FORMATION MODULAIRECOMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

AUTOMATISME

Lautomatisme est devenu une technologie incontournable aujourdhui de par son utilisation dans tous les domaines de fabrication. Il est donc important den connatre les bases et den suivre lvolution. Cette formation, dans sa structure, suit le cheminement de la conception dun systme automatis depuis la logique cble jusquau dialogue hommemachine. Les fabricants dautomatismes industriels tant nombreux, la formation propose ne prend en compte que les deux marques les plus dveloppes dans ce domaine, savoir TLMCANIQUE et SIEMENS. Remarque: les diffrents capteurs ncessaires au fonctionnement dun systme automatis ne sont pas traits dans cette partie, car une autre de formation leur est totalement consacre.

REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU DEVOIR DU TOUR DE FRANCE FVRIER 2004

FORMATION MODULAIRECOMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

POUR EN SAVOIR PLUS Livres:- AUTOMATIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE D.Blin, J.Danic, R.Le Garrec, F.Trolez et J.C.Sit Collection A.Capliez Cette uvre apporte les lments indispensables la bonne comprhension de la Conception Assiste par Ordinateur et des Automates Programmables Industriels. Elle comprend galement les principaux symboles dlectrotechnique, dhydraulique, de pneumatique et des fonctions logiques. - AUTOMATISME G.Boujat, J.P.Pesty Collection A.Capliez Cet ouvrage traite des systmes automatiss, des outils graphiques, des cahiers des charges, de la logique de commande pneumatique, des logiques de commande lectrique et lectronique, de la logique de commande programmable, des actionneurs et pr-actinneurs, des capteurs et moyens de dialoguer, de la rgulation, de lasservissement et des mthodes de recherche des dfaillances.

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FORMATION MODULAIRECOMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

AUTOMATISMEModule 1 dessiner un schma en logique binaire

Module 2 utiliser les diffrents systmes numriques

Module 3 raliser un grafcet

Module 4 raliser un GEMMA

Module 5 manipuler les circuits squentiels

Module 6 brancher un automate et lire ses informations

Module 7 programmer en langage contacts

Module 8 programmer en liste dinstructions

Module 9 programmer en langage littral structur

Module 10 programmer en langage logigramme

Module 11 dialoguer avec un automate

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FORMATION MODULAIRECOMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

AUTOMATISME

REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU DEVOIR DU TOUR DE FRANCE AVRIL 2004

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 1 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

DESSINER UN SCHMA EN LOGIQUE BINAIREPRREQUIS- Savoir lire et raliser un schma lectrique simple - Connatre les oprations arithmtiques

Temps estim pour ltude de ce module: 7h

CONTENU DU MODULELa logique combinatoire Lalgbre de BOOLE Tableau de Karnaugh Conversion dune quation logique en schma

PROPOSITION DE VALIDATIONA partir du descriptif dun systme automatis: - raliser la table de vrit, - rsoudre la solution par calcul, - rsoudre la solution par le tableau de Karnaugh, proposer un schma rsolvant la solution.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 2 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

UTILISER LES DIFFRENTS SYSTEMES NUMRIQUESPRREQUIS- Connatre les rgles darithmtique

Temps estim pour ltude de ce module: 5h

CONTENU DU MODULELa base 10 La base 2 La base 16 Le BCD (Binaire Cod Dcimal) Les conversions

PROPOSITION DE VALIDATIONEffectuer diffrents calculs de conversion qui peuvent tre contenus dans un programme.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 3 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

RALISER UN GRAFCETPRREQUIS- Connatre la logique binaire (module 1) - Avoir des notions de logique cble

Temps estim pour ltude de ce module: 15h

CONTENU DU MODULEGrafcet de niveau 1 Grafcet de niveau 2 Grafcet de niveau 3 La reprsentation Rgles dvolution

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser le grafcet dun systme donn.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 4 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

RALISER UN GEMMAPRREQUIS- Savoir lire et utiliser un grafcet (module 3)

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULE- Les trois grandes familles de mode de marche-arrt - Les rectangles tats - Reprsentation graphique

PROPOSITION DE VALIDATIONlaborer le GEMMA dun systme automatis simple.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 5 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

MANIPULER LES CIRCUITS SQUENTIELSPRREQUIS- Notions de base en lectricit - Connatre et savoir manipuler les oprateurs logiques

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes temporisations Les compteurs/dcompteurs Les monostables Les registres

PROPOSITION DE VALIDATIONPour des application donnes, dfinir les caractristiques de configuration des circuits squentiels utiliss.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 6 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

BRANCHER UN AUTOMATE ET LIRE SES INFORMATIONSPRREQUIS- Notions de base en lectricit - Savoir manipuler la base binaire - Connatre les diffrentes technologies de capteurs Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULE- Principaux lments dun automate - Le cblage - Les diffrents voyants

PROPOSITION DE VALIDATIONEffectuer le branchement en alimentation et entres/sorties dun automate donn et identifier les diffrentes informations lisibles sur celui-ci.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 7 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

PROGRAMMER EN LANGAGE A CONTACTSPRREQUIS- Avoir acquis les six premiers modules

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes lments graphiques Structure dun rseau de contacts Rgles dvolution dun rseau de contacts Priorits dexcution du programme Les objets langage

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser le programme dun systme automatis en langage LD.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 8 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

PROGRAMMER EN LISTE DINSTRUCTIONSPRREQUIS- Avoir acquis les sept premiers modules

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes instructions de base Programmation des blocs fonctions Structure dune phrase Rgles dexcution dun rseau Priorits dexcution du programme Les objets langage

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser le programme dun systme automatis en langage IL.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 9 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

PROGRAMMER EN LANGAGE LITTRAL STRUCTUR (TLMCANIQUE)PRREQUIS- Avoir acquis les sept premiers modules

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes instructions Structure dune phrase Rgles dexcution dun rseau Priorits dexcution du programme Les objets langage

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser le programme dun systme automatis en langage ST.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 10 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

PROGRAMMER EN LANGAGE LOGIGRAMME (SIEMENS)PRREQUIS- Avoir acquis les sept premiers modules

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes botes LOG Structure dun programme LOG Priorits dexcution du programme Les objets langage

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser le programme dun systme automatis en langage LOG.

FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 11 COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR

DIALOGUER AVEC UN AUTOMATEPRREQUIS- Avoir acquis les sept premiers modules

Temps estim pour ltude de ce module:

CONTENU DU MODULELes consoles Connexion avec un PC Les terminaux de dialogue Les terminaux graphiques Programmation des afficheurs

PROPOSITION DE VALIDATIONRaliser la programmation dun module MAGELIS avec le logiciel de programmation XBT-L1000. Lire les tats dentres/sorties dun automate sur un PC.

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AUTOMATISME

REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU DEVOIR DU TOUR DE FRANCE AVRIL 2004

AUTOMATISME

COURS MODULE 1

DESSINER UN SCHMA EN LOGIQUE BINAIRE

A) La logique combinatoire: a) Les oprateurs logiques de base: Les oprateurs logiques reprsentent des fonctions permettant de transformer ou dassocier des valeurs boolennes (0 ou 1). Ces variables reprsentent un tat vrai (1) ou un tat faux (0). Dans la liste suivante, les fonctions logiques sont reprsentes selon la norme europenne et la norme amricaine. Dans la deuxime colonne se trouve la table de vrit donnant ltat de la sortie de la cellule logique en fonction de ltat de son ou ses entres. La troisime colonne donne lquation logique de loprateur. Le schma lectrique quivalent est reprsent dans la quatrime colonne. Oprateur logique "OUI"

a

1

S

a

S

a 0 1

S 0 1

a

S

S=a

La sortie est gale lentre. Cest un simple interrupteur.

Oprateur logique "NON"

a

1

S

a

S

a 0 1

S 1 0

a

S

S=a

La sortie est inverse par rapport la variable dentre. La barre au-dessus du a reprsente cette inversion. Si a = 0, a = 1. On prononce "a barre". Oprateur logique "ET"

a b a b

&

S

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 0 0 0 1

a

b

S

S=a.b signe ET

La sortie est gale au produit des deux entres (fonction multiplication). Oprateur logique "OU"a b a b

=1

S

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 0 1 1 1

a

S

S=a+b signe OUb

La sortie est gale la ou les entres active(s).

Oprateur logique "INHIBITION"a b a

&

S

a b

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 0 1 0 0

a

b

S

S=a.b

La sortie est gale au produit des deux entres dont lune est inverse (petit rond lentre a de la cellule). b) Les oprateurs logiques drivs: Oprateur logique "OU EXCLUSIF"a b a b

=1

S

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 0 1 1 0

a

b

S

S=a

b

signe OU EXCLUSIF

La sortie nest active que si lune et seulement une des deux entres est active (fonction slectivit). Oprateur logique "NAND"a b a b

&

S

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 1 1 1 0

a

b

S=a.bka

K A

S

La sortie est linverse de celle dune fonction ET.

Oprateur logique "NOR"a b a b a K A

=1

S

S

a 0 0 1 1

b 0 1 0 1

S 1 0 0 0

S=a+bka

b

S

La sortie est linverse de celle dune fonction OU. Remarque: le nombre dentres dune cellule logique peut varier de 1 32. B) Lalgbre de BOOLE: a) Oprations arithmtiques simples: Lalgbre de BOOLE utilise deux oprations, "ET" not (.) et "OU" not (+). Voici les rgles de base du calcul binaire avec a variable quelconque : a.a=a a+a=a a+0=a a.0=0 a+1=1 a.1=a

b) Simplification algbrique des expressions logiques: S = a ( a + b ) = a . a + a . b (dveloppement) Or a . a = a donc: S = a + a . b = a ( 1 + b ) (factorisation) Or 1 + b = 1 donc: S=a c) Rsolution dune table de vrit: Table de vrit de la fonction OU: a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 S 0 1 1 1 S=ab+ ab+ab S=ab+ a(b+b) S = a b + a car b + b = 1

Remarque: le point reprsentant la fonction "ET" est facultatif.

