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MACA13 Chapitre II 20 Introduction à l’Automatisation I II.1 Introduction De la

MACA13 Chapitre II 20 Introduction à l’Automatisation I II.1 Introduction De la logique câblée à l'automate programmable, le programme de commande des automates à logique câblée, utilisés dans le passé, était déterminé par le câblage des contacteurs et des relais, spécifique à la tâche à exécuter. Aujourd'hui, on utilise des automates programmables pour résoudre les tâches d'automatisation. La logique stockée dans la mémoire programme du système d'automatisation est indépendante de la configuration matérielle et du câblage et peut donc être modifiée à tout moment à l'aide d'une console de programmation. L'intégration complète de tout l'environnement d'automatisation est désormais réalisée grâce à : une configuration et une programmation homogènes des différentes unités du système. une gestion cohérente des données. une communication globale entre tous les équipements d'automatisme mis en œuvre. II.2 Présentation de La gamme SIMATIC Siemens reste le seul à fournir une solution complète des produits mise en œuvre pour l'automatisation par le biais de sa gamme SIMATIC, et également assurer un maximum de transparence des données entre tous les niveaux, depuis le terrain jusqu'au niveau ERP (entreprise ressource planning) en passant par le niveau des processus et en évitant toute discontinuité inutile dans le système. [12] MACA13 Chapitre II 21 Introduction à l’Automatisation Figure II.1 : Les différents composants de la gamme SIMATIC. II.2.1 Description de SIMATIC S7-300 II.2.1.1 Les modules de S7-300 Modules de signaux (SM) Modules ETOR : 24V=, 120/230V~ ; Modules STOR : 24V=, Relais ; Modules EANA : tension, courant, résistance, thermocouple ; Modules SANA : tension, courant. Coupleurs (IM) Les coupleurs IM360/IM361 ou IM365 permettent de réaliser des configurations à plusieurs châssis. Le bus est relié en boucle entre les différents châssis. Module de réservation (DM) Le module de réservation DM 370 occupe un emplacement pour un module de signaux non paramétré. Cet emplacement est donc réservé, par exemple pour le montage ultérieur d'un coupleur. Modules de fonction (FM) Les modules de fonction offrent des "fonctions spéciales" : Comptage, Positionnement, Régulation. Modules de communication (CP) Les modules de communication permettent d'établir des liaisons : Point-à-point PROFIBUS Industriel Ethernet. [12] MACA13 Chapitre II 22 Introduction à l’Automatisation Figure II.2 : les modules de S7-300. II.2.1.2 Du processus au projet L'approche classique d'automatisation des installations industrielles consiste à mettre en œuvre des solutions matérielles et logicielles spécifiques, à partir des spécifications définies par les responsables techniques. Figure II.3 : Représente les étapes d'automatisation d'un processus. II.2.1.3 Modes de programmation Cet outil permet d'écrire des programmes utilisateur STEP7 dans les langages de programmation : MACA13 Chapitre II 23 Introduction à l’Automatisation CONT "schéma à contacts” ; LIST " liste d'instructions “ ; LOG " logigramme “ ; GRAFCET "option". II.2.1.4 Types des variables Toute expression, constante ou variable, utilisée dans un programme doit être caractérisée par un type. La cohérence des types doit être respectée dans les réseaux graphiques et les énoncés textuels. Les types de base sont : Booléen BOOL valeur logique (TRUE ou FALSE) ; Entier DINT valeur continue entière ; Réel REAL valeur continue réelle ; Temporisation TIME valeur de temps ; Chaîne STRING chaîne de caractères. II.2.2 Concept mémoire de S7-300 Le S7-300 comporte plusieurs types de mémoire, chaque une joue un rôle essentiel dans le développement du programme. La figure suivante nous résume l'organisation des mémoires. MACA13 Chapitre II 24 Introduction à l’Automatisation Figure II.4 : Concept mémoire de s7-300. Mémoire de chargement La mémoire de chargement fait partie intégrante d'un module programmable. La mémoire de chargement se présente sous la forme d'une carte mémoire enfichable (Memory Card) ou d'une mémoire RAM intégrée. Mémoire de travail La mémoire de travail contient uniquement les données requises pour l'exécution du programme. La mémoire de travail RAM est intégrée à la CPU et est sauvegardée par la pile. Mémoire système La mémoire système contient les zones de mémoire pour : la mémoire image des entrées et des sorties (MIE, MIS) ; les mémentos (M) ; les temporisations (T) ; les compteurs (Z) ; la pile (L). Mémoire rémanente La mémoire rémanente se présente sous la forme d'une mémoire non volatile (RAM non volatile) et sert à sauvegarder les mémentos, les temporisations, les compteurs et les blocs de données, même sans pile de sauvegarde. Les zones à sauvegarder sont définies lors du paramétrage de la CPU. Enfichage d'une carte mémoire Lorsqu'une carte mémoire est enfichée, le système d'exploitation demande un effacement général (la LED STOP clignote lentement). Tourner le sélecteur de modes sur la