LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTEILS : A.P.I

LES AUTOMATES PROGRAMMABLES
INDUSTEILS : A.P.I
A – Mise en situation : ( voir livre de cours page 66 )
B – Rappel : GRAFCET
1 – Présentation du système : Système de marquage et de rangement
2 – Analyse fonctionnelle : Charger le fichier < activitG7> puis le simuler. Décrire le
fonctionnement du système en complétant le GRAFCET d’un point de vue :
-
Système :
1
Machine en référence
Machine en référence et départ cycle
2
Préparer un lot de 3
paquets
Lot préparé
2
Evacuer le lot
Lot évacué
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
1
Partie opérative
1
RC
Partie commande
RA
RD
1
ao.do.co.p.S
2
2
a1
a1.co.f.p
RC
SA
a1.co.f.p
RA
RC
KC+
KC-
a1.co.f
SC
5
KA-
KC+
ao.c1
RC
6
co
KCco
SD
KD+
7
d1
8
KA+
4
ao.c1
7
KAao.c1
a1.co.f
6
KA+
3
ao.c1
5
KD-
a1
RA
4
KA-
ao.do.co.p.S
SA
3
KC-
d1
RD
Moteur en
rotation
8
do
KD-
KM
do
3 – Mise en équation d’une étape d’un GRAFCET : Rappelons qu’une étape s’active lorsque
toutes les étapes immédiatement précédentes soient actives et la réceptivité associée à la
transition immédiatement précédente soit vraie .Elle se désactive par l’activation de toutes
les étapes immédiatement suivantes.
Exemples :
Etapes
1
3
4
Sorties
KCKAKD+
Equations
X1 = ( X8.do + m1 ) ̅
X3 = (X2.a1 + X4.a1.co.f.p + m2 ) X ̅
X4 = ( X3.ao.c1 + m4 ) ( ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅)
Equations
KC- = X1 + X4 + X6 )
KA- = X1 + X3 + X5 )
KD+ = X7
4 – Matérialisation d’un GRAFCET : ( choix d’une technologie de réalisation )
La structure générale d’une installation automatisée est la suivante :
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
2
Le traitement des données est géré par une logique CẬBLẾE ou PROGRAMMẾE
Logique câblée
Logique programmée
Le fonctionnement de l’installation de l’automatisme est définie
Par câblage ( schéma électrique , tableau de
Par un programme ( instructions )
connexion …etc.)
Avantages
-Câblage et volume réduits
Technologie d’hier
-Erreurs ,modifications , extensions : facile à
réaliser
Inconvénients
-Câblage encombré
-Modification du fonctionnement impose une Technologie d’aujourd’hui
modification de câblage
C – Architecture interne d’un API :
Horloge
Microprocesseur
Interface de
sortie
Commande des
préactionneurs
BUS
Mémoire
Interface
d'entrée
Dialogue homme
Machine
Etat du système
L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis
commande les pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire.
Un API se compose donc de trois grandes parties : Le processeur ; La zone mémoire ; Les
interfaces Entrées/Sorties
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
3
1- Le microprocesseur :Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU,
les fonctions de temporisation, de comptage, de calcul... à partir d'un programme contenu
dans sa mémoire. Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des
liaisons parallèles appelées 'BUS' qui véhiculent les informations sous forme binaire..
2- La zone mémoire :
a- La Zone mémoire va permettre :
• De recevoir les informations issues des capteurs d’entrées.
• De recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la commande des
sorties (valeur des compteurs, des temporisations, …)
• De recevoir et conserver le programme du processus
b -Action possible sur une mémoire :
• ECRIRE pour modifier le contenu d’un programme
• EFFACER pour faire disparaître les informations qui ne sont plus nécessaires
• LIRE pour en lire le contenu d’un programme sans le modifier
c - Technologie des mémoires :
• RAM (Random Acces Memory): mémoire vive dans laquelle on peut lire, écrire et effacer
(contient le programme)
• ROM (Read Only Memory): mémoire morte accessible uniquement en lecture.
