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Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Modu

Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Module: Processus industriels Département de Génie électrique Code : UEF1221 1 Chapitre III : Généralité sur la programmation des A.P.I L’étude des API fait partie de la discipline « Informatique Industrielle » qui utilise les théories de l’automatique et les moyens de l’informatique dans le but de résoudre des problèmes de nature industriels. III.1) Définition d’un API (Norme NFC 63-850): C’est un appareil électronique qui comporte une mémoire programmable par un utilisateur automaticien à l’aide d’un langage adapté. Il est destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel, des procédés logiques séquentiels. III.2) Historique des API: Les API sont apparus aux U.S.A vers 1969, où ils répondaient aux désires des industries de l’automobile de développer des chaînes de fabrications automatisées qui pourraient suivre l’évolution des techniques et des modèles fabriqués. Les premiers produits des API sont de marque MODICON et ALLEN-BRADLEY aux USA 1969. En France 1971, par EDF, MERLIN-GERIN et ALSPA. L’API s’est ainsi substitué aux armoires à relais en raison de sa souplesse (mise en œuvre et évolution), mais aussi parce dans les automatismes de commande complexe, les coûts de câblage et de mise au point devenaient top élevées. III.3) Les langages des API: Aux USA, les problèmes de logique (en industrie) ont été résolus par des armoires à relais, puis par des mini-ordinateurs et en fin des API. En Europe, on a utilisé les armoires à relais, puis la logique statique (portes logique) et en fin la logique programmable (API). Chaque marque API a un langage spécifique, malgré les ressemblances qui existent. Les langages des API peuvent êtres classés en deux groupes : III.4) Les des langages graphiques: Ils ont été les premiers utilisés sur les API et le plus ancien est le langage (schéma) à relais, (Ladder en Anglais). Les autres langages graphiques sont: le langage (schéma) booléen ou le Logigramme (FBD: function block diagramm) et le GRAFCET (SFC: sequentiel fonction chart). III.4.1) Le langage à relais (LD, Ladder): Il a été créé par des américains à partir des schémas (électriques) à relais. L’intérêt principal est le passage presque direct de la logique câblée à celle programmée. Les constituants du schéma à relais sont aux nombre de cinq et ils sont récapitulés dans le tableau ci-dessous: Types de constituants Convention américaine Convention européenne Signification Constituants logiques Relais normalement ouvert. Relais normalement fermé. Ouverture de branche parallèle. Fermeture de branche parallèle. Symbole d’affectation Affectation du résultat à une variable interne (X) ou de sortie (Y). a a X ou Y X ou Y a a Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Module: Processus industriels Département de Génie électrique Code : UEF1221 2 Matérialisation de l’opérateur « ET » Y= a.b : Matérialisation de l’opérateur « OU » Y= a+b : Exemple : programme Ladder d’un API de marque MODICON. Il utilise un format à cinq constituants. Les quatre premières positions A, B, C, D de la ligne sont réservées aux constituants logiques, la dernière position est le symbole d’affectation identifiant par un numéro de ligne et la variable intermédiaire (mémoire de travail) ou la variable de sortie (commande du procédé) à positionner suivant la logique programmée. La ligne 0100 positionne la mémoire intermédiaire numéro 0100 à 1 si les entrées 1010 et 1011 sont respectivement à 1 et à 0 ou si 1012 est à 1, et si 1013 est à 1. Cette ligne correspond à l’équation booléenne:     0100 D . C B . A   , dans laquelle [0100] indique le contenu de la mémoire d’adresse 0100. Afin de compenser la limitation en nombre de termes par ligne, il a été prévu la possibilité de chaînage. C’est le cas dans l’exemple : la variable intermédiaire [0100] conditionne la mise à 1 de la sortie 0016 qui commande le procédé. On retrouve la même utilisation d’une variable intermédiaire [0110], résultant d’une équation non figurée dans le