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Introduction à la programmation des API Chapitre 4 Saber MARAOUI Plan Introduct

Introduction à la programmation des API Chapitre 4 Saber MARAOUI Plan Introduction Notions préliminaires Programmation en langage LADDER Programmation en langage IL 1. Introduction Les langages de programmations des Api La norme CEI 61131-3 Les langages de programmation des API Les programmes utilises avec les API peuvent être écrits dans différents formats. Pour que les ingénieurs ayant peu de connaissances en programmation puissent élaborer des programmes pour les API, le langage a contacts a ete connu. une norme internationale a été établie pour le langage a contacts et, par voie de conséquence, pour routes les méthodes de programmation employées avec les API. Cette norme, publiée en 1993 par la Commission électrotechnique internationale, est désignée sous la référence CEI 61131-3. La dernière version, qui date de 2013, est une extension qui reste compatible avec la version antérieure Les langages de programmation des API (2) La norme spécifie 5 langages qui sont : • Langages graphiques : o Langage LADDER (à relais), LD o Boîtes fonctionnelles, ou Functional Block Diagram (FBD). • Langages textuels : o Texte structuré (ST) o Liste d’instructions (IL) • Diagramme de fonctions séquentielles (Sequential Chart function, SFC) : o Version graphique (proche du grafcet) o Version textuelle. La norme CEI 61131 La norme CEI 61131 couvre l’intégralité du cycle de vie des automates programmables industriels : Partie 1 : Définition générale de la terminologie et des concepts. Partie 2 : Exigences sur le matériel electronique et mécanique et tests de contrôle des API et des équipements associes. Partie 3 : Langages de programmation. 1. Portée 2. Références normatives 3. Termes et définitions 4. Modelés architecturaux 5. Conformité 6. Eléments communs 7. Langages textuels (listes d’instructions et texte structure) 8. Langages graphiques Annexe A : Spécification formelle des éléments du langage Annexe В : Liste des modifications principales et des extensions de la troisième Edition. Norme 61131-3 Norme 61131-1 Norme 61131-2 La norme CEI 61131 (2) Partie 4 : Conseils de sélection, d’installation et de maintenance des API. Partie 5 : Fonctions logicielles pour la communication avec d’autres appareils selon la norme MMS {Manufacturing Messaging Specification). Partie 6 : Communications via les fonctions logicielles de bus de terrain. Partie 7 : Programmation par logique floue. Partie 8 : Conseils d’impléméntation des langages de programmation définis a la Partie 3. Notions préliminaires Outils de programmation Cycle de fonctionnement d’un api Identification des E/s et bit d’adresse Bits de sauvegarde internes Outils de programmation de Api Une unité de programmation peut être un appareil portatif, un terminal de bureau ou un ordinateur. Apres que le programme a ete con<;u et teste sur l'unité de programmation, il est prêt a être transfère dans la mémoire de I’API. Un appareil de programmation portatif généralement d’une quantité de mémoire suffisante pour conserver les programmes afin de les déplacer d’un endroit a un autre. Les terminaux de bureau sont généralement équipes d’un système d’affichage graphique, avec un clavier et un écran. Les ordinateurs personnels sont souvent employés pour la programmation des API. L’utilisation d’un ordinateur présente plusieurs avantages : le programme peut être stocke sur le disque dur ou sur un CD-ROM et les copies sont faciles a réaliser. L’ordinateur est relie a ГАР1 par L'intermédiaire d’un câble Ethernet, RS- 232, RS-485 ou RS-422 Outils de programmation de Api (2) Les fabricants d’API proposent des outils de développement pour leurs API par exemple Siemens propose son environnement de développement nommé SIMATIC STEP 7,. STEP 7 Basis comprend LAD et FBD, et le langage IL. Des options supplémentaires pour d’autres langages de la CEI 61131-3, comme ST avec SIMATIC S7-SCL ou SFC avec SIMATIC S7-Graph . L’environnement complet comprend des possibilités de diagnostic, des outils de diagnostic des processus, la simulation d’API, la maintenance a distance et la documentation des équipements. S7-PLCSIM est un complément de STEP 7 qui permet de simuler une plate-forme SIMATIC S7 et de tester un programme sur un PC. Rockwell Automation fournit RSLogix pour les API PLC-5 d’Allen-Bradley. Cette famille de produits est fonctionnent sur les systèmes d’exploitation Windows. RSLogix™5 prend en charge la gamme d’automates programmables PLC-5 d’Allen-Bradley. Cycle de fonctionnement d’un automate Le cycle de fonctionnement d’un automate peut être simplifié comme suit : Lecture (scruter) des entrées et sauvegarde en mémoire Lecture des E en mémoire, exécution des instructions du