• EPROM mémoires mortes reprogrammables effacement aux rayons ultra-violets.
• EEPROM mémoires mortes reprogrammables effacement électrique
Remarque :
La capacité mémoire se donne en mots de 8 BITS (Binary Digits) ou octets.
Exemple:
Soit une mémoire de 8 Koctets = 8 x 1024 x 8 = 65 536 BITS. Cette mémoire peut contenir
65 536 informations binaires.
3 -Les interfaces d'entrées/sorties :
Interface d’entrée
24v
Interface de sortie
+5v
+5v
Capteur de fin
de course
R2
R3
R3
+24v
Sortie1
API
R4
D1
R1
D'
Led1
D'
Opto1
Commun
Sortie API
Unité
VS
R1
T1
de commande
T2
Led1
R2
Les entrées reçoivent des
informations en provenance des
éléments de détection (capteurs) et
du pupitre opérateur (BP).
RL1
Opto1
R5
Les sorties transmettent des informations aux préactionneurs (relais, électrovannes …) et aux
éléments de signalisation (voyants) du pupitre
D – Programmation d’un API :
Elle peut s'effectuer de trois manières différentes :
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
4



Sur l'A.P.I. lui-même à l'aide de touches.
Avec une console de programmation reliée par un câble spécifique à l'A.P.I.
Avec un PC et un logiciel approprié.
I – Langages de programmation :
On cite les cinq langages de programmation couramment utilisées dans l’industrie :
 IL(Instruction List → liste d’instructions ) : Un programme écrit en langage liste
d'instructions se compose d’une suite d'instructions exécutées séquentiellement par
l’automate. Chaque instruction est composée d'un code instruction et d'un opérande
 ST(Structured Text →Texte structure ) : permet la programmation de tout type
d’algorithme plus ou moins complexe.
 LD(Leader Diagram → schéma à contacts ) : Un programme écrit en langage à contacts se
compose d’une suite de réseaux de contacts composés d’un ensemble d’éléments graphiques
disposées sur grille organisée en lignes et colonnes.
 SFC( Séquentiel Function Chart → langage G7 ) : permet la programmation de tous les
procédés séquentiels .
 FBD(Function Block Diagram → Schéma par Bloc) : permet de programmer graphiquement à
l’aide des blocs, représentant des variables , des opérateurs ou des fonctions .
NB : Chaque type d’API a ses propres instructions (voir dossiers techniques pages 88---96
livre de cours )
II – Programmation d’un grafcet en utilisant un API de type AEG020:
1 – L’automate AEG020 :
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
5
2 – Liste d’instructions ( IL):
Type
d'opération
A
AN
O
Opérations
logiques
Opérandes
Opérateur
Action
Opération logique ET , signal positif
utilisables
Ixx , Qxx , Mxxx
Opération logique ET , signal négatif Txx , Cxx
Opération logique OU , signal positif
Ixx , Qxx , Mxxx
ON
Opération logique OU , signal négatif Txx , Cxx
A(
Opération logique ET , parenthèse
Ixx , Qxx ,
ouverte
Mxxx,Txx , Cxx
Opération logique OU , parenthèse
Ixx , Qxx , Mxxx
O(
)
)N
ouverte
Txx , Cxx
parenthèse fermée positive
parenthèse fermée négative
=
Sortie positive
Qxx , Mxxx
Opérations de
=N
Sortie négative
Qxx , Mxxx
sorties
SL
Activation mémoire
Qxx , Mxxx
RL
Désactivation mémoire
= T
Entrée temporisation (sortie tempo .
