STRUCTURE ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API) Remarque préliminaire : les paries de TP repérées par un rai verical «ravail préparaoire à faire à la maison.» corresponden à un 1. Srucure foncionnelle e maérielle d un API La srucure générale d un sysème pluriechnique es représenée ci-dessous. : Repérer sur ce schéma l emplacemen occupé par un API en colorian le ou les recangle(s) foncion(s) concerné(s) en bleu. Le sysème «MINIDOSA» présen dans la salle de TP es piloé par un API ; rendez-vous auprès de ce sysème e idenifier l API uilisé. Vérifiez que les indicaions porées sur l appareil son : - Marque : SCHNEIDER TELEMECANIQUE - Type / référence du modèle (voir éiquee signaléique sur le coé droi) : TSX MICRO / TSX3710101 - Tension d alimenaion : 24 VCC : J ai réussi à repérer oues ces indicaions sur l API du «Minidosa»... oui non : La référence acuelle de ce appareil a changé ; la nouvelle référence consruceur es : TSX 3710 164 DT K1 Voir sur la documenaion consruceur, joine en annexe 1, la présenaion générale de ce auomae, ainsi que les caracérisiques principales correspondan à cee nouvelle référence. 1
Les principales foncions présenes dans un API son présenées sur le diagramme FAST cidessous. Diagramme FAST d un API Soluions echniques Acquérir les informaions issues des capeurs e des inerfaces H/M 1 Gérer le foncionnemen de l API Care unié cenrale Traier les données Emere les ordres vers les chaînes d énergie e les informaions vers les inerfaces H/M.. 2 Mémoriser le programme e des données Dialoguer avec d aures sysèmes Care(s) de communicaion Adaper l énergie élecrique Module d alimenaion : Compléer ce FAST en précisan les soluions echniques uilisées sur l API du sysème Minidosa ; préciser les caracérisiques principales. : voir sur le sysème (lors du TP) e dans la doc. echnique annexe 1 (confère nouvelle référence donnée en page 1). Les élémens repérés 1 e 2 son visibles sur l API : les repérer sur la phoo ciconre. 2
Caracérisiques des enrées sories (TOR) : Compléer le exe à l aide du vocabulaire proposé : Une care d enrée reçoi les. issus des. ou des inerfaces homme machine (.,.). Ces signaux son filrés (parasies, rebonds de conacs, ) puis mis en forme pour élaborer des informaions. qui seron lues périodiquemen par l unié cenrale. Une care de sorie perme à l API de commander les acionneurs via les.. (.,.) ou d émere des informaions à desinaion des inerfaces machine homme (.,..) ; Elle réalise la correspondance éa logique signal élecrique. Vocabulaire à uiliser : binaires bouons préacionneurs signaux élecriques capeurs voyans conaceurs sirènes claviers disribueurs : voir, si nécessaire, le chapire D4.3 du Mémoech SI. : Compléer le ableau suivan pour l API du minidosa e pour l API du sous-sysème «TSX37» mis à disposiion (voir annexes 2 e 4): API du minidosa API du sous-sysème TSX37 Référence de la care d E/S TSX DMZ 64 DTK TSX DMZ 28 DT Nombre d enrées Nombre de sories Type de raccordemen 3
: Répondre aux quesions suivanes en cochan la case adéquae pour la care d E/S du soussysème TSX37: Enrées : voir annexe 2 - La care d enrée foncionne sous... 230 V alernaif 24 V coninu 24V alernaif - Pour aciver une enrée, il fau que le capeur commue le poeniel... 0 V (voir schéma en annexe 3, côé capeurs) 24 V - Il es possible de raccorder un déeceur de proximié (ddp) de ype NPN Jusificaion : PNP PNP ou NPN - Une ension de 12 Vcc en enrée es... un éa 1 un éa 0 à proscrire - Une ension de 4 Vcc en enrée es... un éa 1 un éa 0 à proscrire - Une ension de 8 Vcc en enrée es... un éa 1 un éa 0 à proscrire - Le emps de réponse de la care d enrée perme de prendre en compe le signal d un capeur qui envoie 10 impulsions par seconde (10Hz)... oui non Jusificaion :... Sories: voir annexe 4 - Les sories de ce module son des sories... saiques relais - Un préacionneur à commander en 24V al. es raccordable à ce module... oui non - Un préacionneur à commander en 24Vcc es raccordable à ce module... oui non - Le emps de réponse de la care perme à une sorie d allumer e d éeindre un voyan 10 fois par seconde (10Hz)... oui non Jusificaion :... 4
2. Principe de foncionnemen d un API 2.1 Observaion du foncionnemen A l aide du logiciel de ranscodage CADEPA e sur le pose mis à disposiion (sous-sysème TSX Micro), programmer l équaion suivane : S = a (foncion OUI) Raccorder un bouon poussoir «a» à l enrée programmée ; faire vérifier le câblage au professeur avan oue mise sous ension. Transférer le programme dans l API, mere en marche. Aciver l enrée a e observer aenivemen le emps de réponse de l API (inervalle de emps séparan l acivaion de l enrée a de l acivaion par l API de la «réponse» S ) : Comme vous le consaez, cee réponse es, à nore échelle, quasi insananée. Tou se passe donc comme si la sorie éai direcemen raccordée à l enrée a (logique câblée : ). S Mais dans