Remerciez-le!

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

Cours : Informatique Industrielle Cours pour la formation de 2ème Année Ecole d

Cours : Informatique Industrielle Cours pour la formation de 2ème Année Ecole d’Ingénieurs-Spécialité Génie Electro-Mécanique République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur de la Recherche Scientifique et de la Technologie Université de Sfax Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax Département de Génie Mécanique Mohamed JALLOULI 2018-2019 Sommaire Chapitre I: Introduction Générale ........................................................................................................ 4 1) Structure de l’unité de traitement ................................................................................................ 4 1.1) Exemples de capteurs ........................................................................................................... 5 1.2) Exemples d’actionneurs ........................................................................................................ 5 2) Choix de l’unité de traitement ..................................................................................................... 6 3) L’AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL :A.P.I. .................................................... 6 3.1) Les différents types d'un automate ....................................................................................... 7 3.2) Les fonctions de base d'un automate .................................................................................... 7 3.3) Principaux constructeurs d’automates programmables ........................................................ 8 3.4) Paramètres utilisables par un automate: ............................................................................... 9 3.5 ) Les différents types d’adressage ........................................................................................ 10 4) Présentation d’un API Siemens de la série S7-200 ................................................................... 10 Chapitre II : LE GRAFCET ............................................................................................................... 15 1) Définition ............................................................................................................................... 15 2) Règles de syntaxes ................................................................................................................. 15 3) Structures de base .................................................................................................................. 16 4) Saut en avant (saut de séquence) ........................................................................................... 18 5) Saut en arrière (reprise de séquence) ..................................................................................... 18 6) Actions particulières .............................................................................................................. 18 7) Temporisations ...................................................................................................................... 19 8) Réceptivités particulières ....................................................................................................... 20 9) Comptage ............................................................................................................................... 21 10) Résumé ................................................................................................................................ 22 11) Séquences avec interaction mutuelles ................................................................................. 22 12 ) Macro-représentations ........................................................................................................ 24 13) GRAFCET hiérarchisés ....................................................................................................... 25 14) Forçage de situation d’une partie commande ...................................................................... 26 15) Instruction de figeage : ........................................................................................................ 30 16) Les deux niveaux de représentation du GRAFCET ............................................................ 31 17) Cas génériques ..................................................................................................................... 33 Chapitre III : Matérialisation des concepts de base du GRAFCET ................................................... 37 1) Etape ...................................................................................................................................... 37 2) Transition et réceptivité associée ........................................................................................... 37 3) Principe de l’évolution synchrone ......................................................................................... 38 3) Principe de l’évolution asynchrone ................................................................................. 38 5) Réalisation avec un opérateur bistable .................................................................................. 39 6) Réalisation avec un opérateur monostable ............................................................................ 39 7) Application : TP N°1 ............................................................................................................. 39 LANGAGES DE PROGRAMMATION DES API LES PLUS RÉPANDUS .............................. 40 1) Langage GRAFCET ou SFC (Sequential Function Chart) .................................................... 40 3) Langage à relais ..................................................................................................................... 41 4) Logiciel de programmation des API Siemens (S7200) ......................................................... 42 5) Langage IL (Instruction List) ou liste d'instruction ............................................................... 47 Chapitre IV : Réseaux d’Automates Siemens .................................................................................... 50 1) Les interfaces de communications ............................................................................................. 50 2) Protocoles de communications des API SIEMENS de la série S7200 ...................................... 52 2.1) Protocole PPI ...................................................................................................................... 52 2.2) Protocole MPI (réseau utilisant des unités S7-200, S7-300 et S7-400) .............................. 54 2.3) Protocole PROFIBUS ......................................................................................................... 55 2.4) Protocole TCP/IP ................................................................................................................ 56 2.5) Protocole personnalisé (communication programmable) .................................................. 58 3) Technique de communication entre automates S7200 .............................................................. 60 On donne quelques indications pour faire les exercices suivants : ................................................ 62 4) Exercices sur le réseau d’automates Siemens ............................................................................ 63 Chapitre V : RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS ........................................................................ 64 1) Définitions ................................................................................................................................. 64 2) Historique .................................................................................................................................. 64 3) Besoins ....................................................................................................................................... 64 4) Inconvénients: ............................................................................................................................ 