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UNIVERSITE DE LIEGE Faculté des Sciences Appliquées L E S AUT OMAT E S PR OGR A

UNIVERSITE DE LIEGE Faculté des Sciences Appliquées L E S AUT OMAT E S PR OGR AMMABL E S Tome I Caractéristiques et méthodologie de programmation Dr. Ir. H. LECOCQ Professeur – Dernières mises à jour 2005 – I T able de s matiè r e s Chapitre 1 INTRODUCTION .....................................................................................................................1 1.1. CONT E XT E I NDUST RI E L.........................................................................................................................1 1.2. L E S NOUVE L L E S RE GL E S DE PRODUCT I ON.........................................................................................2 1.3. ARCHI T E CT URE I NF ORMAT I QUE I NT E GRE E........................................................................................6 1.4. L E S AUT OMAT E S PROGRAMMABL E S................................................................................................10 1.4.1. Histo riq ue .............................................................................................................................11 1.4.2. I mpa c t de s PC ...................................................................................................................13 1.4.3. No rma lisa tio n......................................................................................................................13 1.4.4. T e nda nc e s du ma rc hé .....................................................................................................15 Chapitre 2 STRUCTURE DES AUTOMATES PROGRAMMABLES ..................................................... 17 2.1. ROL E D'UN AUT OMAT E.......................................................................................................................17 2.2. PRI NCI PE DE L A L OGI QUE PROGRAMME E......................................................................................17 2.2.1. L o g iq ue c â b lé e .................................................................................................................18 2.2.2. L o g iq ue pro g ra mmé e ......................................................................................................18 2.3. PRI NCI PE DE L 'AUT OMAT E PROGRAMMABL E.................................................................................21 2.3.1. Unité lo g iq ue ......................................................................................................................21 2.3.2. Ac c umula te ur lo g iq ue .....................................................................................................21 2.3.3. Unité de c o mma nde ........................................................................................................21 2.3.4. F o rma t de s instruc tio ns.....................................................................................................23 2.3.5. Org a nisa tio n du c yc le d'un a uto ma te ..........................................................................24 2.3.6. L a ng a g e e t c o nso le de pro g ra mma tio n ......................................................................26 2.4. T E CHNOL OGI E DE RE AL I SAT I ON.......................................................................................................27 2.4.1. Bus d'é c ha ng e ...................................................................................................................27 2.4.2. Pro c e sse ur...........................................................................................................................27 2.4.3. Mé mo ire s.............................................................................................................................30 2.4.4. Mo dule s d'e ntré e s/ so rtie s industrie lle s ...........................................................................31 2.4.5. F o nc tio ns spé c ia le s...........................................................................................................32 2.4.6. Mo dule de c o upla g e .......................................................................................................32 2.4.7. Mo dule s de surve illa nc e e t de c o ntrô le ........................................................................33 2.5. L E S AUT OMAT E S PROGRAMMABL E S VI RT UE L S (SOF T PL C)..............................................................33 Chapitre 3 INTERFACES INDUSTRIELLES ET DISPOSITIFS DE SECURITE................................ 34 3.1. I NT RODUCT I ON ..................................................................................................................................34 3.1.1. T ype s de sig na ux................................................................................................................34 3.1.2. Rô le de s inte rfa c e s industrie lle s.......................................................................................35 3.1.3. T e nsio ns de mo de c o mmun ............................................................................................35 3.2. PRI NCI PE S D'ORGANI SAT I ON ...........................................................................................................38 3.2.1. So lutio n inté g ré e ................................................................................................................38 I I 3.2.2. Pé riphé rie s dé po rté e s.......................................................................................................38 3.2.3. Ré se a ux de c a pte urs e t a c tua te urs...............................................................................38 3.3. CONDI T I ONNE ME NT DE S E NT RE E S/ SORT I E S L OGI QUE S.................................................................40 3.3.1. E ntré e s lo g iq ue s.................................................................................................................40 3.3.2. So rtie s lo g iq ue s...................................................................................................................40 3.3.3. Me sure s de sé c urité ..........................................................................................................43 3.4. CONDI T I ONNE ME NT DE S E NT RE E S/ SORT I E S ANAL OGI QUE S.........................................................43 3.4.1. Princ ipe de s c o nve rtisse urs ..............................................................................................43 3.4.2. E ntré e s a na lo g iq ue s..........................................................................................................47 3.4.3. So rtie s a na lo g iq ue s ...........................................................................................................50 3.4.4. Me sure s de sé c urité ..........................................................................................................50 3.5. DI SPOSI T I F S DE SE CURI T E....................................................................................................................51 3.5.1. Surve illa nc e de c yc le ("wa tc h-do g ") .............................................................................51 3.5.2. Surve illa nc e d'a lime nta tio n .............................................................................................53 Chapitre 4 LANGAGES DE PROGRAMMATION................................................................................... 55 4.1. I NT RODUCT I ON ..................................................................................................................................55 4.2. PROBL E ME S DE NAT URE COMBI NAT OI RE........................................................................................55 4.2.1. Mo de de re pré se nta tio n..................................................................................................55 4.2.2. Pro g ra mma tio n..................................................................................................................55 4.2.3. E xé c utio n ............................................................................................................................57 4.3. PROBL E ME S DE NAT URE SE QUE NT I E L L E............................................................................................59 4.3.1. Co nc e ptio n ........................................................................................................................59 4.3.2. Pro g ra mma tio n..................................................................................................................61 4.4. L ANGAGE S SE QUE NT I E L S..................................................................................................................64 4.4.1. E xte nsio n du la ng a g e c o mb ina to ire ..............................................................................64 4.4.2. L a ng a g e GRAF CE T............................................................................................................64 4.5. E XE CUT I ON SE QUE NT I E L L E.................................................................................................................65 Chapitre 5 FONCTIONS SPECIALES..................................................................................................... 