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IUT de Toulon – Département GEII Automatismes Industriels LPAII 2012 - 2013 Aut

IUT de Toulon – Département GEII Automatismes Industriels LPAII 2012 - 2013 Automatismes Industriels nicolas.neanne@univ-tln.fr 2 IUT Toulon 2011/2012 Automatismes Industriels LPAII 2012 - 2013 Plan du Cours : I / Les Automates Programmables Industriels 1 – Présentation 2 – Structure et fonctionnement 3 - Caractéristiques II / Wago 750 / CoDeSys 1 – L'adressage des données 2 – Le langage IL 3 – Le langage ST 4 – Le Langage SFC 5 – Le langage LD 6 – Le langage FBD 7 – Le langage CFC (non IEC 1131-3) III / Schneider M- 340 / Unity 1 – Présentation matérielle 2 – Adressage des données 3 – Programmation IV / Siemens S7 / Step7 1 – Présentation matérielle 2 – Adressage des données 3 – Programmation 3 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 I / Les Automates Programmables Industriels 1 - Introduction Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années soixante, à la demande de l'industrie automobile américaine, qui réclamait plus d' adaptabilité de leurs systèmes de commande. Les coûts de l'électronique permettant alors de remplacer avantageusement les technologies alors utilisées. Avant : utilisation de relais électromagnétiques et de systèmes pneumatiques pour la réalisation des parties commandes ⇒logique câblée Inconvénients : cher, pas de flexibilité, pas de communication possible 4 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Contraintes du milieu industriel (1) : ✔ Influences externes : - poussières, - température, - humidité, - vibrations, - parasites électromagnétiques, … → Solution : utilisation de systèmes à base de microprocesseurs permettant une modification aisée des automatismes. ⇒logique programmée 5 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Contraintes du milieu industriel (2) : ✔ Personnel : - dépannage possible par des techniciens de formation électromécanique - possibilité de modifier le système en cours de fonctionnement ✔ Matériel : - Evolutif - Modulaire - Implantation aisée 6 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 L'Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique programmable, adapté à l'environnement industriel, qui réalise des fonctions d'automatisme pour assurer la commande de préactionneurs et d'actionneurs à partir d'informations logique, analogique ou numérique. Définition : Les API sont utilisés dans divers secteurs d'activités, que l'on peut regrouper en trois catégories : 7 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 - Les systèmes automatisés de production (SAP), dont l'objectif est d'apporter de la valeur ajoutée à une matière première, en respectant certaines contraintes (financières, normes de sécurité etc...). - L'industrie automobile, la métallurgie, - La production d'énergie (centrales nucléaires, thermiques, hydrauliques...) - L'industrie agro-alimentaire, pharmaceutique, - Le génie-chimique, la pétrochimie, - Les chaînes de conditionnement, - etc ... 8 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 - L'automatisation des bâtiments (GTB : Gestion Technique des Bâtiments), dont les objectifs sont : - L'amélioration du confort (gestion des ascenseurs, régulation de températures...), - La sécurité (alarmes anti-intrusion, détection de fumées...) - La réduction des dépenses énergétiques (gestion automatisée des consignes de température et d'éclairage...) - Engins de chantiers (grues...), - Tri postal, - etc... - L'automatisation de machines spéciales : 9 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Nature des informations traitées par l'automate : ➢Analogique : l'information est continue et peut prendre une valeur comprise dans une plage bien déterminée. C'est le type d'information délivrée par un capteur (pression, température …). Une grandeur analogique (tension, courant...) doit être convertie en grandeur numérique par une carte d'entrée spécifique pour pouvoir être traitée par le programme automate. ➢Numérique : l'information est contenue dans des mots codés sous forme binaire ou bien hexadécimale. Il peut s'agir d'une variable interne du programme (compteur...). ➢Tout ou rien (T.O.R.) : l'information ne peut prendre que deux états (vrai/faux, 0 ou 1 …). C'est le type d'information délivrée par un détecteur, un bouton poussoir … 10 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Architectures compacte et modulaires : : Automates modulaires Télémécanique Automate compact Logo (Siemens) 11 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Informations (capteurs, dialogue) Entrées Sorties Ordres (pré actionneurs, dialogue) Programme Traiter les informations entrantes pour émettre des ordres de sorties en fonction d’un programme. 