Cours : Automatismes Industriels

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1 Chapitre 2 Cours : Automatismes Industriels Logique câblée VS Logique Programmée Logique câblée

2 Logique câblée VS Logique Programmée Logique programmée Substituer l ensemble des fonctions par un seul composant Automate programmable Industriel

3 Logique programmée Définition A partir d un programme préenregistré, l automate traite les informations et assure la coordination du système

4 Avantage de la logique programmée % à la Logique câblée

5 Raccordement physique local RS485 RS485 Module processeur RS485 Convertisseur RS232

6 Modulaire et compact Puissant capacité de traitement importante flexibilité Petit besoin local Simple

7 Famille TSX Le TSX nano est une conception compacte avec 24 E/S au maximum Le TSX micro est une conception modulaire avec 256 E/S au maximum Le TSX premium est une conception modulaire avec 2048 E/S au maximum

8 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur

9 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur L alimentation est fournie à partir des tensions usuelles (110/220V ou 24 V). Ce module assure la distribution de l énergie Nécessaire au fonctionnement des différents modules

10 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur L unité centrale est constituée d un processeur qui exécute le programme et de mémoires qui, non seulement contiennent ce programme, mais aussi des informations de données (durée de temporisation, contenu d un compteur.)

11 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur La mémoire du TSX premium interne (RAM) est fonction du processeur elle varie de 32 à 176KW. 32 à 176KW

12 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur La mémoire PCMCIA est une carte d extension, elle varie de 64K à 512KM (automate TSX Premium) 64 à 512KM

13 Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur Le rôle de cette interface : Adaptation des signaux externes en signaux internes de L automate (pour les entrées TOR). Pour les entrées/sorties analogiques cette interface permet de convertir les signaux analogiques en signaux numériques et vice versa pour les sorties

14 Constituant d un API

15 Définition Cours : Automatismes Industriels Logique programmée 1. Une instruction est un ordre exécutable par la logique. 2. Une mémoire est un dispositif technologique destiné à conserver l information. 3. Une logique est dite programmable lorsque sa mise en œuvre nécessite l exécution d instructions enregistrées dans une mémoire. 4. Un programme est une suite d instructions concourant à un traitement donné 5. Un API est constituant électronique dédié à la commande des processus Industriels pour lesquels le traitement séquentiel est dominant

16 Structure d une instruction Une instruction doit préciser au processeur «quoi» faire et «sur quoi» le faire. Elle se compose d une partie code opération (C.O.) qui indique le «quoi» faire et d une adresse opérande (A.O.) qui précise le «sur quoi». Le code opération est pris dans l ensemble des instructions de la machine (ET, OU, etc). La donnée sur laquelle s applique l opérateur spécifié par le C.O. est repérée par son adresse mémoire (A.O.) Mémoire de données instruction C.O. A.O. = i i opérande Code opération adresse opérande n

17 Exemple 1 Soit l équation y = u 2.u 3 + u 1 Le programme se présente comme suit (jeu d instruction) Adresse de L instruction C.O L instruction A.O commentaire 0 charger u 2 mettre le contenu de u 2 dans A. 1 ET u 3 faire un Et entre le contenu de u 3 et celui de A, résultat dans A. 2 OU u 1 faire un ou entre le contenu de u 1 et celui de A, résultat dans A 3 Ranger y transférer du contenu de A à L adresse devant contenir y.

18 Application sur l automate LEM 1. Jeu d instructions Le LEM possède dix instructions décrites dans le tableau ci-après Nature d instruction Code mné Code interne commentaire instruction de chargement SI SI/ test d un variable Test d un complément d un variable instruction logique ET ET/ Fonction ET ET avec complément de la variable OU OU/ Fonction OU OU avec complément de la variable instruction d affectation OUT OUT/ affectation du complément Instructions particulières TEM COM NOP Temporisation d une variable comptage 0000 Pas d opération (code nul)

19 Le format de l instruction, à 13 bits, est donné ci-dessous Code opération (4 bits) Adresse opérande(9bits) Organisation de la mémoire d entrées-sorties La zone adresse de l instruction permettant d adresser 2 9 = 512 opérandes Nous admettons que LEM peut traiter 128 entrées U i, 128 sorties Y j et qu il est doté de 256 bits réservés aux variables intermédiaires X k.

