Guide : La Divergence en OU dans le GRAFCET : Exercices Corrigés
Le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Étape-Transition) est un outil de modélisation graphique largement utilisé dans l’automatisme pour décrire le fonctionnement d’un système automatisé. Parmi les différentes structures possibles dans un GRAFCET, la divergence en OU (ou OU exclusif) est une fonctionnalité clé qui permet de diversifier les chemins possibles du processus en fonction de différentes conditions logiques.
Ce guide vous expliquera ce qu’est la divergence en OU, comment l’utiliser efficacement dans un GRAFCET, et vous proposera quelques exemples pratiques pour illustrer son fonctionnement.
1. Qu’est-ce que la divergence en OU ?
La divergence en OU dans un GRAFCET permet au processus d’évoluer vers plusieurs chemins alternatifs, mais un seul chemin sera choisi en fonction des conditions de transition. En d’autres termes, lorsqu’une étape se termine, plusieurs transitions peuvent être possibles, mais une seule transition (ou chemin) sera activée selon la condition qui est remplie à ce moment-là.
Caractéristiques de la divergence en OU :
Un seul chemin possible à la fois : Dans une divergence en OU, même si plusieurs conditions sont définies, une seule condition sera vraie, et donc un seul chemin sera emprunté.
Conditions mutuellement exclusives : Les conditions définies pour les transitions doivent être exclusives, de sorte que seulement une transition soit validée à la fois.
Convergence en OU : En plus de la divergence en OU, il peut être nécessaire d’avoir une convergence en OU, où différents chemins alternatifs peuvent se rejoindre à une étape ultérieure.
Représentation graphique :
Une étape mène à plusieurs transitions possibles (représentées par des barres de transition) qui divergent en différentes branches. Chaque transition est associée à une condition logique.
Un seul chemin parmi les branches est activé en fonction de la condition vraie.
2. Exemple simple de divergence en OU
Contexte :
Considérons un processus automatisé où une machine doit traiter un produit en fonction de sa taille. Après une étape d’inspection, il existe trois possibilités :
Si le produit est petit, il est envoyé vers une machine de tri.
Si le produit est moyen, il est envoyé vers une machine d’emballage.
Si le produit est grand, il est envoyé vers une machine de stockage.
GRAFCET correspondant :
Étape 1 : Inspection de la taille du produit.
Divergence en OU :
Transition 1 : Si le produit est petit, envoyer vers la machine de tri (Étape 2).
Transition 2 : Si le produit est moyen, envoyer vers la machine d’emballage (Étape 3).
Transition 3 : Si le produit est grand, envoyer vers la machine de stockage (Étape 4).
3. Comment modéliser une divergence en OU dans le GRAFCET
Pour modéliser une divergence en OU, suivez les étapes suivantes :
Définir l’étape de départ : Identifiez l’étape où le processus se divise en plusieurs possibilités.
Déterminer les conditions de transition : Définissez des conditions mutuellement exclusives pour chaque transition. Chaque condition doit correspondre à une situation spécifique qui conduit à un chemin différent.
Associer les étapes cibles : Chaque transition doit mener à une étape spécifique où une action particulière sera exécutée.
Exemple d’implémentation :
Prenons un processus où une pompe doit être activée en fonction de la quantité d’eau dans un réservoir :
Si le niveau est bas, la pompe remplit le réservoir.
Si le niveau est moyen, la pompe s’arrête.
Si le niveau est haut, une alarme de débordement est déclenchée.
Étapes et transitions dans le GRAFCET :
Étape 1 : Surveillance du niveau d’eau.
Transition 1 : Si le niveau est bas, passer à l’étape de remplissage (Étape 2).
Transition 2 : Si le niveau est moyen, passer à l’étape d’arrêt de la pompe (Étape 3).
Transition 3 : Si le niveau est haut, passer à l’étape d’activation de l’alarme (Étape 4).
Conditions de transition :
( T1 ) : Niveau bas.
( T2 ) : Niveau moyen.
( T3 ) : Niveau haut.