programme et mémorisation des sorties Mise à jour (affecter) des sorties Le temps d’un cycle dépend de la taille du programme à exécuter et la vitesse du processeur avec une moyenne de 2-5ms/K de programme. Le scan du programme limite les vitesses (fréquences) des signaux auxquels un API peut réagir. Exemple: cas où l’automate compte le nombre d’impulsions d’un signal : • le premier est moins rapide que la vitesse de scan du programme, le comptage est correct. • Le deuxième signal est plus rapide et l’automate peut rater quelques impulsions. • Le troisième est encore plus rapide et l’automate peut rater plusieurs impulsions. • Pour que la lecture des entrées se fait correctement, théoriquement il faut que le temps d’une impulsion en entrée dure plus que 1/(2*période de scan) . En pratique, d’autres facteurs, tel que le filtrage sur les entrées, ont un effet considérable sur la vitesse de lecture et doivent être pris en compte. Signal 1 Signal 2 Signal 3 Un autre problème moins évident peut apparaitre lorsque le changement d’une entrée parvient juste après sa lecture, ce qui va retarder l’activation (ou désactivation) de la sortie concernée un cycle Entrée processus Sortie processus Scan du programme Lecture de l’entrée Mise à jour de la sortie Entrée processus Sortie processus Scan du programme Lecture de l’entrée Mise à jour de la sortie Scan du programme Par exemple considérant un processus ou la matière d’ouvre est déplacée avec la vitesse de 15m/s (par exemple barre de fer de construction), et qui doit être découpé sous la commande d’un API avec un temps de scan de 30ms, après un signal d’une photocellule. La marge d’erreur est donc de 15000*0.03=450mm. Identification des e/s et bit d’adresse Le programme d’API concerne les connections avec le processus et les modules des entrées et sorties doivent être identifié dans le programme. Les constructeurs ont différentes façons d’identifier ces E/S Généralement les apis contiennent des rangés (racks) locales ou éloigné. Chacune contient des cartes (ou modules) d’entrées sorties avec 8, 16 ou 32 connections. L’idée est d’adresser ces E/S en utilisant la notion de rack/module/bit. Notation: (a) Mitsubishi, (b) Siemens, (c) Allen-Bradley, and (d) Schneider (Télémécanique). Exemple 1 Siemens SIMATIC S7 : • Les E/S numérique des API de Siemens sont organisées en groupes de 8 bits (appelés Byte). Un signal est identifié utilisant son numéro de bit (0-7) et son numéro de byte (0-127). Les entrées sont notées I<byte>.<bit>, et les sorties Q<byte>.<bit>, exemple l’entrée I9.4 et la sortie Q52.7. • siemens utilise des slots pour les cartes dans un ou plusieurs racks. Les cartes sont disponibles en 16 bits (2-bytes) ou 32 bits (4-bytes). Un système peut être construit à partir de racks locaux connectés via un câble de bus parallèle, des racks éloignés avec une connexion série. • La forme la plus simple d’adressage est les slots fixes (figure). Quatre bytes sont attribués séquentiellement à chaque slot (0-3 pour le premier slot, 4-7 pour le deuxième, …). L’entrée I2.4 est donc le bit d’entrée numéro 4 du premier byte de la carte dans le slot 3 du premier rack. Exemple 2 Allen Bradley PLC-5: • L’Allen Bradley PLC-5 peut avoir jusqu’à 8 racks dans sa version 5/25. Le rack 0 contient automatiquement le processeur • Chaque rack contient une carte à 16 voies d’entrées et une carte à 16 voies de sortie, ou bien deux cartes de 8 voies généralement (mais pas nécessairement du même type. • Allen Bradley utilise un système d’adressage octal pour les bits, donc les nombres autorisés sont0-7 et 10-17. Par exemple l’adresse I :27/14 désigne l’entrée 14 sur le slot 7 dans le rack 2. Les sorties sont adressées de manière analogue : O:Rack Slot/Bit. Donc l’adresse O:35/06 est la sortie 6 sur le slot 5 du rack 2. Bits de sauvegarde internes Comme pour les E/S, l’automate nécessite de sauvegarder des signaux internes de données (bon fonctionnement du système, mise en attente, défaillance détectée, … ) L’automate permet d’allouer des bits internes pour ces signaux. Du point de vue programmation, ils peuvent être considères de la même manière qu’un relais externe de sortie ou d’entrée. Ces bits ont des appellations qui varient d’un constructeur à un autre, (relais auxiliaires pour Mitsubishi, drapeaux (flags) pour Siemens, bit de sauvegarde pour Allen Bradley…,) De même la notation varie; Mitsubishi utilise Mnnn, avec nnn est un nombre dans une zone prédéfinie de M100 à M377 (octal), Siemens utilise la notation FByte.bit (e.g. F27.06), le PLC-5 de Allen Bradley, le bit de sauvegarde (bit storage) est noté B3/n où n est le numéro du signal (e.g. B3/100). Dans cette notation B est pour Bit storage, 3 vient du fait que le PLC-5 maintient les données en uploads/Litterature/ api-chap4-inro-programmation-1 1 .pdf