20 Déroulement d une instruction soit l instruction suivante : Si u3 L instruction est supposée contenue dans le mot d adresse La variable u3 désigne l entrée numéro 3. L opération se déroule en trois étape Cours : Automatismes Industriels Mémoire programme Pointeur registre instruction (I) décodeur A Pile (LIFO) registre adresse U Y X

21 Etape 1 : Recherche de l instruction À la fin de l instruction précédente, le contenu du compteur est incrémenté de +1 et contient l adresse de la nouvelle instruction à exécuter : La logique de contrôle de processeur demande et exécute le transfert du contenu correspondant dans le registre instruction I, lequel contient alors le mot : si Etape 2 : Recherche de l opérande Le décodage des 4 bits (0001) reconnaît l instruction de chargement si. Le processeur sait alors qu il doit charger A par le contenu de l adresse spécifié par la A.O. Cette dernière est chargée dans le registre adresse S, qui autorise l accès à La mémoire correspondante :zone des variables d entrée, bit numéro 3. La logique commande le transfert du contenu de cette mémoire dans l accumulateur. Etape 3 : Incrémentation du compteur Le contenu de P est incrémenté de +1 pour adresser l instruction suivante. u3

22 Synthèse : fonctionnement automate Le professeur «photographie» l état logique des entrées puis Transfère l image obtenue dans la mémoire de données Module d entrées TOR Mémoire de données Dans le module processeur

23 fonctionnement automate Etape 1 : rapatrier l état des capteurs qui sont associés aux modules d entrées Programme + Transfert Module d entrées TOR Mémoire de données Dans le module processeur

24 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Mémoire de données Mémoire programme

25 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données (image de sorties) Exécution du du programme Mémoire de données Mémoire programme

26 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données (image de sorties) En se servant des images des entrées programme Mémoire de données Mémoire programme

27 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données. (image de sorties) Exécution du du programme programme Mémoire de données Mémoire programme

28 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données (image de sorties) En se servant des images des entrées programme Mémoire de données Mémoire programme

29 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données. (image de sorties) Exécution du du programme programme Mémoire de données Mémoire programme

30 Synthèse : fonctionnement automate Etape 2 : Exécution des opérations logiques contenues dans la mémoire programme, les unes après les autres jusqu à la dernière Ceci en se servant de «l image» de l état des entrées contenues dans la mémoire des données. Et en mettant à jour le résultat de chaque opération logique dans la Mémoire de données. (image de sorties) Mise à jour des images des sorties programme Mémoire de données Mémoire programme

31 Synthèse : fonctionnement automate Etape 3 : Recopie l ensemble des états logiques images des sorties (contenues dans la mémoire de données) dans les modules de sorties Module de sortie Mémoire de données

32 Synthèse : fonctionnement automate Etape 3 : Recopie l ensemble des états logiques images des sorties (contenues dans la mémoire de données) dans les modules de sorties Mémoire de données Module de sortie

33 Exemple d application Exercice : Traitement d une équation logique complète Soit l équation logique suivante Y1 = (u1 + u2).(/u3.x1 + x2./u8) 1. Donner son jeu d instruction 2. On choisie par exemple d implanter les variables aux Adresse suivante : u1 = 001 u2 = 002 u3 = 003 u8 = 010 x1 = 401 x2 = 402 Y1 = 201 Si l on suppose que le programme est chargé à partir du mot mémoire d adresse 0, donner le contenu de la mémoire du programme

34 Adresse C.O. A.O Image mémoire du programme

35 Systèmes automatisés Exécution du programme Numéro de l instruction Adresse de l instruction `0 `1 `2 `3 `4 `5 `6 `7 `10 Code Contenu de A Contenu de la pile LIFO

