TP1 Tapis Profibus Variateur[1]

Commande variateur de vitesse Micromaster sous réseau Profibus DP

JMR PR IUT Châteauroux \ Département GEII \ TP ARS2 \ Page 1

L’installation étudiée est un système de tri composé d’un convoyeur motorisé via profibus, qui

amène des pièces sur des emplacements précis indiqués par un télémètre laser.

L’automatisation est assuré via un A.P.I 314C-2 DP de la société Siemens. Un bus de terrain

Profibus DP permet de raccorder les différents éléments (capteurs, électrovannes,variateur...).

1 Enoncé du problème

1.1 Etat au repos L’état du système de tri au repos est défini comme suit :

� Le moteur du convoyeur est arrêté ;

� Le télémétrer laser est en fonctionnement.

1.2 Cycle Dés qu’une pièce est détectée sur le convoyeur par le capteur, on effectue le cycle suivant :

0,5 s

t

0,5 m/s [50 Hz]

Vconvoyeur en m/s

0,5 s

0,05 m/s [5Hz]

Pièce détectéeLaser

0,8 m

0,5 m

Tapis

1.3 Acquisition de la position L’information envoyée par le laser arrive sur le module analogique 4-20 mA de l’API qui

convertie cette donnée analogique en une information numérique sur 12 bits de poids forts (mot

EW115). Cette dernière n’est pas dans le format nécessaire au traitement, il faut donc l’adapter à

l’aide de plusieurs opérations de conversion, afin d’utiliser un formalisme plus proche de nos

besoins, il faut effectuer les opérations suivants :

� Décalage vers la droite d’un entier de 16 bits ;

� Convertir entier de 16 bits en un entier de 32 bits ;

� Convertir entier de 32bits en réel.

La caractéristique du laser est de la forme y(x) = ax + b, il faut donc effectuer deux fonctions

arithmétiques sur le nombre 32 bits de type donnée REAL :

� Multiplication pour le coefficient directeur 2,15 ;

� Addition pour un offset de 294.

On dispose alors de l’information distance parcourue : mot MD40.

La mise en forme de la distance laser 800 mm (respectivement 500 mm) sera convertie en entier

32 bits et transférer dans le mot MD20 (respectivement MD24) avant d’effectuer le traitement

dans le programme.



1.4 Retour fréquence variateur micromaster La fréquence de sortie du variateur est un mot d’entrée analogique pour l’API composé de 16

chiffres binaires (mot PEW330). Elle est normalisée pour que 4000Hex (16384dec) corresponde

à une fréquence de 50 Hz , il faut effectuer les opérations suivantes :

� Convertir entier de 16 bits en un entier de 32 bits ;

� Convertir entier de 32bits en réel.

� Diviser le nombre réel par 328.

� Convertir le résultat de la division (réel) en entier supérieur le plus proche.

� Affecter la valeur dans le mot utilisé par le programme « MW2 »

1.5 Consigne fréquence variateur micromaster Le mot consigne fréquence MW0 (utilisé par le programme) sera communiqué au variateur par le

mot de sortie analogique PAW330 (composé de 16 chiffres) après mise à l’échelle. Cf annexe

communication avec le Micomaster par Profibus DP (mot PZD2).

1.6 Configuration mise en service du variateur Pour que le variateur effectue les cycles de fonctionnements, il faut que certains bits de

configuration soient actifs :

� Dans le mot PAW328, on mettra les paramètres de mise en service via un mot MW80

� Dans le mot PEW328 on lira le retour des paramètres variateur que l’on affectera à un

mot MW70

� Pour avoir des renseignements complémentaires voir doc « Communication MM4 par

Profibus »

1.7 Programmation On utilisera la structure suivante pour le programme :

� OB1 : autorisation de FC1, FC2, et FC3 ;

� FC1 : grafcet principal (bloc à réaliser) ;

� FC2 : gestion de la mesure laser (bloc à réaliser) ;

� FC3 : gestion de la commande du moteur (bloc à réaliser) ;

Le bloc OB1, étant le bloc d’organisation appelé à chaque cycle automate, il devra alors

contenir tous les FCs et FBs utilisés pour qu’ils soient traités.

Le bloc FC1 traduira l’évolution du grafcet, il retranscrira toutes les transitions du grafcet. Le

mot MW10 « mot grafcet » prendra donc la valeur de l’étape active, et évoluera en fonction de sa

valeur actuelle et des réceptivités.

