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Laboratoire d’ électricité

Réalisation des grafcet des stations Festo

2018/2019 Mr Dion

1. But du laboratoire (savoirs et compétences) :

- Repérer les bornes et assurer un raccordement correct.- Utilisation et compréhension d’un système automatisé.

- Utilisation de l’automate Siemens Logo et de son langage.

- Utilisation du langage « grafcet ».

- Utilisation de temporisation et compteur.

- Faire la liaison entre l’automatisme et la pneumatique.- Dessiner, lire et interpréter un schéma électrique.

2. Objectifs :

L’élève devra être capable de réaliser la mise en service d’une station. D’utiliser le logiciel FluidSim pour réaliser et simuler les schémas.

De manipuler l’interface Easy Port pour piloter la station à partir de FluidSim afin de réaliser le cycle demandé.

D’acquérir une méthode de travail en vue d’accomplir les objectifs demandés et de rédiger un rapport technique pour être capable d’exécuter les situations d’intégrations avec aisance.

3. Support :

La   situation  d’apprentissage  se  déroule  dans   le   local  611  sous   la   surveillance  du  professeur.   L’élève  a  à   sa disposition   le   matériel   informatique   « fluidsim   V5.0 »   avec   connexion   Internet,   le   cours   théorique   vu parallèlement avec la pratique et le matériel présent dans le local.

4. Consigne :

Le laboratoire s’effectue par groupe qui sont établit par le professeur. Il est INTERDIT de mettre le système sous tension sans l’accord préalable du professeur.

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5. Introduction à l’automatisme sous FluidSIM – Pilotage des stations Festo MPS

Le logiciel FluidSIM va nous permettre de réaliser et simuler des automatismes. De plus, l’interface de communication EasyPort va nous permettre de commander un process réellement existant.

Il existe deux méthodes pour réaliser des automatismes :

Les techniques digitales (logigrammes) Le grafcet

5.1. Les techniques digitales

Présentation

Les techniques digitales consistent à simuler le fonctionnement d’un automate élémentaire (8 ou 16 E/S en Tout ou Rien) en utilisant des fonctions logiques, des temporisations et des compteurs.

Tous ces éléments se trouvent dans le menu « techniques digitales » de la bibliothèque de composants.

On retrouve différents composants parmi lesquels :

Module digital : c’est l’automate programmable Les fonctions logiques : ET, OU,… Des temporisations Des compteurs Des générateurs d’impulsions

Pour obtenir de l’aide sur le fonctionnement d’un 

composant, il suffit de sélectionner le composant, faire un 

clic droit et choisir l’option « description du composant »

Exemple d’aide pour la fonction « OU » :

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Pour réaliser un circuit utilisant les techniques digitales, il faut :

dessiner la partie puissance, dessiner la partie commande, en utilisant le module digital, réaliser la « programmation » du module.

Exemple : commande d’un vérin double effet.

Si le vérin est rentré et que l’on appuie sur S1, le vérin sort. Une fois en fin de course, une temporisation de 3 secondes est enclenchée. A la fin de celle-ci, le vérin rentre automatiquement.

Réalisation de la partie puissance

On utilise un vérin double effet, commandé par un distributeur 5/2 bistable à double commande électrique. Il faut également prévoir 2 marques d’actionnement pour les détecteurs de fin de course.

Réalisation de la partie commande

Une fois la partie puissance dessinée, il faut réaliser la partie commande. Pour cela, on utilise un module digital.

Sur les entrées du module, on relie le bouton poussoir et les détecteurs de fin de course (de type magnétique).

Sur les sorties du module, on relie les bobines de commande des distributeurs.

Attention, il ne faut pas oublier d’alimenter le module en 24 V

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Programmation du module digital

La « programmation » du module digital se fait graphiquement, comme dans Logo Soft Comfort. Il faut cliquer sur le module pour ouvrir la fenêtre ou l’on pourra réaliser le programme.

Il suffit d’insérer, par glisser / déposer, les éléments nécessaires à la programmation et de les relier aux entrées et sorties du module digital.

Une fois le programme terminé, fermez la fenêtre. Vous pouvez alors simuler votre circuit.