36 Systèmes automatisés Exemple 2 Trouver le jeu d instruction de la figure ci-après X1 X2 Y1 X3 X4 X5 X6 Y2

37 Exemple 3 : Pl7 Systèmes automatisés U1 U2 Y U3 U4 Jeu d instruction : LD ANDN OR ANDN SET U1 U2 U3 U4 Y

38 Adressage des objets de modules d entrées sorties : TSX Micro % I ou Q X, W, D x i Symbole Norme IEC Exemple Type d objet : I = entrée Q = sortie M = mémoire K = Constant S = système Format : X = booléen W = Mot D = double mot F = flottant Position : x = Numéro de la position dans le bac N voie i= 0 à 127 ou ERR %I1.6 : Bit de la voie d entrée n 6 du module d entrées TOR placé en position 6 dans le bac. %IW3.5 : Mot de la voie d entrée n 5 du module d entrées analogiques placé en position 3 %Ix.i.ERR : Bit, à l état 1 il indique que la voie d entrée i du module situé en position x est en défaut.

39 Adressage des objets de modules d entrées sorties : TSX Premium % I ou Q X, W, D xy i Symbole Norme IEC Exemple Type d objet : I = entrée Q = sortie M = mémoire K = Constant S = système Format : X = booléen W = Mot D = double mot F = flottant %I104.6 : Entrée logique, rack 1, position 4, voie 6 Position : x = adresse rack Y = position dans le bac N voie i= numéro de voie

40 Cycle de scrutation d un API Traitement interne Acquisition entrées Traitement Programme Mise à jour des sorties Traitement programme T.I %I %Q T.I %I Temps de cycle État d une entrée physique État de la MIE correspondante

41 Cycle de scrutation d un API Traitement interne Acquisition entrées Traitement programme Mise à jour des sorties T.I %I Traitement programme %Q T.I %I Traitement programme %Q Positionner S1 État de la MIS de S1 État de la sortie physique S1

42 Temps de cycle Un exemple réel, celui de l automate Proscon de Philips, on suppose que la machine est dotée de la configuration suivante : entrées, soit 16 cartes de 16 entrées; sortie, soit 16 cartes de sorties; - 4Kmots de mémoire programme Le temps d accès total à une carte d entrée ou de sortie est de 29 s (acquisition ou transfert de 16bits). Le temps d exécution d un programme comprenant 1 K mots est de 1,85ms. Le cycle total (8,3ms) se décompose en trois parties Mis-à joursortie. 0,464ms 7,4ms 0,464ms lire-entr. Exé-prog.

43 Cycle API : Run/Mode Traitement interne STOP Acquisition entrées RUN Traitement programme Mise à jour des sorties

44 Exécution Périodique L utilisateur fixe la durée séparant 2 cycles successifs (période de cycles) Régulation/Asservissement de procédé continu Traitement programme Traitement programme T.I %I %Q T.I T.I %I %Q T.I Période Période Echantillonnage périodique des Entrées (%)

45 Systèmes automatisés Présentation matérielle : TSX Micro

46 Systèmes automatisés Mise en œuvre du logiciel PL7 Pro Après lancement du logiciel vous devez préciser : le processus et la version de l API à mettre en œuvre, l utilisation de l outil Grafcet (GR7) l installation éventuelle d une mémoire PCMCIA d extension

47 Mise en œuvre du logiciel PL7 Pro Configuration du processus : L entrée I1.8 peut être paramétrer pour piloter le passage RUN/STOP de l automate. La sortie d alarme %Q2.0 peut être affectée à une fonction alarme Démarrage automatique en RUN si la mémoire dispose de la mémoire EPROM on peut cocher : Sauvegarde/Restitution des mots internes %MWi. Sélectionner le type d exécution de la tâche MAST : périodique ou Cyclique Saisissez la valeur du chien de garde (WATCH DOG) Saisissez suivant l application la valeur de la période de la tâche FAST

48 Mise en œuvre du logiciel PL7 Pro Choix et configuration des modules : Double cliquer sur la position du rack à configurer Sélectionner dans le champ famille le type de module (par exemple Analogique, sauf position 1 et 2). Sélectionner dans le champ module la référence du module à configurer (par exemple TSX AEZ 801).