L`AUTOMATE PROGRAMMABLE

L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
L’AUTOMATE PROGRAMMABLE
1 Introduction
1.1
Approche globale d’un système de production
Un système de production a pour
but d’apporter une VALEUR
AJOUTEE
à
la
MATIERE
D’ŒUVRE . Il élabore des produits
qui peuvent être :
Soit des produits finis,
directement commercialisés
Soit
des
produits
intermédiaires servant à la
réalisation des produits finis.
Le système de production est
également alimenté en énergies
(électrique,
pneumatique,
hydraulique…).
Il génère des déchets divers :
chutes de coupes, eaux sales…
Le fonctionnement du système de
production nécessite différentes
interventions humaines :
b Le personnel d’exploitation
assure
la
surveillance,
l’approvisionnement
et
participe parfois au procédé
de production.
Energies
Electriques
Pneumatique
SYSTEME
de
PRODUCTION
MATIERES
D’OEUVRE
(Matériaux, pièces…)
b Le personnel de réglage,
procède aux interventions
nécessaires pour obtenir la
qualité recherchée ou pour
démarrer une campagne de
production.
b Le personnel de maintenance
intervient lorsque le système
de production se trouve en
défaillance et procède aux
opérations de maintenance
préventive.
PRODUITS
ELABORES
Par le système
Consommables
(Eau, lubrifiant…)
Flux de déchets
Exploitation
Maintenance
1.2
Réglage
Objectifs de l’automatisation des productions
Les objectifs poursuivis par une
automatisation peuvent être assez
variés. On peut retenir quelques
uns :
La recherche de coûts plus
bas, par réduction des frais
Philippe HOARAU
de main-d’œuvre, d’économie
de
matière,
d’économie
d’énergie,…
La suppression des travaux
dangereux ou pénibles et
l’amélioration des conditions
de travail.
La réalisation d’opérations
impossibles
à
contrôler
manuellement.
1/16
L’Automate Programmable Industriel
La compétitivité d’un produit final
peut être définie comme sa
capacité à être bien vendu. La
compétitivité
résulte
essentiellement
des
résultats
obtenus sur les facteurs suivants :
coût,
qualité,
innovation,
disponibilité.
TS MAI
L’automatisation des équipements
de production peut améliorer les
coûts, la qualité et même la
disponibilité des produits. Il est
cependant important de vérifier
que le produit sur lequel s’applique
cette automatisation soit optimisé
COÛT
INNOVATION
- Main-d’oeuvre
- matières
- énergies
- Performances
- esthétique
- optimisation
COMPETITIVITE DU PRODUIT
- Fiabilité
- Endurance
QUALITE
1.3
- Réseaux de vente
- Stocks
- S.A.V.
DISPONIBILITE
et réponde toujours aux besoins
du marché.
L’expérience
montre
qu’une
automatisation conduit souvent à
remettre en cause le processus de
fabrication et donc le produit.
Conception des
PRODUITS
Choix des
PROCESSUS
De fabrication
Choix et
Automatisation des
EQUIPEMENTS
Rentabilité d’une automatisation
Comme pour tout investissement, un projet
d’automatisation est jugé sur sa rentabilité.
Celle-ci peut s’exprimer sous forme du
temps de retour des investissements.
Investissement
= NbA
gains annuels
NbA = Nb d’années pour retour d’investissement.
Si NbA est inférieur à 3 ans, le projet est en
général jugé intéressant, si toutefois la
durée de vie du produit fabriqué est estimée
d’une durée supérieure.
Philippe HOARAU
2/16
L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
2 Situation de l’API dans le système automatisé
2.1
Structure d’un S.A.
Chaque système automatisé comporte deux parties :
Ordres de commande
PARTIE
OPERATIVE
(P.O.)
PARTIE
COMMANDE
(P.C.)
Informations en retour
Une Partie Opérative (P.O.) dont
les actionneurs agissent sur le
processus automatisé
Une Partie Commande (P.C.)
qui coordonne les actions de
la P.O.
