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