Transcript Systèmes Automatisés de Production (SAP) Le GEMMA
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 S
ystèmes
A
utomatisés de
P
roduction (
SAP
) Le GEMMA Guide d’Etude des Modes de Marche et d’Arrêt
Bibliographie principale et recommandée : Le Gemma : S.Moreno- E. Peulot ed. Casteilla 2009 •
Organisation des grafcets d’un SAP La conception complète d’une application est décomposée en plusieurs sous ensembles décrits
•
la bonne marche de l’application impose une
synchronisation
entre ces divers grafcets
Niveau 1 grafcet de
Tâche T1 commande mode 1
grafcet de Tâche T2 grafcet de
commande mode 2
grafcet de
Tâche T6 commande mode m
grafcet de
Tâche Tp
Niveau 1
(le plus haut
) :
grafcet de conduite
niveau 2 : grafcet de commande du mode
Ordres Compte rendus
niveau 3 : grafcet de tâches de niveau inférieur …….
le grafcet de surveillance M.GAUCH module automatismes -Gemma 1
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Sûreté d’exploitation des SAP • Un SAP dit avoir une sûreté de fonctionnement pendant toute sa durée de vie • Un SAP doit être conforme aux normes de sécurité de l’UE voire internationale pour être agréé. • Les SAP sont de plus en plus complexes et l'installation des modes de marches et d'arrêts est devenue difficile. • • C'est pour cela qu'un groupe de travail réuni sous l'égide de l'ADEPA (Agence pour le Développement de la Productique Appliquée à l'industrie) a mis au point un guide graphique. Ce guide se nomme GEMMA ( G uide d' E tude des M odes de M arches et d' A rrêts). Le GEMMA : Guide d’Etude des Modes de Marche et d’Arrêt Le GEMMA est un guide graphique structuré qui propose des modes de fonctionnement types.
Cet outil permet de préciser :
•
Le
…. • • •
L’application des
…
La
.........
du système et de la
règlementation
Les ………. dans chaque phase d’exploitation Le GEMMA se présente sous la forme d’une
grille
utilisée en tant que
check list
permettant de passer en revue les
différents modes de fonctionnement possibles regroupés en 3 grandes familles :
Les modes retenus sont intégrés au …….. On définit ensuite les ….. Chaque mode sera ensuite …….
M.GAUCH module automatismes -Gemma 2
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 A Procédures d’arrêt de la PO A1 A7 A3 D3 F3 D Procédures de défaillances de la PO F Procédures de fonctionnement ARS2 2012- GEMMA -M.GAUCH
5 Les 3 concepts du GEMMA L’ensemble des modes et procédures concerne le SAP dans sa totalité :à savoir PO + PC + PR Rappel : un SAP (système automatisé de production) comprend 3 parties : PC, PO PR PC AUTOMATISME
(
API
)
processus
P artie
O
pérative (
PO)
(PROCESSUS)
Interface opérateur
M.GAUCH module automatismes -Gemma 3
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Concept N°1 Les modes et procédures de marches , d'arrêts et de défaillance sont vus par une partie commande (PC) sous énergie, en état de marche. La P.O
peut être dans diverses situations : • …..
• …… • ……. Partition de la grille du GEMMA La grille du GEMMA est divisée en 2 zones : • PZ • PZ
: procédures relatives à la PC :
- Mise en ou hors énergie - Contrôles préliminaires avant marche ou arrêt zone de l’ensemble des procédures Si PC active (Run API) Si PC hors énergie ou PC inactive ou en défaut
exécutables sous contrôle de la PC
PC active concept N°2 : le critère de production • • •
Le SAP doit apporter une ….. La V.A concerne aussi bien les matières d’oeuvre, les produits finis, le gain de productivité , les conditions de travail , la sécurité des biens et des personnes Le système est en production …..
M.GAUCH module automatismes -Gemma 4
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Procédures d’arrêt Procédures de défaillance Hors production En production Procédures de fonctionnement concept N°3 : identification de 3 familles et sous familles de procédures Il existe trois grandes familles de procédures: Famille F
: procédures de ….
on regroupe tous les états du système automatisé qui sont indispensables à l'obtention de la valeur ajoutée. Famille A
: procédures….
on regroupe tous les états du système automatisé qui traduisent …… Famille D
: procédures de ….
on regroupe tous les états du système automatisé qui traduisent un arrêt du système pour des raisons extérieures au système. Ce sont les arrêts Procédures
A
Procédures ….