Autres Parties Commandes
Au
centre
de
la
Partie
Commande,
le
« TRAITEMENT » est la convergence de 3 dialogues
qu’il coordonne :
1. Le Dialogue avec la machine
a. Commande des actionneurs (moteurs,
vérins…)
via
les
pré-actionneurs
(contacteurs, distributeurs, variateurs…)
b. Acquisition des signaux en retour par les
capteurs qui rendent compte de
l’évolution de la machine.
Philippe HOARAU
2.
Le Dialogue homme-machine
Pour exploiter, régler, dépanner la
machine, le personnel émet des
consignes et reçoit des informations en
retour.
3.
Le Dialogue avec d’autres machines
Plusieurs machines peuvent coopérer
dans une même production. Leur
coordination est assurée par le dialogue
entre les parties commandes.
3/16
L’Automate Programmable Industriel
2.2
TS MAI
Eléments de la P.O. et de la P.C.
Diagramme fonctionnel
EFFECTEUR
Matière
d’oeuvre
Exemples
Fraise, Foret, Mors d’étau, pince de robot….
W2
AGIR
Sur la
M.O.
Commentaires
Les effecteurs sont multiples et variés et sont
souvent conçus spécialement pour s’adapter à
l’opération qu’ils ont à réaliser sur la Matière
d’œuvre.
Ils reçoivent leur énergie des actionneurs.
Matière
d'oeuvre
ACTIONNEUR
Energie
d’entrée
(W1)
PRE-ACTIONNEUR
Energie
du réseau
(W1)
CONVERTIR
L’énergie
Convertissent l’énergie qu’ils reçoivent des
pré-actionneurs en une autre énergie utilisée
par les effecteurs. Ils peuvent être
Pneumatiques, Hydrauliques ou Electriques
Energie
utile
(W2)
Pilotage
DISTRIBUER
L’énergie
Energie
distribuée
à
l’actionneur
Distribuent l’énergie aux actionneurs à partir
des ordres émis par la PC.
Variateur
Contacteur
Distributeurs
Renseignent la PC sur l’état de la PO, Ils
peuvent détecter des positions, des pressions,
des températures, des débits…
Peuvent être électriques ou pneumatiques.
Signaux du type TOR, Analogique ou
Numérique.
CAPTEUR
Information
source
DETECTER
MESURER
Une grandeur
Pilotage des
préactionneurs,
signalisation…
TRAITEMENT
Signal
d’entrée
(capteurs,
consignes…)
Information
image
TRAITER
L’information
Signal de
sortie
Automate
DIALOGUE
Consignes de
l’opérateur,
Infos de la PC
Philippe HOARAU
FAIRE
COMMUNIQUER
Homme/machine
Consignes
Vers la PC
Infos vers
opérateur
Séquenceur pneumatique
Cellules logiques
Dans les systèmes modernes, l’API assure de
plus en plus cette fonction.
Certains systèmes purement pneumatiques
peuvent être contrôlés par des séquenceurs
ou des fonctions logiques.
L’unité de dialogue permet à l’opérateur
d’envoyer des consignes à l’unité de traitement
et de recevoir de celle-ci des informations sur
le déroulement du processus.
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L’Automate Programmable Industriel
2.3
TS MAI
Périphérie de l’A.P.I.
L’API est organisé pour
dialoguer
simplement
et
rationnellement avec les
constituants de tous ordres
répartis sur la machine.
LA conception modulaire de
l’API permet de le configurer
en fonction du système qu’il
doit
commander.
Dans
chaque cas, les modules
constituant l’API sont choisis
en fonction des besoins :
Modules
TOR
pour
liaisons avec les capteurs
simples, les contacteurs,
les électrovannes, les
boutons, les voyants…
Modules
de
communication avec les
capteurs « intelligents »,
les variateurs de vitesse,
les
terminaux
d’exploitation,
les
réseaux …
Philippe HOARAU
5/16
L’Automate Programmable Industriel
2.4
TS MAI
Architecture des systèmes de production
Machines autonomes
Chaque machine réalise une étape
dans l’élaboration du produit. La
manutention entre machine, les
chargements et déchargements
sont nombreux, coûteux et longs. Ils
sont le plus souvent manuels.
