08 automates programmables

MEC-743 Instrumentation et contrôle de procédés industriels 08 – Automates programmables

MEC-743, cours n°8Automates programmables

Bsata, Instrumentation et automation, chap. 12.5

MEC743 - Martin Viens, prof.Département de génie mécaniqueProgramme de baccalauréat

Le génie pour l'industrie

Objectifs de la séance

• Introduction aux différents types de contrôleursnumériques et circuits électroniques programmables

• Survol de la structure interne des automatesprogrammables. Particularités des modules d’entrées /sorties.

• Introduction au langage de programmation ladder (LadderLogic Diagrams - LLD) spécialisé dans le contrôle deprocessus logiques séquentiels et combinatoires.



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Contrôleur numériqueContrôleur numérique programmable



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Processeurs programmables

Fonction:Saisi, traite et transmet des données numériques suivantdes instructions enregistrés en mémoire

Type:• Microordinateur / microprocesseur (PC)• Microcontrôleur• Automate programmable (PLC: Programmable Logic

Controller)



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Architecture typiqueConsole de programmation et/ou interface opérateur

Lien réseau

Co-processeur

Interface decommunication Interface

Processeur

Capteur

Réception d’information



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Mémoire Interface Actuateur

Envoie de commandes

Système à microprocesseur• Les microprocesseurs sont des composantes électro-

niques miniaturisées à la base des microordinateurs. Ilssont donc conçus pour exécuter des instructionssont donc conçus pour exécuter des instructionsprogrammées dans le cadre d'applications générales.



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• Pour agir dans des applications de contrôle, lesmicroordinateurs doivent être interfacés grâce à descartes d'acquisition spécialisées.

Système à microprocesseur



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Microcontrôleur

Un microcontrôleur est un circuit intégré rassemblant,dans un même boîtier, un processeur central (CPU),plusieurs types de mémoires et des périphériques decommunication (Entrées – Sorties).



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Architecture d’un microcontrôleur

Port de communication

Interface usager

CPUCircuitrie de

l’horloge

RAM

Mémoire flash

(programme)

ALURegistre

Unité de contrôle

ADC DACPWM



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Temporisateur ADC DACPWM Comparateur

Ports d’entrée/sortie analogiques et numériques

Ex.: Caméra automatique



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Ex.: Moteur à combustion



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Ex.: Laveuse à linge



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Automate programmable

Système numérique spécialisé, conçu pour contrôler,dans un environnement industriel, divers type deypmachines ou de procédés

• Possède des entrées et des sorties analogiques et numériques• Effectue des opérations logiques, arithmétiques, séquentielles,

de comptage et de temporisation• Effectue ces opérations suivant des instructions sauvegardées

dans une mémoire programmable



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Automate programmable



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Architecture et fonctionnementArchitecture et fonctionnement d’un automate



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Fonctions de l’automate

• À partir des informations que lui fournissent les capteurset, suivant un algorithme déterminé par programmation,élabore les commandes transmises aux actionneurs.

• Assure la communication avec l’opérateur (interface avecl’usager) et les autres processeurs qui gèrent laproduction ou qui interviennent dans le même procédé.



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Sélection d'un automate

Automate non-modulaire• nombre réduit d’E/S• capacités d’extension limitées• solution adaptée à des tâches

Automate modulaire• sur un rail ou dans un bâti• possibilité d'ajouter une grande

variété de modules spécialisés(solution adaptée aux besoins)

• grand nombre d’E/S• plus dispendieux



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solution adaptée à des tâchesde contrôle simples

• peu dispendieux

Structure interneConsole de programmation et/ou interface opérateur

Lien réseau

Ré ti d’i f ti

Interface de communication

Interface en entrée

Processeur

CapteurBouton

Réception d’information

Unité d’entrées /

sorties



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Mémoire Interface de sortie

ActionneurVoyant

Indicateur

Envoie de commandes

Processeur

• Effectue les opérations logiques et arithmétiques suivant uneséquence dictée par les instructions stockées en mémoire

• Gère le trafic des données sur le bus interne (transfert enmémoire)

• Procédure d’auto-diagnostique (mesure pour s’assurer dubon fonctionnement de toutes les composantes del’automate)

• Un des critères de performance d’un processeur est son



temps de cycle (le temps pris par l’automate pour interrogerles ports d’entrée, exécuter le programme, et mettre à jourles ports de sortie). Ce temps varie de 0.1 à 50 ms/ko.

