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Informatique et systèmes Finalité automatique Automates programmables BLOC 2 –

Informatique et systèmes Finalité automatique Automates programmables BLOC 2 – UE13 Notes de Cours TIA Portal Automates de la série S7-1500 SIMON J-L Révision du 28 août 2018 Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon Finalité automatique Page 2 Table des matières Chap. 1 : Les étapes d'un projet d'automatisation ................................................................. 5 1 L'analyse fonctionnelle ................................................................................................ 5 1.1 Liste des équipements ......................................................................................... 6 1.3 Liste des instruments ........................................................................................... 6 1.3 Les Flowsheets .................................................................................................... 6 1.4 Schémas PID. ...................................................................................................... 6 2 Liste des E/S .............................................................................................................. 7 3 Analyse organique ...................................................................................................... 7 4 Développement........................................................................................................... 8 5 Les tests en plateforme ............................................................................................... 8 6 Mise en service ........................................................................................................... 8 6.1 Tests des E/S ...................................................................................................... 9 6.2 Tests à sec .......................................................................................................... 9 6.3 Tests en production ............................................................................................. 9 7 Documentation ..........................................................................................................10 8 Formation ..................................................................................................................10 Chap. 2 : L'adressage ..........................................................................................................11 1 Introduction ................................................................................................................11 2 Mémentos ..................................................................................................................11 2.1 Bit. ......................................................................................................................11 2.2 Octet. ..................................................................................................................11 2.3 Mot. ....................................................................................................................11 2.4 Double mot. ........................................................................................................13 2.5 Exercices. ...........................................................................................................13 3 Entrées ......................................................................................................................14 3.1 Bit. ......................................................................................................................14 3.2 Octet. ..................................................................................................................14 3.3 Mot. ....................................................................................................................14 3.4 Double mot. ........................................................................................................14 4 Sorties .......................................................................................................................15 4.1 Bit. ......................................................................................................................15 4.2 Octet. ..................................................................................................................15 4.3 Mot. ....................................................................................................................15 4.4 Double mot. ........................................................................................................15 5 Tableau d'affectation. .................................................................................................16 6 Bloc de données (DB) ................................................................................................18 6.1 Vue "Hors ligne". .................................................................................................18 6.2 Vue "En ligne". ....................................................................................................20 6.3 Types de données .............................................................................................21 7 Exercices sur l'adressage ..........................................................................................25 Chap. 3 : Blocs dans le programme utilisateur .....................................................................26 1 Introduction ................................................................................................................26 2 Types de blocs ..........................................................................................................26 3 Traitement de programme cyclique ............................................................................27 4 Programmation linéaire ou structurée ........................................................................27 5 Hiérarchie d'appel dans le programme utilisateur ......................................................28 5.1 Hiérarchie d'appel ...............................................................................................28 5.2 Appels de blocs ..................................................................................................29 Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon Finalité automatique Page 3 Chap. 4 : Les fonctions (FC) .................................................................................................30 1 Définition....................................................................................................................30 2 Composantes d'un bloc FC ........................................................................................31 2.1 La table de déclaration des variables. .................................................................31 