PC1
PC2
Machine
1
Machine
2
PC3
Machine
3
Machines associées
en ligne
Le produit passe automatiquement
d’une machine à la suivante.
Dans ce cas simple, c’est le
transfert du produit lui-même qui
assure la liaison entre les
machines.
PC1
PC2
PC3
Machine
1
Machine
2
Machine
3
Commande
centralisée
Cellule de production à
Commande centralisée
La nécessité de coordonner l’action
des machines a d’abord conduit à
centraliser leurs commandes, ce qui
par ailleurs a compliqué les
interventions locales de réglage et
de dépannage.
Machine
1
Cellule à commande
décentralisée et coordonnée
Un retour aux commandes
décentralisées s’est imposé, mais
avec une coordination entre
machines ici assurée par liaisons
inter niveaux.
Coordination
PC1
PC2
PC3
Machine
1
Machine
2
Machine
3
Cellule flexible à commande
répartie et hiérarchisée
Le besoin de flexibilité conduit à
prévoir des transferts libres de
produits de machine à machine :
une machine donnée peut traiter ou
non le produit présenté.
Les liaisons iso-niveau complètent
les liaisons inter-niveaux qui
assurent la communication avec la
supervision.
Philippe HOARAU
Machine
3
Machine
2
Supervision
Liaisons inter-niveaux (Cde hiérarchisée)
Liaisons
iso-niveau
PC1
PC2
PC3
Machine
1
Machine
2
Machine
3
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L’Automate Programmable Industriel
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3 Structure interne d’un Automate programmable
BUS DE DONNEES
ALIMENTATION
W externe
Informations
Mémoire
programme
Unité de
Traitement
Interfaces
D’ENTREE
(Processeur)
Mémoire
de données
Interfaces
De SORTIE
Ordres
Un automate programmable est un appareil électronique qui comporte une mémoire programmable par un
utilisateur automaticien à l’aide d’un langage adapté, pour le stockage interne des instructions composant les
fonctions d’automatismes, par exemple :
Logique séquentielle et combinatoire
Temporisation
Comptage, décomptage, comparaison
Calcul arithmétique
Réglage, asservissement, régulation,
Etc…
Il permet de commander, mesurer et contrôler au moyen de modules d’entrées et de sorties (logiques, numériques
ou analogiques) différentes sortes de machines ou de processus en environnement industriel.
La compacité, la robustesse et la facilité d’emploi des automates programmables industriels (A.P.I.) font qu'ils sont
très utilisés dans la partie commande des systèmes industriels automatisés.
Un A.P.I. se compose :
Une unité de traitement ou processeur
Une mémoire programme
Philippe HOARAU
Le processeur gère l’ensemble des échanges informationnels en
assurant :
o La lecture des informations d’entrée
o L’exécution des instructions du programme mis en mémoire
o La commande ou l’écriture des sorties
La mémoire programme de type RAM contient les instructions à
exécuter par le processeur afin de déterminer les ordres à envoyer
aux préactionneurs reliés à l’interface de sortie en fonction des
informations recueillies par les capteurs reliés à l’interface d’entrée.
7/16
L’Automate Programmable Industriel
Une mémoire de données
Une interface d’ENTREE
Une interface de SORTIE
Un module d’ALIMENTATION
TS MAI
La mémoire de donnée permet le stockage de :
o l’image des entrées reliées à l’interface d’entrée
o L’état des sorties élaborées par le processeur
o Les valeurs internes utilisées par le programme (résultats
de calculs, états intermédiaires ,…)
o Les états Forcés ou non des E/S
L’interface d’entrée permet la connexion à l’API d’une multitude de
capteurs pouvant être :
o TOR (logiques ou Tout Ou Rien)
o Numériques
o Analogiques
Ces différentes entrées sont mises en forme par l’interface d’entrée
avant d’être stockées dans la mémoire de données.
L’interface de sortie permet la connexion à l’API d’une multitude de
préactionneurs pouvant être :
o TOR (logiques ou Tout Ou Rien)
o Numériques
o Analogiques
Le module d’alimentation transforme l’énergie externe provenant du
réseau en en la mettant en forme afin de fournir aux différents
modules de l’API les niveaux de tension nécessaires à leur bon
fonctionnement.
