NORMALISATION DES LANGAGES DE PROGRAMMATION des Automates Programmables Industriels

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Victorien Charles
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1 NORMALISATION DES LANGAGES DE PROGRAMMATION des Automates Programmables Industriels CEI Jean-Jacques DUMÉRY -1-

2 Plan de la présentation Présentation générale de la norme Les objectifs de la norme CEI Les notions de base et les concepts importants les éléments communs aux différents langages Les langages de programmation Quelques exemples d utilisation Conclusions -2-

3 Les différentes parties de la norme Elles s appliquent aux automates programmables et aux périphériques associés tels que : Les outils de programmation et de mise au point Les équipements de test les interfaces homme - machine -3-

4 Les cinq parties de la CEI ère partie : 2ème partie : 3ème partie : 4ème partie : 5ème partie : Informations générales Spécifications et essais des équipements Langages de programmation Guide pour l utilisateur Communications -4-

5 Les premières références internationales CEI et -22 : octobre 1992 CEI : mars 1993 CEI/TR : mars 1995 CEI : août 1999 version préliminaire avant publication Voir -5-

6 Les premières références européennes NF EN : septembre 1994 NF EN : octobre 1996 NF EN : novembre 1993 Elles comportent en plus des CEI une annexe normative (correspondances normes européennes et internationales) Voir -6-

7 Les objectifs de la norme (trois premières parties) Donner les définitions et identifier les principales caractéristiques permettant de sélectionner et d utiliser les A.P. Spécifier les prescriptions électriques, mécaniques et fonctionnelles ainsi que les méthodes de test et les procédures à suivre pour vérifier la conformité avec ces prescriptions Spécifier la syntaxe, la sémantique et la représentation des langages de programmation devant être utilisés pour les A.P. -7-

8 Quelques définitions Pour une configuration d A.P. : - (procédure d ) arrêt de sécurité, - reprise à froid, à chaud et immédiate pour les langages : - un délimiteur, - un double mot, un mot long, - une instance, - une variable globale, - un libellé, - une donnée non volatiles, - un champ d application

9 Structure fonctionnelle de base d une configuration d A.P. Périphériques O p é r a t e u r Concepteur de program m e d'application Fonctions d'interface Homme-Machine Fonctions de communication Fonctions : programmation, mise au point et test Fonct alim en ta tio n Fonction de tra ite m e n t des données E x é cu tio n d e s program m es d'application Fonctions du systèm e d 'ex p loitatio n Fonctions de l'application Fonctions de stockage des données A lim en tatio n principale F o n ctio n s d 'in te rfac e avec les capteurs/actionneurs M a c h in e -9-

10 Partie 3 : langages de programmation Notions de base MODULES LOGICIELS (Program organization units) - le PROGRAMME (Program) - le BLOC FONCTIONNEL (Function Block) - la FONCTION (Function) LES LANGAGES DE PROGRAMMATION (dans lesquels les modules peuvent être écrits) -10-

11 La fonction Module logiciel ayant : - plusieurs variables d entrée possibles, - une seule variable de sortie, - pas de mémoire interne, - parfois une entrée EN (validation) et une sortie ENO (pas d erreur). -11-

12 Exemples de fonctions - fonctions de conversion de type, - fonctions arithmétiques, - fonctions sur chaînes de bits, - fonctions sur chaînes de caractères, - fonctions de sélection et comparaison,

13 Exemple de déclaration de fonction Spécification externe de F1 BOOL EN ENO BOOL INT INT INT A B C F1 D INT -13-

14 Exemple de déclaration de fonction Spécification du corps de F1 ADD MUL F1_EN A B C EN ENO EN ENO F1_OK D -14-

15 Le bloc fonctionnel Module logiciel ayant : - plusieurs variables de sortie possibles, - une mémoire interne. -15-

16 Exemples de blocs fonctionnels - mémoires, - détection de fronts, - compteurs, temporisations, - blocs de communication,

17 Exemple de bloc fonctionnel standard SR BOOL BOOL S1 R Q1 BOOL Corps du B.F. SR S1 >=1 Q1 R & -17-

18 Bloc fonctionnel instancié SR BOOL S1 Q1 BOOL BOOL R Il est possible de créer plusieurs instances d un même B.F. (dans un programme ou un autre B.F.) MEM_DEF M2_DEF SR SR %IX1.0 S1 Q1 %QX3.0 %IX1.2 S1 Q1 %QX3.4 %IX1.2 R %IX2.0 R -18-

19 Le programme Module logiciel construit à l aide de : -fonctions, - et blocs fonctionnels. Les programmes ne peuvent être instanciés que dans des RESSOURCES Des VARIABLES GLOBALES pourront être déclarées -19-

