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Automate Programmable Industriel AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction

Automate Programmable Industriel AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet La matérialisation d'un GRAFCET peut être réalisée de deux façons :  Logique câblée à base de bascules : elle est adaptée à des petits systèmes figés ; Logique programmée à base d'ordinateur, de microcontrôleur ou d'automate programmable industriel (API) : cette solution a l'avantage d'être flexible et évolutive puisqu'elle s'adapte facilement à tout changement du système par un simple changement de programme. Logique câblée L'élément de base dans cette logique est la bascule SR. L'action Reset étant prioritaire (S = R = 1 alors Q = 0). Pour matérialiser un GRAFCET, on associe à chaque étape une bascule SR ; en effet, dans un grafcet, une étape :  Est activée (action Set) par la condition (Etape précédente ET réceptivité vraie) ;  Reste activée même si la condition (Etape précédente ET réceptivité vraie) devient fausse ;  Est désactivée (action Reset) si l'étape suivante est activée. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée La synthèse de l'automate est alors le problème de calcul des entrées ( Ri, Si ) de ces bascules, et des sorties de l'automate en fonction des Qi. Exemple L'équation d'une sortie se détermine :  en cherchant toutes les étapes où cette sortie est active ;  en liant les sorties Q des bascules associées à ces étapes par un opérateur logique OU. Init : bouton d’initialisation de l’automatisme AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exemple Etape 1: • L'étape s'active si l'étape 0 est active et la réceptivité a est vraie → S1= Q0.a • Elle est désactivée quand la réceptivité de sortie (b) est vraie, mais il faut attendre que l'étape 2 soit active. Elle peut être également désactivée par Init → R1 = Q2 +Init. Équations: S1= Q0.a R1= Q2 +Init AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exemple Les équations logiques des commandes des bascules sont : Le schéma de câblage du système AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exemples Divergence en ET Divergence en OU AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exemples Convergence en ET Convergence en OU AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exercice d’application Un puisard sert à collecter les eaux de pluies. Pour éviter tout débordement d'eau en cas d'afflux trop important, on a placé deux pompes P1 et P2 et un détecteur de niveau comme indiqué sur la Figure ci-dessous. Le fonctionnement souhaité est le suivant : Si le niveau d'eau N est inférieur à N1 (les trois contacts N1, N2 et N3 sont relâchés). Aucune des deux pompes ne fonctionne. Supposons que le niveau N monte ; quand N atteint N2 la pompe P1 se met en marche : Si le niveau redescend, P1 s'arrête quand N atteint N1 ; Si le niveau continue de monter, P2 se met en marche lorsque N atteint N3 ; Lorsque les deux pompes fonctionnent et que le niveau N atteint N2, on arrête P2, mais on laisse fonctionner P1. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exercice d’application Équations logiques de commande des bascules AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Introduction Matérialisation d’un grafcet Logique câblée Exercice d ’application Le schéma de câblage du système AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Définition Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine électronique programmable destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des systèmes automatisés. Trois caractéristiques fondamentales distinguent totalement l’Automate Programmable Industriel (API) des outils informatiques tels que les ordinateurs : il peut être directement connecté aux capteurs et pré-actionneurs grâce à ses entrées/sorties industrielles, il est conçu pour fonctionner dans des ambiances industrielles sévères (température, vibrations, parasites, etc.), sa programmation à partir de langages spécialement développés pour le traitement de fonctions d’automatisme fait en sorte que sa mise en œuvre et son exploitation ne nécessitent aucune connaissance en informatique. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API La structure interne d'un API peut se représenter comme suit : AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API Exemple: Automate Zelio sur support avec douilles AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API L’automate programmable reçoit les informations relatives à l’état du système et puis commande les pré actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire. Un API se compose de trois grandes parties : Le processeur ; La mémoire ; Les interfaces Entrées/Sorties. Le processeur Le processeur, ou unité centrale (UC), a pour rôle principal le traitement des instructions qui constituent le programme de fonctionnement de l’application (les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage, etc..). Mais