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FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE MASTER1 AIP SEMESTRE II P

FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE MASTER1 AIP SEMESTRE II Programmation Avancée des API Mr. CHAABNA USTHB Le 05.03.2022 E-mail: chaabna.a.contact@gmail.com 1) Rappel sur le principe de fonctionnement d’un API 2) Les différents modes d’adressage 3) Opérations sur les accumulateurs 5) Les fonctions et les blocs fonctionnels paramétrés 4) Exploitation des informations du Mot d’étatProgrammation Avancée des APIProgramme Mode d’évaluation : Contrôle continu : 40% Examen final : 60% 05/03/2022 2 CHAPITRE 1 : Rappel sur le principe de fonctionnement d’un API 05/03/2022 3 05/03/2022 4 INTRODUCTION Un Automate Programmable Industriel est une machine électronique, programmable par un personnel non informaticien et destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des procédés automatiques. Les constructeurs des API : Siemens (CPU Gamme SIMATIC S7), Schneider (CPU Série 5, gamme TSX85), Omron (CPU 200H, CQM1, CPM1), Allen Bradley (CPU 5.03 / 5.04), Kewei série Lp, … 05/03/2022 5 Domaines d'emploi des automates : 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 (industriel) pour le contrôle du chauffage, de l'éclairage, de la sécurité ou des alarmes. 05/03/2022 6 Nature des informations traitées par l'automate : Les informations traitées par un API peuvent être de type : ➢Tout ou rien (T.O.R.) ou logique : l'information ne peut prendre que deux états (0 ou 1 …). C'est le type d'information délivrée par un détecteur, un bouton poussoir … ➢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 …) ➢Numérique : l'information est contenue dans des mots codés sous forme binaire. C'est le type d'information délivrée par un ordinateur ou un module intelligent. 05/03/2022 7 • Caractéristiques techniques d’un API: – Compact ou modulaire – Tension d’alimentation – Taille mémoire – Temps de scrutation (cyclique) – Sauvegarde (EPROM, EEPROM, RAM, …) – Nombre d’entrées / sorties – Modules complémentaires (analogique, communication,..) – Langage 05/03/2022 8 Structure d’un système complet : La figure suivante représente un A.P.I. avec divers périphériques et auxiliaires qui représentent son environnement. 05/03/2022 9 Structure interne de l’automate : L’A.P.I. est constitué principalement de trois parties : •Une unité centrale qui est le cerveau qui se trouve derrière toute prise de décision logique. •Des coupleurs d’entrées/sorties qui assurent la liaison entre l’unité centrale et le monde extérieur (capteurs, préactionneurs, etc…) •Des coupleurs de périphériques. Ces éléments communiquent par un bus appelé Bus d’entrées/sorties. 05/03/2022 10 L’unité centrale ou UC : L’UC est caractérisée par son processeur et sa mémoire centrale. Le rôle de l’UC est d’exécuter les programmes qui se trouvent dans la mémoire. a) Le processeur : Il gère le fonctionnement de l’automate programmable et exécute les instructions du programme au rythme de son horloge. Il réalise toutes les fonctions logiques, arithmétiques et de traitement numérique (transfert, comptage, temporisation ...). 05/03/2022 11 b) la mémoire centrale : La mémoire d’un automate comporte une zone programme (ou mémoire programmes ou utilisateurs), une zone données (ou mémoire données) et une zone réservée au moniteur ou système d’exploitation qui est le logiciel de gestion de l’A.P.I. • La mémoire programme contient les programmes utilisateurs (à exécuter). Elle est en technologie RAM sauvegardée par pile ou batterie ou en EPROM ou actuellement en EEPROM. • La mémoire données est organisée de façon spécialisée, elle est câblée directement sur les coupleurs d’entrées/sorties (elle contient les états des capteurs et pré-actionneurs). Elle est en technologie RAM obligatoirement et généralement sauvegardée par pile ou batterie. 05/03/2022 12 Principe de fonctionnement d’un A.P.I Le cycle d’un A.P.I Lorsqu’on a affaire à un ordinateur, l’exécution du programme se fait en général ligne par ligne et d’une façon asynchrone. Une des caractéristiques de l’automate est de fonctionner différemment c.