20 La configuration logicielle CONFIGURATION Unité_1 RESSOURCE Station_1 RESSOURCE Station_2 TACHE maître_1 TACHE rapide_1 TACHE maître_2 TACHE interrup_2 PRG_F1 PRG_G1 PRG_F2 PRG_H2 PRG F x1 x2 y1 maître_1 PRG G FB_A1 FB_A maître_1 FB_B1 FB_B rapide_1 z1 PRG F x1 x2 y1 maître_2 FB_C PRG H FB_C2 maître_2 FB_E2 FB_E interrup_2 y2 z2 W %QW5 ALPHA BETA DEFAUT Chemins d'accès -20-

21 Les éléments communs aux différents langages Les identificateurs Les mots clés Les commentaires ARRET_TECHN, RETOUR_OK FUNCTION, END_FUNCTION_BLOCK (*production normale*) Les libellés : numériques, de chaînes de caractères, de datation et de temps, Les types de données +234, 16#E0, ARRET, TIME#2.7s Les variables -21-

22 Les types de données, exemples BOOL Booléen 1 bit BYTE Chaîne de bits de longueur 8 8 bits WORD Mot 16 bits DWORD Mot double 32 bits LWORD Mot long 64 bits INT Entier 16 bits UINT Entier non signé 16 bits UDINT Entier double non signé 32 bits -22-

23 Les variables à un seul élément PREFIXE I Q M X Aucun B W D L SIGNIFICATION Emplacement d'entrée Emplacement de sortie Emplacement de mémoire Taille d'un seul bit Taille d'un seul bit Taille d'un octet (8 bits) Taille d'un mot (16 bits) Taille d'un double mot (32 bits) Taille d'un mot long (64 bits) -22bis-

24 Représentation des variables à un seul élément La représentation directe d'une variable à un seul élément est assurée par l enchaînement : du signe "%", d'un préfixe d'emplacement, d'un préfixe de taille, et d'un ou plusieurs entiers non signés séparés par le symbole "." Exemples : %I2.0, %Q3.2, %MD25-23-

25 Les langages de programmation Les langages littéraux : - IL liste d instructions, - ST langage littéral structuré. Les langages graphiques : - LD langage à contacts, - FBD langage à blocs fonctionnels. Le langage SFC -24-

26 Le langage IL Etiquette Opérateur Opérande Commentaire MV1 : LD %IX1 (*Etiquette non oblig.*) AND N %MX5 ST %QX2 (*Marche ventilateur*) Des fonctions et des blocs fonctionnels peuvent être lancés en I L -25-

27 Le langage ST Le langage littéral structuré ST utilise : - des expressions - et des énoncés (E<F) AND NOT C les énoncés d affectation, les énoncés de sélection, les énoncés d itération, les énoncés de commande. de fonctions et B.F. C := C + 1 ; IF... THEN ELSE, CASE FOR TO, WHILE REPEAT

28 Le langage ST Exemple d un énoncé de commande %IX1.0 %IX1.2 MEM_DEF SR S1 Q1 R %QX3.0 (*déclaration*) VAR MEM_DEF : SR; END VAR (*exécution*) MEM_DEF (S1 := %IX1.0, R := %IX1.2); (*affectation*) %QX3.0 := MEM_DEF.Q1; -27-

29 Les langages graphiques LD et FBD a d a >=1 d b c b & c Langage LD Langage FBD -28-

30 Langage FBD, exemple BOOL BOOL BOOL BOOL TIME BOOL BOOL AUTO AUTO_MODE MANU MANU_VERIF TEMPS_MAX RETOUR_OK ACQUIT CMD_EXPLOITATION CMD ALARME BOOL BOOL Description externe -29-

31 Langage FBD, exemple AUTO AUTO_MODE & >=1 CMD MANU MANU_VERIF TEMPS_MAX & CMD_TMR TON IN Q PT ET ALARM_FF RETOUR_OK & S1 SR Q1 ALARME ACQUIT R Description interne -30-

32 Le langage SFC Il est destiné à être utilisé pour la structuration de l organisation interne d un module logiciel dans le but d assurer : des fonctions de commande séquentielle -31-

33 Le langage SFC, remarques Tous les langages peuvent être utilisés dans les blocs d actions S5 ACTION_4 Le parallélisme interprété est exclu %IX1 %MX3 S8.X C D LT & %QX17 MEM_1 SR S1 Q1 R %MX10 t67 a E6 * t68 b S5 ACTION_4 E7 E8 %QX17 := %IX1 & %MX3 & S8.X ; MEM_1 (S1 := (C<D)) ; %MX10 := MEM1_Q ; -32-

34 CONCLUSIONS La norme CEI répond à une attente des utilisateurs concernant les langages de programmation des API : - harmonisation des vocabulaires utilisés, - notions et concepts de base s appuyant sur une norme, - syntaxe et sémantique des langages les plus indépendants possibles d un constructeur d API donné, - facilité de mise en œuvre de principes tels que structuration et modularité des programmes, - Possibilité de définir ses propres blocs fonctionnels «utilisateur» Nécessité d une spécification structurée en amont de la phase de codage -33-

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