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UNIVERSITÉ MOHAMED V RABAT ÉCOLE SUPÉRIEURE DE TECHNOLOGIE - SALÉ AUTOMATE PROG

UNIVERSITÉ MOHAMED V RABAT ÉCOLE SUPÉRIEURE DE TECHNOLOGIE - SALÉ AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) CHAPITRE 3 : INFORMATIQUE INDUSTRIELLE PROFESSEUR : I.BOUGANSSA DÉPARTEMENT MAINTENANCE INDUSTRIELLE 17/12/2020 1 DUT GEII/GIM – EST-Salé - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 17/12/2020 2 3.1 Introduction 3.2 Description d’un API 3.3 Classification des APIs 3.4 Structure interne d’un API 3.5 Aspect de programmation 3.6 Fonctionnement API : Automate Programmable Industriel III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.0 PLAN DU CHAPITRE III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.1 INTRODUCTION 3.1.1 STRUCTURE D’UN SAP SAP : SYSTÈME AUTOMATISÉ DE PRODUCTION 17/12/2020 3 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Un SAP comporte : o Une partie opérative (PO) procède au traitement des matières d’œuvre afin d'élaborer la valeur ajoutée ; c’est la partie mécanique du système qui effectue les opérations. Elle est constituée d’actionneurs tels que vérins, moteurs… utilisant de l’énergie électrique, pneumatique, hydraulique... o Une partie interface (contrôle) (PI) : est la partie se trouvant entre les deux faces PO et PC qui traduit les ordres et les informations. o Une partie commande (PC) qui coordonne la succession des actions sur la PO avec la finalité d'obtenir une valeur ajoutée. III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.1 INTRODUCTION 3.1.1 STRUCTURE D’UN SAP 17/12/2020 4 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Selon sa complexité, la réalisation de la PC fait appel à diverses technologies dont les plus couramment utilisées sont : o Relais électromécaniques o Relais statiques électroniques o Relais pneumatiques LOGIQUE CÂBLÉE o Automate programmable (API) o Cartes électroniques à base d’un microcontrôleur uC) LOGIQUE PROGRAMMÉE o En cas de SAP complexes, les relais deviennent lourds à mettre en œuvre et couteux. o L’API est adapté aux problèmes de commande et d’acquisition des données : (dizaines jusqu’à plusieurs milliers d’E/S). III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.1 INTRODUCTION 3.1.2 LOGIQUE CÂBLÉE / PROGRAMMÉE 17/12/2020 5 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Un API : Ensemble Hardware et Software Au niveau Hardware, il se compose de Une alimentation Une unité centrale ou CPU De modules E/S digitales ou analogiques De cartes intelligentes métier ou coupleurs de communication pour dialoguer avec le monde extérieur. Un bus de communication (dialogue entre CPU et modules). Au niveau Software Un système d’exploitation dans la CPU De la mémoire dans la CPU répartie en différentes zones : bits internes, tempos, données, programme. Un logiciel approprié : STEP 7, PL7… 17/12/2020 6 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.1 CONSTITUTION D’UN API DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.1 CONSTITUTION D’UN API 17/12/2020 7 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.2 CARTES D’ENTRÉE TOR 17/12/2020 8 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Chaque carte TOR comporte 8, 16, ou bien 32 entrées logiques. L’API reçoit les informations du processus à partir des capteurs liées à ses entrées. Les capteurs TOR sont connectés ensemble par le pôle +24v fournie par l’API et leurs sorties sont connectés aux entrées I0.0, I0.1, I0.2, ... On distingue entre : o les contacts à ouverture qui sont fermés au repos et, o les contacts à fermeture qui sont ouverts au repos. III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.2 CARTES D’ENTRÉE TOR 17/12/2020 9 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Le moteur ne fonctionne que si le programme autorise la fermeture du relais Q0.0. III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.3 CARTES DE SORTIES TOR 17/12/2020 10 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Chaque carte comporte 8, 16, ou bien 32 sorties logiques. L’API commande le processus en connectant des actionneurs via les points de connexion de l’API appelés sorties à une tension de commande de 24 V. Ceci permet de : o démarrer ou d’arrêter un moteur, o faire monter ou descendre des vannes, ou o allumer et éteindre des lampes. Les pré-actionneurs se connectent à la borne négative 24V de l’API et suivant le programme traité, l’API, équipé par des relais, distribue le 24V vers les pré-actionneurs. III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.3 CARTES DE SORTIES TOR 17/12/2020 11 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) A la différence des signaux binaires, les signaux analogiques sont capables de prendre n'importe quelle valeur comprise entre 0V et 10V ou de 0 à 20mA. Exemples de grandeurs analogiques: o Température -50 ... +150°C o Débit 0 ... 