4. Applications pratiques de la divergence en OU
La divergence en OU est couramment utilisée dans les systèmes automatisés pour gérer des décisions conditionnelles. Voici quelques exemples d’applications concrètes :
a. Système de tri automatique
Un système de tri industriel trie des objets en fonction de leur couleur. Chaque couleur d’objet doit être dirigée vers un convoyeur spécifique.
Étape 1 : Identification de la couleur.
Transitions : En fonction de la couleur (rouge, bleu, vert), envoyer l’objet vers différents convoyeurs.
b. Système de chauffage et refroidissement
Un bâtiment est équipé d’un système de gestion climatique. En fonction de la température intérieure, le système doit choisir entre chauffer, refroidir, ou rester neutre.
Étape 1 : Mesure de la température intérieure.
Transitions : En fonction de la température (trop froide, trop chaude, confortable), activer le chauffage, la climatisation, ou aucune action.
c. Gestion des pannes dans une chaîne de production
Dans une chaîne de production, lorsqu’un défaut est détecté, différents types de pannes peuvent être diagnostiqués. Chaque type de panne nécessite une réponse différente.
Étape 1 : Détection d’un défaut.
Transitions : En fonction du type de panne (mécanique, électrique, logiciel), activer le protocole de maintenance approprié.
5. Différence entre divergence en OU et divergence en ET
La divergence en OU ne doit pas être confondue avec la divergence en ET dans le GRAFCET. Voici les principales différences :
Divergence en OU : Seul un chemin parmi plusieurs est activé, selon la condition remplie. Les chemins sont exclusifs.
Divergence en ET : Tous les chemins sont activés simultanément. Plusieurs actions peuvent se produire en parallèle.
Exemple :
Divergence en OU : Si un capteur détecte une certaine condition, un seul chemin est suivi. (Exemple : tri d’objets par couleur).
Divergence en ET : Plusieurs actions peuvent se dérouler simultanément. (Exemple : démarrer plusieurs convoyeurs en parallèle).
6. Avantages et limites de la divergence en OU
Avantages :
Simplicité de prise de décision : Permet de choisir entre plusieurs options en fonction de conditions précises.
Clarté du processus : Facilite la visualisation des chemins alternatifs et des actions associées.
Adaptabilité : Très utile dans les systèmes où les décisions doivent être prises en fonction de plusieurs critères.
Limites :
Conditions exclusives nécessaires : Chaque transition doit avoir une condition exclusive et clairement définie pour éviter les conflits.
Gestion des erreurs : Si plusieurs conditions peuvent être vraies simultanément, cela peut créer des conflits si elles ne sont pas gérées correctement.
La divergence en OU dans le GRAFCET est un outil puissant pour gérer les décisions conditionnelles dans les systèmes automatisés. Elle permet au processus de suivre différents chemins en fonction des conditions, en s’assurant que seul le chemin correspondant à la condition vraie est activé. Utilisée efficacement, elle aide à structurer des systèmes complexes où plusieurs actions alternatives sont possibles.
Voici une série d’exercices corrigés sur la divergence en OU dans le GRAFCET, avec des exemples concrets pour vous aider à comprendre comment l’appliquer dans des systèmes automatisés.
Exercice 1 : Système de Tri Automatique
Contexte :
Un système de tri automatique trie des objets en fonction de leur taille. Après une étape d’inspection, les objets doivent être dirigés vers différents convoyeurs :
Si l’objet est petit, il est envoyé vers le convoyeur 1.
Si l’objet est moyen, il est envoyé vers le convoyeur 2.
Si l’objet est grand, il est envoyé vers le convoyeur 3.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans un GRAFCET.
Solution :
Étapes du GRAFCET :
Étape 1 : Inspection de la taille de l’objet.
Étape 2 : Si l’objet est petit, envoi vers le convoyeur 1.
Étape 3 : Si l’objet est moyen, envoi vers le convoyeur 2.
Étape 4 : Si l’objet est grand, envoi vers le convoyeur 3.
