Exercice GRAFCET : Chariot de Traitement de Surface – Énoncé et Solution

Exercice GRAFCET : Chariot de Traitement de Surface

Étude d’un chariot automoteur chargé de déplacer une pièce entre plusieurs postes de traitement de surface. L’exercice permet d’analyser le cycle, d’identifier les capteurs et les actions, puis de comprendre le GRAFCET correspondant.

Sommaire

• 1. Présentation du système
• 2. Schéma de l'installation
• 3. Capteurs et mouvements
• 4. Cycle de traitement de la pièce
• 5. Analyse du fonctionnement
• 6. Lecture du GRAFCET
• 7. Travail demandé
• 8. Conclusion
• 9. Solution du GRAFCET

1. Présentation du système

Le système étudié est une installation de traitement de surface dans laquelle un chariot automoteur assure le transport d’une pièce entre plusieurs postes.

La pièce est d’abord introduite au niveau du poste de chargement. Le chariot la transporte ensuite successivement vers les postes de traitement avant de terminer le cycle au poste de déchargement.

Le déplacement horizontal du chariot est assuré par son mécanisme de translation. Un second mécanisme permet le mouvement vertical de la charge afin de la positionner correctement au-dessus de chaque bac.

Objectif : modéliser la succession des déplacements et des opérations de traitement à l’aide d’un GRAFCET.

2. Schéma de l'installation

Le schéma ci-dessous présente l’installation dans son ensemble. Le chariot circule horizontalement sur une voie et peut monter ou descendre grâce au moteur de levage.

Figure 1 — Installation de traitement de surface et positionnement des capteurs.

Les postes sont disposés dans l’ordre du cycle : chargement, décapage, rinçage, étamage, rinçage final et déchargement.

3. Capteurs et mouvements

Les capteurs de position permettent au système de déterminer l’endroit où se trouve le chariot et la position verticale de la charge.

Élément	Rôle
S1 à S6	Capteurs de position horizontale permettant d’identifier les différents postes du parcours.
S7	Détection de la position haute du mécanisme de levage.
S8	Détection de la position basse du mécanisme de levage.

Principaux mouvements

Commande	Fonction
CM	Commande de déplacement du chariot dans le sens de progression du cycle.
CD	Commande de déplacement du chariot dans le sens opposé.
TG	Commande du mouvement de levage.
TD	Commande du mouvement de descente.

Remarque : le rôle exact de chaque action est à lire avec les positions S1 à S8 représentées sur le GRAFCET original. Les capteurs servent à autoriser les transitions uniquement lorsque la position attendue est atteinte.

4. Cycle de traitement de la pièce

Le cycle représenté sur le schéma commence au poste de chargement. Le chariot récupère la pièce, puis l’emmène successivement vers les différents postes de traitement.

Chargement → Décapage (20 s) → Rinçage (30 s) → Étamage (3 min) → Rinçage (20 s) → Déchargement

4.1. Décapage

Après le chargement, la pièce est transportée vers le poste de décapage. Le traitement est maintenu pendant 20 secondes.

4.2. Premier rinçage

La pièce est ensuite déplacée vers le poste de rinçage et y reste pendant 30 secondes.

4.3. Étamage

La pièce est transportée vers le poste d’étamage. La durée de cette opération est de 3 minutes.

4.4. Rinçage final

Après l’étamage, la pièce est déplacée vers le deuxième poste de rinçage pour une durée de 20 secondes.

4.5. Déchargement

Lorsque le dernier traitement est terminé, le chariot transporte la pièce jusqu’au poste de déchargement afin de terminer le cycle.

Durée totale des traitements : 20 s + 30 s + 180 s + 20 s = 250 secondes, soit 4 min 10 s, sans compter les déplacements du chariot ni les temps de chargement et de déchargement.

5. Analyse du fonctionnement

Le principe de fonctionnement repose sur l’alternance de deux types d’opérations : le déplacement du chariot et le mouvement vertical de la charge.

Une fois le chariot arrivé à la position correspondant à un poste, le mécanisme vertical place la charge dans la position nécessaire au traitement. À la fin de la temporisation, la charge est ramenée dans sa position de déplacement avant que le chariot ne poursuive sa route.

Principe général :

Positionnement horizontal → descente → traitement temporisé → remontée → déplacement vers le poste suivant.

Les capteurs S1 à S6 sont donc associés aux positions horizontales, tandis que S7 et S8 déterminent les positions haute et basse du système de levage.

6. Lecture du GRAFCET

Le GRAFCET original permet de visualiser les différentes étapes du cycle. Les étapes sont associées à des actions telles que le déplacement du chariot ou le mouvement de levage, tandis que les transitions utilisent les capteurs de position et les temporisations.

Étape initiale

L’étape 1 correspond au début du cycle. La transition suivante autorise le lancement de l’installation lorsque les conditions initiales sont satisfaites.

Déplacement vers les postes

Les étapes suivantes commandent le déplacement du chariot jusqu’aux différentes positions détectées par les capteurs S2, S3, S4 et S5.

Traitements temporisés

À chaque poste de traitement, la durée dépend du produit à traiter :

Poste	Capteur	Temporisation
Décapage	S2	20 s
Rinçage	S3	30 s
Étamage	S4	3 min
Rinçage final	S5	20 s

Le GRAFCET utilise ainsi les capteurs de position pour choisir le poste et une temporisation adaptée pour garantir le temps nécessaire au traitement de la pièce.

7. Travail demandé

1. Identifier les entrées et les sorties du système.

2. Associer les capteurs S1 à S8 aux différentes positions du chariot et du mécanisme de levage.

3. Décrire dans l’ordre les opérations réalisées depuis le chargement jusqu’au déchargement.

4. Indiquer les temporisations associées aux différents postes.

5. Construire le GRAFCET complet du cycle.

6. Vérifier que les transitions utilisent correctement les capteurs de position avant chaque mouvement.

8. Conclusion

Cet exercice constitue une application intéressante du GRAFCET dans un système automatisé industriel. Il combine le déplacement d’un chariot, le mouvement vertical d’une charge, plusieurs capteurs de position et différentes temporisations.

L’analyse du cycle permet de comprendre comment les informations fournies par les capteurs sont utilisées pour commander les mouvements et garantir que chaque opération de traitement est réalisée au bon poste et pendant la durée prévue.

À retenir : le GRAFCET permet de représenter de manière structurée l’enchaînement des déplacements et des traitements d’une installation automatisée.

9. Solution du GRAFCET

La figure suivante présente la solution graphique complète du GRAFCET correspondant au fonctionnement étudié.

Figure 2 — Solution du GRAFCET du cycle de traitement de surface.

Lecture de la solution : les étapes commandent les mouvements du chariot et du mécanisme de levage. Les transitions sont déclenchées par les capteurs de position et par les temporisations de traitement.

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