2.2 La partie instructions de programmation. ............................................................32 3 Types de FC ..............................................................................................................33 3.1 FC sans paramètres. ..........................................................................................33 3.2 FC avec paramètres. ..........................................................................................33 3.3 Remarques .........................................................................................................38 Chap. 5 : Les blocs fonctionnels (FB) ...................................................................................39 1 Définition....................................................................................................................39 2 Variables locales ........................................................................................................39 2.1 Variables locales temporaires .............................................................................39 2.2 Variables locales statiques .................................................................................39 3 Composantes d'un bloc FB ........................................................................................40 3.1 La table de déclaration des variables. .................................................................40 3.2 La partie instructions de programmation. ............................................................41 4 Types de FB ..............................................................................................................42 4.1 FB sans paramètres. ..........................................................................................42 4.2 FB avec paramètres. ..........................................................................................42 5 Le DB d'instance. .......................................................................................................43 5.1 Définition. ...........................................................................................................43 5.2 Création du DB d'instance. .................................................................................43 5.3 Les deux types de DB .........................................................................................44 6 Appels des FB. ..........................................................................................................45 6.1 Appel d'un FB sans variable statique. .................................................................45 6.2 Appel multiple d'un FB avec le même DB d'instance. .........................................45 6.3 Appel multiple d'un FB avec un DB d'instance différent à chaque appel. ............46 6.4 Multi-instances : appel multiple d'un même FB avec un seul DB d'instance. .......46 6.5 Multi-instances : appel de FBs différents avec un seul DB d'instance. ................53 Chap.6 : Les blocs d'organisation (OB) ................................................................................56 1 Introduction ................................................................................................................56 1.1 Système d'exploitation ........................................................................................56 1.2 Programme utilisateur .........................................................................................56 1.3 Blocs d'organisation et structure du programme .................................................57 1.4 Vue d'ensemble des différents OB ......................................................................59 2 Etats de fonctionnement ...........................................................................................60 2.1 Notions de base ..................................................................................................60 2.2 Transitions entre les états de fonctionnement .....................................................60 2.3 Etat de fonctionnement "MISE EN ROUTE" ........................................................61 2.4 Etat de fonctionnement "MARCHE" ....................................................................62 2.5 Etat de fonctionnement "ARRET" .......................................................................63 2.6 Tâches de démarrage .........................................................................................63 3 Les différents types d'OB ...........................................................................................64 3.1 OB de démarrage ...............................................................................................64 3.2 OB cycliques .......................................................................................................65 3.3 OB d'alarme cyclique ..........................................................................................66 3.4 OB d'erreur de programmation ...........................................................................66 3.5 OB d'erreur d'accès à la périphérie .....................................................................66 Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon Finalité automatique Page 4 Chap. 7 : Les E/S analogiques .............................................................................................67 1 Introduction ................................................................................................................67 2 Adressage des modules analogiques ........................................................................68 3 Représentation des valeurs analogiques ...................................................................71 4 Conversion de signaux analogiques ..........................................................................73 4.1 Entrées analogiques ...........................................................................................73 4.2 Sorties analogiques ............................................................................................73 4.3 Mise à l'échelle ...................................................................................................74 4.4 Exemple de lecture analogique ...........................................................................76 4.5 Exemple d'écriture analogique ............................................................................77 4.6 Remarque ...........................................................................................................78 Chap. 8 : L'adressage ..........................................................................................................79 1 L'adressage direct......................................................................................................79 2 L'adressage symbolique ............................................................................................79 