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Chapitre 02 • Automates Programmables Industriels API • Programabl logic contro

Chapitre 02 • Automates Programmables Industriels API • Programabl logic controlers PLC Architecture d'un automate programmable Structure fonctionnelle de l’automate : L’automate programmable industriel est un appareil qui traite les informations selon un programme préétabli. Son fonctionnement est basé sur l’emploi d’un micro processeur et de mémoires. Structure générale Bus Capteurs pré-actionneurs interfaces d'entrées sorties processeur mémoires Unité centrale Architecture d'un automate programmable alimentation Source extérieure Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Types d’automates Architecture d'un automate programmable Le type monobloc Possède généralement un nombre d’entrées et de sorties restreint et son jeu d’instructions ne peut être augmenté. Bien qu’il soit parfois possible d’ajouter des extensions d’entrées/sorties, le type monobloc a pour fonction de résoudre des automatismes simples faisant appel à une logique séquentielle et utilisant des informations tout-ou- rien. Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Automate Modulaire: Par ailleurs, le type modulaire est adaptable à toutes situations. Selon le besoin, des modules d’entrées/sorties analogiques sont disponibles en plus de modules spécialisés tels: PID, BASIC et Langage C, etc. La modularité des API permet un dépannage rapide et une plus grande flexibilité. La figure suivante présente un automate modulaire. Architecture d'un automate programmable Langage Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Les logiciels de programmation Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Interface de sortie Elles permettent de commander les sorties toute ou rien (TOR) telle que : les contacteurs, les moteurs pas à pas, les électrovannes et ainsi des sorties analogiques (boucle de régulation. débit température et variateur de vitesse.) Communication et dialogue Elle est réalisée avec l’opérateur par un pupitre de dialogue ou par l’intermédiaire d’un ordinateur et avec les autres automates pour un réseau informatique local. Architecture d'un automate programmableL'alimentation L’alimentation Elle fournit les tensions nécessaires à l'électronique de l'automate à partir des tensions usuelles : – 100 à 240 V / 50 – 60 Hz – 24 V continu. Architecture d'un automate programmable Le processeur ou Central Processing Unit (CPU) La mémoire Architecture d'un automate programmable Sortie de lecture Entrée d'écriture Cellule de mémoire de 1 bit C'est la partie “intelligente” de l'automate, qui lit en permanence le programme qui est contenu dans la mémoire. En fonction de ce guide le processeur teste les informations provenant des modules d'entrées (organes de commande, capteurs…). Il donne des ordres aux préactionneurs par l'intermédiaire des modules de sorties. Broches de données Signal Lecture écriture Logique de sélection Lecture/Ecriture b3 b2 b1 b0 Schéma fonctionnel d'un circuit mémoire contenant 8 mots de bits 4 Architecture d'un automate programmable La mémoire Dispositifs permettant de conserver et de retrouver les informations destinées à être traitées. Broches d'adresses Signal Lecture écriture Broches de données Logique A0 A1 A2 D3 Décodeur d'adresse D2 D0 D1 Elément logique conservant ses états après disparition des signaux des entrées. Architecture d'un automate programmable La mémoire Capacité d'une mémoire Architecture d'un automate programmable • La capacité exprime le nombre de mots ou de bits que la mémoire peut contenir. • L'unité de capacité est le kilo sachant que : 1 KILO = 1024 (210) • Exemple : 1 KILO OCTETS = 1024 MOTS DE 8 BITS CHACUN La mémoire Architecture d'un automate programmable FAMILLES 2 Mémoires vives Ce sont des mémoires volatiles lues et écrites par le processeur RAM Random Access Memory (Mémoire à accès aléatoires) Mémoires mortes Ce sont des mémoires non volatiles Lues seulement par le processeur ROM (Read Only Memory) PROM (ROM. Programmable) NE PEUVENT PAS ETRE EFFACEES REPROM => effacement par U.V. EEPROM => effacement électrique Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Les entrées / sorties TOR Liaisons physiques avec l'extérieur Alimentation • • • • • • • • • • • • • • • • Alimentation Contacteur ou électrovanne sur machine Module de Sorties Architecture d'un automate programmable Module d'entrées • • Capteur Permet de "rapatrier" l'état des capteurs qui lui sont associés. ••••••• ••••••• d’EntréesModule Transformation signal électrique en l'état logique (0 ou 1) Module de Sorties Permet d’agir sur les préactionneurs qui lui sont