Il est possible, pour simplifier une quation, dajouter une somme boolenne un multiple dun terme de cette somme sans changer la valeur de la somme: S = a = a + a b. Ajoutons donc lquation S = a + a b, le terme a b On obtient: S = a + a b + a b S=a+b(a+a) S = a + b, car a + a = 1 d) Thorme de DE MORGAN: S = a . b = a + b (oprateur logique NAND) La complmentarit dun produit est gale la somme de chaque terme complment. S = a + b = a . b (oprateur logique NOR) La complmentarit dune somme est gale au produit de chaque terme complment. Remarque: ces deux thormes sappliquent galement lorsque les termes sont des expressions. Il est alors important de dlimiter chaque terme par des parenthses. Exemple: S= a.b+a.b S=(a+b).(a+b) S=a.a+a.b+b.a+b.b S=0+a.b+b.a+b S=b(a+a+1) S=b Remarque: une double complmentarit sannule. C) Tableau de Karnaugh: La rsolution des tables de vrit est assez aise jusqu trois variables dentre, mais devient beaucoup plus dlicate au-del. Pour ces cas-l, il est prfrable dutiliser la mthode du tableau de Karnaugh.

Chaque case du tableau correspond une ligne de la table de vrit. Pour en trouver lquation logique, il suffit de regrouper tous les "1" du tableau par groupes de 2n (1, 2, 4, 8, 16). Exemple de la table de vrit de la fonction OU: Table de vrit: a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 S 0 1 1 1 S=a.b+a.b+a.b

Tableau de Karnaugh:a 0 0 b 1 1 1 0 1 1

S1=a

S2=b

Dans un regroupement, seules les variables ne changeant pas dtat sont conserves, donc S = S1 + S2 = a + b. Chaque solution est spare dune autre par le signe "OU" (+). Remarque: pour les tableaux plus de deux variables, le passage dune case une autre horizontalement ou verticalement ne doit se faire quavec le changement dtat dune seule variable dentre (code GRAY ou BINAIRE RFLCHI).

Exemple dun tableau de Karnaugh trois variables dentre:

bc 00 0 a 1 0 0 1 0 0 01 1 11 1 10 1

S1

S2

S3

S1 = a . b, S2 = a . c et S3 = b . c Donc F = a . b + a . c + b . c Remarque: il est possible de faire des regroupements dune extrmit lautre du tableau de Karnaugh. Exemple:bc 00 0 a 1 1 0 0 1 1 01 0 11 0 10 1

S1

S1 = c car a et b changent dtat Remarque: les regroupements ne peuvent se faire que par ligne, horizontale ou verticale, ou par rectangle.

D) Conversion dune quation logique en schma: a) Schmatisation des oprateurs logiques drivs avec les oprateurs logiques simples: 1) Oprateur logique OU EXCLUSIF: a b

1

&S=a.b

=1S=a.b

S=a.b+a.b

1

&

2) Oprateur logique NAND: a b S=a.b S=a+b

&

1

3) Oprateur logique NOR: a b S=a+b S=a.b

=1

1

b) Schmatisation dune quation plus complexe: S= a . b + ( c + d ) . a + b . ( c + d ) a b c d

1

&

1

=1

&

=1

=1

1

&

1

=1

Ce type de schma est utilis pour la conception de commandes lectroniques et la comprhension des microcircuits qui la composent. Il vous sera galement utile pour la programmation en logigramme (SIEMENS).

AUTOMATISME

COURS MODULE 2

UTILISER LES DIFFRENTS SYSTMES NUMRIQUES

A) La base 10: Pour reprsenter un nombre dcimal, nous utilisons les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Ils permettent dtablir lensemble de notre systme numrique. Un nombre dcimal est donc un nombre de base 10. En automatisme, les nombres dcimaux sont reprsents comme ceci: (1687)10 (1687)10 = (11000) + (6100) + (810) + (71) = (1103) + (6102) + (8101) + (7100)

B) La base 2: Pour reprsenter des tats physiques (voyant allum ou teint, moteur en marche ou larrt), nous utilisons la base binaire permettant de distinguer ltat vrai (voyant allum ou moteur en marche) symbolis par le "1", de ltat faux (voyant teint ou moteur larrt) symbolis par le "0". Un nombre binaire est donc un nombre de base 2. En automatisme, les nombres binaires sont reprsents comme ceci: (11001)2 (11001)2 = (124) + (123) + (022) + (021) + (120) = (116) + (18) + (04) + (02) + (11) = (25)10

a) Vocabulaire en numration binaire: Un bit: un caractre binaire qui peut prendre les valeurs 0 ou 1. Un quartet: nombre binaire compos de 4 bits. Exemple: (1001)2. Un octet: nombre binaire compos de 8 bits, donc 2 quartets. En automatisme, un octet dfini un "caractre". Exemple: (1001 0110)2. Un mot: nombre binaire de 16 bits, donc 4 quartets, 2 octets ou 2 caractres. Exemple: (1001 1100 0110 1011)2. b) Le poids binaire: Il sagit de la puissance de 2 affecte chaque bit dans un nombre binaire (octet ou mot). Exemple: Octet 1 0 1 0 0 1 1 0 Puissance de 2 27 26 25 24 23 22 21 20 Poids binaire 128 64 32 16 8 4 2 1 Remarque: le poids binaire dun kilooctet nest pas 1000 octets, mais 210 octets, cest dire 1024 octets. C) La base 16: Pour certaines applications, nous avons besoin de faire appel des nombres importants qui seraient trop longs reprsenter en binaire ou en dcimal. Cest pourquoi on utilise une base plus importante, la base 16 (hexadcimal). Comme son nom lindique, cette base comporte 16 symboles. Les 10 premiers sont ceux de notre base 10 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) et les 6 derniers sont les 6 premires lettres de lalphabet (A, B, C, D, E, F), dont les valeurs sont respectivement gales 10, 11, 12, 13, 14, 15 en base 10. En automatisme les nombres hexadcimaux sont reprsents comme ceci: (3A8D)16 (3A8D)16 = (3 163) + (10 162) + (8 161) + (13 160) = (3 4096) + (10 256) + (8 16 ) + (13 1) = 12288 + 2560 + 128 + 13 = (14989)10

D) Le BCD: Appel binaire cod dcimal, ce systme de numration permet de coder une valeur dcimale pour la reprsenter en binaire, un quartet reprsentant un chiffre de ce nombre. Donc si ce nombre comporte 3 chiffres (par exemple 125), son quivalent en BCD comportera 3 quartets. Le BCD est particulirement utilis pour visualiser des valeurs numriques sur les afficheurs 7 segments et pour reprsenter les valeurs de roues codeuses. Nombre dcimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nombre BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

Exemple: commande manuelle de moteurs pour un systme de convoyage. Les moteurs sont slectionns par un numro laide de 2 roues codeuses. La premire roue codeuse reprsente le chiffre des dizaines et la deuxime le chiffre des units. La valeur BCD pour la slection du moteur 27 est : 0010 0111 2 E) Les conversions: a) Dcimal-Binaire: La conversion dun nombre dcimal en nombre binaire se fait par divisions successives par 2. 7

+ 2 -

+ 7 -

Exemple:

103 1

2 51 1 2 25 1 2 12 0 2 6 0 2 3 1 2 1

Pour trouver le nombre binaire correspondant, on relie les restes des divisions de bas en haut. (103)10 = (1100111)2 b) Conversion Binaire-Dcimal: Se reporter la dfinition de la base 2 au paragraphe B. c) Conversion Dcimal-Hexadcimal: La conversion dun nombre dcimal en hexadcimal se fait par divisions successives par 16. Exemple:

3123 3

16 195 3 16 12

Pour trouver le nombre hexadcimal correspondant, on relie les restes des divisions de bas en haut. (3123)10 = (C33)16, car (12)10 = (C)16

d) Conversion Hexadcimal-Dcimal: Se reporter la dfinition de la base 16 au paragraphe C e) Conversion Binaire-Hexadcimal: Pour convertir un nombre binaire en hexadcimal, il suffit de: - dcomposer le mot binaire en quartets - convertir chaque quartet de binaire en dcimal - remplacer les valeurs dcimales suprieures 10 par les symboles hexadcimaux correspondants Exemple: (10011100)2 (1001)2 = (1 8) + (0 4) + (0 2) + (1 1) = (9)10 = (9)16 (1100)2 = (1 8) + (1 4) + (0 2) + (0 1) = (12)10 = (C)16 Donc: (10011100)2 = (9C)16 f) Conversion Hexadcimal-Binaire: Pour convertir un nombre hexadcimal en binaire, il suffit de: - donner lquivalence binaire de chaque terme hexadcimal sur un quartet - mettre bout bout tous les quartets - supprimer les 0 devant le premier terme Exemple: (3CF)16 (3)16 = (0011)2 (C)16 = (1100)2 (F)16 = (1111)2 Donc (3CF)16 = (1111001111)2

F) Rcapitulatif:

Binaire Hexadcimal Dcimal 0000 0 0 0001 1 1 0010 2 2 0011 3 3 0100 4 4 0101 5 5 0110 6 6 0111 7 7 1000 8 8 1001 9 9 1010 A 10 1011 B 11 1100 C 12 1101 D 13 1110 E 14 1111 F 15

BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0001 0000 0001 0001 0001 0010 0001 0011 0001 0100 0001 0101

AUTOMATISME

COURS MODULE 3

RALISER UN GRAFCET

Dfinition: GRAphe Fonctionnel de Commande tapes-Transitions. Le grafcet est un diagramme fonctionnel; il reprsente par un graphe le fonctionnement de la partie oprative, donc les actions effectues par le systme. Il nous servira ensuite dcrire le fonctionnement de la partie commande, cest--dire la technologie employe pour commander les actionneurs. A) Grafcet de niveau 1 ou grafcet de point de vue partie systme: Ce diagramme ne tient compte que du fonctionnement de la machine, sans prendre en compte la technologie qui sera utilise lors de la ralisation. Il dcrit dans un langage commun lvolution du systme mouvement par mouvement. Cest un grafcet de coordination des actions. Au moment de sa rdaction, le systme peut ne pas exister.

B) Grafcet de niveau 2 ou grafcet de point de vue partie oprative: Ce diagramme prend en compte la technologie des capteurs et actionneurs dont on se servira lors de la ralisation. Il dcrit de manire squentielle le comportement attendu de la partie commande (transitions), pour obtenir les effets souhaits de la partie oprative (tapes): effets vnements

Pour la rdaction de ce grafcet, le concepteur doit avoir pralablement tudi la conception du systme et en avoir une vision globale. On utilisera un langage plus concis et en rapport avec le systme (ex: V+ pour la sortie dun vrin).

