Chapitre 2 Cours : Automatismes Industriels Logique câblée VS Logique Programmée Logique câblée
Logique câblée VS Logique Programmée Logique programmée Substituer l ensemble des fonctions par un seul composant Automate programmable Industriel
Logique programmée Définition A partir d un programme préenregistré, l automate traite les informations et assure la coordination du système
Avantage de la logique programmée % à la Logique câblée
Raccordement physique local RS485 RS485 Module processeur RS485 Convertisseur RS232
Modulaire et compact Puissant capacité de traitement importante flexibilité Petit besoin local Simple
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
Alimentation Processeur mémoire Interface entrés/sorties Cours : Automatismes Industriels Structure d un API Bus Pré-actionneur Capteur
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
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.)
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
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
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
Constituant d un API
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
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 0 1 2 C.O. A.O. = i i opérande Code opération adresse opérande n
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.
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/ 0001 0010 test d un variable Test d un complément d un variable instruction logique ET ET/ 0011 0100 Fonction ET ET avec complément de la variable OU OU/ 0101 0110 Fonction OU OU avec complément de la variable instruction d affectation OUT OUT/ 0111 1000 affectation du complément Instructions particulières TEM COM NOP Temporisation d une variable comptage 0000 Pas d opération (code nul)
Le format de l instruction, à 13 bits, est donné ci-dessous 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 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.
Déroulement d une instruction soit l instruction suivante : Si u3 L instruction est supposée contenue dans le mot d adresse 1000. La variable u3 désigne l entrée numéro 3. L opération se déroule en trois étape. 1000 Cours : Automatismes Industriels 0001 000000011 Mémoire programme Pointeur 001 000 000 000 registre instruction (I) 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 décodeur A Pile (LIFO) registre adresse 000 000 011 U Y X
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 : 1000. La logique de contrôle de processeur demande et exécute le transfert du contenu correspondant dans le registre instruction I, lequel contient alors le mot : 0001000000011 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Adresse C.O. A.O. 0 1 2 3 4 5 6 7 10 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Image mémoire du programme
Systèmes automatisés Exécution du programme Numéro de l instruction 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Adresse de l instruction `0 `1 `2 `3 `4 `5 `6 `7 `10 Code Contenu de A Contenu de la pile LIFO
Systèmes automatisés Exemple 2 Trouver le jeu d instruction de la figure ci-après X1 X2 Y1 X3 X4 X5 X6 Y2
Exemple 3 : Pl7 Systèmes automatisés U1 U2 Y U3 U4 Jeu d instruction : LD ANDN OR ANDN SET U1 U2 U3 U4 Y
Adressage des objets de modules d entrées sorties : TSX Micro % I ou Q X, W, D x i Symbole Norme IEC 1131-3 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.
Adressage des objets de modules d entrées sorties : TSX Premium % I ou Q X, W, D xy i Symbole Norme IEC 1131-3 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
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
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
Temps de cycle Un exemple réel, celui de l automate Proscon de Philips, on suppose que la machine est dotée de la configuration suivante : - 256 entrées, soit 16 cartes de 16 entrées; - 256 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.
Cycle API : Run/Mode Traitement interne STOP Acquisition entrées RUN Traitement programme Mise à jour des sorties
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 (%)
Systèmes automatisés Présentation matérielle : TSX Micro
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
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
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).