Plusieurs niveaux de tension peuvent être utilisés par les circuits
internes (3v, 5v, 12v, 24v…)
il sera dimensionné en fonction des consommations des différentes
parties.
4 Nature des mémoires
La mémoire de l’API est l’élément fonctionnel qui peut recevoir, conserver et restituer des informations.
L’espace mémoire peut être divisé en deux parties :
La mémoire Programme qui permet le stockage des instructions à exécuter par l’API.
La mémoire de données qui permet le stockage de l’état des E/S et des variables internes.
Les mémoires utilisées dans un API peuvent être des types suivants :
R.A.M. (Random Access Memory) mémoire
à accès aléatoire. Cette mémoire doit être
alimentée électriquement pour pouvoir
conserver les informations. On l’appelle
également la mémoire vive.
Avant son exécution, le programme est
transféré dans cette mémoire qui permet
d’atteindre des vitesses en lecture et écriture
très rapides.
R.O.M. (Read Only Memory) mémoire à
lecture uniquement. Appelée également
mémoire morte, elle permet de stocker des
informations indéfiniment sans aucune
alimentation électrique.
P.R.O.M. (Programable Read Only Memory)
mémoire de type ROM mais Programmable.
C’est une ROM que l’on peut programmer
une seule fois.
Philippe HOARAU
E.P.R.O.M. (Erasable Programable Read
Only Memory) mémoire de type PROM que
l’on peut effacer par exposition du circuit aux
rayons ultra-violets.
E.E.P.R.O.M. (Electrical Erasable
Programable Read Only Memory) mémoire
de type PROM que l’on peut effacer
électriquement en écrivant à nouveau sur le
contenu de la mémoire. Ce type de mémoire
par sa simplicité de mise en
œuvre tend à remplacer de
plus en plus la mémoire
EPROM.
Exemple de carte d’extension mémoire pour
un API TSX 37.
Format PCMCIA type1
- RAM 32K / 64K
- EEPROM 32K / 64K
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TS MAI
5 Interface d’ENTREE
5.1
Fonction.
Les interfaces d’entrée adaptent, filtrent et sélectionnent, à la demande du processeur les signaux électriques
provenant des capteurs.
5.2
Nature des entrées
Elles peuvent être :
Logiques, ou tout ou rien (TOR)
Ou analogiques
Dans le cas des entrées TOR, la norme NF C 63850
précise les valeurs limites de la tension à appliquer
sur les entrées pour obtenir les deux états logiques,
dans une convention de logique positive.
Dans le cas des entrées analogiques elles doivent
satisfaire les caractéristiques suivantes :
De -10 à +10v, impédance interne minimale
de 500
De 4 à 20 mA, impédance interne maximale
de 300
Des paramètres relatifs à :
o Bande passante
o Temps de conversion
o Isolement
o Surtension admissible…
o
Un module d’entrées TOR doit permettre à l’unité
centrale de l’API, d’effectuer une lecture de l’état
logique des capteurs qui lui sont associés. A chaque
entrée correspond une voie qui traite le signal
électrique pour élaborer une information binaire qui
est ensuite mémorisée dans la mémoire de donnée.
Chaque voie est filtrée (parasites, rebondissements
des contacts…) et isolée électriquement de
l’extérieur pour des raisons de fiabilité et de sécurité.
5.2.1 Constitution fonctionnelle d’une
entrée logique
5.2.2 Raccordement des capteurs TOR
aux entrées de l’API
On distingue en particulier :
o L’immunité aux parasites industriels par filtrage
et circuit retardateur (temporisateur)
o L’isolement entre l’extérieur et la partie logique
de l’API obtenu en général avec un coupleur
opto-électronique qui est l’association, dans un
même boîtier, d’une diode électroluminescente
Il existe une multitude de capteurs sur le marché ;
leur point commun est le type de raccordement
électrique :
Capteurs deux fils : ils se câblent comme
des interrupteurs de position mécaniques.
Leur courant résiduel ou leur tension de
déchet peut les rendre incompatibles avec
certains API.