Opérations de
comptage /
= Z
= P
temporisation
)
Qxx , Mxxx
Ixx , Qxx
Transfert consigne compteur (
effacement )
Entrée compteur ( C .. sortie
compteur
Opérations
JI
Saut si "1"( conditionnel positif )
LS
Chargement immédiat( en mémoire
de signaux )
d'organisation
de programme
NO
PE
KAAOUANA ISMAIL
Sans effet , opération nulle
Fin de programme
Lycée Hannibal
ARIANA
6
3 – Eléments graphiques du langage à contacts ( LD ) :
Eléments graphiques du langage à contacts LD
Structure d’un réseau de contacts
4 –Applications :
a -GRAFCET à séquence unique (Cycle pendulaire )
L'action sur un bouton départ cycle Dcy
déclenche le cycle suivant :
l
C1
2
4
10
l
11
Dcy
KM 14
M1
1
KM 12 Voyant V
GRAFCET PC
0
1
2
V
KM 14
RC1
SC1
Le voyant V signale le repos du cycle (tige
rentrante ).
Tableau d’affectations
Entrées
Dcy → I1
ℓ10 → I2
ℓ11 → I3
Sorties
V → Q1
KM14 → Q2
KM12 → Q3
GRAFCET codé automate
AEG020
M1
Q1
I1.I2
Q2
M2
I3
M3
KM 12
Q3
I2
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
7
Langage IL
ADR INSTRUC
Commentaire
1:
A M3
si l’étape 3 est active
2:
3:
4:
5:
6:
A
O
I2
et réceptivité 3 vraie
M128 variable interne mise à 1 à la mise sous
tension
SL M1
Activation de l’étape 0
A M2
RL M1
M1
I1
I2
M2
M3
M2
M2
I3
M3
M1
M3
si l’étape 1 est active
alors désactiver l’étape 0
7:
8:
9:
10 :
11 :
12 :
13 :
14 :
15 :
16 :
17 :
A
A
A
SL
A
RL
A
A
SL
A
RL
18 :
RL M128
19 :
20 :
A
=
M1
Q1
sortie 1
21 :
22 :
A
=
M2
Q2
sortie 2
23 :
24 :
A
=
M3
Q3
sortie 3
25 :
PE
activation de l’étape 1
désactivation de M2
Activation de l’étape 2
désactivation de l’étape 2
Langage LD
M3
(S )
M1
I2
Signal
M128
(R )
M1
M2
M1
I1
(S )
M2
I2
(R )
M2
M3
M2
(S )
M3
I3
(R )
M3
M1
mise à 0 de la variable interne (boucle
)
Signal
(R )
M128
( )
M1
Q1
M2
Q2
M3
Q3
( )
( )
fin de programme
PE
Schéma de câblage :
KAAOUANA ISMAIL
Lycée Hannibal
ARIANA
8
b-Cas de divergence /convergence en OU :
M3
M2
M4
I3
NI3
I3
M3
M5
M4
Langage IL
Désactivation de
M2:
AM3
OM4
RLM2
I4
Langage LD
(R)
M2
M3
M4
Langage IL
Activation de M5:
AM3
AI3
O(
AM4
AI4
)
SLM5
Langage LD
(S )
M3 I3
M5
M4 I4
c-Cas de divergence /convergence en ET :
M2
M3
M4
I2
I5
M3
Langage IL
Désactivation de
M2:
AM3
AM4
RLM2
KAAOUANA ISMAIL
M4
M5
Langage LD
(R)
M3
M4
Lycée Hannibal
M2
ARIANA
