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Programme de Renforcement de la Formation Professionnelle Burkina Faso --------

Programme de Renforcement de la Formation Professionnelle Burkina Faso -------------------- Unité – Progrès – Justice Support pédagogique modulaire de formation professionnelle Filière : Génie électrique Spécialité : Automatisme industriel Module : 04 Initiation à l'automate programmable industriel (Niveau de base) Auteur: ZHANG, Li-Qun Table des matières Chapitre 1 Architecture et spécifications de l’API 1. Historique et fonctionnement de l’API .............................................................................. 1-1 2. Architecture de l’API ......................................................................................................... 1-1 2.1 Relais d’entrée : ......................................................................................................... 1-2 2.2 Relais de sortie : ........................................................................................................ 1-3 2.3 Relais auxiliaire interne : .......................................................................................... 1-3 2.4 Étape : ........................................................................................................................ 1-3 2.5 Temporisateur : .......................................................................................................... 1-3 2.6 Compteur : ................................................................................................................. 1-3 2.7 Registre de données : ................................................................................................ 1-4 2.8 Registre de fichiers : .................................................................................................. 1-4 2.9 Registre d'index : ....................................................................................................... 1-4 2.10 Présentation des instructions du programme de l'API ............................................... 1-4 3. Spécifications d’APIs de différents fabricants ................................................................... 1-6 3.1 Spécifications des petits API Mitsubishi FX2N ........................................................ 1-6 3.2 Spécifications du petit API OMRON SYSMAC CPM1A-V1 .................................. 1-8 3.3 Spécifications de l’API Delta Electronics ................................................................. 1-9 4. Câblage interne E/S de l’API ........................................................................................... 1-10 Chapitre 2 Instructions basiques de l’API 1. Instructions générales (Exemple de l'API Delta) ............................................................... 2-1 2. Instructions de sortie .......................................................................................................... 2-6 3. Instruction du temporisateur et du compteur ...................................................................... 2-8 4. Instruction maîtresse ........................................................................................................ 2-11 5. Instructions de détection du front montant/du front descendant du contact .................... 2-12 6. Déclenchement d'impulsion du front montant/descendant .............................................. 2-15 7. Instructions de fin ............................................................................................................. 2-17 8. Autres instructions ........................................................................................................... 2-17 9. Instruction du schéma à contacts par étape ...................................................................... 2-19 9-1 Types de processus .................................................................................................. 2-29 9.2 Exemples de divers processus ................................................................................. 2-34 1-1 Chapitre 1 Architecture et spécifications de l’API 1. Historique et fonctionnement de l’API L’API, (l’Automate Programmable Industriel), est un dispositif électronique, que l’on appelait aussi le “Contrôleur de séquence” initialement. En 1978, la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) l’a officiellement appelé l’Automate Programmable Industriel (API). Il peut être défini comme étant un appareil électronique qui permet la lecture de l’état des dispositifs d'entrée externes tels que les boutons, capteurs, commutateurs, impulsions etc. ; en fonction des états du signal d'entrée ou des valeurs numériques ainsi que des programmes prédéfinis en stockage interne pour effectuer des opérations logique,séquentielle, temporelle, et arithmétique afin de produire le signal de sortie correspondant vers les dispositifs de sortie, comme les commutateurs des relais, les électrovannes, et les moteurs pas à pas pour contrôler le fonctionnement des machines ou les processus, afin d'atteindre le but d'automatisation du contrôle mécanique ou pour accomplir le processus de fabrication. Avec des dispositifs périphériques (PC/programmateur), il permet à l'utilisateur d'éditer/de modifier facilement le programme et de contrôler l'état de l'appareil pour permettre une maintenance sur site du programme et de contrôler le système pendant l'essai. Le langage communément utilisé dans la programmation de l'API est le schéma à contacts (le Ladder). Grâce au développement de la technologie électronique et des exigences des applications industrielles, les fonctions de l'API deviennent de plus en plus puissantes ; par exemple, le contrôle de la position et la fonction de réseau ; les signaux d'entrée/de sortie incluant l’Entrée Numérique (DI (Digital Input)), l'Entrée Analogique (AI (Analog Input)), l’Entrée d'Impulsion (PI (Pulse Input)), l’Entrée Numérique (NI (Numerical Input)), la Sortie Numérique (DO (Digital Output)), la Sortie Analogique (AO (Analog Output)) et la Sortie d'Impulsion (PO (Pulse Output)) ; aussi, dans le futur, l'API continuera de jouer un rôle clé dans le contrôle industriel. 