nore cas, le principe de foncionnemen es bien enendu fondamenalemen différen ; en effe, la réponse de la sorie S à l enrée a es liée à l exécuion du programme S=a. Cee logique programmée peu êre imagée de la manière suivane : a API S S=a 2.2 Mesure du emps de réponse Nous allons essayer de mesurer ce (rapide) emps de réponse. Maériel supplémenaire à uiliser: - Un oscilloscope numérique avec la voie 1 (CH1) raccordée au signal «a» e la voie 2 (CH2) raccordée à la sorie «S» Réglages préconisés : 5V/DIV pour les 2 voies e 1 ms/div Acquisiion déclenchée sur frons monans de la voie 1(rigger ON) Raccorder l oscilloscope au sous-sysème TSX Micro. : faire vérifier le câblage au professeur avan oue mise sous ension! Manipulaions à effecuer : aciver l enrée «a» e relever à l oscilloscope le emps de réponse noé r de la sorie «S». :Procéder à dix relevés e compléer le ableau suivan : Mesure n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 r mini r maxi r (ms) Conclusion : r 5
2.3 Exploiaion des résulas expérimenaux Rappel : Le principe de foncionnemen de base d un auomae es le suivan : - lecure e mémorisaion de l éa logique de oues les enrées (E) - exécuion du programme écri par l uilisaeur avec les éas mémorisés précédemmen (T) - affecaion des sories (S) Ce raiemen, illusré ci-dessous, es cyclique, c es à dire qu il es relancé à la fin de chaque affecaion des sories (S). Relance de la scruaion E T S emps de cycle c : En foncion du principe de foncionnemen exposé ci-dessus, compléer les figures suivanes, en faisan apparaîre pour le - cas 1 : la réponse «S» e son emps de réponse que l on noera rc (emps de réponse lié au raiemen cyclique) - cas 2 : l enrée «a» e la sorie «S» pour un emps de réponse rc minimal - cas 3 : l enrée «a» e la sorie «S» pour un emps de réponse rc maximal a Cas 1 : S a Cas 2 : S a Cas 3 : S E T S E T S E T S E En déduire pourquoi le emps de réponse r relevé précédemmen n es pas consan : c Conclusion : indiquer, en nombre de emps de cycle auomae c, la durée minimale e la durée maximale que peu prendre un emps de réponse rc. rc mini = x c rc maxi = x c 6
Remarque : le emps de réponse r mesuré au 2.2 es un emps global qui inègre, enre aures, le emps de réponse de la care d enrée rce e le emps de réponse de la care de sorie rcs. On peu donc écrire que : r = rc + rce + rcs En admean que les emps de réponse rce e rcs des cares d E/S soien consans, le emps de réponse global sera donc foncion des variaions du emps lié au raiemen cyclique rc d où : r mini = rc mini + rce + rcs e r maxi = rc maxi + rce + rcs : Exprimer r mini e r maxi en foncion du emps de cycle de l auomae c (reprendre les résulas de la page 6). r mini = r maxi = Déerminer r = r maxi - r mini en foncion de c r = Calculer r avec les résulas expérimenaux du 2.2 r = Nous avons donc ainsi une esimaion de la durée d un emps de cycle auomae : c : comme r maxi e r mini ne son pas forcémen relevés expérimenalemen (il faudrai réaliser un grand nombre de mesures), la valeur rouvée ci-dessus es en général une valeur inférieure au emps de cycle auomae c. 2.4 Vérificaion des résulas Nous allons essayer de déerminer le emps de cycle c d une aure manière. Débrancher l oscilloscope du TSX Micro. Saisir le programme ci-dessous (Cadepa): Commenaires : 1 2 [C1= 0 ] SI >RAZ >mesure [C1.INC.] T/X2/100c Mise à zéro du compeur C1 lors du fron monan sur le bouon poussoir «RAZ» Le fron monan sur le bouon poussoir «mesure» lance le cycle Incrémenaion du compeur C1 Devien vrai après 100 cenièmes de seconde d acivaion de l éape 2 7
Raccorder les bouons poussoirs «mesure» e «RAZ» aux enrées choisies dans le programme. Transférer le programme dans l auomae TSX Micro, mere en marche. Sous Cadepa, visualiser l exécuion du programme ( Grafce en ligne) ainsi que le conenu du compeur C1 ; procéder comme sui : - depuis «grafce en ligne», sélecionner «animaion» puis «lire, écrire» renseigner le champ «Mnémonique» par C1, valider en cliquan dans le champ «adresse». Donner une impulsion sur «mesure» e observer le conenu de C1. Mere C1 à zéro par une impulsion sur «RAZ» puis relancer la mesure ; procéder à cinq mesures. : Renseigner le ableau ci-dessous : Relevé n 1 2 3 4 5 Conenu de C1 En foncion du grafce e des résulas expérimenaux, compléer le schéma ci-dessous : X2 Durée= s E T S E T S E T S E T S E T S E T S C1=0 C1=.. C1=.. C1=.. C1=.. C1=.. Expliquer quels son les événemens compés par C1 e pendan combien de emps ceux-ci son compés : : les variaions du nombre d événemens compés son liées à la précision de la emporisaion qui es de l ordre de la base de emps donc, ici, de l ordre du cenième de seconde. En déduire la durée d un emps de cycle auomae c : c Comparer avec les résulas du 2.3 e conclure : 8
ANNEXE 1 9
ANNEXE 2 Non compaible 10
ANNEXE 3 SCHEMA DE RACCORDEMENT DE LA CARTE D E/S (sous-sysème) 11
ANNEXE 4 12