à.d de façon cyclique. En effet avant d’exécuter quoi que ce soit, l’automate lit entièrement son programme ; et une fois l’exécution terminée recommence les mêmes opérations. On définit alors la notion de cycle et de temps de cycle (entre 1ms et 30ms environ). Il existe plusieurs types de cycle mais le plus répondu est celui représenté dans la figure suivante. 05/03/2022 13 Le cycle d’un A.P.I 05/03/2022 14 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 du 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. 05/03/2022 15 Caractéristiques principales : - Vitesses de traitement : C'est la vitesse de l'UC pour exécuter 1 K- instructions logiques. (10 à 20 ms/Kmots). -Taille de la mémoire de travail (ex. 96 Ko) Vitesse de traitement: • C’est la vitesse de l’unité centrale d’un API pour exécuter un KILO d’instructions logiques (1024). Le traitement étant cyclique, cette durée exprimée en « ms » caractérise la période. Pour une unité centrale donnée, la durée de la période est fonction : • Du type de mémoire avec ses temps d’accès, ses temps de cycle de lecture et d’écriture. • De la conception technologique du processeur, câblé ou microprogrammé, avec ou sans microprocesseur. 05/03/2022 16 Exécution du programme: • L’exécution d’un programme impose deux types de taches: La scrutation des entrées et des sorties L’exécution des instructions du programme •La scrutation est la période pendant laquelle le programme moniteur: Interroge le mot d’état représentatif de chaque entrée Affecte un état logique au mot d’état de chaque sortie. •L'exécution des instructions du programme se déroule sous le contrôle du compteur programme qui pointe la totalité des emplacements de la mémoire, qu’ils soient ou non occupés par des instructions. 05/03/2022 17 Transfert du programme dans l'automate programmable : • Le transfert du programme peut se faire soit : Manuellement en entrant le programme et l'état initial à l'aide d'une console de programmation Automatiquement en transférant le programme à l'aide du logiciel d'assistance, et en réalisant la liaison série entre l'ordinateur et l'automate. Il existe deux façons de vérifier le fonctionnement du programme: •En simulation (sans Partie Opérative). • En condition réelle (avec Partie Opérative). 05/03/2022 18 LES VARIABLES DE L’AUTOMATE Types de variables Zone E : Mémoire image des entrées sur bus locale ou bus de terrain tel que PROFIBUS Zone A : Mémoire image des sorties sur bus locale ou bus de terrain tel que PROFIBUS Zone M : Mémoire utilisateur Zone L : Mémoire locale, associée à un module de programme Zone P : Accès à la périphérie Zone T : Mémoire des temporisations Zone Z : Mémoire des compteurs Zone DB : Mémoire utilisateur ou système structuré dans des blocs de données 05/03/2022 19 05/03/2022 20La gamme SIMATIC S7 de Siemens S7-1500 S7-1200 S7-200 S7-300 S7-400 05/03/2022 21 LES AUTOMATES PROGRAMMABLES SIMATIC S7-300 LES COMPOSANTS D’UN SYSTÈME S7-300: •Rack. • Alimentation. • CPU. • Modules de signaux: entrées/sorties numérique ou analogiques. • Modules de fonction: module de régulation PID, comptage, ... • Modules de communication: PROFIBUS, Industrial Ethernet, … Possibilité d’extension sur un rack S7-300 (04 rack max, avec 08 modules sur chaque rack): 05/03/2022 22 05/03/2022 23 Adressage des modules S7-300 pour E/S Numériques L’adressage dans un S7-300 se fait en groupes d’octets (8 bits). Chaque 08 entrés/sorties numériques possèdent une adresse d’octet et une adresse de bit. L’adressage commence à 0.0. Les adresses changent selon l’emplacement du module numérique sur le rack. La CPU réserve 04 octets par défaut pour chaque emplacement sur le rack. L’adressage par défaut peut être modifié sur quelque CPU. 05/03/2022 24 05/03/2022 25 05/03/2022 26 Les langages de programmation des API. Les langages des API sont des langages intermédiaires entre le langage évolué et le langage machine. Les divers types de langages : Malheureusement il n’y a pas eu d’unicité chez les constructeurs quant au langage de programmation. Néanmoins 5 langages sont parmi les plus utilisés (norme CEI 61131-3): • Le langage LADDER (LD : Ladder diagram) • Le langage booléen (FBD : Function Bloc Diagram) • Le langage GRAFCET (SFC : Sequential Function Chart) • Le langage mnémonique (IL : Instruction list) • Le langage littéral structuré (ST : Structured Text) 05/03/2022 27 uploads/Industriel/ pa-chap1.pdf