Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 1 Chapitre 4: Automates Progra

Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 1 Chapitre 4: Automates Programmables Industriels (API) I. INTRODUCTION Un Automate Programmable Industriel est une machine électronique, programmable destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des procédés automatiques. Les automates programmables industriels sont apparus aux Etats-Unis vers 1969 où ils répondaient aux désirs des industries de l’automobile de développer des chaînes de fabrication automatisées. On utilise les API dans tous les secteurs industriels pour la commande des machines (convoyage, emballage...) ou des chaînes de production (automobile, agroalimentaire ...) ou il peut également assurer des fonctions de régulation de processus (métallurgie, chimie ...). Il est de plus en plus utilisé dans le domaine du bâtiment pour le contrôle du chauffage, de l'éclairage, de la sécurité ou des alarmes. II. Architecture des A.P.I. 1. Aspect extérieur Les automates peuvent être de type compact ou modulaire. - Les automates type compact ou monobloc intègrent le processeur, l'alimentation, les interfaces d’entrées / sorties. Ces automates sont de fonctionnement simple et sont généralement destinés à la commande de petits automatismes faisant appel à une logique séquentielle et utilisant des informations tout-ou-rien. Exemples : LOGO de Siemens, ZELIO de Schneider, S7-200 de Siemens... Fig.1 Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 2 - Pour les automates type modulaire, le processeur, l'alimentation et les interfaces d'entrées / sorties résident dans des unités séparées (modules) et sont fixées sur un ou plusieurs racks. La modularité des API permet un dépannage rapide et une plus grande flexibilité. Fig.2 La structure générale d’un API est donnée par cette figure : Fig.3 : Structure générale d’un A.P.I Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 3 2. Structure interne de l’automate La figure 4 représente la structure de base d’un API : L'API 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 donc de quatres parties : - Le processeur; - La mémoire ; - L’alimentation - Les interfaces Entrées/sorties Ces parties sont reliées entre elles par des Bus (ensemble câblé autorisant le passage de l’information entre ces 4 secteurs de l’API). La structure interne d’un API est assez voisine de celle d’un système informatique simple, L'unité centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions programme. Les instructions sont effectuées les unes après les autres, séquencées par une horloge. 2.1 Le processeur : Le processeur, gère l’ensemble des échanges informationnels en assurant : - La lecture des informations d’entrée. - L’exécution des instructions du programme mis en mémoire. - La commande ou l’écriture des sorties. Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 4 2.2 La mémoire: La mémoire de l’API est l’élément fonctionnel qui peut recevoir, conserver et restituer des informations. Elle est divisée en deux parties :  La mémoire Programme Permet le stockage des instructions du programme à exécuter par l’API. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte)  La mémoire de données Utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle contient les états des capteurs et pré-actionneurs. Elle fait partie du système entrées-sorties : en permettant le stockage de l’image des entrées reliées à l’interface d’entrée et l’état des sorties élaborées par le processeur. 2.3 L’alimentation : Le module d’alimentation transforme l’énergie externe provenant du réseau en en la mettant en forme afin de fournir aux différents modules de l’API les niveaux de tension nécessaires à leur bon fonctionnement. En général, les automates actuels utilisent un bloc d’alimentation alimenté en 240 Vac et délivrant une tension de 24 Vcc. 2.4 Les interfaces entrées/sorties : Les interfaces d’entrées/sorties, appelés aussi coupleurs d’entrées/sorties, sont des cartes électroniques qui assurent la liaison entre l’UC de l’automate programmable et la Partie Opérative (le processus via les capteurs et les pré-actionneurs). Les A.P.I. offrent une grande variété d’E/S comme : • E/S T.O.R. (binaires 0 ou 1). • E/S numériques (l'information est contenue dans des mots codés sous forme binaire) • E/S spéciales (modules intelligents) comme les E/S analogiques, les cartes de comptage rapide et les cartes de régulation P.I.D. Le nombre d’E/S varie suivant le type d’automate. Les cartes d’E/S ont une modularité de 8, 16 ou 32 voies. Elles admettent ou délivrent des tensions continues 0 - 24 Vcc. Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 5 §Iinterfaces d’entrées : Permettent la connexion à l’API d’une multitude des capteurs. Elles comportent des adresses d’entrée, une pour chaque capteur relié. Elles sont destinées à : · Recevoir l'information en provenance du capteur · Traiter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en isolant électriquement l'unité de commande de la partie opérative. Fig.4 : Exemple d’une entrée TOR Interfaces de sorties : Permettent la connexion à l’API d’une multitude de pré actionneurs. Elles comportent des adresses de sorties, une pour chaque preactionneur. Elles sont destinées à : · Commander les pré-actionneurs et éléments des signalisations du système · Adapter les niveaux de tensions de l'unité de commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une isolation galvanique entre ces dernières. Fig.5 : Exemple d’une sortie TOR Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 6 III. Câblage de l’automate 1. Raccordement des alimentations : Le bloc d’alimentation permet de fournir à l’automate l’énergie nécessaire à son fonctionnement. Ils délivrent, à partir d’un réseau électrique alternatif, des sources de tension nécessaires à l’automate tels que : +5V, 12Vet 24V en continu. Fig.6 : Raccordement des alimentations 2. Câblage des entrées / sorties d'un automate : 2.1. Branchement des Entrées TOR L'alimentation électrique pour les capteurs /détecteurs peut être fournie par l'automate (en général 24V continu) ou par une source extérieure. Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 7 L’automate dispose généralement d’un commun à toutes les entrées. Il est possible de câbler à l'automate, des contacts classiques, mais aussi des capteurs électroniques deux ou trois fils.  Exemple : Fig.7: Exemple de câblage des entrées sur un API 2.2. Branchement des sorties Le principe de raccordement consiste à envoyer un signal électrique vers le pré-actionneur connecté à la sortie choisie de l'automate dès que l'ordre est émis (voir figure 8). L'alimentation électrique est fournie par une source extérieure à l'automate programmable. Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 8 Les sorties comportent généralement un commun pour 3 ou 4 sorties. Cela permet d’alimenter des pré-actionneurs de tensions différentes. Figure 8: Exemple de câblage des sorties sur un API  Exemple de câblage des entrées sorties de l’API TSX 17 : Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 9 IV. Principe de fonctionnement d’un A.P.I :Le cycle d’un A.P.I. Une des caractéristiques de l’automate est de fonctionner de façon cyclique On définit alors la notion de cycle et de temps de cycle (entre 1ms et 30ms environ). Ce cycle comprend 5 phases : • Phase 1 : Lecture ou Acquisition des entrées: Prise en compte des informations des modules d’entrées et écriture de leur valeur dans RAM (zone DONNEE). • Phase 2 : Exécution de le programme ou Traitement des données : Lecture du programme (située dans la RAM programme) par l’unité de traitement, lecture des variables (RAM données), traitement et écriture des variables (internes, sorties … ) dans la RAM données. • Phase 3 : Traitement de toute demande de communication • Phase 4 : Exécution du test d’auto--diagnostic (Gestion du système Autocontrôle de l’automate) • Phase 5 : Ecriture des sorties : Lecture des variables de sorties dans la RAM données et transfert vers le module de sorties. Fig.9: Cycle typique d’exécution des programmes d’un A.P.I. Cours Automatisme Industrielle Chapitre 4 Page | 10 V. Programmation des A.P.I. La réalisation d’une partie commande en logique programmée nécessite la traduction du modèle concerné (GRAFCET, schémas, équations, ...) en programme exécutable par la machine. L’élaboration d’un tel programme vise donc à écrire les équations d’activation de sorties de l’API et les conditions associées. Elle constitue la phase logicielle de l’application. 1. Adressage des entrées/sorties L'affectation des entées et des sorties permet de faire l'adressage entre le matériel et l'API en fonction de son câblage. D'un point de vue de la programmation on travaillera sur l'adressage des E/S. Les entrées et les sorties sont notées par un mot de la façon suivante : %xy.z x : les sorties seront notées par la lettre Q (Output) les entrées seront notées par la lettre I (Input) y : c’est l’emplacement physique du module analogique (numéro de module) z : c’est le numéro de la voie utilisée  Exemple : On a câblé un BP nommé DCY sur l'entrée n°5 de la carte d'entrée du module 3 et un voyant sur la sortie n°0 de la carte de sortie du module 2. Donner l’adressage de l'entrée et de la sortie. L’entrée: %I3.5 La sortie: %Q2.0  Exemple d’adressage Le TSX 37-22 : dispose de 6 emplacements dans le rack de base pour monter différentes cartes uploads/Industriel/ chp4-automatisme.pdf