C) Grafcet de niveau 3 ou grafcet de point de vue partie commande: Il tient compte du matriel utilis pour la ralisation de la partie commande (automate, boutons poussoirs, ). Cest le dbut de la ralisation. informations ordres

Pour la rdaction de ce grafcet, le concepteur doit avoir termin ltude du systme. Celui-ci servira donc plus la programmation (si automate) et au dpannage. On utilisera un langage propre aux rcepteurs et actionneurs (ex: %Q0.0 pour la mise en route dun moteur). D) La reprsentation:

tape initiale0

transitionLa machine est en position initiale et la colonne dapprovisionnement est pleine. 1 SAISIR

information ou rceptivitUne pice est saisie

tape2 RETOURNER

La pice est retourne

3

EVACUER

ordre

La pice est vacue

E) Rgles dvolution: Le cycle est compos dtapes. Si nous filmons le cycle dun systme automatis, il sera possible de le dcouper en tapes. Chaque tape correspond un mouvement ou une transformation du systme (ordre donn par la partie commande). Toute modification dune action en cours constitue un changement dtape. Chaque changement dtape seffectue par une transition. Celles-ci sont provoques par des vnements, appels aussi rceptivits. Lautomatisme est donc, chaque tape active, rceptif certains vnements qui lui permettront de valider cette tape (ex: changement dtat dun capteur). Dans un automatisme cyclique, ltape initiale correspond en gnral un tat repos. Cest la seule tape active au dbut du cycle. a) Grafcet squence unique: Il est form dune suite dtapes qui se droulent toujours toutes dans le mme ordre (de haut en bas). Il nexiste quune squence qui, partant de ltape initiale, permet dy retourner. Exemple:

0

ATTENTE

Conditions initiales: Marche et perceuse en haut

1

DESCENDRE LA PERCEUSE

Perceuse en bas

2

REMONTER LA PERCEUSE

Perceuse en haut

b) Le grafcet avec slection de squence (fonction "OU"): Une machine peut fonctionner selon plusieurs cycles, chaque cycle pouvant correspondre un type de production diffrent ou un mode de rglage quelconque. Il y aura donc plusieurs squences possibles entre deux passages par ltape initiale. Il est impratif, compte tenu des contraintes de ralisation, que le choix entre plusieurs squences possibles soit exclusif. Lorsquune tape aboutit un choix entre plusieurs transitions, on parle de divergence du grafcet. Lorsque plusieurs transitions aboutissent la mme tape, on parle de convergence du grafcet. Exemple:

0 a

1

b 2 d 5

c

e

3 f

6 g

4 h

Dans cet exemple, la suite de ltape 1, il y a divergence du grafcet vers les tapes 2 et 5 par les rceptivits b et c. De mme, les tapes 3 et 6 convergent vers ltape 4 par les rceptivits f et g.

c) Saut de squence: Le choix est dexcuter ou non une squence du cycle selon les informations reues par lautomate. Laiguillage consiste effectuer un saut dtape(s). Lors du trac dun saut de squence, il est important de bien respecter la rgle de la rceptivit unique sur chaque transition. Exemple:

0 a 1

b 2

c

8 i

9 j

Dans cet exemple, on passe de ltape 1 ltape 9 si la rceptivit c est vraie. d) Reprise de squence: Le choix est de reprendre ou non une squence du cycle. Laiguillage conduit une tape prcdente de manire recommencer une partie du cycle.

Cest le seul cas pour lequel le grafcet change de sens de lecture (de bas en haut au lieu de haut en bas). Exemple:

0 a

1 b

2

8

d 9 f

e

Dans cet exemple, on retourne de ltape 8 ltape 2 si la rceptivit e est vraie. e) Le grafcet plusieurs squences simultanes (fonction "ET"): Les diffrentes parties dune machine peuvent, certains moments du cycle, avoir des fonctionnements indpendants simultanment. Ces squences simultanes sont reprsentes par une transition unique (contrairement aux divergences et convergences) et deux traits parallles. Les diffrentes branches ainsi ralises sont actives en mme temps et sattendent rciproquement pour retourner une squence commune.

Exemple:

0 a 1 b

2

6

5

14

e 15 f

Remarque gnrale 1: il est possible de raliser plusieurs oprations dans une seule tape. On le reprsente comme ceci pour les trois niveaux de grafcet:

2

OA OB

Remarque gnrale 2: il est possible de raliser plusieurs fois la mme action des tapes diffrentes dun mme grafcet. f) Grafcets matre-esclave: 1) Principe de lencapsulation: Une tape peut en "encapsuler" dautres afin de simplifier la comprhension de systmes complexes. Exemple:

2*

20

0 21 1 22 2 23

Le signe * indique la ou les tapes active(s) lorsque ltape encapsulante (ici ltape 2) est elle mme active. Remarque: lencapsulation peut remplacer plusieurs actions dune seule tape. Il peut donc y avoir plusieurs grafcets esclaves relis une tape du grafcet matre. 2 est le numro de ltape encapsulante G1 dsigne le grafcet 1

G1

2) La macrotape: Elle permet de reprsenter lensemble dune tche (usinage, manutention, etc) afin de ne pas surcharger inutilement le grafcet. Les dtails de la ralisation de ces oprations sont reprsents dans lexpansion de la macrotape. Exemple:E0 0 01 1 02 M0 S0 tape de sortie tape dentre

Remarque: la macrotape ne peut reprsenter quune seule action contrairement lencapsulation. F) Rcapitulatif: Voici un grafcet reprenant toutes les rgles dvolution que nous avons vues prcdemment.

0 dpart 1 a 2 B A

b1 q 3 c 4 d.m 13 5 e 6 f 7 G F 9 E 8 h I H D M C k1 12 11

b2 K k2 L l M m

g.i 10 j J 14 n.o N O

15 p

P

Fonctionnement: tape 0: attente des conditions de dpart validation des conditions de dpart tape 1: action A validation de linformation a tape 2: action B validation de linformation b1 tape 3: action C validation de linformation q retour ltape 1 validation de linformation C tape 4: action D et action M validation des informations d et m tapes 5, 6 et 7 deux squences tapes 8 et 9 simultanes validation des informations g et i tape 10: action J validation de linformation j tape 15: action P validation de linformation p tape 0: attente validation de linformation b2 tape 11: action K validation de linformation k2 saut ltape 14 validation de linformation k1 tape 12: action L validation de linformation l tape 13: action M validation de linformation m tape 14: action N et action O validation des informations n et o

G) Application: Daprs le systme simple dcrit ci-aprs, nous allons concevoir les grafcets de diffrents niveaux qui y sont associs. Prenons le cas dun poste de perage automatis dont nous ne considrerons que les parties serrage et perage de la pice.V1a

b c d

V2

e

La monte-descente de la perceuse seffectue laide du vrin 1, les positions hautes et basses tant repres par les capteurs de position mcaniques a et b. Le serrage et desserrage de ltau seffectue laide du vrin 2, les positions serrage et desserrage tant repres laide des capteurs de position magntiques c et d. Enfin le capteur e permet de dtecter larrive dune pice par front montant. Description du cycle: Une pice arrive en e, ltau est desserr et la perceuse est en position haute. Ltau se serre. La perceuse descend. Arrive en fin de course, la perceuse remonte. Ltau se desserre. La pice est retire. Grafcet de niveau 1:

0 Pice en e, perceuse en haut, tau desserr 1 SERRER ETAU tau serr 2 DESCENDRE PERCEUSE Perceuse en bas 3 MONTER PERCEUSE Perceuse en haut 4 DESSERER ETAU tau desserr et pice enleve

Grafcet de niveau 2:

0 e, a, c 1 d 2 b 3 a 4 c.e V2V1V1+ V2+

Grafcet de niveau 3:

0I0.0, I0.2, I0.4

1 I0.3 2 I0.1 3 I0.0 4 I0.2 . I0.4

Q0.2

Q0.0

Q0.1

Q0.3

Le grafcet de niveau 3 utilise les entres et sorties de lautomate du systme. Pour cela, il faut raliser la table des mnmoniques donnant la correspondance des entres/sorties de lautomate avec les capteurs et actionneurs du systme: ENTRES I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.4 a b c d e e Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 SORTIES V1+ V1V2+ V2-

Le I dsigne une entre et le Q dsigne une sortie. Le premier chiffre dsigne le numro de la carte dentre ou de sortie dans le cas o il y en ai plusieurs et le deuxime chiffre dsigne une entre ou une sortie sur cette carte (numro de voie). Il peut varier de 0 15 ou de 0 31 voir de 0 63 selon le type de carte (16 bits, 32 bits ou 64 bits). H) Cas particuliers dtapes et de transitions: a) Les tapes: 1) Ltape conditionnelle: Laction est excute si ltape est active et si la condition associe est active. Reprsentation: k6 ACTION

2) Ltape retarde: Ds que ltape est active, laction sexcute aprs un dlai t. criture: 5s / X6, X6 dsignant ltape 6 Reprsentation: 5s / X66 ACTION

3) Ltape limite dans le temps: Laction sexcute ds que ltape est active, mais sa dure tant limite, elle est plus courte que celle de ltape. criture: 5s / X6 Reprsentation: 5s / X66 ACTION

4) Ltape activation et dsactivation retarde: Laction sexcute 5 secondes aprs un front montant de k et sarrte 3 secondes aprs un front descendant de k. criture: 5s / k / 3s Reprsentation:5s / k / 3s 6 ACTION

5) Action mmorise lactivation: Laction dure plusieurs tapes et est mmorise son tat 0 ou 1 lors de lactivation de ltape. criture: A:=1 Reprsentation:

6

A:=0

14

A:=1

6) Action mmorise la dsactivation: Idem, mais la mmorisation se fait lors de la dsactivation de ltape. Reprsentation:

6

A:=0

14

A:=1

b) Les transitions: 1) Les temporisations: Les temporisations scrivent de la mme manire que pour les tapes. 2) Les circuits squentiels et les blocs oprations: Les informations de compteurs, de comparaisons, sont crites entre crochets. Exemple:

6 [C1 = 3] 7 [t > 8c] 8

3) Les fronts montants: Front montant de a: a Front descendant de a:

a

AUTOMATISME

COURS MODULE 4

RALISER UN GEMMA

Dfinition: Guide dEtude des Modes de Marche et dArrt. Ce graphique permet de recenser les diffrents modes dun systme pour la marche ou larrt dun systme, ainsi que leurs relations.