en dehors de cette tâche de base, il réalise également d’autres fonctions : Gestion des entrées/sorties. Surveillance et diagnostic de l’automate Dialogue avec le terminal de programmation AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API La mémoire Elle permet : De recevoir les informations issues des entrées ; De recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la commande des sorties (valeur des sorties, des temporisations, etc.) ; De recevoir et conserver le programme du processus. Deux familles de mémoires sont utilisées dans les automates programmables : Les mémoires vives (RAM) Elles sont utilisées pour l’écriture et la mise au point du programme, et pour le stockage des données. Les mémoires mortes (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Mémoire Flash) La mémoire morte est destinée à la mémorisation du programme après la phase de mise au point AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API Les entrées/sorties TOR (Tout ou Rien) assurent l’intégration directe de l’automate dans son environnement industriel en réalisant la liaison entre le processeur et le processus. Les interfaces entrées/sorties : Les entrées reçoivent des informations en provenance des éléments de détection et du pupitre opérateur ; Les sorties transmettent des informations aux pré-actionneurs et aux éléments de signalisation du pupitre. L’interface d'entrée a pour fonction de : Recevoir les signaux logiques en provenance des capteurs ; Traiter ces signaux en les mettant en forme, en éliminant les parasites d'origine industrielle et en isolant électriquement l'unité de commande de la partie opérative (isolation galvanique) pour la protection ; Généralement les entrées sont désignées ainsi : %Ii.j où i est le numéro du module et j le numéro de l'entrée dans ce module, le signe "%" est spécifique au constructeur (ici Telemecanique) . Exemple : %I0.3 représente l'entrée 3 du module 0. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API Les interfaces entrées/sorties : Principe de fonctionnement de l’interface d’entrée L’interface de sortie a pour fonction de : Commander les pré-actionneurs et éléments de signalisation du système ; Adapter les niveaux de tension de l'unité de commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une isolation galvanique entre ces dernières ; Généralement les sorties sont désignées ainsi : %Qi.j où i est le numéro du module et j le numéro de la sortie dans ce module. Exemple : % Q1.5 représente la sortie 5 du module 1. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API Les interfaces entrées/sorties : Principe de fonctionnement de l’interface de sortie AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API Le Bus C’est un ensemble de conducteurs qui réalisent la liaison entre les différents éléments de l’automate. Le bus est organisé en plusieurs sous ensembles destinés chacun à véhiculer un type bien défini d’informations : Bus de données; Bus d’adresses; Bus de contrôle; Alimentation Elle élabore à partir d’un réseau 220V en courant alternatif, ou d’une source 24V en courant continu, les tensions internes distribuées aux modules de l’automate. Bus de distribution des tensions issues du bloc d’alimentation. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Architecture d'un API La console de programmation C'est généralement un PC où est installé le logiciel de programmation spécifique à l'API. Ce logiciel permet d'éditer le programme, de le compiler et de le transférer à l'automate. Cycle de fonctionnement d'un automate Durant son fonctionnement, un API exécute le même cycle de fonctionnement qu'on appelle "cycle automate" .  Avant chaque traitement, l'API lit les entrées et les mémorise durant le cycle automate ;  Il calcule les équations de fonctionnement du système en fonction des entrées et d'autres variables et les mémorise;  Les résultats sont recopiés dans les sorties. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Cycle de fonctionnement d'un automate Choix d'un API Le choix d’un API est fonction de la partie commande à programmer. On doit tenir compte de plusieurs critères. Nombres d’entrées/sorties intégrés; Temps de traitement; Capacité de la mémoire Nombre de compteurs Nombre de temporisateurs AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL Langages de programmation pour API: Norme CEI 61131-3 La norme CEI 61131-3 définit cinq langages qui peuvent être utilisés pour la programmation des automates programmables industriels. Ces cinq langages sont : LD (« Ladder Diagram », ou schéma à relais): ce langage graphique est essentiellement dédié à la programmation d’équations booléennes (vraie/faux). IL (« Instruction List », ou liste d’instructions): ce langage textuel de bas niveau est un langage à une instruction par ligne. Il peut être comparé au langage assembleur. FBD (« Function Block Diagram », ou schéma par blocs): ce langage permet de programmer graphiquement à l’aide de blocs uploads/Industriel/ automate 1 .pdf