusivité mutuelle des réceptivités dans une sélection de séquences (divergence en OU) : si deux réceptivités peuvent être vraies en même temps, l'évolution devient ambiguë.
Confondre GRAFCET niveau 1 (réceptivités et actions génériques, indépendantes de la technologie) et niveau 2 (réceptivités = signaux de capteurs réels, actions = ordres vers des actionneurs réels).
Mal écrire une temporisation : t/Xi/5s se lit toujours par rapport à l'activation de l'étape i, jamais par rapport à l'étape en cours d'écriture si elle diffère de i.
Exemple corrigé — Analyser une sélection de séquences
Énoncé
Après l'étape 2 (active), deux transitions partent en sélection de séquences : t3 de réceptivité « pièce présente » vers l'étape 3, t4 de réceptivité « absence de pièce » vers l'étape 10. Expliquer pourquoi cette conception garantit un fonctionnement déterministe.
Correction
« pièce présente » et « absence de pièce » sont par construction des événements mutuellement exclusifs : à un instant donné, une pièce est soit présente, soit absente, jamais les deux à la fois.
Les deux réceptivités ne peuvent donc jamais être vraies simultanément : une seule des deux transitions (t3 ou t4) sera franchissable à chaque instant, ce qui garantit que le système évolue toujours vers un seul chemin possible — condition indispensable pour qu'une sélection de séquences reste correctement définie et prévisible.
3 exercices pour t'entraîner
Exercice 1
FacileUn GRAFCET comporte une étape initiale 0 (active), suivie d'une transition t1 de réceptivité « dcy » menant à l'étape 1. On suppose l'étape 0 active et dcy qui passe à 1. Décrire la nouvelle situation.
Voir la correction
La transition t1 est validée (l'étape 0, immédiatement précédente, est active) et sa réceptivité dcy est vraie : t1 est donc franchie. Elle désactive l'étape 0 et active l'étape 1. Nouvelle situation : seule l'étape 1 est active.
Exercice 2
MoyenAprès l'étape 3, une sélection de séquences propose deux chemins : t4 de réceptivité « a·NON(b) » mène à l'étape 4, t5 de réceptivité « b » mène à l'étape 8. L'étape 3 est active et a=1, b=1 simultanément (erreur de câblage). Quelle transition est franchie ?
Voir la correction
Seule t5 est franchie. Si b=1 alors NON(b)=0, donc la réceptivité de t4 vaut a·NON(b) = a·0 = 0 : t4 n'est jamais vraie tant que b=1. C'est précisément le rôle du terme NON(b) dans t4 : garantir l'exclusivité mutuelle des deux chemins, condition indispensable pour une sélection de séquences déterministe.
Exercice 3
DifficileAprès l'étape 1, une transition unique t2 (réceptivité « c ») déclenche un parallélisme structural vers deux branches : branche A (étape 3 puis étape 4) et branche B (étape 5 puis étape 6). Les deux branches convergent ensuite vers une transition t7 menant à l'étape 7. La branche A a déjà atteint l'étape 4, mais la branche B est encore à l'étape 5. La transition t7 peut-elle être franchie, même si sa réceptivité est vraie ?
Voir la correction
Non. En convergence en ET, t7 n'est validée que lorsque TOUTES les étapes immédiatement précédentes des deux branches — ici l'étape 4 ET l'étape 6 — sont actives en même temps. Tant que la branche B n'a pas atteint l'étape 6, t7 n'est pas validée, donc elle ne peut pas être franchie, quelle que soit sa réceptivité. Le système reste en attente : c'est la synchronisation, propriété fondamentale du parallélisme structural.
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Questions fréquentes
Quelle est la différence entre validation et franchissement d'une transition ?
Une transition est validée dès que toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives — c'est une condition nécessaire mais pas suffisante. Elle n'est franchie, immédiatement, que si en plus sa réceptivité (condition logique associée) est vraie à cet instant précis. Une transition validée dont la réceptivité reste fausse reste simplement en attente : le système ne change pas d'état tant que la réceptivité ne devient pas vraie.
Pourquoi les réceptivités d'une sélection de séquences doivent-elles être mutuellement exclusives ?
Dans une sélection de séquences (divergence en OU), plusieurs chemins partent d'une même étape et un seul doit être emprunté à la fois. Si deux réceptivités pouvaient être vraies simultanément, deux transitions seraient franchissables en même temps et le système évoluerait vers deux séquences différentes à la fois — un comportement ambigu et incorrect pour un système physique réel, qui ne peut suivre qu'un seul chemin. C'est pourquoi on écrit souvent une réceptivité et son complément explicite (par exemple a·NON(b) et b) pour garantir que les deux ne soient jamais vraies ensemble.
Pourquoi une transition en convergence en ET (fin de parallélisme structural) doit-elle attendre toutes les branches ?
Le parallélisme structural sert à synchroniser plusieurs séquences qui doivent progresser en même temps mais pas forcément à la même vitesse (par exemple deux actionneurs qui opèrent en parallèle). La transition de convergence en ET n'est validée que lorsque TOUTES les étapes immédiatement précédentes, une par branche, sont actives simultanément. Si une seule branche est en retard, la transition reste bloquée : c'est exactement le rôle de cette structure, garantir que toutes les tâches parallèles soient terminées avant de passer à la suite commune.