A) Les trois grandes familles de modes de marche-arrt: a) La famille F: On regroupe dans cette famille tous les modes ou tats sans lesquels on ne peut pas techniquement ou fonctionnellement obtenir la valeur ajoute pour laquelle la machine a t conue. Ces modes sont regroups dans une zone F "procdures de fonctionnement". Notons que lon ne "produit" pas forcment avec tous les modes de cette famille: ils peuvent tre prparatoires la production, servir pour les rglages ou pour certains tests (ex: rglage de butes sur une presse plieuse). b) La famille A: Une machine automatique fonctionne rarement 24h/24h, 7j/7j: il est ncessaire de larrter de temps autre pour des raisons extrieures au systme (ex: graissage de paliers ou approvisionnement en matire premire). On classera dans cette famille tous les modes conduisant un arrt du systme pour des raisons extrieures. Ils sont regroups dans une zone A "Procdures darrt".

c) La famille D: Il est rare quun systme fonctionne sans dfaillance toute sa vie, il faut donc prvoir ces dfaillances. On classera dans cette famille tous les modes conduisant un arrt de la machine pour des raisons internes au systme. Ils sont regroups dans une zone D "Procdures de dfaillance". Ils ne concernent que la partie oprative (roulement cass, fuite sur un vrin, ), la partie commande tant trop imprvisible (capteurs, automate, ). B) Les rectangles tats: Sur un GEMMA, chaque mode de marche ou darrt est dcrit dans un rectangle-tat de manire simple comme par exemple "Marche semiautomatique". Sa position sur le guide dfinit: - son appartenance lune des trois familles - le fait quil soit en ou hors production a) Les tats F: procdures de fonctionnement F1 "Production normale": dans cet tat, la machine produit normalement : cest ltat pour lequel elle a t conue. Cest pour cela que ce rectangle-tat est en trait fort. Ce mode de fonctionnement correspond gnralement au grafcet de base du systme. F2 "Marche de prparation": cet tat est utilis pour les machines ncessitant une prparation pralable la production normale (prchauffage, approvisionnement). F3 "Marche de clture": cest ltat ncessaire pour certaines machines devant tre vides ou nettoyes en fin de journe ou en fin de srie (ex: presses). F4 "Marche de vrification dans le dsordre": cet tat permet de vrifier certaines fonctions ou certains mouvements sur la machine sans avoir effectuer tout le cycle (dpannage). F5 "Marche de vrification dans lordre": dans cet tat, le cycle de production peut tre explor au rythme voulu, mouvement par mouvement, en ou hors production (dpannage).

F6 "Marche de test": cet tat permet de rgler ou dtalonner certains capteurs dont les valeurs changent priodiquement pour des changements de srie par exemple (ex: tiqueteuse bouteilles). b) Les tats A: procdures darrt de la partie oprative A1 "Arrt dans ltat initial": cest ltat repos de la machine. Il correspond en gnral ltape initiale du grafcet, cest pourquoi, comme une tape initiale, ce rectangle-tat est entour dun double cadre. Loprateur arrte la machine lorsquelle est arrive son tat repos, au lieu de relancer un cycle. A2 "Arrt demand en fin de cycle": lorsque larrt est demand, la machine continue de produire jusqu la fin du cycle. Loprateur programme larrt avant que le systme ne soit ltat repos (sil en a un). Ltat A2 amne donc la machine ltat A1. A3 "Arrt demand dans un tat dtermin": la machine continue de produire jusqu un arrt en position autre que la fin du cycle (ex: intervention maintenance). A4 "Arrt obtenu": la machine est arrte en une position autre que la fin du cycle. Cest ltat qui suit ltat A3. A5 "Prparation pour remise en route aprs dfaillance": cest dans cet tat que lon procde toutes les oprations ncessaires une remise en route aprs dfaillance (rglages). A6 "Mise PO dans tat initial": on remet manuellement ou automatiquement la partie oprative en position pour un redmarrage en position initiale ( la suite dune dfaillance par exemple). A7 "Mise PO dans tat dtermin": on remet la partie oprative en position pour un redmarrage dans une position autre que ltat initial. c) Les tats D: procdures de dfaillance de la partie oprative D1 "Arrt durgence": cest ltat pris lors dun arrt durgence. On y prvoit non seulement les arrts, mais aussi les cycles de dgagement, les procdures et prcautions ncessaires pour viter ou limiter les consquences dues la dfaillance (arrt de toutes les pices en mouvement de la partie concerne).

D2 "Diagnostic et/ou traitement de dfaillance": cest dans cet tat que la machine peut tre examine aprs dfaillance et quil peut tre apport un traitement permettant le redmarrage (ex: remplacement dun rducteur). D3 "Production tout de mme": il est parfois ncessaire de continuer la production mme aprs dfaillance de la machine, on aura alors une production dgrade ou une production force (ex: finir une srie sil ne manque que quelques pices et que la dfaillance nintervient pas sur la qualit du produit). C) Reprsentation graphique: Voici un GEMMA type reprsentant tous les rectangle-tats dcrits cidessus. Remarque: Tous les systmes automatiss ne ncessitent pas forcment lutilisation de tous ces rectangle-tats. Cela dpend de leur constitution.

Procdures darrt de la partie oprative

Procdures de fonctionnement

Mise en nergie de la PC

A6 : Mise PO dans tat initial

A1 : Arrt dans tat initialDemandes de marche

A7 : Mise PO dans tat dtermin

A4 : Arrt obtenu

F2 : Marches de prparation

F3 : Marches de clture

F4 : Marches de vrification dans le dsordre

PC hors nergie

Mise hors nergie de la PC

A5 : Prparation pour remise en route aprs dfaillance

A2 : Arrt demand en fin de cycle

A3 : Arrt demand dans tat dtermin

Demandes darrt

F1 : production normale

F5 : Marches de vrification dans lordre

Mise en nergie de la PC

D2 : Diagnostic et/ou traitement de dfaillance

D3 : Production tout de mme

Mise hors nergie de la PC

F6 : Marches de test

D1 : Arrt durgence

Procdures de dfaillance de la partie oprative

Dtections dfaillances

AUTOMATISME

COURS MODULE 5

MANIPULER LES CIRCUITS SQUENTIELS

A) Les temporisations: a) Le rle: La temporisation permet dapporter un retard dtermin une action quelconque. Par exemple, sur un convoyeur bouteilles, si un capteur dtecte une bouteille continuellement pendant un temps donn (bourrage), lautomate donne lordre darrter le moteur de ce convoyeur. b) Les diffrents modes de fonctionnement: Il existe trois modes de fonctionnement en automatisme: 1) Temporisation enclenchement retard: Chronogramme:

entre t sortie Lors dun front montant sur lentre, la temporisation se met en marche. A la fin de celle-ci, la sortie passe ltat 1 aussi longtemps que lentre reste 1. Remarque: il ne se passe rien si lentre reste 1 pendant une dure infrieure celle de la temporisation programme.

2) Temporisation dclenchement retard: Chronogramme:

entre t t

sortie

Lors dun front montant sur lentre, la sortie passe ltat 1 aussi longtemps que lentre reste 1. Lorsque celle-ci repasse ltat 0 (front descendant), la temporisation se met en marche et la sortie reste 1 le temps que la temporisation scoule. Remarque: sil y a un nouveau front montant sur lentre avant la fin de la temporisation, le cycle recommence. 3) Temporisation impulsion: Chronogramme:

entre t t

sortie

Lors dun front montant sur lentre, la temporisation se met en marche et la sortie passe ltat 1 le temps que la temporisation scoule. Remarque: la dure de ltat 1 de lentre ninflue en rien sur la dure de limpulsion de sortie.

c) Configuration: Les diffrentes variables configurer sont les suivantes: - La base de temps: Cest la valeur sur laquelle le programme sappuie pour dterminer la dure de la temporisation (ex: 1s). Plus la base de temps est petite, plus la valeur de la temporisation sera prcise (ex: 10ms, 100ms). - La valeur de prslection: Cest la valeur par laquelle on multiplie la base de temps pour obtenir la dure de la temporisation (gnralement de 0 9999). Exemple pour une dure de 10 secondes: base de temps: 1s coefficient: 10 base de temps: 100ms coefficient: 100 (temporisation plus prcise) - Le mode: Cest le type de temporisation utilis : enclenchement retard, dclenchement retard ou impulsion.

B) Les compteurs/dcompteurs: a) Le rle: Les compteurs ou dcompteurs permettent le comptage ou le dcomptage dvnements. Ex: sur une filmeuse, un capteur permet de dtecter chaque tour de celle-ci. Cette information est relie un compteur via lautomate et donne lordre darrt de la filmeuse au bout de n tours. b) Les diffrents modes de fonctionnement: Il existe trois modes de fonctionnement en automatisme: 1) Le mode comptage: Lors dun front montant sur lentre comptage, le compteur est incrment de 1. Ds que cette valeur de comptage atteint la valeur de prslection, la sortie du compteur passe 1 jusqu la remise zro du compteur (fonction RESET).

Chronogramme:

entre n sortie

RESET 2) Le mode dcomptage: Lors dun front montant sur lentre dcomptage, le compteur est dcrment de 1. Ds que cette valeur de comptage atteint la valeur de prslection, la sortie du compteur passe 1 jusqu la remise zro du compteur( fonction RESET). Chronogramme: entre n sortie

RESET

3) Le mode comptage/dcomptage: Les deux entres comptage et dcomptage sont scrutes simultanment. La valeur de comptage est incrmente ou dcrmente selon ltat de chacune des entres. Ainsi, si les deux entres sont 1 simultanment, la valeur de comptage ne change pas.

