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1 MECA 2755 Automates programmables Automates programmables 1: Technologie et L

1 MECA 2755 Automates programmables Automates programmables 1: Technologie et Langage 1: Technologie et Langage Ladder Ladder Année académique 2005 - 2006, Q1 2 Contenu du cours " Introduction / Applications " Technologie et Principes " Autour de l’automate " Objets adressables " Programmation en langage à contacts " Exemples 3 Automates et Systèmes Automatisés msec sec hrs min Temps de réponse Type d’échange Companie Usine Atelier Terrain événementiel cyclique Type de Profils Cellules Électriciens Pneumaticiens Automaticiens Informaticiens Pneumatique, électropneumatique Automates ... Introduction 4 Forage et clamage automatisés Introduction Cycle : -pneumatique Puissance 4 Électro- Capteurs et Commande Logique Automate 5 Machine à actionneurs pneumatiques prioritaires Pneumatique ou électropneumatique TE : temps d’étape (ex.: A+) D1 : distance capteurs-traitement D2 : distance traitement-distributeurs Introduction Diagramme A 6 Machine à actionneurs pneumatiques prioritaires Logique pneumatique ou Automate E : nombre d’entrées S : nombre de sorties TC = (# étapes + # séquences)/(E+S) cycle en U Introduction Diagramme B 7 Machine à actionneurs pneumatiques prioritaires E : nombre d’entrées S : nombre de sorties TC = (# étapes + # séquences)/(E+S) Séquence en U • E : 4 • S: 4 • Et. : 6 • Séq. : 1 Introduction Logique Electropneumatique ou Automate Diagramme C 8 Logique câblée versus programmée Introduction Diagramme A Diagramme B Diagramme C 9 « Hardware » disponible Introduction 1. Micro-contrôleur / DSP • prix très attractif • adapté aux applications de série (pas pour la production) • temps donc coût de développement importants • programmation (re-programmation) plus complexe 2. Automate programmable («PLC») • plus coûteux (> 750 Euros) • programmation (re-) simple • très vaste gamme d’interfaces (PLC/capteurs, PLC/actionneurs, PLC/opérateur) • Très robuste : adapté au milieu industriel, gestion de bâtiments, voies de communications, ... 3. Micro-ordinateur («PC») • Stockage et traitement de bcp d’informations (registres, mémoire, disque,…) • Hardware peu robuste • Software …. peu fiable cartes i/o , cartes automatismes châssis industriel évolution . unité centrale PC . carte graphique . carte réseau ... évolution 10 PLC: Les grandes marques Introduction Siemens Télémécanique (Schneider) Omron Mitsubishi Jetter Allen-Bradley (Rockwell Automation) 11 Quelques applications … Introduction Assemblage carrosserie Peugoet 206 (PSA) • 13 robots de soudure/assemblage • 30 automates Premium/Micro Peinture carrosserie Citroën Picasso • 5 étapes (bains décapage, anti-corrosion, …), 12 teintes • 400 transporteurs à rouleaux • 60 automates Premium + moniteurs Tunnel de Cointe (Liège liaison E25/E40) • signalisation/statistique/ éclairage... • > 20 automates Convoyeur Laboratoire • 1 robot «pick & place» • … 20 actionneurs • … 12 capteurs • 1 automate Micro 12 Contenu du cours " Introduction / Applications " Technologie et Principes " Autour de l’automate " Objets adressables " Programmation en langage à contacts " Exemples 13 Architecture générale Principe • Mémoire programme et données utilisateur (RAM) + mémoire E(E)PROM • Mémoire programme système (ROM) • Registres spécialisés paramétrables (tempos, compteurs, programmateurs, …) • Unité d’arithmétique et logique (ALU) • Mémoires image des entrées et des sorties • Bus entrée-sortie / système • Coupleurs entrée / sortie 20 … 200 Kbyte Performances d ’un PC 486 ! 14 Ex.: Mémoire d’un Tsx Prémium 32 Kmots* répartis en: • 7 Kmots de données applications • 24 Kmots de programme, de constante et de données systèmes * Mots = 2 octets (16 bits) => RAM interne sauvegardée par pile (3 ans d’autonomie) => Extension mémoire possible via carte mémoire PCMCIA Principe 15 Entrées et Coupleur d’entrée 1. « Connectique » Principe Alimentation 24 V (du PLC) Capteur Bornier du coupleur d’entrée PLC 3 18 24 V 0 V L’automate « mesure » 0 ou 24 V sur l’entrée 3 Le capteur « ferme » le contact vers mémoire image 16 Entrées et Coupleur d’entrée 2. Mémoire image 3 18 (filtrage, isolement optoélectronique, …) Coupleur d’entrée Bornier d’entrée Mémoire image des entrées Principe 24 V 1 0 %I1.3 = 1 ou 0 17 Entrées et Coupleur d’entrée 3. Dans la doc... Principe mesure 0 ou 24 V entre 3 et 18 capteur PLC 18 PLC Sorties et Coupleur de sorties 1. « Connectique » Bornier coupleur sortie PLC 3 35 24 V 0 V Ferme le circuit du pré-actioneur (ex.: bobine de relais) Le PLC « ferme » le contact Principe pré-actionneur (« bobine ») « from » mémoire image 19 2. Mémoire image (isolement