2.1 Introduction .........................................................................................................79 2.2 Mnémoniques globaux et mnémoniques locaux .................................................80 2.3 Modification ........................................................................................................81 2.4 La table des variables API ..................................................................................82 2.5 Possibilités de saisie de mnémoniques globaux .................................................83 3 L'adressage indirect ...................................................................................................83 3.1 Introduction .........................................................................................................83 3.2 Le format pointeur ...............................................................................................85 3.3 Exercices ............................................................................................................87 4 Les types de données UDT .......................................................................................90 5 Les tableaux ..............................................................................................................91 Exercice ........................................................................................................................91 Chap. 9 : Les informations programme .................................................................................92 1 Présentation ..............................................................................................................92 2 Tableau d'affectation ..................................................................................................92 3 Structure d'appel ........................................................................................................92 4 Structure de dépendance ...........................................................................................93 5 Ressources ................................................................................................................95 6 Liste des références croisées ....................................................................................95 Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon Finalité automatique Page 5 Chap. 1 : Les étapes d'un projet d'automatisation 1 L'analyse fonctionnelle Avant toute chose, l'automaticien devra s'assurer qu'il comprend le procédé de fabrication ("Process" en anglais). Pour cela, il doit travailler en collaboration avec le personnel de production. Le but de l'analyse fonctionnelle est d'expliquer comment fonctionne la ligne de production ou l'installation que l'automaticien doit automatiser. On parle aussi de AFG (Analyse Fonctionnelle Générale) ou de AFD (Analyse Fonctionnelle Détaillée). Le terme anglais qui désigne l'analyse fonctionnelle est "Functional Specification". L'analyse fonctionnelle est un document écrit qui reprend en détail le fonctionnement de la ligne tel que la production le souhaite. L'automaticien va y trouver toutes les informations nécessaires à la programmation, telles que : - l'explication des différents modes de marche (automatique, manuel, local, distance, …) - le fonctionnement en automatique - la gestion des alarmes et des défauts - la réaction aux défauts - etc … Voir les exemples d'analyses fonctionnelles sur HELMo Learn. A cette étape du projet, il est bon d'aller passer quelques heures en salle de commande avec les opérateurs afin de discuter avec eux sur la manière dont ils travaillent. Il ne faut jamais perdre de vue qu'ils devront travailler pendant plusieurs années avec l'installation que l'automaticien aura programmée. De plus, s'il y a bien des personnes dans l'usine qui connaissent l'installation, ce sont eux (exemple salle de commande KJS). L'analyse fonctionnelle est un document "hors technologie", cela veut dire qu'elle ne dépend pas du matériel qui sera choisi pour l'automatisation. L'analyse fonctionnelle est valable quelle que soit la marque de l'automate qui sera choisie et est toujours valable si l'automatisation était réalisée avec un DCS (Distributed Control System). Il se peut que l'analyse fonctionnelle soit déjà existante et il reste alors à l'automaticien à la comprendre et à l'assimiler. Il est aussi possible que cette analyse n'existe pas et qu'on demande à l'automaticien de la réaliser en collaboration avec le personnel de production. Dans ce cas, il est intéressant de demander à la production de valider le document final lorsqu'il est terminé pour éviter toutes surprises désagréables par la suite (exemple de la canetterie chez ABInBev). Quoi qu'il en soit, l'automaticien devra s'assurer qu'il maitrise le fonctionnement de l'installation décrit dans l'analyse fonctionnelle avant d'aller plus loin. Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon Finalité automatique Page 6 Pour aider à la compréhension de l'analyse fonctionnelle, elle est accompagnée de plusieurs documents. Parfois, on ne dispose que d'une partie de ceux-ci : 1.1 Liste des équipements Comme son nom l'indique, ce document liste tous les équipements composant l'installation avec leurs noms, leurs descriptions, etc … Voir l'exemple sur HELMo Learn. 1.3 Liste des instruments Ce document est rarement disponible (voir le point 1.4). Il reprend la liste de tous les capteurs impliqués dans le procédé de fabrication avec les informations suivantes : - le nom, - le type : analogique ou digital, tension ou courant, 2 fils ou 4 fils, …, - la marque, - le calibrage, - etc … 1.3 Les Flowsheets Ce sont des schémas qui reprennent les différents équipements impliqués dans le procédé de fabrication avec une représentation graphique des flux de matière entre eux. Ils permettent de mieux visualiser le déroulement du process. Voir les exemples de flowsheets sur HELMo Learn. 1.4 Schémas PID. L'acronyme PID signifie Process and Instrumentation Diagram (et donc rien à voir avec la régulation PID). Ces schémas sont une évolution des Flowsheets. En effet, en plus des flux de matières, on y retrouve de manière graphique toutes les informations concernant les capteurs, les actionneurs et la régulation. On pourrait dire que les schémas PID regroupent les informations des flowsheets et de la liste des instruments (en moins détaillé). Voir les exemples de PID sur HELMo Learn. Grâce à ces schémas PID, l'automaticien peut savoir si tel équipement envoi des informations à l'automate ou s'il en reçoit. Si c'est le cas, il sait exactement combien de signaux sont échangés et quelle en est la nature (digital ou analogique). Automates programmables Notes de cours Révision du 14 septembre 2018 Informatique et systèmes Bloc 2 – UE13 J-L Simon uploads/Management/ notes-de-cours-tia-2018.pdf