Remarque: Certains compteurs/dcompteurs (selon la marque de lautomate) possdent une entre permettant datteindre directement la valeur de prslection, ce qui revient shunter le comptage. c) Configuration: Les diffrentes variables configurer sont les suivantes: - La valeur de prslection: cest la valeur qui, une fois atteinte par la valeur de comptage, dclenche la sortie du compteur. - Le mode: cest le type de comptage utilis: compteur, dcompteur ou compteur/dcompteur. C) Les monostables: a) Le rle: Le monostable permet dlaborer une impulsion de dure prcise tout comme la temporisation impulsion la diffrence que celle-ci ne peut tre ractive avant la fin de la temporisation prcdente. b) Le fonctionnement: Chronogramme:

entre t t t

sortie Lors dun front montant sur lentre du monostable, la sortie passe ltat 1 pendant la dure de la valeur de temporisation. Le temps de limpulsion de sortie nest pas influenc par la dure de ltat 1 de lentre. Par contre, si lentre subit un autre front montant avant la fin de la temporisation, le cycle recommence.

c) La configuration: Se rfrer la configuration dune temporisation.

D) Les registres: a) Utilisation TLMCANIQUE: 1) Dfinition: Un registre est un bloc mmoire permettant de stocker jusqu 255 mots de 16 bits. Il peut tre utilis selon deux modes: - file dattente: le premier mot entr sera le premier mot sorti. - pile: le dernier mot entr sera le premier sorti. 2) Fonctionnement: Pour le fonctionnement en file dattente, un front montant sur lentre I permet de stocker le mot dentre %RI.I dans le registre. De mme un front montant sur lentre O permet de dstocker le mot le plus anciennement mmoriser. Schmatisation:25

25 60 90

25 60 90 90

Pour le fonctionnement en pile, un front montant sur lentre I permet de stocker le mot dentre %RI.I dans le registre. De mme un front montant sur lentre O permet de dstocker le dernier mot mmoriser. Schmatisation:

25

25 60 90

25 60 90

25

b) Utilisation SIEMENS: 1) Dfinition: Un registre est un gnrateur dimpulsions. Il peut tre utilis selon deux modes: - PTO: sortie de trains dimpulsions. Il fournit une sortie en signaux carrs (rapport cyclique t1/t2 de 50%). Lutilisateur paramtre la priode et le nombre dimpulsions. - PWM: modulation de dure des impulsions. Il fournit une sortie continue avec rapport cyclique variable. Lutilisateur paramtre la priode et la dure des impulsions. Remarque: La fonction PWM existe dans le langage de programmation TLMCANIQUE. 2) Schmatisation: PTO:Priode

t1 = t2t1 t2

PWM:t1 = dure dimpulsionPriode

t1 ? t2t1 t2

Lutilisation la plus rpandue de ces fonctions est la commande de cartes lectroniques pour le fonctionnement des moteurs pas pas.

AUTOMATISME

COURS MODULE 6

BRANCHER UN AUTOMATE ET LIRE SES INFORMATIONS

A) Principaux lments dun automate: a) La mmoire: Un automate possde deux types de mmoires: la mmoire vive RAM (Random Access Memory) et la mmoire morte EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). 1) La mmoire vive RAM: Cest une mmoire accs alatoire, cest--dire que lon peut y lire et y crire une information tout moment, mais pas en mme temps. La mmoire sefface chaque coupure de courant (do lutilisation dune pile). Cette mmoire est utilise pour sauvegarder le programme. Celui-ci y est charg depuis lordinateur ou la console. Lors du fonctionnement du systme, les entres/sorties sont crites et effaces dans cette mmoire. 2) La mmoire morte EPROM: Ce sont des mmoires lecture seule, mais effaables par un rayonnement ultraviolet. Elles peuvent ensuite tre reprogrammes. La mmorisation est assure pendant une dizaine dannes. Le programme application peut y tre sauvegard depuis la mmoire RAM, ce qui permet de le rcuprer sil faut changer la pile. b) Le microprocesseur: Dfinition: un microprocesseur est un circuit logique programmable, capable de traiter automatiquement une suite dinstructions logiques.

1) Caractristiques: Un microprocesseur se caractrise avant tout par le nombre de bits quil peut traiter simultanment (ex: un microprocesseur 8 bits traite donc 8 informations binaires en parallle). Lensemble des fils transmettant ces informations (1 fil par bit) sappelle bus de donnes (ex: le bus de donnes dun microprocesseur 8 bits est constitu de 8 fils). Un microprocesseur 8 bits possde gnralement un bus dadresses de 16 16 bits. Cela veut dire quil pourra adresser 2 = 65536 mots de 8 bits dans la mmoire. 2) Constitution: - une unit arithmtique et logique (ALU) - un ou deux accumulateurs - un registre dinstructions - un dcodeur dinstructions Schma:Bus de donnes

- une unit de contrle - un compteur de programme - des registres annexes - des circuits de liaisons internes

Bus interne de donnes Registre dinstructions

Registres gnraux Registres spcialiss Accumulateur

ALU

Dcodeur dinstructions Unit de contrle

Bus de contrle

Compteur de programme

Registre dadresses

Bus d adresses

- Lunit arithmtique et logique: ralise des oprations arithmtiques ou logiques entre les deux entres. La nature de lopration est dfinie par un code binaire appliqu sur les fils de commande.

- Laccumulateur: registre constitu de bascules servant stocker temporairement les donnes avant et aprs leur traitement par lALU. Ce registre est accessible lutilisateur. - Le registre dinstructions: on y stocke les oprations arrivant sur le bus de donnes avant de les transmettre lALU. - Le dcodeur dinstructions: cette fonction permet de slectionner linstruction voulue dans une mmoire interne au microprocesseur. - Lunit de contrle: fournit les signaux de synchronisation aux diffrents circuits du systme (horloge interne). - Le compteur de programme: gnre les adresses des instructions qui se trouvent dans la mmoire externe (ds quune instruction est transfre dans la microprocesseur, le compteur sincrmente). B) Le cblage: a) Alimentation: La tension dalimentation dpend de lautomate (se rfrer la documentation constructeur ou directement sur lautomate). Cette alimentation peut ventuellement servir alimenter les diffrents capteurs du systme si elle correspond la tension requise pour le bon fonctionnement des relais dentres/sorties de lautomate. Si ce nest pas le cas, il faut prvoir une alimentation spare. b) Entres/sorties de lautomate: Le raccordement des entres/sorties peut se faire directement sur lautomate ou sur des modules dextension selon lapplication. Avant de brancher un capteur ou un actionneur sur une entre ou une sortie de lautomate, attention de bien vrifier que les deux technologies sont compatibles ( ex : tension continue ou alternative, intensit de service). c) Modules dentres/sorties: En rgle gnrale les modules dentres sont composs de relais optocoupleurs qui transmettent linformation lautomate, do une alimentation spare; le relais tant activ par un capteur, celui-ci doit tre compatible avec les caractristiques techniques du relais. De mme, les relais des modules de sorties sont commands par une alimentation interne lautomate et dlivrent en sortie le signal que vous avez raccord lentre du relais. Il faut donc bien choisir les modules en fonction des applications (tensions et intensits supportes).

Il existe deux types de sortie: - sorties relais libres de potentiel mais limites en tension/courant, - sorties statiques gnralement en 24V et 100 ou 500 mA. C) Les diffrents voyants dun automate: a) Les informations systme: Un A.P.I. (automate programmable industriel) possde jusqu cinq voyants vous indiquant son tat: - RUN: voyant allum lorsque lautomate est en fonctionnement. Il clignote si lautomate est en STOP et est teint sil ny a pas de programme valide dans lautomate ou sil est en dfaut. - TER ou COM: voyant allum lorsque des informations sont changes entre lautomate et un terminal (ex: PC). - I/O: voyant allum pour signaler un dfaut provenant des entres/sorties (dfaut dalimentation, module absent ou non conforme la configuration du programme). - ERR ou SF: voyant allum pour signaler un dfaut provenant du processeur de lautomate. Il clignote sil ny a pas de programme valide dans lautomate ou lors dun dfaut du programme. - BAT: voyant allum pour signaler un dfaut de la pile de sauvegarde de la mmoire RAM. b) Visualisation des entres et sorties: La plupart des automates ou modules dentres/sorties possdent des leds en face des borniers de raccordement ce qui facilite la lecture des informations. Dans les autres cas, il vous faudra vous rfrer au mode opratoire dans la documentation constructeur. Exemple de lautomate TSX Nano TSX07:

Ltat des entres/sorties est visible en faade. Il est possible de visualiser ltat de certains bits internes en activant le bit systme %S69.

Exemple de lautomate TELEMECANIQUE TSX 3721:

BASE 64 16 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 12 9 13 10 14 11 15 8 12 9 13 10 14 11 15

EXT

R I/O

WRD 64 16 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 12 9 13 10 14 11 15 8 12 9 13 10 14 11 15

64 16 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 12 9 13 10 14 11 15 8 12 9 13 10 14 11 15

1

3

5

2

4

6

Lunit de base comporte 6 emplacements pour des modules dentres/sorties. Considrons que: les emplacements 1 et 2 logent un module de 28 entres/sorties, les emplacements 3 et 4 logent un module de 28 entres/sorties, lemplacement 5 loge un module de 8 entres, lemplacement 6 loge un module de 8 sorties.

Les modules dentres/sorties ntant pas tous quips de leds, il est possible de visualiser leurs tats sur la base de lautomate. Un bouton poussoir permet de slectionner lemplacement des modules visualiser (BASE pour la base et EXT pour le mini-bac dextension). Dans lexemple ci-dessus, les entres et sorties suivantes sont ltat 1: %I1.5, %I1.6, %I1.15 %Q2.1, %Q2.2 %I3.6 %Q4.9 %I5.1 %Q6.5, %Q6.6Emplacements 1 et 2 Emplacements 3 et 4 Emplacement 5 Emplacement 6

Remarque: les emplacements pairs sont utiliss pour les sorties et les emplacements impairs pour les entres.

AUTOMATISME

COURS MODULE 7

PROGRAMMER EN LANGAGE A CONTACTS

Dfinition: le langage contacts (LD: Ladder Diagram) est compos de rseaux lus les uns la suite des autres par lautomate. Ces rseaux sont constitus de divers symboles reprsentant les entres/sorties de lautomate, les oprateurs squentiels (temporisations, compteurs, ), les oprations, ainsi que les bits systmes internes lautomate (ces bits permettent dactiver ou non certaines options de lautomate, telle que linitialisation des grafcets).