Capteurs trois fils : Attention il en existe de
deux types, à sortie PNP pour les automates
à commun de masse et NPN pour les
automates à commun d’alimentation.
24v
R
V1
Coupleur
opto-électronique
V2
PNP
SOURCE
0v
V3
Photons
Vers logique
interne de
l'A.P.I.
et d’un photo-transistor.
NPN
+V capteur
Electronique
de détection:
- Inductive
- Optique
- Capacitive
- Autre...
Info
GND
R : adaptation au seuil de tension de l’entrée
V1 : signalisation de l’état de l’entrée
V2 : protection en cas d’inversion de tension aux bornes de
l’entrée
V3 : retardateur, diode zéner ou écrêteur
Coupleur opto-électronique : isolement galvanique entre les
circuits
Philippe HOARAU
+V capteur
Electronique
de détection:
- Inductive
- Optique
- Capacitive
- Autre...
Info
GND
Capteurs quatre fils :ils distinguent
l’alimentation continue (2 fils) de la sortie (2
fils).
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Capteurs cinq fils : ils distinguent l’alimentation continue (2 fils) de la sortie à ouverture ou fermeture (3
fils)
Exemples de raccordement des détecteurs 2 et 3 fils sur entrées 24 VCC
5.2.3 Constitution fonctionnelle d’une entrée analogique
Un module d’entrée analogique assure la conversion analogique / numérique du signal délivré par un capteur
analogique. Ce signal est généralement du type 0 ;10V ou -10V ;+10V ou 4 ; 20mA.
Ce module peut être par exemple utilisé pour la mesure de température : la sonde résistive est reliée directement
au module, lequel réalise une conversion du courant délivré par la sonde avant écriture d’un mot (de n bits) dans la
mémoire.
Module d’entrées
analogiques (TSX Premium)
6 Interface de SORTIE
6.1
Fonction.
Les interfaces de sortie amplifient, aiguillent et mémorisent les signaux de commande vers les actionneurs
externes, à la demande du processeur.
6.2
Nature des sorties
-
Elles peuvent être :
Logiques, ou TOR (Tout Ou Rien)
Analogiques
-
De -10V à +10V, impédance de charge
maximale de 500 .
De 4 à 20 mA, impédance de charge
maximale de 300 .
Les sorties doivent satisfaire les caractéristiques
suivantes :
6.2.1 Constitution fonctionnelle d’une sortie
logique
SORTIES LOGIQUES
- En courant alternatif 50 Hz, sous des
tensions de 24, 48,110 et 220 V avec un
courant maximal de 0.25A, 1A, 2A et 5A.
- En courant continu, sous des tensions de
5, 24, 48, 110 et 125 V avec un courant
permanent maximal de 0.25A, 1A et 2A.
On distingue en particulier :
o L’isolement opto-électronique,
o Les protections contre :
ƒ L’inversion des polarités de
l’alimentation extérieure
ƒ Les courts-circuits et les surcharges
o Les diverses solutions de commutation
Le choix du type de sortie est fonction de la nature
de la charge : puissance, nature du courant, type
inductif ou résistif…
SORTIES ANALOGIQUES
Philippe HOARAU
10/16
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+12V
TS MAI
+24V
X1
R1
Sn
Coupleur
opto-électronique
A2
R2
Bit interne
de l'API
V1
D
RC
A1
V2
0V
X1
H
D : Mémorisation de l’image de la sortie dans la mémoire API
A1, A2 : Amplification
V1 : protection en cas d’inversion de tension aux bornes de la
sortie
V2 : Signalisation de l’état de la sortie
Coupleur opto-électronique : isolement galvanique entre les
circuits
RC: Charge
X1, X2: Bornes de la source d’alimentation extérieure.
Un module de sorties permet à l’API d’agir sur les
actionneurs. Il réalise la correspondance Etat logique
/ Signal électrique.
Périodiquement, le processeur adresse le module et
provoque l’écriture des bits d’un mot mémoire sur les
voies de sorties du module. L élément de
commutation est soit électronique (transistor, triac)
soit électromécanique (contact de relais internes au
module).