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Module d'entrées/sorties

• Les modules d’entrées traduisent lessignaux industriels (tension, courant,é i t l ti ) i f tirésistance, pulsation, …) en information

logique ou numérique interprétable par leprocesseur.

• Inversement, les modules de sortiestraduisent les commandes du processeuren des signaux industriels.

• Ces modules comportent 1 4 8 16 ou



• Ces modules comportent 1, 4, 8, 16 ou32 voies (ports) d’entrée et/ou de sortie.

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Module d'entrée analogique

• Mesure une tension ou un courant électrique et leconvertit en une valeur numérique (ADC).

• Adapté à des capteurs de température, de pression ouautres variables continues.

• Les valeurs d'entrée typiques sont 4-20 mA ou 1-5 VDC.



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Module d'entrée logique

• Mesure un signal binaire (deux états).

• Adapté à des interrupteurs de fin de course des capteurs• Adapté à des interrupteurs de fin de course, des capteursde proximité, des détecteurs photoélectriques ou d'autresinterrupteurs (manuels ou non).

• Généralement, pour chaque entrée logique, l'automatepossède une DEL qui indique l'état de l'entréecorrespondante.



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Valeurs typiques (entrée logique)

• Tension continue: 5 (TTL), 12, 24 ou 48 VDC

• Tension alternative: 24 48 110 ou 220 VAC• Tension alternative: 24, 48, 110 ou 220 VAC

• Capteur NPN (sinking): pousse l’entrée à la masselorsqu’activé (principalement utilisée en Amérique)

• Capteur PNP (sourcing): pousse l’entrée à une source detension positive lorsqu’activé (principalement utilisée enEurope)



)

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Port d'entrée en tension

• Généralement, l’électronique de l’automate est électriquement isolée dela tension entrante par un optocoupleur (séparation galvanique). Lecouplage s'effectue par un signal lumineux qui peut être visible oucouplage s effectue par un signal lumineux qui peut être visible ouinvisible (infrarouge).

• Permet de commuter l’entrée d’un automate à partir de signaux ayantdes tensions élevées (jusqu’à 1000 V) et ce, autant en DC qu'en AC.



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Capteur NPN

Puisque le capteur fournit une masse (sinking output),l'entrée commune de l'automate est mise sous tension( )(sourcing input)

Capteur NPN (sinking)

VCC

Tension compatible

INxx



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COM

compatible

- +

Capteur PNP

Puisque le capteur fournit une tension (sourcing output),l'entrée commune de l'automate est mise à la masse (sinking

)input)



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Protection anti-rebond

Lorsqu’un interrupteur est activé (ou désactivé), le contactrebondit mécaniquement sur sa nouvelle position avant de

Cse stabiliser. Ce rebondissement apparaît comme deschangements d’état rapide à la transition.



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Interrupteur en configuration pull-up

Signaux typiques Circuit de conditionnement

Module de sortie analogique

• Génère une tension ou un courant électriqueproportionnel à une valeur numérique (DAC).

• Adapté aux moteurs (AC et DC), aux valves continues, …

• Les plages de sortie typiques sont 4 à 20 mA ou 0 à10 VDC. D'autres plages sont également disponibles (-5 à+5 VDC, -10 à +10 VDC, 0 à +5 VDC, …)



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Module de sortie logique• Génère un signal de contrôle binaire (deux états).

• Adapté aux lampes témoin, aux valves actionnées par solénoïde, auxp p , p ,systèmes de verrouillage de porte, …

• Les tensions commutées vont de 5 à 240 V avec des courants allantjusqu’à 5 A.

• Les ports de sortie sont configurés en sinking ou en source: Sinking: commute la masse de la charge (elle est branchée à

l'alimentation en permanence) Source: commute l'alimentation de la charge (la charge est branchée à



g ( gla masse en permanence)

• Ces modules utilisent des interrupteurs électroniques (transistors outriac). Lorsque la charge est trop importante, ces interrupteurscontrôlent un relais électromagnétique.