position ‘MRES’ pour déclencher la procédure d'effacement général. Les séquences de programme nécessaires à l'exécution sont transférées de la carte mémoire (mémoire de chargement) vers la mémoire de travail. La carte mémoire doit rester enfichée tant que le programme est exécuté. II.2.3 Bloc de programme MACA13 Chapitre II 25 Introduction à l’Automatisation Le système d'automatisation utilise différents types de blocs dans lesquels peuvent être mémorisés le programme utilisateur et les données correspondantes. Selon les exigences du processus, le programme peut être structuré en différents blocs. Figure II.5 : Type de bloc organisant un programme. Bloc d’organisation : "OB " Les blocs d'organisation (OB) constituent l'interface entre le système d'exploitation et le programme utilisateur. L'ensemble du programme peut être concaténé dans un seul bloc OBI (programme linéaire) appelé de manière cyclique par le système d'exploitation ou être structuré dans plusieurs blocs (programme structuré). Fonction "FC, SFC" Une fonction (FC) assure une fonctionnalité spécifique du programme. Les fonctions peuvent être paramétrables. Dans ce cas, des paramètres sont transmis à la fonction lorsqu'elle Est appelée. Les fonctions système (SFC) sont des fonctions paramétrables, elles sont utilisées pour des fonctions spéciales intégrées au système d'exploitation de la CPU. Bloc fonctionnel : "FB, SFB" MACA13 Chapitre II 26 Introduction à l’Automatisation Du point de vue du programme, les blocs fonctionnels s'apparentent aux fonctions, mais ils disposent en plus de zones mémoire spécifiques, sous forme de blocs de données d'instance. Les blocs fonctionnels système (SFB) sont des blocs fonctionnels paramétrables. Elles sont utilisées pour des fonctions spéciales intégrées dans la CPU, elles sont appelées à partir du programme. Blocs de données "DB " Les blocs de données (DB) sont des zones de données du programme utilisateur. L’intérieur desquels les données utilisateur sont gérées de manière structuré Opérations admissibles Tous les blocs (FB, FC et OB) admettent l'ensemble du jeu d'opérations. [12] II.3 Description des grafcets Un GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Etape-Transition) est un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme. C'est un outil graphique de description du comportement de la partie commande. Figure II.6 : Structure générale d'un grafcet. II.3.1 La composition d'un grafcet La liaison MACA13 Chapitre II 27 Introduction à l’Automatisation Est un arc orienté (ne peut être parcouru que dans un sens). A une extrémité d'une liaison il y a une (et une seule) étape, à l'autre une transition. Etape Correspond à une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine durée. On numérote chaque étape par un entier positif, mais pas nécessairement croissant par pas de 1, il faut simplement que jamais deux étapes différentes n'aient le même numéro. La transition Est une condition de passage d'une étape à une autre, cette condition est définie par une réceptivité qui est généralement une expression booléenne (c.à.d. avec des ET des OU) de l'état des capteurs. II.3.2 Les règles d'évolution Situation initiale L'étape initiale Caractérise le comportement de la partie commande d'un système en début de cycle. Elle correspond généralement à un positon d'attente. L'étape initiale est activée sans condition en début de cycle. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet. Franchissement d'une transition Une transition est validée si toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. L'évolution du grafcet correspond au franchissement d'une transition qui se produit sous deux conditions : si cette transition est validée. si la réceptivité associée à cette transition est vraie. Si ces deux conditions sont réunies, la transition devient franchissable et est obligatoirement franchie. II.3.3 Les structures de base des grafcets (Séquences simultanées et alternatives) Un grafcet est constitué par un ensemble d'étapes ; à chacune de ces étapes, on associe une variable Xi qui est égale à "1" si l'étape est active et à "0" si l'étape est inactive. [18] MACA13 Chapitre II 28 Introduction à l’Automatisation grafcet linéaire Il suffit d'utiliser une bascule RS par étape c-à-d. on désactivera une étape quand la suivante est active. Figure II.7 : Grafcet linéaire. Divergence simple en ET Quand la transition est franchissable, il suffit d'activer deux étapes au lieu d'une. Figure II.8 : Divergence en ET. Divergence en OU MACA13 Chapitre II 29 Introduction à l’Automatisation Quand l'étape ‘1’ est active et la réceptivité ‘A (ou B)’ est vraie, l’étape ‘2 (ou 3)’ devient active et l’étape ‘1’ désactive. Figure II.9 : Divergence en OU. Convergence en ET Quand les deux étapes (4 et 5) sont actives et la réceptivité ‘A’ est vraie alors l'étape 6 devient active et les deux étapes (4 et 5) désactives. Figure II.10 : Convergence en ET. Convergence en OU Quand l'étape ‘4 (ou 5)’ est active ET la uploads/Industriel/ ch2-introduction-a-l-x27-automatisation.pdf