Sortie
Sortie
Sortie
Sortie à transistor NPN
Sortie à relais
Sortie
Sortie à transistor PNP
Dans la pratique les sorties sont souvent groupées par 2, 4, 8, 16,
32 ou plus afin de limiter le nombre de bornes de connexion. De ce
fait ces sorties ont un ou plusieurs points communs électriques.
Le choix d’une interface de sortie se fait suivant :
Le type de charge (DC/AC, tension, courant)
L’isolation souhaitée
La cadence de fonctionnement
Le nombre de manœuvre
Sortie à triac
L’alimentation des différents préactionneurs est toujours fournie par
une source de tension externe.
6.2.2 Constitution fonctionnelle d’une sortie analogique
Chaque sortie est l’image analogique de la
valeur numérique codée sur une chaîne de bits
(en général de 8 à 12 bits) définie par
programme. Les modules analogiques de sortie
permettent, associés à des préactionneurs
(gradateurs de puissance, variateurs de
vitesse…), de réaliser des fonctions de
commande et de régulation. Chaque sortie est
définie par la nature du courant délivré et par
ses limites (0-10V, 4-20mA).
Philippe HOARAU
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L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
6.2.3 Techniques de connexion des E/S
Lorsque les E/S sont éloignées de l’API il est souvent intéressant d’utiliser des BUS de TERRAIN permettant la
transmission des informations concernant les E/S par une liaison série et non fil à fil.
7
Q
KM
KA
Di1
Di2
Gnd
RG
c
d
e
f
g
Mise en œuvre d’un API
Sectionneur général
Contacteur de ligne ou disjoncteur (facultatif)
Contacteur d’asservissement piloté par la sortie SECU
Disjoncteur magnéto-thermique ou fusible
Disjoncteur magnéto thermique ou fusible
Borne de terre. Doit être située le plus près possible de chaque
borne de terre de protection des modules.
Masse de référence à relier à la terre usine.
Vers bornes d’alimentation des éventuelles extensions
Vers schéma circuit de commande
Vers commande des préactionneurs des extensions.
Raccordement des terres de protection.
24 Vcc interne réservé à l’alimentation des capteurs raccordés
aux interfaces d’entrées (vérifier que le courant absorbé par les
capteurs soit compatible avec les limites de cette alimentation).
Il est également possible de rencontrer des API alimentés exclusivement
en 24 V continu.
8 Modules de communication
Le module de liaison « série » asynchrone assure la
mise en forme des informations, mais c’est l’Unité
Centrale de l’API qui gère véritablement la
communication (débit, parité, format et gestion du
trafic, caractère par caractère).
Le module utilise des mémoires tampons pour le
stockage temporaire des informations émises ou
reçues.
L’émission et la réception des signaux peuvent être
simultanées (full duplex) ou alternées (half duplex)
La liaison série asynchrone est très utilisée pour le
dialogue entre API et les périphériques. Ce mode
de communication permet l’échange de caractères
composés d’une séquence de bits transmis les uns
derrière les autres sur la ligne.
Philippe HOARAU
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L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
9 Modules Spécialisés
Il existe des modules spécialisés intelligents comportant leurs propres microprocesseurs. Un micro programme et
des interfaces spécialisées permettent alors de disposer de modules assurant de façon autonome et performante
certaines fonctions d’automatismes. Il existe des modules de positionnement (incluant le comptage rapide
d’impulsions), de gestion évoluée d’une communication (réseau local), de régulation,…
Carte de
communication au
format PCMCIA
Carte de
communication série
(TSX Premium)
Carte de commande
d’axes (TSX Premium)
10 Fonctionnement d’un A.P.I.
Lorsque l’API est en fonctionnement, trois phases se succèdent :
PHASE 1
PHOTOGRAPHIE DES ENTREES
Durant cette phase qui dure quelques micro-secondes :
les entrées sont « photographiées » et leurs états logiques sont stockés dans une zone spécifique de la
mémoire de donnée.
Le programme n’est pas scruté.
Les sorties ne sont pas mises à jour.