67 5.1. I NT RODUCT I ON ..................................................................................................................................67 5.2. E XT E NSI ON DE L A L OGI QUE DE BASE...............................................................................................67 5.2.1. T e mpo risa tio n .....................................................................................................................67 5.2.2. Co mpta g e ..........................................................................................................................67 5.2.3. Diffé re ntiate urs...................................................................................................................69 5.3. F ONCT I ONS DE SE QUE NCE ME NT.....................................................................................................69 5.4. F ONCT I ONS D'ORGANI SAT I ON DU CYCL E ......................................................................................69 5.4.1. Bra nc he me nts e t ré pé titio ns............................................................................................70 5.4.2. So us-ro utine s.......................................................................................................................70 5.4.3. I nte rruptio ns........................................................................................................................71 5.4.4. Re ma rq ue ...........................................................................................................................72 5.5. OPE RAT I ONS SUR MOT S.....................................................................................................................72 5.6. MANI PUL AT I ON DE DONNE E S...........................................................................................................73 5.6.1. Ge stio n de ta b le s de va le ur............................................................................................73 I I I 5.6.2. Opé ra tio ns ma tric ie lle s.....................................................................................................73 5.6.3. E ditio n de te xte ..................................................................................................................74 5.6.4. Pile F I F O (F irst I n F irst Out)..................................................................................................74 5.7. RE GUL AT I ON.......................................................................................................................................75 5.7.1. Ra ppe l de l'a lg o rithme PI D ..............................................................................................76 5.7.2. Pro g ra mma tio n de l'a lg o rithme ......................................................................................77 5.7.3. Mise e n o e uvre ...................................................................................................................77 5.8. COMMANDE D'AXE...........................................................................................................................79 5.8.1. Princ ipe de fo nc tio nne me nt ...........................................................................................81 5.8.2. Pro g ra mma tio n..................................................................................................................81 5.8.3. T e rmina l d'e xplo ita tio n......................................................................................................83 Chapitre 6 GRAFCET ou SFC.................................................................................................................. 85 6.1. PRI NCI PE S GE NE RAUX.......................................................................................................................85 6.1.1. Histo riq ue .............................................................................................................................85 6.1.2. Appro c he pro g re ssive du c a hie r de s c ha rg e s de la pa rtie c o mma nde ................86 6.1.3. E xe mple intro duc tif ...........................................................................................................87 6.2. E L E ME NT S DE BASE DU GRAF CE T......................................................................................................94 6.2.1. E ta pe ...................................................................................................................................94 6.2.2. T ra nsitio ns............................................................................................................................95 6.2.3. L ia iso ns o rie nté e s...............................................................................................................96 6.2.4. Rè g le s d'é vo lutio n .............................................................................................................97 6.2.5. Re pré se nta tio n de s sé q ue nc e s multiple s......................................................................99 6.3. E L E ME NT S COMPL E ME NT AI RE S DU GRAF CE T...............................................................................103 6.3.1. Va ria b le s d'é ta pe ............................................................................................................103 6.3.2. T ype s d'a c tio n ..................................................................................................................104 6.3.3. Na ture de s a c tio ns..........................................................................................................107 6.4. ST RUCT URAT I ON D'UN GRAF CE T....................................................................................................107 6.4.1. Utilisa tio n de s o utils sta nda rds du GRAF CE T................................................................109 6.4.2. Utilisa tio n d'a c tio ns GRAF CE T........................................................................................111 6.4.3. Synta xe s spé c ifiq ue s .......................................................................................................111 6.4.4. Utilisa tio n du princ ipe "c lie nt-se rve ur"...........................................................................112 6.5. SYNCHRONI SAT I ON E T PROT E CT I ON .............................................................................................113 6.5.1. Sync hro nisa tio n ................................................................................................................113 6.5.2. Pro te c tio n de re sso urc e s c o mmune s...........................................................................116 6.6. T RANSPOSI T I ON DU GRAF CE T DANS UN L ANGAGE AUT OMAT E................................................121 6.6.1. Princ ipe s de la tra nspo sitio n ..........................................................................................121 6.6.2. Diffic ulté s po te ntie lle s.....................................................................................................122 6.6.3. Org a nisa tio n de s pro g ra mme s .....................................................................................126 6.6.4. Princ ipa le s mé tho de s de tra nspo sitio n ........................................................................130 Chapitre 7 GEMMA ................................................................................................................................ 135 7.1. I NT RODUCT I ON ................................................................................................................................135 7.1.1. L e b e so in d'o utils-mé tho de s ..........................................................................................135 7.1.2. L e b e so in d'un vo c a b ula ire pré c is................................................................................136 7.1.3. L e b e so in d'une a ppro c he g uidé e ...............................................................................136 7.2. L E S CONCE PT S DE BASE...................................................................................................................136 I V 7.2.1. Co nc e pt n° 1 : le s mo de s de Ma rc he s so nt vus pa r une pa rtie c o mma nde e n o rdre de ma rc he .............................................................................................................137 7.2.2. Co nc e pt n° 2 : le c ritè re "Pro duc tio n"..........................................................................138 7.2.3. Co nc e pt n° 3 : L e s 3 g ra nde s fa mille s de Mo de s de Ma rc he s e t d'Arrê ts.............138 7.2.4. L e s "re c ta ng le s-é ta ts"......................................................................................................139 7.3. L E S E T AT S DE MARCHE S E T D'ARRE T S..............................................................................................141 7.3.1. Un uploads/Industriel/ universite-de-liege-les-automates-progra.pdf