associés. Transformation état logique (0 ou 1) en signal électrique Les entrées TOR Tensions usuelles : Interface d’entrée tout ou rien à relais Interface d’entrée tout ou rien statique. Architecture d'un automate programmable • Continu : 24 V, 48 V • Alternatif : 24 V, 48 V, 120 V, 230 V Modularité : 8, 16, 3, 64 Architecture d'un automate programmable Les sorties TOR Statiques : 24, 48 V / 0.1 ; 0.5 ; 2 A Relais : 24 VCC ; 1 A / 24 à 240 VCA ; 50 VA Triac : 24 à 120 V ; 48 à240 V / 1 A Modularité : 8, 16, 32, 64 Les entrées analogiques Architecture d'un automate programmable La valeur analogique est convertie en valeur numérique sur n bits. L’échelon de tension ou courant s’appelle la résolution. Valeurs : 8 bits, 10 bits, 12bits ou 11 bits + signe. Echelles utilisées : grandeur électrique, grandeur physique, pourcentage. Architecture d'un automate programmable Le Bus Ensemble de liaisons électriques parallèles (circuit imprimé ou câble multiconducteurs) Le nombre de fils constituant le BUS dépend de l'information à véhiculer. Ex : 8 fils pour transmettre 8 bits, 16 fils pour 16 bits, etc… UNIDIRECTIONNEL BIDIRECTIONNEL 2 types de bus Câblage des entrées / sorties d'un automate : Alimentation de l'automate L'automate est alimenté généralement par le réseau monophasé 230V ; 50 Hz mais d'autres alimentations sont possibles (110V etc ...). La protection sera de type magnéto-thermique (voir les caractéristiques de l'automate et les préconisations du constructeur). Il est souhaitable d'asservir l'alimentation de l'automate par un circuit de commande spécifique (contacteur KM1). Architecture d'un automate programmable Raccordement des alimentations : Architecture d'un automate programmable b. Alimentation des entrées de l'automate : L'automate est pourvu généralement d'une alimentation pour les capteurs/détecteurs (attention au type de logique utilisée : logique positive ou négative). Les entrées sont connectées au OV (commun) de cette alimentation. Architecture d'un automate programmable Les informations des capteurs/détecteurs sont traitées par les interfaces d'entrées. Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable c. Alimentation des sorties de l'automate :  Les interfaces de sorties permettent d'alimenter les divers préactionneurs.  Il est souhaitable d'équiper chaque préactionneur à base de relais de circuits RC (non représentés). Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable V. Traitement du programme automate : Tous les automates fonctionnent selon le même mode opératoire : Architecture d'un automate programmable Principe de Fonctionnement Architecture d'un automate programmable Traitement interne : L'automate effectue des opérations de contrôle et met à jour certains paramètres systèmes (détection des passages en RUN / STOP ...). Lecture des entrées : L'automate lit les entrées (de façon synchrone) et les recopie dans la mémoire image des entrées. Exécution du programme : L'automate exécute le programme instruction par instruction et écrit les sorties dans la mémoire image des sorties. Ecriture des sorties : L'automate bascule les différentes sorties (de façon synchrone) aux positions définies dans la mémoire image des sorties. Architecture d'un automate programmable Ces quatre opérations sont effectuées continuellement par l'automate (fonctionnement cyclique). On appelle scrutation l'ensemble des quatre opérations réalisées par l'automate et le temps de scrutation: est le temps mis par l'automate pour traiter la même partie de programme. Ce temps est de l'ordre de la dizaine de millisecondes pour les applications standards. Le temps de réponse total (TRT): est le temps qui s'écoule entre le changement d'état d'une entrée et le changement d'état de la sortie correspondante : Architecture d'un automate programmable Architecture d'un automate programmable Principe de Fonctionnement Terminologie • Les données Architecture d'un automate programmable Représentation conventionnelle d'information sous une forme convenant à un traitement par une machine programmable (ordinateur, automate programmable). Exemple : distance, temps, état d'un contact, etc. • L'instruction Elément unitaire d'un programme indiquant une opération ou une action à effectuer. Exemple : lire information, démarrer moteur...). • Le programme Suite ordonnée d'instructions élémentaires fixant les opérations successives que doit exécuter le processeur. 0 ordre de marche SORTIR LE NOYAU capteur1 capteur2 Vérin START RENTRER LE NOYAU 2 1 Capteur 1 Capteur 2 Présentation du GRAFCET Exemple temps Architecture d'un automate programmable L'acronyme grafcet signifie : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre2-dck.pdf