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Port de sortie à transistor

• Adapté aux applications DC seulement• Permet des courants moins intenses que les relais• Plus rapide et plus durable que les sorties à relais• Une diode Zener protège le port contre les tensions induites

inverses provoquées par des charges inductives (moteur,solénoïde, relais, …)



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Diode Zener



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Port de sortie à triac

• Solution de choix pour les applications AC

• Plus rapide et plus durable que les sorties à relaisPlus rapide et plus durable que les sorties à relais

• Une attention particulière doit être portée aux courants defuite afin qu'ils n'activent pas inopinément la sortie



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Triac• TRIAC: Triode for Alternating Current

• Lorsqu'amorcé par un courant sur la gâchette (G), permet de conduirel d l d di i ( h i bidi i l) L ile courant dans les deux directions (thyristor bidirectionnel). Le triacreste "passant" tant que l'intensité de ce courant ne baisse pas en-deçàd'un seuil appelé courant de maintien et ce, quel que soit le courant degâchette.

• En AC, le courant revient à 0 à tous les demi-cycles. Ainsi, s'il n'y aplus de courant injecté dans la gâchette, le triac devrait passer enmode "bloqué" (ne plus conduire le courant). Toutefois, lorsque lacharge contrôlée est inductive, la coupure du courant provoque une



impulsion de tension qui peut être suffisamment intense pourréamorcer le triac et maintenir la conduction.

• Ce problème est habituellement réglé par l'ajout d'un circuit RC(snubber) qui réduit le taux de variation de la tension aux bornes dutriac.

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Varistance

Composante électronique, composée d'oxydes métalliquesou de carbure de silicium, et répondant à une relation

f (courant-tension fortement non-linéaire (similaire à celle d'unediode).

L'intensité des courants pouvantcirculer dans une varistance estcependant supérieure à celle d'unediode.



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Limitée à des applications bassesfréquences.

Port de sortie à relais

• Indépendant de la tension requise par l'actuateur

• Permet des courants plus intenses que les transistorsPermet des courants plus intenses que les transistors

• Durée de vie et vitesse limitées par l'action mécanique ducontact

alimentation



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bit de contrôle

Modules d’E/S spécialisés

• Module de contrôle de moteurs: Moteur pas à pas (compte le nombre d’impulsions envoyées au moteur)

M à i ( ôl l i d’ li i d Moteur à courant continu (contrôle la tension d’alimentation du moteursuivant un algorithme de commande de type PID)

• Convertisseur de fréquence et de signaux d’horloge en quadrature(lecture d’un encodeur de position)

• Module de mesure et de compensation (jonction froide) dethermocouple

• Lecteur de codes à barres



• Etc.

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Mémoire

• Emplacement où le programme est sauvegardé• Emplacement des variables de calcul (données

temporaires)• Emplacement où le système d’exploitation est sauvegardé• Registres dans lesquels la valeur des entrées est

temporairement sauvegardée lors de la scrutation de cesentrées (image des entrées)

• Registres dans lesquels la valeur des sorties estt i t dé tt d t ’ i à



temporairement sauvegardée en attendant qu’une mise àjour de ces sorties ne soit faite par les modules de sortie(image des sorties).

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Types de mémoire

• Volatile: Perd l’information en cas de panne del’alimentation. Souvent suppléé par une pile de secours– RAM: Random Access Memory

• Non volatile: EEPROM et mémoire Flash pour lasauvegarde du système d’exploitation– ROM: Read Only Memory– PROM: Programmable Read Only Memory (ne peut être

utilisée en écriture qu'une seule fois)EPROM E bl P bl R d O l M



– EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory(effacée par rayons UV puis, réutilisée en écriture)

– EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory (effacée par signaux électriques puis, réutilisée enécriture)

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Interface de communication

RS-232: communication série (l’informa-tion est communiquée, un bit à lafois sur un seul fil) entre deuxfois, sur un seul fil) entre deuxdispositifs (un autre automate, uneimprimante, …)

Réseau: lien de communicationpartagé par plusieursdispositifs. Chacun d’euxest identifié par uneadresse unique. La



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qcommunication se faitsuivant des protocolesdéterminés (DeviceNet,Profibus, Ethernet, …)

Langage Ladder oug gschéma à contacts

(Ladder Logic diagrams)



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Langage Ladder

• Langage graphique très populaire auprès desautomaticiens pour programmer les automatesprogrammables industriels (PLC).