optoélectronique, amplification, relayage, …) Coupleur d’entrée Principe Mémoire image des sorties 1 0 %Q1.3 = 1 ou 0 Carte sortie PLC 3 35 24 V 0 V bobine Sorties et Coupleur de sorties 20 3. Dans la doc... Principe Sorties et Coupleur de sorties préactionneur PLC « ferme » le contact 3 21 Principe de base Rôle du programme La RAM contient le programme utilisateur (liste d’instructions). Le programme est relu cycliquement de façon ininterrompue*. • Scrutation cyclique = mode par défaut de l’automate • Scrutation périodique (période fixe) : sur certains modèles Deux modes de fonctionnement: * sauf bien entendu lors d’un arrêt automate (provoqué ou non) Acquisition des entrées Exécution du programme Mise à jour des sorties actionner ou non le contact %Qx.y Fonctions logiques etc... 0 ou 24 V sur %Ix.y … en gros …: Principe 22 Durée de cycles Ordres de grandeur Instruction : nano => microsecondes Scrutation : x * 10 millisecondes Tâche prioritaire : x * millisecondes Principe 23 Scrutation et mémoire entrées L’apparition et la disparition des signaux délivrés par les capteurs ont lieu indépendemment de l’automate: les états des entrées peuvent « basculer » à tout instant. • En début de scrutation, les états des entrées physiques vues par les coupleurs d'entrée/sortie sont mémorisés dans la mémoire image des entrées (MIE). • Pendant l’exécution du programme, toute instruction qui requiert l’état d’une entrée provoque en fait la lecture de l’image « figée » de cette entrée. Image = bit interne « %Ix.y» • Les MIE sont rafraîchies en début de chaque nouvelle scrutation. Problème: Principe: Principe Entrée physique: MIE : rafraîchissement des MIE 24 Scrutation et mémoire sorties L’assignation d’une sortie par le programme ne peut se faire instantanément. • Chaque instruction du programme qui positionne une sortie, positionne en fait le bit interne («Qx.y») image de la sortie en question: sortie réelle non affectée. • Les MIS sont rafraîchies au fur et à mesure de l’exécution du programme. • A la fin de la scrutation, les états des MIS sont transférés vers les sorties via les coupleurs, qui maintiennent ces sorties jusqu ’à la fin du cycle suivant. Problème: Principe: Principe Transfert des MIS Sortie physique: MIS : 25 Temps de réaction Principe Sortie physique S1 : Entrée physique E1 : MIS : MIE : Instruction S1 := E1 délai de réalisation de l’instruction (x* 10 millisec.) 26 Langages de programmation 1. Encodage des étapes et des transitions (bas niveau) 2. Enchaînement des séquences « étapes - transitions » (haut niveau) Grafcet (« SFC») ou langage ci-dessus Principe type « assembleur » type « C » type «simulink» type « électrique » 80 % des applications actuelles (Télémécanique) 27 Application monotâche Principe Exemple: • une section « Sas » en Ladder • une section « Four1 » en Grafcet • une section séchage en ladder • une section « Nettoyage » en litteral • des sous-programmes SR0, SR1, ... Tâche maître • Cyclique ou périodique • Seule à être programmable en Grafcet Une tâche maître* comprend: • 1 ou plusieurs sections (entité autonome) • et des sous-programmes (appel dans sections) (* ) Télémécanique Les sections sont scrutées dans l’ordre d’apparition du navigateur 28 Exécution cyclique/périodique Principe Cyclique: Périodique (de 1 à 255ms) Bits et mots système « utiles »: section 1 section 2 section n ... 29 Application multitâche Principe Tâche maître • Toujours présente, cyclique ou périodique • Seule à être programmable en Grafcet • la moins prioritaire Tâche rapide • Optionnelle, toujours périodique • Traitements courts pour ne pas pénaliser la tâche maître (ex. 20 msec) (tâches de surveillance; ex.: alarme température four, …) Tâche événementielle ( «action réflexe rapide») • action très rapide sur une entrée ou une sortie • la plus prioritaire Exemple: Détection de seuils d’une entrée comptage => action = mise à 1 d’une sortie TOR. priorité 30 Traitement sur coupure secteur Principe coupure ?: • pile de sauvegarde défectueuse • « reset » automate • provoquée par terminal • ... si durée > temps filtrage de l’alim (1 msec en DC, 10 msec en AC) (*) (*) oui non oui oui non non Coupure secteur et test 31 Reprise à chaud (=> pas de réinitialisation) Principe Le système: • analyse la mémoire • analyse le « contexte application » • décide de la reprise à chaud: %S1 :=1 test coupure secteur oui non retour au pas précédant la coupure Traitement « user » sur reprise à chaud 32 Démarrage à froid (=> réinitialisation) Principe Remise à zéro des bits E/S, des bits et mots internes, positionnement du Grafcet sur étapes initiales, ... Test coupure secteur oui non mise à 1 de %S0 par le système Traitement spécifique « uploads/Industriel/ automate-programmable.pdf