Le système part de l’inspection de l’objet. Selon la taille détectée, l’objet est dirigé vers un convoyeur spécifique. Seule l’une des trois transitions est activée à la fois, ce qui caractérise la divergence en OU.
Exercice 2 : Commande d’un Système de Chauffage et Climatisation
Contexte :
Dans un bâtiment, le système de gestion climatique doit choisir entre trois actions en fonction de la température ambiante :
Si la température est inférieure à 18°C, le chauffage doit s’activer.
Si la température est comprise entre 18°C et 24°C, le système ne fait rien.
Si la température est supérieure à 24°C, la climatisation doit s’activer.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans le GRAFCET.
Solution :
Étapes du GRAFCET :
Étape 1 : Surveillance de la température ambiante.
Étape 2 : Activation du chauffage si la température est inférieure à 18°C.
Étape 3 : Le système reste neutre si la température est entre 18°C et 24°C.
Étape 4 : Activation de la climatisation si la température est supérieure à 24°C.
Le système surveille en permanence la température. En fonction de la température mesurée, il choisit l’une des trois actions possibles : activer le chauffage, rester en neutre ou activer la climatisation. La transition se fait sur une seule des trois branches en fonction des valeurs des capteurs de température.
Exercice 3 : Gestion d’un Distributeur Automatique
Contexte :
Un distributeur automatique de boissons propose trois options : eau, soda, et jus. Une fois la boisson sélectionnée et payée, le distributeur délivre la boisson correspondante.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans un GRAFCET.
Solution :
Étapes du GRAFCET :
Étape 1 : Attente de la sélection d’une boisson.
Étape 2 : Si l’utilisateur sélectionne de l’eau, délivrer l’eau.
Étape 3 : Si l’utilisateur sélectionne du soda, délivrer le soda.
Étape 4 : Si l’utilisateur sélectionne du jus, délivrer le jus.
Le processus commence par l’attente de la sélection de la boisson par l’utilisateur. Une fois la boisson sélectionnée, la transition correspondant à cette boisson est activée, et la boisson est délivrée. Le distributeur revient ensuite à l’état initial pour servir le prochain client.
Exercice 4 : Système d’Alarme d’Incendie avec Divergence en OU
Contexte :
Un bâtiment est équipé d’un système d’alarme incendie qui réagit en fonction de la source de détection :
Si un détecteur de fumée est activé, une alarme sonore retentit dans la zone concernée.
Si un détecteur de chaleur est activé, l’alarme sonore retentit dans tout le bâtiment.
Si un bouton d’alarme manuelle est activé, l’alarme est immédiatement déclenchée dans tout le bâtiment, et une évacuation est ordonnée.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans un GRAFCET.
Solution :
Étapes du GRAFCET :
Étape 1 : Surveillance des détecteurs.
Étape 2 : Si un détecteur de fumée est activé, alarme dans la zone.
Étape 3 : Si un détecteur de chaleur est activé, alarme dans tout le bâtiment.
Étape 4 : Si un bouton d’alarme est pressé, alarme et évacuation immédiate.
Transitions :
( T1 ) : Détecteur de fumée activé.
( T2 ) : Détecteur de chaleur activé.
( T3 ) : Bouton d’alarme pressé.
Représentation GRAFCET :
| Étape 1 | → ( T1 ) (fumée) → Étape 2 (Alarme dans la zone) | | Étape 1 | → ( T2 ) (chaleur) → Étape 3 (Alarme tout bâtiment) | | Étape 1 | → ( T3 ) (bouton) → Étape 4 (Évacuation et alarme) |
Explication :
Le système surveille les détecteurs en permanence. Lorsqu’un événement est détecté (fumée, chaleur ou bouton pressé), la transition correspondante est activée, déclenchant l’alarme et les actions associées. La divergence en OU permet ici de sélectionner la réponse appropriée en fonction du type de détection.
Voici la suite et la complétion de l’exercice 5 sur le contrôle d’un système de remplissage de réservoir.
Exercice 5 : Contrôle d’un Système de Remplissage de Réservoir (Suite)
Le système commence en Étape 1 où il surveille en permanence le niveau d’eau dans le réservoir grâce à des capteurs de niveau.