Exercice

Réalisez et simulez l’exemple proposé ci-dessus.

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5.2. Le grafcet

Présentation

FluidSIM permet de réaliser des automatismes en utilisant des grafcets. La bibliothèque comporte les éléments nécessaires pour dessiner un grafcet : étapes, transitions, actions,...

Pour réaliser un circuit utilisant un grafcet, il faut :

dessiner la partie puissance, dessiner la partie commande, en utilisant le module Grafcet I/O, dessiner et compléter le grafcet.

Exemple : commande d’un vérin double effet.

Reprenons l’exemple précédant mais en utilisant un grafcet.

Réalisation de la partie puissance

Il n’y a aucun changement par rapport à l’exercice précédent.

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Réalisation de la partie commande

Par rapport à l’exercice précédent, le module digital est remplacé par le module Grafcet I/O.

Il faut ensuite cliquer sur le module Grafcet I/O en numérotant les entrées et les sorties. Attention, les E / S du module ne peuvent pas prendre le nom d’une variable existante. Ainsi, l’entrée 1, à laquelle est relié le bouton poussoir DCY ne peut pas s’appeler DCY également.

Par facilité, nous appellerons les entrées E0, E1,... et les sorties S0, S1,…

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Réalisation du grafcet

La réalisation du grafcet se fait en assemblant les différents éléments (étapes, transitions,…). Pour paramétrer les éléments, il suffit de faire un double-clic dessus.

Les étapes

Dans une étape, il est possible de choisir :

Le nom de l’étape qui peut contenir les caractères 0-9, A-Z, a-z et « _ » Le type de l’étape : il en existe 7 différents. Pour avoir plus d’information sur ces types

d’étapes, reportez-vous

Les transitions

Les transitions peuvent être munies d’un nom qui sera affiché entre parenthèses à gauche du symbole.

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La condition associée à la transition peut être saisie en utilisant des fonctions logique (NON, ET, OU) ou d’autres symboles spéciaux (détection de front, temporisation, test de la valeur d’un compteur).

Le bouton variable reprend toutes les variables qui existent dans le circuit qui est dessiné.

Dans notre exemple, on retrouve :

Les détecteurs de fin de course (A0, A1) Le bouton-poussoir (DCY) Les entrées / sorties du module grafcet I/O (E1, E2, E3, S1, S2) Les bobines des distributeurs (Y1, Y2) L’état d’activation des étapes (X1 = activation de l’étape 1)

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Le champ description permet de décrire la condition de la réceptivité. On peut afficher cette description à la place de la condition en cochant la case « Afficher la description à la place de la formule ».

Le champ « Repère de lien/Indication de la cible » permet de saisir l’étape à laquelle est reliée la transition, sans être obligé de dessiner une liaison.

Les actions

Il existe trois types d’actions : les assignations, les affectations et les ordres de forçage.

Le type assignation comprend :

Les actions simples, ou il suffit d’indiquer la sortie à actionner et éventuellement une description de celle-ci.

Les actions conditionnelles, ou il faut ajouter en plus de la variable de sortie une condition à l’activation.

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Si on choisit une action conditionnelle, le champ Condition/Evénement apparaît.

Pour une affectation, il est possible de saisir une expression dont la valeur doit être affectée à la variable de l’action. Dans l’exemple ci-dessous, l’action a l’affectation « 1 » (ce qui correspond à un SET) dès que l’étape est activée. Cela permet de maintenir une action durant plusieurs étapes sans devoir la répétée (par exemple, la sortie d’un vérin commandé par un distributeur monostable).

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L’affection « 0 » correspond à un RESET de la variable de sortie.

On peut également utiliser les actions conditionnelles pour réaliser des compteurs.

Dans l’exemple ci-dessus, on choisit « C » comme variable et « C+1 » comme affectation.

La variable « C » devient dès lors un compteur qui sera incrémenté lorsque l’étape sera activée. Le résultat des compteurs peut être utilisé dans les réceptivités (ex : C > 2).