F
Procédures de .. à la PC PZ1, PZ2, PZ3
PZ
Remise en route
A5, A6, A7
arrêt
A1, A2, A3, A4
Mise en ou hors service Fonctionnement normal Essais Et verifications
F1, F2, F3 F4, F5, F6
Mise en sécurité ou maintien en défaillance
D1, D2, D3
M.GAUCH
D
Procédures de …. ARS2 2012- GEMMA -M.GAUCH module automatismes -Gemma 5 5
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Les rectangles états Chaque mode est décrit dans la feuille dans un rectangle-état qui traduit l’état du système à un moment de son évolution • Le rectangle appartient à une famille A, D, F, PZ • Il est associé à la mise En ou HORS production • • • Le système ne peut être que dans un seul mode à la fois les liaisons entre rectangles d’état sont suggérées par un trait discontinu assorti d’une flèche indiquant le sens d’évolution la plus courante (maquette du gemma) . l’utilisateur renforçe alors ces traits en continu Après choix, les traits continus sont assortis d’une condition d ’évolution , inscrite prês d’une barre (analogue à une transition grafcet) rectangle d’état : exemple d’identification F2 Marche de préparation Préchauffage four T= 200°C Attention : ne pas confondre avec le grafcet : rectangle – étape et barres – transitions M.GAUCH module automatismes -Gemma 6
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Famille F : Procédures de fonctionnement de la PO F1
:
La machine produit normalement c'est l'état principal (renforcement du rectangle) pour lequel elle a été conçue. A cet état correpond un grafcet de production normale . F2
:
Cet état est utilisé pour les machines nécessitant une préparation préalable à la production normale : préchauffage de l'outillage, remplissage de la machine, mises en routes diverses F3
:
Cet état permet de vérifier certaines fonctions ou certains mouvements sur la machine, sans respecter l'ordre du cycle. F5
:
Dans cet état, le cycle de fonctionnement peut être exploré au rythme voulue par la personne effectuant la vérification, la machine pouvant produire ou ne pas produire. F6
:
Cet état permet de régler ou d'étalonner certaines machines de contrôle, de tri, comportent des capteurs qui doivent être réglés ou étalonnés périodiquement. Famille A : procédures d'arrêt A1
:
Lorsque l'arrêt est demandé, la machine continue de produire jusqu'à la fin du cycle : A2 est un état transitoire vers A1. A3
:
La machine est arrêtée dans une autre position que la fin de cycle. A5
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 C'est dans cet état que l'on procède à toutes les opérations (dégagement, nettoyages) nécessaires à une remise en route après défaillance. A6
:
La machine étant en A7, on remet la PO en position pour un redémarrage dans une position autre que l'état initial. Famille D Les procédures de défaillance D1
:
C'est l'état pris lors d'un arrêt d'urgence : on y prévoit non seulement les arrêts, mais aussi les cycles de dégagements, les procédures et précautions nécessaires pour éviter ou limiter les conséquences dues à la défaillance. D2
:
C'est dans cet état que la machine peut être examinée après défaillance en vue d'un traitement permettant le redémarrage. D3
:
Il est parfois nécessaire de continuer la production même après défaillance de la machine : on aura alors une production dégradée, ou une production forcée, ou une production aidée par des opérateurs non prévues en
:
mise PC en état de marche PZ3
:
mise PC hors état de marche : PC en énergie mais non opérationnelle Accessible de tous les états de marche ou arrêt M.GAUCH module automatismes -Gemma 8
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Méthode de mise en oeuvre du GEMMA • • Avec le GEMMA ,les modes de M-A sont prévus dès la conception et intégrés dans la réalisation . La PO de la machine étant définie, ainsi que le Grafcet du cycle de production normale, : envisager tous les "rectangles - états« utiles » – Rechercher les évolutions d'un état à l'autre : tracé de boucles fonctionnelles ; – ajouter les conditions d’évolution – A1 et F1 sont obligatoires L’ensemble des boucles constitue le GDMMA : graphe descriptif des modes de marche et d’arrêt Les boucles fonctionnelles du GEMMA caractérisent le fonctionnement du SAP Principe des boucles fonctionnelles Sur le GEMMA, on caractérise plusieurs "boucles". Une boucle est une succession d'états caractérisant le fonctionnement du système. En effet il n'est possible de passer d'un état à un autre que si les conditions d'évolutions sont respectées, mais il est parfois impossible de passer d'un état à un autre sans utiliser un état intermédiaire. Cet état intermédiaire permettra d'atteindre l'état final sans risque pour le système, ce qui est l'objectif premier. M.GAUCH Conditions d'évolution entre Modes de Marches et d'Arrêts module automatismes -Gemma 9
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Abréviations utilisées : LES boucles opérationnelles du GEMMA