Ensuite, chaque action sera placée dans le bloc FC correspondant et sera conditionnée par la

valeur du mot grafcet.

2 Travail demandé 2.1 Charger le fichier « structure_tp_GEII_2009 ».

2.2 Traduire le bloc FC1 en langage grafcet.

2.2 Rechercher le bloc FC2 et FC3.

2.4 Tester le programme avec la fonction visualisation.

2.5 Tester le programme avec la table des variables.



3 Tables des mnémoniques Opérandes Mnémoniques Types de

données

Commentaires

E 0.0 Motconv_arrêt BOOL Arrêt du moteur convoyeur

E 0.3 Init_prog BOOL Remet le grafcet en étape initiale

E3.1 Capt_petitcolis_no BOOL Capteur laser pour une hauteur de 10 cm, contact

normalement ouvert

E3.5 Capt_petitcolis_nc BOOL Capteur laser pour une hauteur de 10 cm, contact

normalement fermé

PEW330 Fréquence_sortie_MM

440e

INT Fréquence de sortie du variateur MM440

PEW328 Retour_config_Var INT Retour du mot d’état du variateur

PAW330 Fréquence_consig_M

M440

INT Affectation de la consigne au variateur

PAW328 Retour_consig_MM44

0

INT Retour de la consigne au variateur

EW115 Mesure_non_conditio

nnée

REAL Valeur de la mesure du capteur non conditionnée

MW0 Mot frequence INT mot de consigne de fréquence du moteur

MW2 Mot retour freq INT mot de retour de l'information fréquence moteur

MW10 Mot grafcet INT Mot gestion étape du grafcet

MW70 Mot etat_var INT Mot retour état variateur

MW80 Mot config_var INT Mot configuration variateur

M4.0 Marche/arret variateur BOOL Mise en service du variateur 0=>arrêt et

1=>marche

MD20 Mesure_distance_1 INT Mesure distance avant la première décélération

MD24 Mesure_distance_2 INT Mesure distance avant l’arrêt

MD40 Mesure Mesure du laser



4 Annexes

4.1 Communication avec le Micromater par Profibus DP La structure des données utiles dans la transmission cyclique se subdivise en deux parties qui

peuvent être transmises dans chaque télégramme:

� La zone des données process (PZD), c.-à-d. des mots de commande et des valeurs de

consignes et/ou des informations d'état et des valeurs de mesure.

� La zone des paramètres (PKW) pour lire / écrire des valeurs de paramètre. A l'aide de

la zone des paramètres, l'utilisateur accède librement par le bus à tous les paramètres se trouvant

dans le variateur.

Ainsi, les télégrammes de transmission cyclique des données présentent la structure de base

suivante:

La communication du variateur sera configurée en PPO1 :

Soit dans le cadre de notre application :