• Permet d’écrire un programme de contrôle sous laforme d’un circuit électrique comportant desinterrupteurs.

• À la différence d’un programme s’exécutant sur uni l LLD ’ é t



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microprocesseur, les programmes LLD s’exécute enmode de balayages répétés.

Séquence des opérations

Lecture des entrées

Exécution des instructions

Mise à jour des sorties

X00 Y00

Les entrées sontà gauche

Les sorties sontà droite

X01 X02 Y01

END

0 X00

0 X01

X02

0Y00

Y01

Y02

Cases mémoire liées aux entrées

Cases mémoire liées aux sorties

X03

0

0

entrées instructions des sorties

VCC

+-

COM



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PLC

24 V

X400

X401

X402

Y430

Y431

GND

Chien de garde (Watchdog)

• Le chien de garde est un temporisateur qui est réarmé audébut de chaque cycle d'exécution. S'il n'est pas réarméavant l'expiration du délai, l'automate tombe en situationde défaut: Arrêt du programme Génération de signaux de sortie sécuritaires

• Le chien de garde prévient des situations dans lesquellesl'automate serait embourbé (erreur de programmation oumatériel défectueux)



matériel défectueux).

• Il permet de sortir, par exemple, d'une boucle infinie quiempêcherait l'exécution normale des instructions duprogramme.

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Lecture des entrées

• Toutes les entrées sont liées à des cases mémoirespécifiques: Un bit par entrée logique Un (ou plusieurs) octets (mots de 8 bits) par entrée

analogique

• S’il y a du courant qui passe par l’entrée Xxx, un "1"logique est écrit dans la case mémoire attachée à cetteentrée.



• S’il n’y a pas de courant qui passe par l’entrée Xxx, un "0"logique est écrit dans la case mémoire attachée à cetteentrée.

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Exécution des instructions

• Chaque échelon du programme est exécuté à tour derôle, de haut en bas et de gauche à droite.

• Les variables sont évaluées à partir de l’informationcontenue dans les cases mémoire. Les variations dansles signaux d’entrée ne seront pris en compte que dans lecycle d’exécution suivant.

• Le résultat des opérations est placé dans des casesmémoire attachées aux variables de sortie



correspondante.

• Durant l’étape d’exécution, le programme n’intervient nisur les entrées, ni sur les sorties physiques du PLC.

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Mise à jour des sorties

• Toutes les sorties sont liées à des cases mémoirespécifiques: Un bit par sortie logique Un (ou plusieurs) octets (mots de 8 bits) par sortie

analogique

• S’il y a un "1" logique dans une case mémoire attachée àune sortie, le commutateur de cette sortie (transistor, triacou relais) est activé (on y permet le passage d’uncourant)



courant).

• S’il y a un "0" logique dans une case mémoire attachée àune sortie, le commutateur de cette sortie est désactivé(on y empêche le passage d’un courant).

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Temps de réponse

chie

n de

gar

de

ées

esgram

me

Réa

rmem

ent d

u c

Lect

ure

des

entré

Écrit

ure

des

sorti

e

Exéc

utio

n du

pro

g

t à l’

entré

e

men

t d’é

tat

ur la

sor

tie



Page 47

Cha

ngem

ent d

’éta

t

Dét

ectio

n du

cha

ngem

Impa

ct s

u

Opération « contact »• Contact à fermeture• XIC: Examine if closed• NO: Normally open contact

bit xx État"0" False"1" True

• Contact à ouverture• XIO: Examine if open• NC: Normally closed contact

bit xx État"0" True"1" False

• Contact à front montant• Détection de front positif

bit xx ÉtatTrue



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• DIFU: Differentiate up autre False

• Contact à front descendant• Détection de front négatif• DIFD: Differentiate down

bit xx ÉtatTrue

autre False


Comportement des contacts



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Opérations « relais »• Relais direct• OTE: Output energize• Normally de-energized coil

État bit xxFalse "0"True "1"

• Relais inversé• Outbar, Out not• Normally energized coil

État bit xxFalse "1"True "0"

• Relais à action set• OTL: Output latch

État bit xxFalse inchangé



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• SET True "1"

• Relais à action reset• OTU: Output unlatch• RES: Reset

État bit xxFalse inchangéTrue "0"

