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Le GEMMA 6 - Description du fonctionnement des systèmes automatisés 6.1 Description fonctionnelle 6.1.2 Notion de point de vue * Partie Opérative-Partie Commande, * Outils de description (GRAFCET,...). 6.1.3 Modes de marche et d'arrêt d'un système 6.1.3.1 Cas d'étude : boucles opérationnelles associées à : - la marche normale - une marche de réglage - un arrêt de sécurité 6.1.3.2 Outil graphique de représentation (GEMMA,...)
GEMMA : l'acronyme GEMMA signifie : Guide d'Etude des Modes de Marche et d'Arrêt. Comme son nom l'indique, c'est un guide d'étude.
L'étude faite avec un Gemma est très importante dans l'élaboration du fonctionnement d'un système automatisé. Elle va permettre de structurer le fonctionnement du système. Si généralement on souhaite que le système automatisé soit en production automatique, il est nécessaire de connaître précisément tous les autres comportements. Ce n'est pas en appuyant sur l'arrêt d'urgence que l'on "découvrira" le comportement du système dans cet état...
Un four en fonctionnement automatique aura besoin d'un préchauffage avant de pouvoir fonctionner, une vis extrudeuse d'une machine à injecter le plastique aura besoin d'un préchauffage avant de pouvoir fonctionner, d'une vidange du fourreau avant de s'arrêter. Dans un cas comme dans l'autre un arrêt d'urgence doit pouvoir être activé à tout instant.
Le GEMMA est un guide graphique structuré qui propose des modes de fonctionnement types. Selon les besoins du système automatisé à étudier on choisit d'utiliser certains modes de fonctionnement. Le guide graphique GEMMA est divisé en "rectangle d'état". Chaque rectangle d'état a une position précise sur le guide graphique. Chaque rectangle d'état est relié à un ou plusieurs autres rectangles d'états par des flèches orientées. Le passage d'un rectangle d'état à un autre s'effectue un peu à la manière du franchissement d'une transition de grafcet. Le guide graphique GEMMA n'est pas un outil figé, il est modulable à volonté suivant les spécifications à obtenir.
Le GEMMA définit l'état dans lequel se trouve la partie commande du système automatisé. Dans un premier temps, on peut dire que le GEMMA est divisée en deux parties
C'est la partie gauche, repérée B, sur le graphique précédent. Dans cette zone, la partie commande est hors énergie. Dans cette partie il n'y a pas de modes traités par la partie commande. Seules des actions dites actions réflexes peuvent se réaliser. Le choix des composants du système sera prépondérant dans ce mode pour des raisons de sécurité.
Cette zone, que nous privilégierons dans cette étude, regroupe trois zones que l'on appelle les familles de procédures. Il en existe trois :
Une distinction supplémentaire est faite parmi ces trois familles de procédures. On distingue la zone de production de la zone hors production par un double encadrement de la zone de production en pointillés. La zone de production de trouve à cheval sur les trois types de procédures.
Les procédures de fonctionnement définissent les états de fonctionnement du système. Ils sont au nombre de 6. Dans ces rectangles d'état, le système peut produire, mais on peut aussi le régler, le tester. C'est dans ces procédures que l'on trouve le rectangle d'état caractérisant la production normale de tout système. Dans cet état le système produit normalement. Cet état permet au système d'atteindre les conditions nécessaires pour pouvoir accéder à la production normale. (Préchauffage du fourreau d'une presse à injecter, mise en place d'une boîte avant remplissage,...). Cet état permet au système d'atteindre une certaine position avant un arrêt prolongé. (Avant l'arrêt de la presse à injecter les plastiques thermodurcissables, il est nécessaire de vider le fourreau afin de pouvoir réutiliser la presse). Cet état permet la vérification dans le désordre des différents actionneurs du système automatisé sans respecter l'ordre de production normale. Cet état correspond le plus souvent au mode manuel. Cet état permet la vérification dans l'ordre de production normale des différents actionneurs du système automatisé. Cet état permet de faire évoluer le cycle de production normale tâche par tâche. Dans cet état la machine est en production ou hors production. Cet état permet le réglage de différents éléments du système qui nécessitent un réglage. Ces réglages peuvent être effectués en ou hors production. Les procédures d'arrêt définissent les états de d'arrêt du système... Ils sont au nombre de 7. Ces rectangles d'état permettent d'amener le système à un arrêt normal ou de préparer le système à une procédure de remise en route. C'est l'état dans lequel se trouve la machine avant de passer en production normale. Ce rectangle d'état est caractéristique sur un GEMMA car il est matérialisé par un double encadrement. Il correspond un peu à l'état initial d'un grafcet. Cet état permet de conduire le système à un arrêt en fin d'un cycle de production. Le système va continuer de produire et s'arrêter lorsque le cycle de production sera terminé. Cet état est utilisé lorsque l'on souhaite réalimenter en matière première un système. Cet état permet de conduire le système à un arrêt différent du précédent. Il permet par exemple d'arrêter le système dans un état permettant une intervention sur un système. Cet état permet de conduire le système à un arrêt différent de l'arrêt en fin de cycle. Cet état permet de ramener le système après une défaillance dans une position qui lui permettra de remettre en route le système. Dans cet état l'opérateur intervient en général manuellement pour dégager, nettoyer ou vider le système. Cet état permet, en général après une remise en route après défaillance du système de ramener le système manuellement ou automatiquement en position initiale. Cet état permet d'arrêter le système dans une position autre que la position initiale. Le redémarrage du système ne se fera donc pas de l'état initial. Les procédures en défaillance définissent les états que devra avoir la partie opérative en cas de défaillance. Ils sont au nombre de 3. Ces rectangles d'état permettent gérer les défaillances du système tel que par exemple l'arrêt d'urgence. Les états de défaillance sont les états de défaillance de la P.O. Cet état permet de gérer le système lors d'un arrêt d'urgence. On prévoit dans cet état toutes les mesures visant à protéger le système, cycle de dégagements et précautions pour limiter les conséquences de la défaillance. Cet état permet à la maintenance de diagnostiquer l'origine de la défaillance et d'envisager le traitement approprié qui permettra le redémarrage du système après traitement de la défaillance. Cet état permet de continuer la production après défaillance du système en cas de nécessité. La production n'est plus forcément automatisée, elle peut être alors accompagnée par un opérateur. On parlera alors de marche dégradée. Sur le Gemma, chaque rectangle d'état est caractérisé par son nom et son repère. L'automaticien va dans un premier temps sélectionner les rectangles d'état nécessaires à la description du système automatisé étudié, puis définir les liaisons entre les rectangles d'état. Une brève définition de l'effet attendu pourra être utilisé pour décrire le comportement attendu dans chaque rectangle d'état.
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.
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.
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 qui 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. Lorsqu'un GEMMA est validé, il change de nom et devient un GMMA. Ce n'est plus un guide d'étude puisque l'étude a été validée, mais un Guide des Modes de Marche et d'Arrêt. Il décrit le comportement attendu du système automatisé. Exemples : Système de distribution d'eau sous pression
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