2. Architecture de l’API L'architecture interne d'un Automate Programmable Industriel peut être représentée par le schéma suivant. L’API comprend une CPU, une unité de mémoire pour les instructions et données, une unité d’entrée et de sortie, un module d'alimentation, et une unité de communication numérique à analogique, comme montré dans le schéma suivant. Dispositif d’entrée du programme Dispositif d’entrée Circuit d’entrée Mémoire des programmes Mémoire du système Mémoire du dispositif Mémoire des données Circuit de sortie Dispositif de sortie Unité centrale de traitement 1-2 Les caractéristiques de chaque unité sont précisées ci-dessous : (1) Unité centrale de traitement (CPU) Elle comprend trois parties : CU, ALU, et les registres. CU : L’Unité de Contrôle - Le décodeur d'instructions est chargé de décoder le programme stocké dans la mémoire en signaux de commande afin de déterminer le statut de fonctionnement de chaque unité et de chaque module. C’est le centre de commande d’un API. ALU : L’unité arithmétique et logique est chargée d’effectuer les opérations arithmétiques, comme les additions, soustractions, multiplications et divisions, et les opérations logiques comme AND (ET), OR (OU), NOT (Non), etc. Registre : La mémoire interne de la CPU qui peut temporairement stocker les résultats des opérations en attendant la prochaine opération. (2) Mémoire C'est le lieu de stockage des instructions et des données. Elle est composée de la RAM ou de l’EEPROM. (3) Unité d'entrée/de sortie L'unité d'entrée est utilisée pour capter le signal du dispositif d'entrée puis pour transmettre les données avec le bus interne vers la mémoire pour que la CPU puisse gérer et activer les instructions dans le programme. L'unité de sortie est l'interface utilisée pour activer la charge externe. Selon les instructions du programme enregistré dans l’API, la CPU détermine l'unité de sortie à activer, ainsi commander les charges externes comme les voyants, les contacteurs, les relais, les soupapes, etc. (4) Unité AD/DA analogue/numérique (Commande linéaire) L'unité analogue à numérique (AD) s'utilise surtout pour convertir la micro-tension ou le micro-courant externe en bits de données 0 ou 1, ensuite les données sont reçues par un module d'interface qui permet aux instructions spéciales de les convertir pour le programme à utiliser. L'unité numérique à analogue (DA) s'utilise principalement pour la gestion des valeurs numériques mathématiques de l'API par la CPU avec les instructions spéciales et utilise le module spécifique pour convertir les valeurs numériques mathématiques en signaux de micro-tension et micro-courant pour commander les dispositifs externes comme les variateurs, les thermostats, et d'autres dispositifs avec interface à capacité de réception et de transmission numériques vers analogues. Quand les modules AD/DA sont utilisés, il est nécessaire d'envisager la résolution du dispositif. Parce que la résolution affectera la précision, nous choisissons habituellement un dispositif à haute résolution et nous suivons une proportion linéaire pour effectuer des calculs mathématiques. (5) Unité de communication L’unité de communication comprend essentiellement le port de programmation et le port de lecture des données externes. Le port de programmation est habituellement utilisé pour la programmation des données ou pour permettre au PC externe de lire les données. Le contrôle des données externes/port d'acquisition s'utilise habituellement pour l'acquisition des données externes et l'envoi des données dans le but de les contrôler. Généralement, ce type de programmation nécessite des professionnels qui comprennent le concept de communication. Le programmeur qui ne connaît que la commande séquentielle ne pourra pas facilement maîtriser ce système. Dans l'automation industrielle, l'interface homme-machine et le programme graphique-interface dérivent aussi de ce concept. Dispositifs internes de base d'un API : 2.1 Relais d’entrée : Le relais d’entrée est une unité de stockage de mémoire interne avec une entrée externe (le terminal de connexion du commutateur d’entrée externe et la réception du signal d'entrée 1-3 externe) de l'API. Il est activé par le signal d'entrée externe pour devenir 0 ou 1. L'état du relais ne peut pas être modifié par la programmation. C'est à dire qu'il n'est pas possible de réécrire l'unité de base correspondant au relais d’entrée. Ses contacts (contacts A et B) peuvent être utilisés autant de fois que possible et sans limite. Le relais d’entrée qui n'a aucun signal d'entrée correspondant ne peut que rester inactif. Il ne peut pas être utilisé pour d'autres buts. Représentation du dispositif : X0, X1,..., X7, X10, X11,... ; le symbole du dispositif est le X et la numérotation est en système octal. Pour la machine hôte principale et la machine d’expansion, les entrée sont numérotées. 2.2 Relais de sortie : Le relais de sortie est une unité de stockage de mémoire interne avec une sortie externe (pour la connexion des charges externes) de l'API. Il est activé par le contact du relais d’entrée, le contact d’un autre dispositif interne et ses propres contacts. Il utilise un contact NO pour connecter la charge externe. Comme le contact d’entrée, il peut être utilisé autant de fois que possible et sans limite. Le relais de sortie sans signal de sortie correspondant est inactif. Si nécessaire, il peut être utilisé comme relais interne. Représentation du dispositif : Y0, Y1,..., Y7, Y10, Y11,... ; le symbole du dispositif est le Y et la numérotatoin est en système octal. Les sorties sont numérotées sur la machine hôte et la machine d’expansion. 2.3 Relais auxiliaire interne : Le relais auxiliaire interne n’a pas de sortie directe. C’est un relais auxiliaire interne de l’API. Ses fonctions sont les mêmes que le relais auxiliaire du circuit de commande électrique. Chaque relais auxiliaire dispose d'une unité de mémoire basique correspondante qui peut être activée par le contact du relais d'entrée, le contact du relais de sortie et le contact d'autres dispositifs internes. Son propre contact peut être uploads/Industriel/ automatisme-industriel-initiation-a-l-x27-automate-programmable-industriel-niveau-de-base.pdf