A) Les lments graphiques: a) Les lments de base: Contact normalement ouvert Contact normalement ferm

P N

Contact front montant Contact front descendant Bobine directe. Lobjet bit associ prend la valeur du rsultat de la zone test. Bobine inverse. Lobjet bit associ prend la valeur inverse du rsultat de la zone test.

( ) ( )

(S) (R)

Bobine denclenchement. Lobjet bit associ est mis 1 lorsque la valeur du rsultat de la zone test est 1. Bobine de dclenchement. Lobjet bit associ est mis 0 lorsque la valeur du rsultat de la zone test est 1. b) Les circuits squentiels (blocs fonctions): Les blocs temporisations possdent une entre I relie aux lments graphiques prcdents et une sortie active lorsque le temps coul depuis lactivation de la temporisation atteint la valeur prdfinie. Les fonctions comptage/dcomptage peuvent tre spares ou runies dans un seul bloc selon les marques. CU est lentre de comptage sur front montant, CN est lentre de dcomptage sur front montant, R est lentre de remise zro de la valeur courante et S ou LD est lentre de chargement de la valeur prdfinie. D est la sortie lorsque la valeur prdfinie ou le zro sont atteints selon que lon compte ou que lon dcompte. Les monostables ne sont pas utiliss dans toutes les marques. S est lentre dactivation sur front montant du monostable et R sa sortie logique.

IN

Q

CU D CD R S ou LDS R

R I O

E F

Registre TLMCANIQUE. R est lentre de remise zro du registre, I est lentre stockage sur front montant et O est lentre dstockage sur front montant. La sortie E indique que le registre est vide et la sortie F quil est plein. Gnrateur dimpulsions SIEMENS. EN est lentre qui permet dactiver le train dimpulsions. ENO est la sortie qui permet de relier plusieurs gnrateurs en srie plutt quen parallle (ENO = EN). Q0.X est la sortie du train dimpulsions. Ne peuvent tre utiliss pour cette fonction que les sorties Q0.0 et Q0.1.

EN ENO

Q0.X

c) Les blocs comparaison: Ces blocs permettent de comparer des nombres, des bits, des octets ou des mots en supriorit, infriorit ou galit.

d) Les blocs oprations: Ces blocs permettent deffectuer des oprations arithmtiques (addition, soustraction, ), logiques (OU, ET, ), de transfert, de conversion sur des nombres, des bits, des octets ou des mots.

B) Structure dun rseau de contacts: Un rseau de contacts se compose de la manire suivante: tiquette (ou titre) + commentaire + rseau graphique (zone test + zone action). La zone de test accueille: - les contacts, - les blocs fonction (temporisations, compteurs, ), - les blocs comparaison. La zone action accueille: - les bobines, - les blocs oprations. Exemple TLMCANIQUE: le rseau est limit ici 7 lignes de contacts et 11 cellules dans chaque ligne.11 colonnes zone action zone testRseau connexe 1N P

( ) ( )Rseau connexe 2

Rseau connexe 3

IN

Q

7 lignes

( )P

( ) ( )

Ltiquette (non reprsente sur le schma car diffrente pour chaque marque) permet de reprer nimporte quel rseau dans le programme de faon pouvoir sauter dun rseau un autre si lapplication le demande. Exemple SIEMENS: le rseau est limit dans ce cas-l 32 lignes de 32 cellules chacune (mme reprsentation). C) Rgles dvolution dun rseau de contacts: La lecture dun rseau se fait rseau connexe par rseau connexe (de haut en bas), puis de gauche droite lintrieur dun rseau connexe. Un rseau connexe est constitu dlments graphiques tous relis entre eux, mais indpendants des autres lments graphiques du rseau. Si lon rencontre une liaison verticale de convergence, on value dabord le sous-rseau qui lui est associ (toujours dans la mme logique) avant de continuer lvaluation du sous-rseau qui lenglobe. Exemple:A B P N D F E C

( )

Lordre dexcution des lments de ce rseau est le suivant: - 1re phase: lecture des contacts A et B jusqu la rencontre de la 1re liaison verticale de convergence entre les contacts B et C. - 2me phase: lecture du premier sous-rseau, contacts D et E. - 3me phase: reprise de lecture de la premire ligne du rseau connexe, contact E, jusqu la rencontre de la deuxime liaison verticale de convergence. - 4me phase: lecture du deuxime sous-rseau, contact F. - 5me phase: lecture de la bobine. Remarque: la mise jour des sorties seffectue en fin de cycle, aprs la lecture de tout le programme.

D) Priorits dexcution du programme: Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior): Tches vnementielles (EVT) Tche rapide (FAST) Tche matre (MAST)

+ Exemple SIEMENS (STEP 7): Interruption (INT)

Priorit

-

Sous-programme (SBR)

Bloc (PPAL)

+

Priorit

-

Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de production. E) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour les objets langage: - la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme (S). Il existe quatre principaux objets langage: - lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet octet (B), - lobjet mot (W), - lobjet double mot (D).

a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme: - SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TLMCANIQUE et SIEMENS). 1) Objets dentres/sorties: % I ou Q X, W ou D x . i

IEC 1131-3

zone

type dobjet

Numro demplacement

Numro de voie

Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans le mot numro 10 de la mmoire interne). 2) Objets mot: % M, K ou S B, W ou D i

IEC 1131-3

type dobjet

format

Numro

M: mmoire interne servant stocker des valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ). Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 = 1100100011011101

3) Tableaux de bits et de mots: Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8 %KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui composent la suite. 4) Chanes de caractres: Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le nombre doctets qui composent la chane. b) Ladressage index: Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120. Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux tableaux.

AUTOMATISME

COURS MODULE 8

PROGRAMMER EN LISTE DINSTRUCTIONS

Dfinition: Comme le langage ST, le langage en liste dinstructions (IL) est compos dune suite dinstructions excutes squentiellement par lautomate. Une instruction est organise en phrases dinstructions (quivalentes des rseaux de contacts en langage LD). Il faut donc plusieurs instructions pour raliser une phrase, une instruction ne pouvant occuper quune ligne. A) Les instructions de base: a) Instructions de test: LD: contact normalement ouvert. LDN: contact normalement ferm. LDR ou EU: contact front montant. LDF ou ED: contact front descendant. AND: liaison srie (ET) un contact normalement ouvert. ANDN: liaison srie (ET) un contact normalement ferm. ANDR: liaison srie (ET) un contact front montant. ANDF: liaison srie (ET) un contact front descendant. OR: liaison parallle (OU) un contact normalement ouvert. ORN: liaison parallle (OU) un contact normalement ferm. ORR: liaison parallle (OU) un contact front montant. ORF: liaison parallle (OU) un contact front descendant. Remarque: Les instructions AND et OR (et leurs drivs) peuvent utiliser des parenthses. Ces parenthses permettent de traduire des schmas contact de faon simple. Il est possible dimbriquer plusieurs niveaux de parenthses.

b) Instructions daction: ST: bobine directe. Lobjet bit associ prend la valeur du rsultat de la zone test. STN: bobine inverse. Lobjet bit associ prend la valeur inverse du rsultat de la zone test. S: bobine denclenchement. Lobjet bit associ est mis 1 lorsque la valeur du rsultat de la zone test est 1. R: bobine de dclenchement. Lobjet bit associ est mis 0 lorsque la valeur du rsultat de la zone test est 1. c) Instructions de saut: JMP: saut de programme inconditionnel. JMPC: saut de programme si le rsultat de l'instruction test prcdente est 1. JMPCN: saut de programme si le rsultat de l'instruction test prcdente est 0. SRN: branchement en dbut de sous-programme. RET: retour de sous-programme inconditionnel. RETC: retour de sous-programme si le rsultat de linstruction test prcdente est 1. RETCN: retour de sous-programme si le rsultat de linstruction test prcdente est 0. d) Instructions darrt: END: fin de programme inconditionnelle. ENDC: fin de programme si le rsultat de linstruction test prcdente est 1. ENDCN: fin de programme si le rsultat de linstruction test prcdente est 0. HALT: Arrt de lexcution du programme. e) Oprations de transfert (SIEMENS): MOVB: transfert dun octet dans un autre. MOVW: transfert un mot dans un autre. MOVD: transfert dun double mot dans un autre. MOVR: transfert dun double mot rel dans un autre. B) Programmation des blocs fonction: Temporisation: le pilotage est ralis par des instructions et la sortie peut tre transfr dans un bit.

Exemple TLMCANIQUE: LD %I1.1 Le bit dentre I1.1 pilote la temporisation TM1. IN %TM1 La sortie Q de la temporisation est charg dans le bit LD Q de sortie Q2.0. ST %Q2.0 Compteur/dcompteur: les pilotages sont raliss par des instructions et la sortie est directement disponible sous forme de bit. Exemple TLMCANIQUE: LD %I1.1 Le bit dentre I1.1 pilote la fonction remise zro R R %C8 du compteur C8. LDN %I1.2 Le bit dentre invers I1.2 et le bit mmoire invers ANDN %M0 M0 pilotent la fonction comptage CU du compteur CU %C8 C8. LD %C8.D Le bit de sortie C8.D est charg dans le bit de sortie ST %Q2.0 Q2.0. Monostable: le pilotage est ralis par des instructions et la sortie est directement disponible sous forme de bit. Exemple TLMCANIQUE: LDN AND S LD ST %I1.1 %M10 %MN0 %MN0.R %Q3.0 Le bit dentre invers I1.1 et le bit mmoire M10 pilotent lentre S du monostable MN0. Le bit de sortie MN0.R est charg dans le bit de sortie Q3.0.

Registre TLMCANIQUE: les pilotages sont raliss par des instructions et les sorties sont directement disponibles sous forme de bit. LD I LDN O LD ST LD ST %M1 %R2 %I1.3 %R2 %R2.E %M5 %R2.F %M6 Le bit mmoire M1 pilote lentre I de stockage sur front montant du registre R2. Le bit dentre invers I1.3 pilote lentre de dstockage sur front montant du registre R2. Le bit de sortie registre vide, R2.E, est charg dans le bit mmoire M5. Le bit de sortie registre plein, R2.F, est charg dans le bit mmoire M6.

Remarque: la valeur charger R2.I est crire part.