PPO1 PKE IND PWE PZD1 PZD2

Identification

de paramètre

Indice Valeur de

paramètre

Mot d’état Mot de

consigne

Adresse des MOTS pour aller de l’API vers le variateur MM400

PPO1 PAW320 PAW322 PAW324 et

PAW326

PAW328 et

PAW329

PAW330 et

PAW331

Adresse des MOTS de Périphérique pour retour du Variateur vers l’API

PPO1 PEW320 PEW322 PEW324 et

PEW326

PEW328 et

PEW329

PEW330 et

PEW331



4.1.1 Affectation des bits du mot de commande n°1 : PAW328 via MW80

Bit Valeur Signification Remarques

MW81.0 0 1

0

Marche

Arrêt1

Met le variateur à l’état « prêt au service », le sens de

rotation sera défini par le bit 11

Mise à l’arrêt, décélération suivant la rampe,

suppression des implusions pour f < fmin

MW81.1 1 1

0

Condition de

fonctionnement

Arrêt 2

Suppression immédiate des implusions, arrêt du

moteur par ralentissement naturel

MW81.2 2 1

0

Condition de service

Arrêt 3

Arrêt rapide : décélération avec temps de descente

minimale

MW81.3 3 1

0

Libérer le

fonctionnement

Bloquer le

fonctionnement

Déblocage de la régulation et des impulsions du

variateur

Blocage de la régulation et suppression des

impulsions du variateur

MW81.4 4 1

0

Condition de

fonctionnement

Bloquer générateur

de rampe

La sortie du GR est mise à 0 (freinage le plus rapide

possible), le variateur reste à l’état MARCHE

MW81.5 5 1

0

Débloquer géné de

rampe

Arrêt générateur de

rampe

Gel de la consigne actuelle à la sortie du GR

MW81.6 6 1

0

Libérer la consigne

Bloquer la consigne

La valeur sélectionnée à l’entrée du GR est validée

La valeur sélectionnée à l’entrée du GR est mise à 0

MW81.7 7 1

0

Acquiter le défaut

Sans signification

Le défaut est acquitté avec un front montant, puis le

variateur passe à l’état « blocage d’enclenchement »

MW80.0 8 1

0

Marche par à-coups

à droite

MW80.1 9 1

0

Marche par à-coups

à gauche

MW80.2 10 1

0

Consigne valable

Consigne invalide

Le maître transmet des consignes valables

MW80.3 11 1

0

Inversion de la

consigne

Pas d’inversion de la

consigne

Le moteur tourne à gauche avec un variateur de

consigne positive

Le moteur tourne à droite avec un variateur de

consigne positive

MW80.4 12 Non utilisé

MW80.5 13 1

0

Potentiomètre

motorisé ↑

MW80.6 14 1

0

Potentiomètre

motorisé ↓

PAW328

MW80.7 15 1

0

Cde sur site

(BOP/AOP)

Cde à distance

Commande sur site active

Commande à distance active



4.2 Notions informatiques de base

4.2.1 Bit

Bit est l’abréviation de chiffre binaire. Le bit est la plus petite unité d’information binaire (base

2), il peut prendre l’état de signal "1" ou "0".

4.2.2 Octet

On utilise la notion d’OCTET pour une unité composée de 8 chiffres binaires. Un octet a donc

une taille de 8 bits.

4.2.3 Mot

Un mot est une suite de chiffres binaires qui entretiennent une relation définie et qui sont vus

comme une unité. La longueur d’un mot correspond à 16 chiffres binaires.

Un mot a donc la taille de 2 octets ou encore de 16 bits.

4.2.4 Double mot

Un double mot a une longueur de mot de 32 chiffres binaires. Un double mot a donc la taille de 2

mots, de 4 octets, ou encore de 32 bits.

4.2.5 Adresse de bit

Afin qu’on puisse accéder aux bits élémentaires, chaque bit d’un octet est attribué à un chiffre,

l’adresse de bit. On numérote ainsi l’adresse du bit le plus à droite 0. En incrémentant de 1 vers

la gauche, on numérote les autres bits, pour arriver à l’adresse de bit 7 tout à gauche.

4.2.6 Adresse d’octet

Même les octets élémentaires reçoivent des numéros, les adresses d’octet. De plus, l’opérande

est aussi identifié, afin que par ex. EB 2 représente l’octet d’entrée 2 ou que AB 4 représente

l’octet de sortie 4.



Les bits élémentaires sont adressés de manière unique par la combinaison d’adresse de bit et

d’octet.

L’adresse de bit est séparée de l’adresse d’octet par un point. A droite du point se trouve

l’adresse de bit, à gauche de celui-ci l’adresse de l’octet.

4.2.7 Adresse de mot

Le numérotage des mots donne l’adresse de mot.

En employant des mots, par ex. des mots d’entrées (EW), des mots de sortie (AW), des mots de

mémoire interne (MW) etc., l’adresse du mot est toujours la plus petite adresse des 2 octets

correspondants. Par ex, un mot se composant de EB2 et de EB3, a pour adresse EW2.

Lors du traitement de mot, il faut faire particulièrement attention : par ex. le mot d’entrée 0 et le

mot d’entrée 1 se recoupent dans un octet. En outre, on commence à compter les bits en

commençant par la droite. Par ex., le bit 0 de EW1 est E2.0. Le bit 1 de E2.1. ...

Le bit 7 de E 2.7. Le bit 8 de E1.0. ... Le bit 15 de E1.7. Entre les bits 7 et 8, il y a ainsi

un « saut ».

4.2.8 Adresse de double mot

Le numérotage des doubles mots donne l’adresse des doubles mots. En employant des mots

doubles, par ex ED, AD, MD etc. l’adresse de mot double est toujours l’adresse de mot la plus

petite des deux mots correspondants.

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