Comportement des relais



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Relais à bascule



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Fonction logique - ET

X401 X402 Y4310 0 0

Y431 = X401 X402

0 0 00 1 01 0 01 1 1



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Fonction logique - OU

X401 Y431X401 X402 Y431

0 0 0

X402

END

Y431 = X401 X402

X401

0 0 00 1 11 0 11 1 1



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X402 Y431

Fonction logique - NON

NOTX401 Y431

0 1Y431

END

Y431 = X401

X401 0 11 0



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Y431X401

Propriétés des opérations0 00

a a a aa a a a a

commutativité a b b aa b b a

0 11 1 1

a a a aa a a

associativité

distributivité

a b c a b c

a b c a b c

a b c a b a c

NON OU b b



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NON‐OU:

NON‐ET:

XOU:

a b a b

a b a b

a b a b a b


Fonction logique – NON-OU

X401 X402 Y4310 0 1

Y431 = X401 X402

0 0 10 1 01 0 01 1 0



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Fonction logique – NON-ET

X401 Y431X401 X402 Y431

0 0 1

X401

X402

END

Y431 = X401 X402

0 0 10 1 11 0 11 1 0



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Y431X402

Fonction logique – XOU

X401 Y431X402X401 X402 Y431

0 0 0

X401

END

Y431 = X401X402 X401X402

X402

X402X401

0 0 00 1 11 0 11 1 0



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Y431X401 X402

Carte de Karnaugh

Méthode graphique qui peut être utilisée pour identifierl’expression booléenne qui satisfait une table de véritédonnée

A B Q

0 0 00 1 0 A

B B

AQ



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0 1 01 0 11 1 1 11A

AQ


Règles d’utilisation• Un seul bit change à la fois dans la séquence des variables identifiants

les lignes et les colonnes de la carte.• Indiquer toutes les combinaisons qui donnent un résultat vrai par un 1.Indiquer toutes les combinaisons qui donnent un résultat vrai par un 1.• Indiquer toutes les combinaisons qui donnent un résultat faux par un 0

ou l’absence de caractère.• Indiquer toutes les combinaisons qui ne sont pas utilisées par le circuit

par un X.• La carte est sphérique i.e. que le bas est juxtaposé au haut et que la

gauche est juxtaposée à la droite.• Regrouper un maximum de 1 et de X ensembles tout en gardant un

aspect symétrique par rapport au centre de la sélection. Le nombre



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aspect symétrique par rapport au centre de la sélection. Le nombred’éléments dans chacun des groupes doit être une puissance de 2.

• Tous les 1 doivent faire partie d’au moins un regroupement. Aucun 0ne peut y figurer. Les X peuvent en être écartés.

Carte de Karnaugh



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Ex.: Affichage 7 segments



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Ex.: Affichage 7 segments

Code binaire Segment

A B C D a b c d e f gA B C D a b c d e f g

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0

2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1

4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1

5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

6 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1

7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0



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8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

9 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1


Exemple de segment

Segment e Segment f

1 11

x x1

x xx x

BA

BA

BA

BA

BA

BA

BA

BA

11 1 1x x1 1

x xx x



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B De

D

D

B

C

C

f

A

C D

B C D

B ADC

C

B

D

BA 1 1 x x

Logique séquentielle

Réalisation d’une fonction logique basée nonseulement sur la combinaison de l’état actuelseulement sur la combinaison de l état actueldes entrées du circuit mais également surl’historique de ces états.

Dépendance dans le tempsRequiert une certaine forme de mémoire



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Requiert une certaine forme de mémoire

Bascule Set-Reset

X401 Y431X402

Set Reset

X401 X402 Y4310 0 i h éX401

Y431

Y431

END

X402

Y431 = X401+Y431 X402

0 0 inchangé0 1 01 0 11 1 0



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Exemple d'application

Limite haute

Limite basse

Sortie Y

PompeY

Y

Dans l'animation, les contacts ouvrent lorsque l'eau atteint le niveau correspondant



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Dans le vidéo, les contacts ferment lorsque l'eau atteint le niveau

correspondant


Exemple d’application (suite)



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Relais à bascule

Circuit de verrouillage (seal-in)

Relais à action Set et Reset



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Contact à front montant

0000 1000

P

• Lorsque le bouton 0000 est pressé, le contact 1000 devient True pour

1000

1000

10011001

1001

END

1001 0500



un seul cycle. Au cycle suivant, ce contact passera à False même si lebouton 0000 est toujours enfoncé.