Gnrateur dimpulsions SIEMENS: nous supposons que lautomate vient d'tre mis en marche (RUN) et donc que le mmento "Premier cycle" (SM0.1) est 1. Si ce n'est pas le cas ou si la fonction PTO ou PWM doit tre rinitialise, vous pouvez appeler le programme d'initialisation en interrogeant une condition autre que SM0.1. SM0.1: bit systme qui nest 1 quau premier cycle aprs la mise en route de lautomate. LD SM0.1 R Q0.1 1 CALL SBR_0 MOVB 16#DB SMB77 MOVW +10000 SMW78 MOVW +1000 SMW80 PLS 1 chargement du bit premier cycle. mise zro si SM0.1=1. appel du sous-programme 0. slection de la milliseconde pour unit de temps. configuration de la dure de priode 10000ms. configuration de la dure dimpulsion 1000ms. dclenche la fonction PWM.

C) Structure dune phrase: Chaque phrase dinstructions commence par un point dexclamation gnr automatiquement. Comme pour le langage contacts, elle peut comporter un commentaire et tre repre par une tiquette. Exemple TLMCANIQUE: ! (*Attente de schage*) %L2: LD %I1.0 AND %M10 ST %Q2.5 Code instruction Oprande Commentaire entre (* *). Etiquette de reprage de la phrase. Instruction Instruction Phrase Instruction

Remarque: il faut bien faire attention aux priorits des instructions lors de la rdaction dun programme en LIST. D) Rgles dexcution dun rseau: Lexcution dun rseau en LIST seffectue squentiellement instruction par instruction.

La premire instruction dune squence dinstructions doit toujours tre LD ou une instruction inconditionnelle (ex: JMP). Toutes les autres instructions utilisent le rsultat boolen prcdent. Remarque: le squencement des instructions peut tre modifi par les instructions de saut et dappel un sous-programme. E) Priorits dexcution du programme: Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior):

Tches vnementielles (EVT)

Tche rapide (FAST)

Tche matre (MAST)

+

Priorit

-

Exemple SIEMENS (STEP 7):

Interruption (INT)

Sous-programme (SBR)

Bloc (PPAL)

+

Priorit

-

Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de production.

F) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour les objets langage: - la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme (S). Il existe quatre principaux objets langage: - lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet mot (W), - lobjet octet (B), - lobjet double mot (D). a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme: - SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TELEMECANIQUE et SIEMENS). 1) Objets dentres/sorties: % I ou Q X, W ou D x . i

IEC 1131-3

zone

type dobjet

numro demplacement

numro de voie

Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans le mot numro 10 de la mmoire interne). 2) Objets mot:

%

M, K ou S

B, W ou D

i

IEC 1131-3

type dobjet

format

numro

M: mmoire interne servant stocker des valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ). Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 = 1100100011011101 3) Tableaux de bits et de mots: Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8 %KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui composent la suite. 4) Chanes de caractres: Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le nombre doctets qui composent la chane.

b) Ladressage index: Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120. Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux tableaux.

AUTOMATISME

COURS MODULE 9

PROGRAMMER EN LANGAGE LITTRAL STRUCTUR (TLMCANIQUE)

Dfinition: Comme le langage LIST, le langage ST (Structured Text) est compos d'une suite dinstructions excutes squentiellement par l'automate. Une instruction est organise en phrases dinstructions (quivalentes des rseaux de contacts en langage LD). Il faut donc plusieurs instructions pour raliser une phrase, une instruction ne pouvant occuper quune ligne. A) Les instructions: a) Les instructions sur bit: := OR AND XOR NOT RE FE SET RESET Affectation dun bit OU boolen ET boolen OU exclusif boolen Inversion Front montant Front descendant Mise 1 Mise 0 b) Comparaisons numriques sur mots, doubles mots et flottants: < > = = Strictement infrieur Strictement suprieur Infrieur ou gal Suprieur ou gal gal Diffrent de

c) Tableaux de bits: Tableau:=Tableau Tableau:=Mot Mot=:Tableau Tableau:=Double mot Double mot:=Tableau COPY_BIT AND_ARX OR_ARX XOR_ARX NOT_ARX BIT_W BIT_D W_BIT D_BIT LENGTH_ARX Affectation entre deux tableaux Affectation dun mot un tableau Affectation dun tableau un mot Affectation dun double mot un tableau Affectation dun tableau un double mot Copie dun tableau de bits dans un tableau de bits ET entre deux tableaux OU entre deux tableaux OU exclusif entre deux tableaux Ngation sur un tableau Copie dun tableau de bits dans un tableau de mots Copie dun tableau de bits dans un tableau de doubles mots Copie dun tableau de mots dans un tableau de bits Copie dun tableau de doubles mots dans un tableau de bits Calcul de la longueur dun tableau en nombre dlments

d) Arithmtique entire sur mots et doubles mots: +, -, *, / REM SQRT ABS INC DEC Addition, soustraction, multiplication, division entires Reste de la division entire Racine carre entire Valeur absolue Incrmentation Dcrmentation e) Arithmtique sur flottants: +, -, *, / SQRT ABS TRUNC LOG LN EXP ZXPT COS SIN TAN ACOS ASIN ATAN Addition, soustraction, multiplication, division Racine carre Valeur absolue Partie entire Logarithme base 10 Logarithme nprien Exponentielle naturelle Exponentiation dun rel par un entier Cosinus dune valeur en radian Sinus dune valeur en radian Tangente dune valeur en radian Arc cosinus (rsultat entre 0 et 2p) Arc sinus (rsultat entre p/2 et +p/2) Arc tangente (rsultat entre p/2 et +p/2)

DEG_TO_RAD Conversion degrees en radians RAD_TO_DEG Conversion radians en degrs f) Instructions logiques sur mots et doubles mots: AND OR XOR NOT SHL SHR ROL ROR ET logique OU logique OU logique exclusif Complment logique Dcalage logique gauche Dcalage logique droite Dcalage logique circulaire gauche Dcalage logique circulaire droite g) Instructions sur programme: HALT JUMP SRi RETURN MASKEVT UNMASKEVT Arrt de lexcution du programme Saut une tiquette Appel de sous-programme Retour de sous-programme Masquage des vnements dans lautomate Dmasquage des vnements dans lautomate

h) Instructions de conversions numriques: BCD_TO_INT INT_TO_BCD GRAY_TO_INT INT_TO_REAL DINT_TO_REAL REAL_TO_INT REAL_TO_DINT DBCD_TO_DINT DINT_TO_DBCD DBCD_TO_INT INT_TO_DBCD LW HW CONCATW Conversion BCD binaire Conversion binaire BCD Conversion gray binaire Conversion dun entier simple format en flottant Conversion dun entier double format en flottant Conversion dun flottant en entier simple format Conversion dun flottant en entier double format Conversion dun nombre BCD 32 bits en entier 32 bits Conversion dun entier 32 bits en nombre BCD 32 bits Conversion dun nombre BCD 32 bits en entier 16 bits Conversion dun entier 16 bits en nombre BCD 32 bits Extraction du mot de poids faible dun double mot Extraction du mot de poids fort dun double mot Concatnation de 2 mots simples

i) Instructions sur tableaux de mots et double mots: Tableau:=Tableau Affectation entre 2 tableaux

Tableau:=Mot Initialisation dun tableau +, -, *, /, REM Oprations arithmtiques entre tableaux +, -, *, /, REM Oprations arithmtiques entre expressions et tableaux SUM Sommation des lments dun tableau EQUAL Comparaison de deux tableaux NOT Complment logique dun tableau AND, OR, XOR Oprations logiques entre 2 tableaux AND, OR, XOR Oprations logiques entre expressions et tableaux FIND_EQW, FIND_EQD Recherche du premier lment gal une valeur FIND_GTW, FIND_GTD Recherche du premier lment suprieur une valeur FIND_LTW, FIND_LTD Recherche du premier lment infrieur une valeur MAX_ARW, MAX_ARD Recherche de la valeur maximum dans un tableau MIN_ARW, MIN_ARD Recherche de la valeur minimum dans un tableau SORT_ARW, SORT_ARD Tri par ordre croissant ou dcroissant dun tableau ROL_ARW, ROL_ARD Dcalage circulaire gauche dun tableau ROR_ARW, ROR_ARD Dcalage circulaire droite dun tableau FIND_EQWP, FIND_EQDP Recherche du premier lment gal une valeur depuis un rang LENGTH_ARW, LENGTH_ARD Calcul de longueur dans un tableau OCCUR_ARW, OCCUR_ARD Nombre doccurrences dune valeur dans un tableau j) Instructions sur blocs fonctions: Temporisation Monostable Compteur/dcompteur Registre Programmateur cyclique START, DOWN ou STOP (selon la srie), PRESET START RESET, PRESET, UP, DOWN RESET, PUT, GET RESET, UP

B) Structure dune phrase: Chaque phrase littrale est compose: - dune tiquette, - de commentaires, - dinstructions. Chacun de ces lments est optionnel. Chaque phrase commence par un point dexclamation gnr automatiquement et chaque instruction se termine par un point virgule non gnr.

Un commentaire est entour de (* et *), il peut tre plac nimporte o dans la phrase et le nombre nen est pas limit. Les commentaires sont mmoriss dans lautomate et consomment donc de la mmoire programme. Ltiquette permet de reprer une phrase dans un programme. Elle scrit: %Li avec i compris entre 0 et 999. Elle permet aussi les sauts de programme dune phrase une autre. Les numros nont pas dimportance pour la lecture du programme puisque les phrases sont lues dans lordre de leur saisie. Exemple: ! %L2 (*Voici une phrase avec une tiquette, des commentaires*) SET %M0; %MW4:=%MW2+%MW; (*et plusieurs instructions*) %MF12:=SQRT(%MF14) C) Rgles dexcution dun rseau: Lexcution dun programme littral seffectue squentiellement instruction par instruction. a) Priorit des oprateurs: Liste des oprateurs du plus prioritaire au moins prioritaire: - Parenthses, - complment logique NOT, - inversion NOT, - - sur oprande, - + sur oprande, - multiplication *, - division /, - modulo REM (information de codeur), - addition +, - soustraction , - comparaisons , , - comparaison galit =, - comparaison ingalit , - ET logique AND, - ET boolen AND, - OU exclusif logique XOR, - OU exclusif boolen XOR, - OU logique OR, - OU boolen OR.