64 5) Pyramide CIM ........................................................................................................................... 66 6) Topologie du Réseau ................................................................................................................. 69 6-1) Topologie "Etoile" .............................................................................................................. 69 6-2) Topologie "Bus" ................................................................................................................. 69 6-3) Topologie "Anneau" ........................................................................................................... 69 7) Les différents types de réseaux industriels : .............................................................................. 70 7-1) Les réseaux d’automates .................................................................................................... 70 Bibliographie ...................................................................................................................................... 75 Cours Informatique industrielle : Chapitre I 4 Chapitre I: Introduction Générale L’automatisation d’un système technique consiste à assurer la commande en adoptant un outil technologique. Pour réaliser la commande, le choix de l’outil technologique dépend du procédé et de sa complexité. L’automaticien dispose en général de deux solutions : ♦ Solution câblée à technologie électrique, électronique, pneumatique, ou autres. ♦ Solution programmée à technologie électronique : API, microprocesseur, microcontrôleur, multiprocesseur, micro-ordinateur, PC industriel, DSP, … Les API présentent l’avantage par rapport à la solution câblée de pouvoir dialoguer avec le procédé industriel. En présence d’une commande à technologie câblée, le changement du mode de commande entraîne directement le changement du câblage entre les différents composants, par contre en technologie programmée, on change seulement le programme. 1) Structure de l’unité de traitement • Technologie Câblée • Technologie programmée • Système de production • Gestion des infrastructures Alim capteurs Unité de traitements Séquenceur électronique - Portes logiques cablées - A mémoires, PAL, FPGA,…. Système microprogrammé - Automates industriels Cartes industrielles à microprocesseur - Systèmes dédiés à microprocesseur - … Interfaces de sortie Interfaces d’entrée Alimentation Unité de traitement Alim sortie Depuis les capteurs Vers les Pré-acationneurs Consignes Ordres Partie Commande Comptes-rendus Cours Informatique industrielle : Chapitre I 5 1.1) Exemples de capteurs 1.2) Exemples d’actionneurs Les actionneurs transforment l’énergie reçue en énergie utile. Capteur de proximité Capteur d’humidité Détecteur de gaz Capteur de niveau Cellule photoélectrique Détecteur de choc Interrupteur miniature Bouton poussoir Bouton d’arrêt Moteur pas à pas Voyants Electrovanne Buzzer Afficheur 7 segments Vérin Vérin rotatif Ventilateur Résistance chauffante Cours Informatique industrielle : Chapitre I 6 2) Choix de l’unité de traitement Le choix d’une technologie d’unité de traitement dépend de nombreux paramètres. Les critères essentiels permettant un choix sont définis ci-après SOLUTION ENVISAGEE CONDITIONS DE CHOIX Développement spécifique d’une carte (interne ou externe) • Production en grande série • Temps de développement élevé • Niveau de compétence élevé • Adaptabilité très faible • Maintenance par remplacement • Nombre d’entrées/sorties faible Adaptation d’une carte industrielle • Production en petite et moyenne série (PCOS, OS 9, OS 9000 ou autre système • Temps de développement moyen d’exploitation) • Niveau de compétence élevé • Adaptabilité bonne • Maintenance par fournisseur Automate programmable industriel • Production en très petite série ou unitaire • Temps de développement court • Niveau de compétence moyen • Adaptabilité selon fournisseur • Maintenance par fournisseur Pc industriel ou équivalents • Production en très petite série ou unitaire • Temps de développement court • Niveau de compétence élevé • Adaptabilité excellente • Maintenance par fournisseur D’autres critères de sélection se retrouvent dans chacune de ces catégories capacité de traitement, vitesse de traitement, capacité de mise en réseau, multitâche, temps réel.., 3) L’AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL :A.P.I. PROGRAMMABLE LOGICAL CONTROLER :P.L.C. Automate programmable : ordinateur spécialisé dans le pilotage de systèmes automatisés Avant 1969 la commande est assurée par des armoires à relais électromécanique. En 1969-70 date de la première apparition d’un API aux Etats-Unis dans le secteur de l’industrie automobile. Actuellement les automates programmables industriels sont devenus plus que le simple remplaçant des armoires à relais. Ils assurent les fonctions d’automatismes séquentiels, commande d'axes, régulation PID, communications, diagnostic… Maintenant, les automates programmables sont capables d'effectuer d'autres fonctions et ne se limitent pas aux opérations séquentielles. Les efforts des fournisseurs sont tournés vers l'outil de développement unique servant non plus à programmer un appareil isolé, mais un système d'automatisation complet. Cours Informatique industrielle : Chapitre I 7 3.1) Les différents types d'un automate Module programmable API moyen gamme API Modulaire 3.2) Les fonctions de base d'un automate Il permet de remplacer une réalisation câblée comportant des composants combinatoires (portes) et séquentiels (bascules, séquenceurs,...) par un programme. Un programme est une suite d'instructions, qui sont exécutées l'une après l'autre. Si une entrée change alors qu'on ne se trouve pas sur l'instruction qui la traite et que l'on ne repasse plus sur ces instructions, la sortie n'est pas modifiée. C'est la raison de la nécessité de bouclage permanent sur l'ensemble du programme. Par rapport à un câblage, on a donc deux inconvénients : temps de réponse (un changement des entrées sera pris en compte au maximum après le temps d'un passage sur l'ensemble du programme, c'est ce qu'on appelle le temps de scrutation, qui sera souvent de l'ordre de la milliseconde) et non simultanéité (on n'effectue qu'une instruction à la fois). Mais ces temps étant en général très inférieurs aux temps de réaction des capteurs et actionneurs (inertie d'un moteur par exemple), ceci n'est que rarement gênant. L'avantage est que c'est programmable, donc facilement modifiable. Les avantages essentiels d’un automate programmable par rapport à d’autres outils informatiques sont : • L’API est capable d’être connecté directement aux capteurs et aux actionneurs. • L’API est conçu pour supporter les sévères contraintes d’environnement (exemple : température, vibration, coupures fugitives du courant). Tout automate programmable possède : • des entrées, des sorties, des mémoires internes : toutes sont binaires (0 ou 1), on peut les lire (c.a.d connaître leur état) (même les sorties), mais on ne peut écrire (modifier l'état) que sur les sorties et les mémoires internes. Les mémoires internes servent pour stocker des résultats temporaires, et s'en resservir plus tard. • des fonctions combinatoires : ET, OU, NON,…. • des fonctions séquentielles : bascules RS (ou du moins Set et Reset des bascules), temporisations, compteurs/décompteurs mais aussi quelquefois registres à décalage, etc... • des fonctions algorithmiques : sauts (vers l'avant mais aussi quelquefois saut généralisés), boucles, instructions conditionnelles... • de plus il permet de créer, essayer, modifier, sauver un programme, quelquefois par l'intermédiaire d'une console séparable et utilisable pour plusieurs automates. Désormais cette fonctionnalité est également possible sur PC, permettant une plus grande souplesse, une assistance automatique, des simulations graphiques,... mais pour un prix supérieur. Ce qui différencie les automates, c'est la capacité (entrées, sorties, mémoires internes, taille de programme, nombre de compteurs, nombre de temporisations), la vitesse mais uploads/Industriel/ cours-info-indus.pdf