2 - Structure & Fonctionnement d’un API 12 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Le cycle de fonctionnement est organisé en 4 tâches : Bus Entrées / Sorties Unité de Traitement RAM Module d' Entrées Module de Sorties Tâche 1 : Gestion du système (auto-contrôle de l’automate) Tâche 2 : Acquisition des données en entrée (mémorisation) Tâche 3 : Traitement des données (exécution du programme) Tâche 4 : Affectation des sorties (émission des ordres) 13 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Déroulement d'un Cycle-automate : Traitement Interne Lecture des Entrées Exécution du Programme Ecriture des Sorties 14 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Quelques fabriquants : 15 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Interface d'entrée : elle permet de recevoir les informations de la P.O (ou du pupitre) et de mettre en forme (filtrage, ...) ce signal tout en l'isolant électriquement (optocouplage) : Bus d'E/S 16 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➔ Coupleur d'entrées : « du bornier vers la mémoire image » Mise à jour de façon ponctuelle, à chaque cycle automate 17 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Exemple de Carte D'E TOR (750-400) : 18 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Interface de sortie : elle permet de commander les préactionneurs et éléments de signalisation du S.A.P. tout en assurant l'isolement électrique entre P.C et P.O. Bus d'E/ S Mise à jour de façon ponctuelle, à chaque cycle automate 19 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Exemple de Carte De S TOR à Relais (750-513) : 20 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Caractéristiques : La tension commutée par une sortie à Relai peut être une source continue ou alternative La fréquence de commutation admise est relativement faible ( < 1 Hz) 21 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Exemple de Carte De S TOR à Transistors (750-501) : 22 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Cractéristiques : La tension commutée par une sortie à transistor es nécessairement continue La fréquence de commutation peut être élevée (plrs kHz) 23 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 La Norme IEC 61131-3 définit les règles d 'écriture des programmes pour les API. Les fabricants d'API fournissent des logiciels de programmation plus ou moins fidèles à cette norme (de plus en plus tout de même). Le logiciel CoDeSys est une plateforme de développement ouverte, multi-cible, utilisée pour programmer les contrôleurs WAGO utilisés en TP. Il obéit aux spécification de la norme CEI 61131-3 II / Programmation des API Wago 750 sous CoDeSys 24 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Présentation du contrôleur WAGO 750-849 : Ports Ethernet pour le chargement des programmes, la supervision... Interface série (configuration) Bornes pour l'alimentation 24Vcc 25 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ➢Caractéristiques du contrôleur WAGO 750-849 : 26 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Toute donnée traitée par un programme automate possède : - Une Direction (Entrée, Sortie, Interne) - Un format (Bit, Octet, Mot ...) - Une Adresse (Chiffre indiquant la position de la donnée dans le plan mémoire de l'API). La syntaxe pour toute donnée est la suivante : % 'Direction' . 'Format' . 'Adresse' 1 / L'adressage des Données. 27 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 La direction : Une entrée est une valeur, provenant du process, qui ne peut être que lue par le programme chargé dans le contrôleur. Notation : %I.x.x Exemple : capteur, détecteur, bouton poussoir etc... Une sortie est une donnée à destination du process, dont la valeur peut être fixée par l'automate. (Remarque : Une sortie peut aussi être lue par le programme) Notation : %Q.x.x Exemple : voyant lumineux, commande d'un contacteur etc... Une variable interne est une donnée qui n'est pas liée à une interface d'E/S, mais une information gérée par le programme chargé dans l'API. Exemples : valeur d'un compteur, d'une temporisation, étape d'un grafcet … Notation : %M.x.x 28 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 Le format : ✔ Un bit est une valeur binaire ou encore booléenne dont la valeur est « VRAIE » (notée TRUE) ou « FAUSSE » (notée FALSE). Notation : %x.X.x.x Exemple : Un voyant lumineux est relié à la 4eme borne de la 1°carte de sorties T.O.R du rack automate. Son état correspondra à la variable booléenne : % Q X 0.3 ✔ Un octet est une donnée codée sur 8 bits Notation : %x.B.x 29 IUT Toulon Automatismes Industriels Cours LPAII 2012 - 2013 ✔ Un mot est une donnée codée sur 16 bit Notation : %x.W.x Exemple : Un capteur de température est relié à la 3eme entrée uploads/Industriel/ cours-autom-lpaii.pdf