Pour les « ordres de forçage », il est possible de saisir le nom du grafcet partiel ou de le sélectionner à partir d’une liste de grafcet partiels existants. Les étapes concernées peuvent également être sélectionnées. Les noms des étapes doivent être séparés entre eux par une virgule. Les instructions « * » et « INIT » peuvent être sélectionnée (voir théorie sur le grafcet).

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Exercice

Réalisez le grafcet permettant le bon fonctionnement de l’exemple utilisé plus haut.

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5.3. Présentation de l’interface EasyPort – Pilotage d’une station MPS

L’interface EasyPort

L’interface EasyPort USB sert à la transmission bidirectionnelle de signaux entre un process de commande réel en 24 V DC et un PC.

Le process de commande réel peut être :

un process d'automatisation à actionneurs et capteurs un API réel une boîte de simulation

2. Interface USB

4. Bornes à vis d’alimentation

8. Interfaces SysLink (port 1 et 2)

9. LED d’indication des sorties TOR (jaunes)

10. LED d’indication des entrées TOR (vertes)

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FluidSIM permet l’utilisation de l’EasyPort afin de commander un process (les stations MPS dansnotre cas). Les modules EasyPort se trouvent dans la bibliothèque de composants.

Il existe deux types de port : les ports d’entrées et les ports de sorties.

Un module EasyPort comporte 2 ports qui contiennent chacun 8 entrées et 8 sorties. On peut choisirle type de liaison, le numéro du module et le numéro du port en double-cliquant sur le composant.

Lorsque l’on utilise un EasyPort, les entrées et sorties ne viennent plus nécessairement du schéma mais du process.

Dans l’exemple ci-dessous, on reprend l’exercice précédent pour commander le vérin 1A1 de la station MPS Testing, en utilisant les détecteurs de fin de course du vérin et le BP Start du pupitre.

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Pour réaliser ce type de commande, il est impératif de connaitre la correspondance entre les E/S du process et les ports du module EasyPort.

6. Repérage des entrées / sorties des stations MPS – raccordement d’un EasyPort

6.1. But de l’exercice

Le but de cet exercice est de se familiariser avec les stations MPS en réalisant un tableau de synthèse comprenant pour chaque détecteur, bouton-poussoir, actionneur,…:

La variable API correspondante (adresse, module), Le repère, La fonction, La technologie utilisée, L’adresse de l’EasyPort correspondante, Des commentaires éventuels.

Ce tableau servira de base de travail pour tous les exercices de commande et de programmation des stations.

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6.2. Mise en situation

Afin de déterminer les entrées / sorties de chaque module, plusieurs solutions peuvent être utilisées.

Utilisation des modules de commande Festo

Il suffit de raccorder le module sur le connecteur situé sur la gauche de la station (XMA2).

Connecteur XMA2 + câble NOIR

A l’aide des interrupteurs, il est possible de piloter la station. Les voyants lumineux correspondent à l’état des détecteurs.

De plus, vous disposez des schémas électriques et pneumatiques des stations pour vous aider dans votre repérage.

Attention

Il faut utiliser les câbles avec de couleur noire coté connecteur. Il ne faut pas utiliser ces modules de commande en même temps que l’interface

EasyPort.

6.3. Raccordement de l’interface EasyPort

L’interface EasyPort USB sert à la transmission bidirectionnelle de signaux entre un process de commande réel en 24 V DC et un PC.

Dans le cas de l’utilisation des stations Festo MPS, l’EasyPort va servir de lien entre la station et le logiciel FluidSIM.

Marche à suivre pour le raccordement de l’EasyPort :

Attention, il ne faut jamais connecter l’interface de commande des sorties en même temps que l’EasyPort !

Raccorder l’alimentation de l’EasyPort en respectant les polarités ! Relier l’EasyPort au PC via le câble USB Relier les connecteurs de la station vers l’EasyPort. Connecteur A de la station vers le Port 1 de l’EasyPort Mettre sous tension

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N.B. : chaque connecteur comporte 8 entrées et 8 sorties.

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7. Pilotage des stationspar grafcet

7.1. But de l’exercice

Le but de ce module est de piloter les stations MPS en réalisant un grafcet à l’aide du logiciel FluidSIM.

Les prérequis pour cette manipulation sont les suivants :

Connaissance du logiciel FluidSIM-P Connaissance des règles d’évolution d’un grafcet.