• Lorsque le contact 1000 est True, l’état de la sortie 1001 est inversé.

• Lorsque le contact 1000 est False, l’état de la sortie 1001 est conservé.

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Zones de mémoire

I (Mémoire image des entrées): Au début de chaque cycle, lesentrées physiques du PLC sont copiées dans la mémoire imagedes entréesdes entrées.

Q (Mémoire image des sorties): À la fin de chaque cycle, lesvaleurs contenues dans la mémoire image des sorties sontcopiées dans les sorties physiques du PLC.

V (Mémoire des variables): Mémoire utilisée pour sauvegarder desrésultats intermédiaires d'opérations ou d'autres données.



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Ces mémoires sont accessibles par bit (ex.: V10.2), par octet (ex.: VB10), par mot (ex.: VW10) et par double mot (ex.: VD10)


Adresse des bits logiques



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Adresse des données numériques



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Entrées/sorties analogiques

AI (Entrées analogiques): Le PLC convertit une entrée analogiqueen une valeur numérique de 16 bits (un mot). Cette valeur estaccessible à l'adresse AIWx où x désigne l'adresse de l'octet deaccessible à l adresse AIWx, où x désigne l adresse de l octet dedépart (octet pair). Seule la lecture des entrées analogiques estpossible.ex.: AIW0, AIW2, AIW4, …

AQ (Sorties analogiques): Le PLC convertit une valeur numériquede 16 bits (un mot) en un courant ou une tension proportionnelleà la valeur numérique. Cette valeur est écrite via l'adresseAQW ù dé i l' d d l' t t d dé t ( t t i )



AQWx, où x désigne l'adresse de l'octet de départ (octet pair).Seule l'écriture des sorties analogiques est possible.ex.: AQW0, AQW2, AQW4, …

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AccumulateursAC (Accumulateurs): Mémoires de 32 bits utilisées pour sauvegarder des

valeurs intermédiaires utilisées dans un calcul. Ces mémoires sontaccessibles par octet, par mot et par double mot.C’est l’opération utilisée pour accéder à l’accumulateur qui détermine lataille des données en accès.



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Déplacement de donnéesL’opération MOV permet le déplacement de valeurs numériques enmémoire. Ces données peuvent être entières ou réelles et codées dansdes formats de 8 (B: byte) 16 (W: word) ou de 32 (D: double) bitsdes formats de 8 (B: byte), 16 (W: word) ou de 32 (D: double) bits



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• Lorsque le bouton 0000 est pressé, le contact 1000 devient True pour un cycleseulement.

• L’opération LDA lit une donnée et la conserve dans l’accumulateur du processeur(mémoire de travail temporaire). L’opération STA écrit cette donnée enmémoire.

Déplacement de données

Transférer un octet (8 bits)

Transférer un mot (16 bits)

Transférer un double mot (32 bits)

EN: ActivationIN: EntréeOUT: Sortie



Page 78

Transférer un double mot (32 bits)

Transférer un réel (32 bits)

Opérations mathématiques



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… et autres.

Exemple

Remarque: VD100 contient VW100 et VW102



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Remarque: VD200 contient VW200 et VW202


Addition

• Initialement, la mémoire DM102 contient la valeur 0000.

• Lorsque le bouton 0000 est pressé, le contact 1000 devient True pour un cycle



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q p , p yseulement.

• L’opération LDA lit la valeur contenue dans la mémoire DM100 (100) etl'additionne à la valeur contenue dans la mémoire DM101 (200).

• L’opération STA écrit le résultat (300) dans la mémoire DM102.

Compteur incrémental

Un compteur sert à compter des impulsions et à avertir leprogramme lorsqu’un nombre prédéterminé d’impulsions ont étéreçuesreçues.



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• Chaque fois que le bouton 0001 est pressé, le compteur incrémental(CTU: count up) est incrémenté de 1.

• Lorsque le compteur atteint le nombre prédéterminé (yyyy = 5), lecontact C000 devient True.

• Lorsque le bouton 0002 est pressé, le compteur est remis à 0.