Analyse des boucles opérationnelles du GEMMA :
Boucle de marche normale
La boucle A1; F1; A2; A1 est la boucle de marche normale. C'est en suivant cette boucle que le système va pouvoir fonctionner correctement. Cette boucle décrit le fonctionnement normal du système, puis en fin de cycle lors d'un arrêt du cycle de fabrication, le système vient se remettre en position initiale et sera donc prêt pour un prochain cycle ou série de cycles EPO.auto.val
EPO
. ci./modes.val
EPO
. ci./modes.val EPO.auto.acy M.GAUCH module automatismes -Gemma 10
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Boucle de Marche de réglage : La boucle A1, F4, A6, A1 est la boucle de marche de réglage. Le système quitte l'état A1 (arrêt dans conditions initiales) et passe en F4 (Marches de vérification dans le désordre) ce qui permet à l'opérateur de pouvoir tester les actionneurs, pré-actionneurs, capteurs, etc., du système, dans le désordre. Une fois les vérifications effectuées, le système passe de l'état F4 à l'état A6 (Mise de la P.O. dans l'état initial). Dans cet état le système va atteindre les conditions initiales. Quand les conditions seront atteintes, le système passera de l'état A6 à l'état A1. Boucle arrêt de sécurité : La boucle F1, D1, A5, A6, A1, F1 est la boucle d'arrêt de sécurité. Cette boucle permet de gérer tous les états successifs d'un système automatisé depuis un arrêt d'urgence lors d'une production normale jusqu'à la reprise de la production normale . Une particularité de la case D1 est intéressante. Sur la flèche de liaison entre l'état F1 et l'état D1 vient se greffer une extrémité de flèche. Cette flèche associée à son commentaire signifie que cette case est accessible depuis tous les états du Gemma. Autrement dit quel que soit l'état dans lequel se situe le Gemma, si les conditions nécessaires pour passer dans l'état D1 sont réunies alors le système se mettra en D1. M.GAUCH module automatismes -Gemma 11
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Passage du GEMMA au GDMMA : Exemple de GDMMA Lorsqu'un GEMMA est validé, il change de nom et devient un GDMMA. Ce n'est plus un guide d'étude puisque l'étude a été validée, mais un G uide des M odes de M arche et d' A rrêt. Il décrit le comportement attendu du système automatisé. Boucles « production normale avec Marches de préparation et de clôture » Boucles « fonction sécurité avec malgré tout production GDMMA résultant F1 F1 M.GAUCH module automatismes -Gemma 12
IUT Marseille –dept GEII 2013-14
Etude d’un poste de remplissage géré par une PC hiérarchisée
Exemple didactique : (DUT génie du conditionnement et de l’emballage) application flash
http://gcedidactic.free.fr/automatisme/gemma/GCE.swf
Energie pneumatique
Le système permet : une production continue Un mode de réglage La gestion des défaillances d’où le GEMMA de ce système qui traduit les différents Grafcet de la PC ; M.GAUCH module automatismes -Gemma 13
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Le Grafcet de sûreté gère les arrêts d’urgence ; Il correspond au cadre D1 D1 • Le grafcet d’initialisation autorise la mise en route après défaillance : rectangle A5 et A6 du GEMMA M.GAUCH module automatismes -Gemma 14
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 • Le grafcet de conduite traduit les différents modes de marche : A1 A1 F1 F6 Ou A2 A1 A1 Le Grafcet de conduite appelle des tâches telles que : La production normale GPN (X10 à X15) : rectangle F1 Ou la production de réglage :
rectangle
F6 M.GAUCH module automatismes -Gemma 15
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Fonctionnement : La mise sous énergie de la machine la place en mode Defaillance Etat Gemma Initial Boutons d’ Actions Mise sous energie de la PO D1 rectangle Etapes D1 { 0, 50,10} { 0, 50,10}, 101 Deverroullage arrêt urgence /ATU Remise PO sous énergie ACQUIT INIT A5 A6 A1 R1 52, 53 MARCHE ARRêT F1 (GPN) A1 2 , 101, 53 , 10 1 ,10, 53, 101 Arrêt fin du cycle de production attente dans l’état initial Réglage Retour à A1 Relance cycle de production Arrêt d’urgence TEST TEST MARCHE ATU F6 A1 D1 4, 101, 53 , 10 1 ,10, 53, 101 2 , 101, 53 , 10 0, 10, 50, 100 etape 101 15 15 sans 13 15 M.GAUCH module automatismes -Gemma 16
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 Feuille gemma : M.GAUCH module automatismes -Gemma 17
IUT Marseille –dept GEII 2013-14 PC Hors PZ
A
Procédures d’Arrêt et de remise en route Remise en route Arrêt A6 A1 A7 A4 A5 A2 PRODUCTION A3 M.GAUCH PC Hors Energie D2 D3 PRODUCTION D1 module automatismes -Gemma
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Procédures en Défaillance de la Partie Mise en ou hors service fonctionnement normal F2
F
Procédure de fonctionnement F3 Essais et vérifications F4 F5 F1 F6 PRODUCTION Fonctionnement normal Essais et vérifications 18
F
Procédures de fonctionnement