Si le niveau d’eau est détecté comme étant bas (( T1 )), le système passe à l’Étape 2 où la pompe est activée pour remplir le réservoir.
Si le niveau d’eau est moyen (( T2 )), le système reste à l’Étape 3, et la pompe reste inactive car il n’y a pas besoin de remplir le réservoir à ce moment-là.
Si le niveau d’eau est détecté comme étant haut (( T3 )), le système passe à l’Étape 4 où une alarme de débordement est activée pour signaler que le réservoir est plein ou risque de déborder.
Après avoir activé l’alarme (dans le cas de l’Étape 4), l’intervention humaine ou un mécanisme automatique est nécessaire pour réinitialiser le système.
Exercice 6 : Système de Gestion d’Éclairage Automatique
Contexte :
Un bâtiment est équipé d’un système d’éclairage automatique. Le système doit réagir en fonction de plusieurs conditions :
Si la luminosité est faible et qu’un mouvement est détecté, les lumières s’allument.
Si la luminosité est suffisante ou aucun mouvement n’est détecté, les lumières restent éteintes.
Si un interrupteur manuel est activé, il force l’activation ou la désactivation des lumières, quel que soit le niveau de luminosité ou le mouvement.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans un GRAFCET.
Solution :
Étapes du GRAFCET :
Étape 1 : Surveillance des conditions de luminosité et de mouvement.
Étape 2 : Si la luminosité est faible et un mouvement détecté, activer l’éclairage.
Étape 3 : Si la luminosité est suffisante ou aucun mouvement détecté, rester en mode éteint.
Étape 4 : Si l’interrupteur manuel est activé, activer ou désactiver l’éclairage.
Transitions :
( T1 ) : Luminosité faible et mouvement détecté.
( T2 ) : Luminosité suffisante ou pas de mouvement.
( T3 ) : Interrupteur manuel activé.
Représentation GRAFCET :
| Étape 1 | → ( T1 ) (Luminosité faible et mouvement) → Étape 2 (Éclairage activé) | | Étape 1 | → ( T2 ) (Pas de mouvement ou luminosité suffisante) → Étape 3 (Éclairage éteint) | | Étape 1 | → ( T3 ) (Interrupteur manuel activé) → Étape 4 (Forcer activation/désactivation) |
Explication :
En Étape 1, le système surveille la luminosité ambiante et la détection de mouvement.
Si la luminosité est faible et un mouvement est détecté (( T1 )), le système passe à l’Étape 2 et allume l’éclairage.
Si la luminosité est suffisante ou qu’il n’y a aucun mouvement détecté (( T2 )), le système passe à l’Étape 3, où l’éclairage reste éteint.
Si l’interrupteur manuel est activé (( T3 )), le système passe à l’Étape 4 et force l’activation ou la désactivation des lumières, indépendamment des autres conditions.
Exercice 7 : Commande de Machine avec Sélection d’Opération
Contexte :
Une machine de fabrication effectue différentes opérations en fonction du produit sélectionné :
Si le produit A est sélectionné, la machine effectue une opération de perçage.
Si le produit B est sélectionné, la machine effectue une opération de découpe.
Si le produit C est sélectionné, la machine effectue une opération de soudage.
Objectif :
Modélisez ce processus en utilisant une divergence en OU dans un GRAFCET.
La machine commence en Étape 1, où elle attend la sélection du produit. Selon le produit sélectionné (A, B ou C), elle effectue une opération différente : perçage, découpe, ou soudage. Le processus est géré par une divergence en OU, où une seule opération peut être activée à la fois, en fonction du produit choisi.
Ces exercices corrigés vous montrent comment appliquer la divergence en OU dans différents scénarios industriels et domestiques. Le GRAFCET permet de modéliser des processus décisionnels où plusieurs chemins sont possibles en fonction des conditions. Ces exemples illustrent comment gérer efficacement des situations où une seule action parmi plusieurs doit être déclenchée en fonction des conditions externes (capteurs, interrupteurs, sélections de produits, etc.).