schéma, qui valide l’entrée complémentée 1021. Sur MODICON les variables intermédiaire sont codées 0xxx. En langage ladder l’exécution se fait ligne par ligne à chaque cycle. Une ligne est elle- même exécuté de gauche à droite. a Y b a b Y 24 V 0 V 1012 0100 A 1010 B 1011 C D 1013 A 1010 0016 0100 1020 0110 1021 Constituants logiques Symbole d’affectation mémoire/sortie Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Module: Processus industriels Département de Génie électrique Code : UEF1221 3 III.4.2) Le langage booléen (logigramme), (FBD : function block digramm): Il a été développé en Europe. Il permet de programmer sur un API les équations (logique) d’un automatisme sous forme d’un schéma logique (portes logiques et bascules). Puisque, la représentation la plus adéquate du fonctionnement d’un automatisme est le GRAFCET, alors tous les langages peuvent êtres un codage ou une matérialisation de ce dernier. En particulier, le langage FBD est un programme (schéma logique) des équations représentant les réceptivités, les étapes et leurs actions associées par des portes logique et des bascules. - Les réceptivités sont réalisées par des portes logiques (AND, OR, NO, …). - Les étapes sont réalisées par un enchaînement de bascules (mémoires) (RS, JK). Le branchement des éléments dépend de la structure du GRAFCET (branche unique, branches multiples). Un tel circuit (portes logiques et bascules) est appelé séquenceur, car il matérialise un procédé à fonctionnement séquentiel. A) Branche unique : Le principe est le suivant : On active la bascule de l’étape suivante « i » (Xi=1) que si la bascule de l’étape précédente « i-1» est déjà dans l’état « 1 » (Xi-1=1) et si la réceptivité associé est égale à « 1 » (ri-1=1). Ensuite la bascule de l’étape suivante « i » étant passée dans l’état « 1 » (Xi=1) devra désactiver l’étape précédente « i-1 » (Xi-1=0) en remettant sa bascule à « 0 ». La sécurité du fonctionnement de l’ensemble exige qu’a la mise sous tension, seul la bascule de l’étape initiale (numéro 0) soit activée et tous les autres (numéros 1, 2, …) soient désactivées. Ceci est obtenu en envoyant le signal d’initialisation sur l’entrée « S » d la première bascule et sur les entrées « R » de toutes les autres bascules. S0 Q0=X0 R0 Module standard r0 Actions S1 Q1=X1 R1 r1 Actions Initialisation « INIT » Liaison d’activation Activation « a » Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Module: Processus industriels Département de Génie électrique Code : UEF1221 4 L’étape initiale (numéro 0):       X R a INIT S 1 0 0 L’étape « i » (i0):          1 i i 1 i 1 i i X INIT R X . r S B) Branches multiples: B-1) Divergence en OU : En général, si on a « n » branches après l’étape « i », les équations sont : B-2) Divergence en ET : B-3) Convergence en ET : j j+1 k k+1 i b b a b a Les équations des étapes j et k sont :        1 j X R X . b a S j i j ;        1 k X R X . b S k i k La désactivation de l’étape i (Xi=0) doit être faite si une des étapes j ou k est active (Xj=1 ou Xk=1) et ses équations sont:         X X R amonts. en é(s) réceptivit de(s) et (s) étape (s) de dépent ... S k i i j 1 2 i … n r1 r2 rn … S1= r1.Xi, S2= r2.Xi, …, Sn= rn.Xi. Ri=X1+ X2+ … +Xn i r 1 2 … n Si l’étape « i » est active (Xi=1) et si la réceptivité r=1, les étapes 1, 2, …, n doivent être activées simultanément : S1= S2= … Sn= r.Xi Ri=X1.X2. … .Xn 1 2 … n i r L’étape « i » ne peut être active (Xi=1) que si les étapes 1, 2, …, n sont simultanément activées et si la réceptivité « r » est vraie (r=1): Si=X1.X2. … .Xn.r Dès que l’étape « i » est active, les étapes 1, 2, …, n sont désactivées : R1= R2= … Rn= Xi Université A. Mira-Bejaia M1 Automtismes Industiels Faculté de Technologie Module: Processus industriels Département de Génie électrique Code : UEF1221 5 B-4) Convergence en OU : Si=X1.r1+ X2.r2+ …+ Xn.rn Dès que l’étape « i » est active, les étapes 1, 2, …, n sont désactivées : R1= R2= … Rn= Xi C) Exemple : Les entrées des bascules RS :       X R z e . X S 1 0 6 0 ,          z X . X R e . d . X m . X S 4 2 1 5 0 1 uploads/Industriel/ chapitre-3-generalite-sur-la-programmation-des-ap.pdf