+ 24 V
Entrée 0
Entrée 0 = 0
Entrée 1
Entrée 1 = 1
Entrée 2
Entrée 2 = 0
0
1
0
0
1
0
Entrée 0
%I1
%I5
%Q0
%I1
%I2
%Q1
Sortie 0 = 0
%I3
%Q2
Sortie 1 = 1
Sortie 0
Entrée 1
Entrée 2
Sortie 1
%I4
Entrée 3
%In
Entrée 4
Entrée 5
Sortie 2
%I1
%Q3
Sortie 2 = 0
%Mw1=0
Entrée 3
Sortie 3
1
Entrée 4
Entrée n-1
Entrée n-1 = 0
Sortie 3 = 1
Entrée n
0
1
0
1
Sortie n-1
%I6
%In
%Qm
Sortie n-1 = 0
Entrée n
Sortie m
Entrée n = 1
MODULE
D'ENTREES
Sortie m = 1
1879
652
MEMOIRE DE
PROGRAMME
MODULE
DE SORTIES
MEMOIRE DE
DONNEES
Philippe HOARAU
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L’Automate Programmable Industriel
PHASE 2
TS MAI
EXECUTION DU PROGRAMME
Durant cette phase qui dure quelques milli-secondes :
Les instructions de programme sont exécutées une à une. Si l’état d’une entrée doit être lu par le
programme, c’est la valeur stockée dans la mémoire de données qui est utilisée.
Le programme Détermine l’état des sorties et stocke ces valeurs dans une zone de la mémoire de
données réservée aux sorties.
Les entrées ne sont pas scrutées.
Les sorties ne sont pas mises à jour.
Notez que pendant cette phase, seules la mémoire de données et la mémoire programme sont mises à
contribution. Si une entrée change d’état sur le module d’entrées, l’API ne « voit » pas ce changement.
+ 24 V
Entrée 0
Entrée 0 = 1
Entrée 1
Entrée 1 = 1
Entrée 2
Entrée 2 = 0
0
1
0
0
1
0
%I0
1
%In
0
1
1
0
%Q0
%I1
%I5
%Q0
%I1
%I2
%Q1
Sortie 0 = 0
%I3
%Q2
Sortie 1 = 1
Sortie 0
%I1
%I2
Sortie 1
%I4
%I3
%In
%I4
%I5
Sortie 2
%I1
%Q3
Sortie 2 = 0
%Mw1=0
Entrée 3
Sortie 3
Entrée 4
Entrée n-1
Entrée n-1 = 0
Sortie 3 = 1
%Q1
%Q2
%Q3
Sortie n-1
%I6
%In
%Qm
Sortie n-1 = 0
Entrée n
Sortie m
Entrée n = 1
Sortie m = 1
0
MODULE
D'ENTREES
%Qm
1879
%MW0
652
%MW1
MEMOIRE DE
PROGRAMME
MODULE
DE SORTIES
MEMOIRE DE
DONNEES
PHASE 3
MISE À JOUR DES SORTIES
Durant cette phase qui dure quelques micro-secondes :
Les états des sorties mémorisés précédemment dans la mémoire de données sont reportés sur le module
de sorties.
Les entrées ne sont pas scrutées.
Le programme n’est pas exécuté.
+ 24 V
Entrée 0
Entrée 0 = 1
Entrée 1
Entrée 1 = 1
Entrée 2
Entrée 2 = 0
0
1
0
0
1
0
%I0
%I1
%I5
%Q0
%I1
%I2
%Q1
Sortie 0 = 0
%I3
%Q2
Sortie 1 = 1
Sortie 0
%I1
%I2
Sortie 1
%I4
%I3
%In
%I4
%I5
Sortie 2
%I1
%Q3
Sortie 2 = 1
%Mw1=0
Entrée 3
Sortie 3
Entrée 4
Entrée n-1
Entrée n-1 = 0
1
%In
0
1
1
0
%Q0
Sortie 3 = 0
%Q1
%Q2
%Q3
Sortie n-1
%I6
%In
%Qm
Sortie n-1 = 0
Entrée n
Sortie m
Entrée n = 1
Sortie m = 0
0
MODULE
D'ENTREES
Philippe HOARAU
%Qm
1879
%MW0
652
%MW1
MEMOIRE DE
DONNEES
MEMOIRE DE
PROGRAMME
MODULE
DE SORTIES
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L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
TI
(Traitement interne)
%I
(Lecture des entrées)
L’enchaînement des trois phases se
répète sans cesse de façon cyclique
lorsque l’API est en fonctionnement :
1. Lecture des entrées (%I)
2. Traitement du programme (T)
3. Ecriture des sorties (%Q)
Phase 1
Avant chaque cycle l’API effectue des
traitements internes afin de vérifier ses
circuits et les sollicitations extérieures.