200 l/min o Vitesse 0 ... 1500 tr/min. En utilisant un transducteur de mesure, ces variables sont converties en tensions électriques, en courants ou en résistances. Pour une vitesse mesurée de 865 tr/min, le transducteur de mesure afficherait une tension de 3,65 v. Ces tensions électriques, courants et résistances sont ensuite connectés à un module analogique qui numérise le signal (CAN). III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.4 CARTES D’E/S ANALOGIQUES 17/12/2020 12 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.2 DESCRIPTION D’UN API 3.2.4 CARTES D’E/S ANALOGIQUES 17/12/2020 13 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Un API se caractérise par o Une programmation qui offre un langage destinée à l’automaticien (et non celui de l’informaticien). o Des possibilités de simulation et de visualisation qui apportent à l’utilisateur une aide efficace à la mise au point et à l’exploitation (modification aisée de l’automatisme). o Une puissance de traitement et un ensemble de cartes spécialisées permettant un développent aisé d’applications particulières : communication, asservissement d’axes, régulation. o Des possibilités d’extension en termes d’entrées / sorties. III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.3 CLASSIFICATION DES API 3.3.1 CARACTÉRISTIQUES D’UN API 17/12/2020 14 DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Logique cablée Volume & niveau d’automatisme nombre d’équipement SOFT PLC : PC industriel et logiciel automate modulaire (réseaux et métiers) automate compact Relais programmable 17/12/2020 15 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.3 CLASSIFICATION DES API 3.3.2 TAILLE D’UN API DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 17/12/2020 16 LES COMPACTS SIEMENS LOGO CROUZET MILLENIUM SCHNEIDER ZELIO SCHNEIDER TWIDO MOELLER PS4 Types d'API : 1) Compacts (monoblocs) 2) Racktables 3) Modulaires III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.3 CLASSIFICATION DES API 3.3.3 API COMPACT III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 17/12/2020 17 MODULAIRES ET RACKTABLES SIEMENS S7-300 SCHNEIDER TSX 37 MOELLER SCHNEIDER TSX 57 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.3 CLASSIFICATION DES API 3.3.4 API MODULAIRE III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Mémoire de données (bits, mots, tempos, compteurs, … Processeur Alimentation Cartes d'entrées Cartes de sorties Mémoire de programme Interfaces de communication Capteurs, Boutons, .. Console, PC, API, Bus Bus Cartes d'entrées Cartes de sorties Cartes de sorties Pré-actionneurs,… Secteur Alimentation : transforme la tension (220 V~) en continue (4, 12, 24V, 48V) 17/12/2020 18 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.4 STRUCTURE INTERNE D’UN API 3.4.1 SYNOPTIQUE DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Processeur Aussi appelé : • Unité de traitement (UT), • Central Process Unit (CPU), • Unité Centrale (UC). C'est le cœur de l'API Dialogue Lecture Ecriture Mémoire de données Cartes d'entrée Cartes de sortie Mémoire de programme Interfaces de communication 17/12/2020 19 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.4 STRUCTURE INTERNE D’UN API 3.4.2 PROCESSEUR DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Alimentation et mémoires Mémoire de programme : Contient le programme à exécuter. De type RAM, EPROM, EEPROM, Flash, … (selon la marque, le modèle, le choix de l'utilisateur, …). Parfois, composée d'une zone de RAM sauvegardée par pile et d'une autre zone d'EEPROM amovible (ou non), qui sert de sauvegarde sans pile. Mémoire de données : Contient les informations dont l'API à besoin pour exécuter le programme (Valeurs des entrées, consignes) ou que l'API pilote (valeur des sorties, temporisations, compteurs, …). Parfois, il existe une zone de bits et une zone de mots indépendantes l'une de l'autre. Une partie de cette mémoire de type RAM (mots, valeur des temporisations et compteurs) est sauvegardée en cas de coupure d'alimentation. Ces 2 zones mémoire peuvent cohabiter sur la même carte électronique ou être situées sur des cartes différentes. 17/12/2020 20 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.4 STRUCTURE INTERNE D’UN API 3.4.3 MÉMOIRES DUT GEII/GIM - ESTS - UM5 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) On distingue les cartes TOR (Tout Ou Rien) et les cartes ANA (ANAlogique). Existent pour différentes tension d'utilisation : courant continu (24, 48 V), courant alternatif (220 V). Une carte est en général constituée de plusieurs voies, par multiples de 2 (2, 4 , 8, 16, 32, 64). Les différentes voies ont souvent des communs d'alimentation (groupe de 8, de 16 , …). 17/12/2020 21 III. AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) 3.4 STRUCTURE INTERNE D’UN uploads/Industriel/ a-p-i-api-utomate-rogrammable-ndustriel.pdf