Il est également préférable d’être en possession du tableau des entrées / sorties ainsi que des schémas électriques et pneumatiques de la station. Ces documents se trouvent dans les labos précédents.

7.2. Travail à réaliser

Vous allez devoir piloter les stations en utilisant le grafcet du logiciel FluidSIM. Afin de faciliter votre progression, plusieurs niveaux d’exercices sont proposés.

Pour chaque exercice, on vous demande de:

réaliser le grafcet, piloter la station, enregistrer votre travail et imprimer le grafcet (n’oubliez pas d’insérer un titre

et de soigner la mise en page.

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7.3. La station distribution

Les stations Festo MPS sont des systèmes modulaires basés sur un concept de « micro-usine ». Ces stations peuvent être utilisées seules mais sont aussi combinables en lignes de fabrication interconnectées. La station « DISTRIBUTION » permet de sortir des pièces cylindriques d’un magasin et de les amener vers la station suivante.

Cycle de base

Si une pièce est présente dans le magasin et que l’on appuie sur le bouton « Start », la pièce est évacuée vers la station suivante.

Attention, la station doit être en position initiale (vérin rotatif coté station suivante) !

Variante 1

Prévoir un cycle d’initialisation : mettre la station en position initiale et éjecter la pièce qui se trouve éventuellement en cours de traitement. L’utilisation de la station n’est pas permise tant que la station n’est pas en position initiale.

Utiliser les témoins lumineux des boutons poussoirs.

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7.4. La station test

La station « TEST » permet d’effectuer un test de hauteur de pièces cylindriques. En fonction du résultat du test, la pièce peut être traitée de deux manières différentes (évacuation ou passage à la station suivante).Un test de couleur de pièce (noire) peut être réalisé à l’entrée de la station.

Cycle de base

Si une pièce est présente à l’entrée de la station et que l’on appuie sur le bouton « Start », la pièce est élevée jusqu’en position de test de la hauteur. Une fois en position, la pièce est évacuée et on revient en position initiale.

Attention, la station doit être en position initiale !

Variante 1

Reprendre l’exercice précédent. Prévoir un cycle d’initialisation : mettre la station en position initiale et éjecter la pièce qui se trouve éventuellement en cours de traitement. L’utilisation de la station n’est pas permise tant que la station n’est pas en position initiale.

Utiliser les témoins lumineux des boutons poussoirs.

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7.5. La station tri

La station « TRI » de ranger des pièces cylindriques dans des magasins en fonction de la couleur et de la nature des pièces (métalliques, noires, oranges).

Cycle de base

Lorsqu’une pièce est détectée à l’entrée de la station, le convoyeur se met en marche. Suivant la nature de la pièce, elle est acheminée vers un des magasins :

Pièce métallique magasin 1 Pièce noire magasin 2 Pièce orange magasin 3

Lorsque la pièce rentre dans le magasin, le tapis s’arrête.

Attention, la station doit être en position initiale !

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Variante 1

Reprendre l’exercice précédent. Si le magasin est plein, les pièces ne sont plus traitées et un voyant lumineux (Q1) est activé.

Variante 2

Reprendre l’exercice précédent. Prévoir une initialisation de la station : évacuer les pièces qui pourraient se trouver sur le tapis (sans tri !). L’utilisation de la station n’est pas permise tant que la station n’est pas en position initiale.

8. Evaluation

CRITERES INDICATEURS APPRECIATION

Respect des normes, règles

et consignes

A rentré son travail dans le temps imparti

A respecté les normes et standardisations

A respecté les mesures de sécurité

A montré une attitude positive à la production

A pris des initiatives au sein de l’ équipe

Maîtrise technique et

processus

A utilisé les bonnes fonctions dans Fluisim

A représenté tous les symboles de façon normalisée

A raccorder les différents appareils dans les règles de l’art

A repéré les entrées/sorties

Communication

A dialogué entre les membres du groupe afin d’optimiser le rendement du travail

A présenté un document soigné, lisible et compréhensif

A interprété correctement les résultats

Produit fini La production correspond à ce qui a été demandé

Le travail a été exploité

Total :

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