Remarque: lorsquil y a conflit entre deux oprateurs de mme niveau de priorit, cest le premier oprateur qui lemporte, la lecture se faisant de gauche droite. b) Utilisation des parenthses: Les parenthses permettent de modifier les priorits (ex: rendre une addition prioritaire sur une multiplication). Elles peuvent galement servir clarifier le programme en "accompagnant" les priorits. Remarque: il est possible dimbriquer des parenthses les unes dans les autres, le nombre nest pas limit. c) Conversions implicites: Elles ne concernent que les mots et doubles mots et seffectuent dans les oprations arithmtiques, dans les comparaisons et lors dune affectation. Lautomate converti lui-mme les mots ou doubles mots afin deffectuer lopration avec des oprandes de mme type. Conversions possibles pour une instruction du type: oprande 1 Oprande 1 mot mot double mot double mot Oprande 2 mot double mot mot double mot oprateur Conversion oprande 1 non double mot non non oprande 2 Conversion oprande 2 non non double mot non Opration de type mot double mot double mot double mot

Pour une affectation, cest loprande de gauche qui impose le type de lopration et qui impose donc la conversion loprande de droite si ncessaire: Oprande gauche mot mot double mot double mot Oprande droite mot double mot mot double mot Conversion oprande droite non mot double mot non

D) Priorits dexcution du programme: Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior): Tches vnementielles (EVT) Tche rapide (FAST) Tche matre (MAST)

+ Exemple SIEMENS (STEP 7): Interruption (INT)

Priorit

-

Sous-programme (SBR)

Bloc (PPAL)

+

Priorit

-

Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de production. E) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour les objets langage: - la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme (S). Il existe quatre principaux objets langage: - lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet mot (W), - lobjet octet (B), - lobjet double mot (D).

a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme: - SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TLMCANIQUE et SIEMENS). 1) Objets dentres/sorties:

%

I ou Q

X, W ou D

x

.

i

IEC 1131-3

zone

type dobjet

numro demplacement

numro de voie

Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans le mot numro 10 de la mmoire interne). 2) Objets mot: % M, K ou S B, W ou D i

IEC 1131-3

type dobjet

format

numro

M: mmoire interne servant stocker des valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ). Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 = 1100100011011101

3) Tableaux de bits et de mots: Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8 %KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui composent la suite. 4) Chanes de caractres: Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le nombre doctets qui composent la chane. b) Ladressage index: Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120. Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux tableaux.

AUTOMATISME

COURS MODULE 10

PROGRAMMER EN LANGAGE LOGIGRAMME (SIEMENS)

Dfinition: Un rseau LOG est compos d'une ou plusieurs botes d'oprations LOG. Au lieu d'utiliser des contacts, on affecte une ou plusieurs valeurs binaires comme entres une bote d'opration LOG. Vous utilisez les sorties de l'opration pour connecter cette dernire une opration conscutive ou pour achever le rseau. Ainsi, une seule opration LOG peut reprsenter la mme fonction qu'un ensemble de contacts, bobines ou botes en schma contacts. Le rseau est achev lorsque vous avez procd l'affectation de tous les paramtres de l'opration ou que vous les avez connects une autre opration. A) Les botes LOG: a) Les oprations sur bits: Cette bote reprsente la fonction ET en associant deux bits que lon peut inverser lentre de la bote. Il est possible de rajouter jusqu 32 entres. Cette bote reprsente la fonction OU en associant deux bits que lon peut inverser lentre de la bote. Il est possible de rajouter jusqu 32 entres. Contact front montant. Contact front descendant. L'opration Sortie crit la nouvelle valeur du bit de sortie dans la mmoire image.

AND

OR

P

N

=

N

S

Lopration SET met 1 un nombre N de sorties partir de ladresse bit indique. Lopration RESET met 0 un nombre N de sorties partir de ladresse bit indique. Les oprations de transfert permettent de transfrer loctet dentre (IN) dans loctet de sortie (OUT). Cette fonction est utilisable avec des mots (MOV_W), des doubles mots (MOV_DW), des rels (MOV_R), Les blocs de conversion permettent de convertir un nombre dune base donne dans une autre base (vu dans le module 2). Il est galement possible de tronquer ou arrondir un nombre, de lencoder ou le dcoder. b) Les circuits squentiels:

N

R

MOV_B EN ENO IN OUT

B_I EN ENO IN OUT

IN TON PT

Il existe trois types de temporisations: TON (retard la monte), TONR (retard la monte temporis), TOF (retard la descente). IN est lentre de validation et PT le temps prdfini. La base de temps dpend du numro de la temporisation. Il existe trois principaux types de compteurs/dcompteurs: CTU (compteur incrmental), CTD (compteur dcrmental), CTUD (compteur incrmental/dcrmental). PV est la valeur prdfinie et R la remise zro. Lentre dincrmentation sappelle CU et lentre de dcrmentation CD. Le bloc PLS permet de gnrer des trains dimpulsions de rapport cyclique 50% (PTO) ou bien modulable (PWM).

CU CTU R PV

PLS EN ENO Q0.X

c) Les blocs comparaison: Ces blocs permettent de comparer des nombres, des bits, des octets ou des mots en supriorit, infriorit ou galit.

d) Les oprations dexcution: Ces blocs regroupent plusieurs fonctions tablissant lordre dexcution du programme: saut de programme, retour de sous-programme, fin de programme,

B) Structure dun programme LOG: Un rseau LOG se compose de la manire suivante: tiquette (ou titre) + commentaire + rseau graphique. Voici les quelques rgles permettant de crer un rseau LOG : - on peut crer un rseau contenant une seule opration LOG si cela correspond au contexte du programme, - il n'y a pas de limite maximale fixe pour les oprations d'un rseau. On peut considrer la fentre de l'diteur de programme LOG comme une grille divise en cellules. Les cellules sont les zones dans lesquelles on place une opration, on affecte une valeur un paramtre ou on trace un segment de ligne. Dans cette grille, un rseau individuel ne peut pas s'tendre sur plus de 32 cellules horizontalement ou 32 cellules verticalement, - si une bote d'opration comporte des sorties >>, il faut soit fournir une connexion une autre bote, soit affecter des valeurs aux paramtres de sortie. S'il s'agit d'une sortie ENO>|, on peut la laisser vide, - il nest pas possible de relier directement les sorties de plusieurs oprations entre elles. Pour connecter plusieurs sorties, il faut connecter chacune d'elles un paramtre d'entre d'une bote AND ou OR, pour en faire une sortie unique. Exemple: tiquette

Commentaire

Rseau 1Dmarr_1 Pompe_1

Remplir la cuve avec lingrdient de peinture 1

ORArrt_1 Niv_sup

AND

Pompe_1

C) Priorits dexcution du programme: Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les priorits dexcution). Interruption (INT) Sous-programme (SBR) Bloc (PPAL)

+

Priorit

-

D) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour les objets langage: - la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme (S). Il existe quatre principaux objets langage: - lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet mot (W), - lobjet octet (B), - lobjet double mot (D). a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme: - SIMATIC, - IEC 1131-3. 1) Objets dentres/sorties: % I ou Q X, W ou D x . i

IEC 1131-3

zone

type dobjet

Numro demplacement

Numro de voie

Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans le mot numro 10 de la mmoire interne). 2) Objets mot: % M, K ou S B, W ou D i

IEC type format Numro 1131-3 dobjet M: mmoire interne servant stocker des valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ). Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 = 1100100011011101 3) Tableaux de bits et de mots: Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8 %KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui composent la suite.

4) Chanes de caractres: Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le nombre doctets qui composent la chane. b) Ladressage index: Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120. Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux tableaux.

AUTOMATISME

COURS MODULE 11

DIALOGUER AVEC UN AUTOMATE

A) Les consoles: Les consoles permettent de petites entreprises dutiliser lautomatisme pour de petites applications avec un faible budget car la console peut remplacer lordinateur et le langage de programmation pour les petits automates (ex: TSX Nano). Cependant elles sont limites dans leurs fonctions et nutilisent gnralement quun seul langage de programmation. Prenons lexemple de la console FTX117 spcifique lautomate TSX Nano. Prsentation: 1: Connexion secteur et connexion lautomate. 2: cran rtroclair pouvant comporter jusqu 4 lignes de 16 caractres alphanumriques. 3: Commutateur de slection entre le mode autonome (alimentation secteur) et le mode connect (alimentation via lautomate). 4: Clavier de 35 touches. 5: Emplacement pour carte mmoire. 6: Aimants situs sur la face arrire pour le maintien en position verticale sur support mtallique. 7: Dragonne de scurit. Remarque: le clavier est divis en 3 zones repres par 3 couleurs: - zone des modes opratoires pour accder aux diteurs et aux fonctions, - zone de saisie des instructions avec touches double marquage, - zone de clavier hexadcimal.

Fonctions: 1: TSX propose les menus pour visualiser ltat de lautomate, la mise en marche ou larrt de lautomate, linitialisation de la mmoire, la visualisation ou le paramtrage des horodateurs, le rglage de lhorloge de lautomate. 2: Prg est un diteur de programme destin la lecture, lcriture ou la modification dun programme, leffacement de la mmoire, au transfert et larchivage des applications et au diagnostic programme. 3: DAT permet laccs en visualisation dynamique (en temps rel), la modification ou le forage des variables, les conversions numriques et la saisie de tables de donnes. 4: Cnf autorise le paramtrage de lapplication, des entres/sorties et des blocs fonctions ainsi que la saisie des mots constants. 5: FTX permet le paramtrage du terminal (langue, son, clavier, conomiseur dcran).

B) Connexion avec un PC (les logiciels de programmation ntant pas encore dvelopps pour MAC): La liaison entre lautomate et le PC se fait par le biais dun simple cordon se branchant le plus souvent sur un port COM (9 broches). Mais cela ne suffit pas, il faut en effet lui associer une interface quest le langage de programmation (PL7 pour TLMCANIQUE, STEP7 pour SIEMENS et MicroWin pour OMRON. Ds lors que le PC et lautomate sont relis, il est possible soit de tlcharger le programme depuis lautomate dans le PC, soit de charger le programme depuis le PC dans lautomate. Ces oprations ne peuvent seffectuer en mode RUN, il faut donc pralablement mettre lautomate en STOP. Il en est de mme pour certaines modifications du programme. En revanche, le mode RUN servira plus au dpannage. En effet, il est possible en RUN de visualiser en temps rel ltat de nimporte quel bit par des tables danimation