Langage IL
Activation de M5:
AM3
AM4
AI5
SLM5
Langage LD
(S )
M3 M4 I5
M5
9
d-Cas d’une temporisation et d’une étape à plusieurs sorties :
1
14M1 KM1
M1
Q1
Q2
Q3
Q2
Q4
Q2
a
a
12M1 KM1
2
T
M2
T1
t/2/10S
T1
3
14M3 KM1
M3
Activation de M3 : AM2
AT2
SLM3
Sortie Q2 :
(S )
M2
AM1
OM2
OM3
=Q2
T2
M3
M1
(
M2
)
Q2
M3
Sortie T1 :
KAAOUANA ISMAIL
AM2
= T1 ( 100 )
Lycée Hannibal
(T1)
M2
ARIANA
10
Exercice N°4 : Unité de tronçonnage automatique
– GRAFCET PC
– GRAFCET codé automate AEG020
1
M1
S0.S1. l l l
11 30 20
2
I1.I2.I7.I10.I8
12M1
M2
l 10
I6
Attente barre
3
M3
S2
I3
KM1
4
M4
S3
5
M5
l 21
S4 l 20
KM3
M6
l 31
I8.I5
12M3 KM3
Q5
Q9
I11
M7
l 30
8
Q3
I9
14M3
7
Q7
I4
14M2
6
Q1
Q4
Q9
I10
12M2
M8
Q2
S4 l 20
NI5.I8
KM2
9
M9
S1
Q8
I2
Equations d’activation (A) et de désactivation (D) des étapes 1 , 4 et 8 :
Etape
Activation
1
A0 = X9.S1
4
8
KAAOUANA ISMAIL
Désactivation
D0 = X2
A4 = X8.S4. ℓ20 + X3.S2 D4 = X5
D8 = X9 +X4
A8 = X7. ℓ30
Lycée Hannibal
ARIANA
11
– Programme en langage IL et LD dédié à l’automate AEG020 /
Etape Adr
1:
2:
3:
1
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
2
12:
13:
14:
15:
16:
17:
3
18:
19:
20:
Ins
AM9
AI2
OM128
SLM1
AM2
RLM1
AM1
AI1
AI2
AI7
AI10
AI8
SLM2
AM3
RLM2
AM2
AI6
SLM3
AM4
RLM3
Etape Adr
21:
22:
23:
24:
25:
4
26:
27:
28:
29:
30:
31:
32:
5
33:
34:
35:
36:
37:
6
38:
39:
40:
Activation étapes
Ins
AM3
AI3
O(
AM8
AI8
AI5
)
SLM4
AM5
RLM4
AM4
AI4
SLM5
AM6
RLM5
AM5
AI9
SLM6
AM7
RLM6
Etape Adr
41:
42:
7
43:
44:
45:
46:
47:
48:
8
49:
50:
51:
52:
53:
54:
9
55:
56:
57:
58:
59:
12M1
60:
Ins
AM6
AI11
SLM7
AM8
RLM7
AM7
AI10
SLM8
AM9
OM4
RLM8
AM8
ANI5
AI8
SLM9
AM1
RLM9
RLM128
AM2
=Q1
Sorties Adr
61:
KM1
62:
63:
14M2
64:
65:
14M3
66:
67:
KM3
68:
69:
70:
12M3
71:
72:
12M2
73:
74:
KM2
75:
FIN 76:
Désactivation étapes
Ins
AM4
=Q7
AM5
=Q3
AM6
=Q5
AM6
OM7
=Q9
AM7
=Q4
AM8
=Q2
AM9
=Q8
PE
Sorties
(S )
M9
M1
I2
(R )
M2
M1
M3
M2
(R )
(R)
M3
(R)
M4
(R)
M5
(R)
M6
(R)
M7
(R)
M128
(S )
M1
I1
M2
I2
I7
I6
I10
I8
M2
M4
(S )
M5
M3
(S )
M3
I3
M4
M6
M7
M8
M8
I8
I5
(S )
M4
M5
I4
I9
M4
(S )
M1
M6
(S )
M4
Q7
M5
Q3
M6
Q5
M6
Q9
(R)
(R)
( )
( )
( )
M7
M7
Signal
( )
M9
M8.
M128
M9
( )
( )
Q2
( )
Q4
Q8
PE
M7
I11 M6
Q1
M8
M9
M5
( )
M2
(S )
M7
M8
I10
(S )
M8
I5
I8
KAAOUANA ISMAIL
M9
Lycée Hannibal
ARIANA
12