Chien de garde
T
(Traitement du
programme)
Phase 2
Le temps de cycle de l’ordre de quelques
milli-secondes est surveillé par un circuit
électronique appelé « Chien de garde ».
%Q
(Ecriture des sorties)
Si pour une raison quelconque le temps
de cycle mesuré par le chien de garde est
supérieur au temps de cycle maxi
configuré, l’API signale le défaut arrête le
traitement.
Phase 3
11 Structure logicielle MONOTACHE
Le programme d’une application monotâche est associé à une seule tâche utilisateur la tâche maître MAST.
L'exécution de la tâche maître peut être :
cyclique
ou périodique
11.1 Exécution CYCLIQUE
Traitement du
programme (T)
TI
%I
Traitement du
programme
%Q
TI
%I
Cycle n
Repère
%Q
Cycle n+1
Phase
Description
TI
Traitement Interne
Le système réalise implicitement la surveillance de l'automate (gestion des bits et
mots système, mise à jour des valeurs courantes de l'horodateur, mise à jour des
voyants d'état, détection des passages RUN/STOP, ...) et le traitement des
requêtes en provenance du terminal (modifications et animation).
%I
Acquisition des
Entrées
Ecriture en mémoire de l'état des informations présentes sur les entrées des
modules TOR et métier associées à la tâche.
T
Traitement du
programme
Exécution du programme application, écrit par l'utilisateur.
%Q
Mise à jour des
Sorties
Ecriture des bits ou des mots de sorties associés aux modules TOR et métier
associés à la tâche selon l'état défini par le programme application.
La durée d’un cycle ne doit pas dépasser le temps réglé pour le chien de garde.
Philippe HOARAU
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L’Automate Programmable Industriel
TS MAI
11.2 Exécution PERIODIQUE
Traitement du
programme
TI
%I
Traitement du
programme
%Q
TI
%I
TI
Cycle n+1
Dans ce mode de fonctionnement, l'acquisition des entrées, le traitement du programme application et la mise à jour des sorties
s'effectuent de façon périodique selon un temps défini en configuration (de 1 à 255 ms).
En début de cycle automate, un temporisateur dont la valeur courante est initialisée à la période définie en configuration,
commence à décompter.
Le cycle automate doit se terminer avant l'expiration de ce temporisateur qui relance un nouveau cycle.
Le processeur effectue dans l'ordre le traitement interne, l'acquisition des entrées, le traitement du programme application et la
mise à jour des sorties.
Si la période n'est pas encore terminée, le processeur complète son cycle de fonctionnement jusqu'à la fin de la
période par du traitement interne.
Si le temps de fonctionnement devient supérieur à celui affecté à la période, l'automate signale un débordement
de période par la mise à l'état 1 du bit système %S19 de la tâche, le traitement se poursuit et est exécuté dans sa
totalité (il ne doit pas dépasser néanmoins le temps limite du chien de garde). Le cycle suivant est enchaîné après
l'écriture implicite des sorties du cycle en cours.
12 Structure logicielle MULTI-TACHES
Tâche Maître
Traitements
évènementiels
Tâche Rapide
- PRIORITE +
La tâche maître est par défaut active.
La tâche rapide est par défaut active si elle est programmée.
Le traitement événementiel est activé lors d'apparition de l'événement qui lui a été associé.
E T S
Evènement
Rapide
Maître
E T S
E
T
E T S
T
S
E
E
T
T S
E T S
T
S
Système
20ms
20ms
20ms
Légende :
E : acquisition des entrées
T : traitement du programme
S : mise à jour des sorties
Philippe HOARAU
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