CompteursC (Compteurs): Deux variables sont associées à chaque compteur:

- la valeur en cours : nombre entier signé de 16 bits représentant letotal cumulé ;

- le bit de compteur : ce bit est mis à 1 lorsque le total cumulé égaleou excède la valeur prédéfinie (valeur cible).

Ces deux variables sont accessibles à la même adresse:– les opérations prenant des bits comme opérandes accèdent au bit

de compteur– les opérations prenant des mots comme opérandes accèdent à la

valeur en cours.



Page 83

Application



Page 84


Compteur décrémental

• Un compteur décrémental (CTD: count down) quidécrémente le compteur à chaque impulsion reçue.

• Un compteur incrémental/décrémental (CTUD) quipossède deux entrées (une pour incrémenter le compteur,l’autre pour le décrémenter).

CU: incrémente sur front montantCD: décrémente sur front montant



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R: remise à zéro lorsque activéPV: valeur cible*

* Le bit de compteur est activé lorsque la valeur courante égale ou excède PV

Chronogramme CTUD



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Compteur rapide

• Un compteur rapide (HSC: high-speed counter) comptedes évènements dont la fréquence est trop rapide pour lescompteurs ordinaires.

• Ces compteurs reposent typiquement sur des circuitsélectroniques dédiés (les compteurs ordinaires reposentsur le traitement logiciel des impulsions). Ils fonctionnentindépendamment du temps de cycle du PLC.

• La valeur en cours est nombre entier signé de 32 bits



(double mot) représentant le total cumulé.

ex.: HC0, HC1, HC2, …

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Application



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Temporisateur

Un temporisateur (timer) impose un délai prédéterminé entre unfront montant à l’entrée et à la sortie du temporisateur.



Page 89

• Lorsque le bouton 0001 est pressé, le temporisateur de retard à lamontée (TON: timer on-delay) débute la mesure du délai.

• Lorsque le délai prédéterminé est expiré (yyyy = 5), le contact T000devient True.

• Lorsque le bouton 0001 est relâché, le temporisateur est réinitialisé.

TemporisationT (Temporisation): Deux variables sont associées à chaque

temporisation :- la valeur en cours : nombre entier signé de 16 bits représentant la

durée comptabilisée par la temporisation ;- le bit de temporisation : ce bit est mis à 1 à l'expiration du délai et

ce, jusqu'à la remise à 0 du temporisateur.

Ces deux variables sont accessibles à la même adresse:– les opérations prenant des bits comme opérandes accèdent au bit

de temporisation– les opérations prenant des mots comme opérandes accèdent à la

valeur en cours



valeur en cours.

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Chronogramme TON



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Temporisateur cumulatif

Un temporisateur cumulatif (TONR: retentive timer on-delay) se distingued’un temporisateur TON par sa réaction à l’état de l’entrée de validation(Enable) En effet lorsque Enable passe à False le temporisateur TONR(Enable). En effet, lorsque Enable passe à False, le temporisateur TONRsuspend la mesure du délai mais conserve la valeur accumuléejusqu’alors.



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• Lorsque le bouton 0002 est pressé, le temporisateur cumulatif débute la mesuredu délai.

• Lorsque le délai prédéterminé est expiré (yyyy = 5), le contact T000 devient True.• Lorsque le bouton 0001 est pressé, le temporisateur est réinitialisé.


Chronogramme TONR



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Résolution de la temporisation

Suivant le numéro du temporisateur, le S7-200 (Siemens) évalueles délais selon des incréments de 1 ms, 10 ms ou 100 ms. Lavaleur en cours est donc un multiple de cette base de tempsvaleur en cours est donc un multiple de cette base de temps.

ex.: Si PT=50 pour T33, le délai sera de 500 ms.



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Sommaire Siemens S7-200



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Registre à décalage

Un registre à décalage permet de sauvegarder l’historique de l’état d’un biten mémoire et de récupérer cette information au besoin.

Qualité du cornet

Étiquette du bit le plus récent

Étiquette du bit le plus vieux

Cadence du déplacement du convoyeur

Ajout d’une boule de crème glacée

Ajout d’arachides broyées

Ajout de pépites multicolores



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• La qualité du cornet est détectée par le capteur J000. Le résultat de cetteinspection est disponible dans la variable 0000 (T: bon, F: brisé).

• À chaque fois que la position du convoyeur est incrémentée, une impulsion estenvoyée sur l’entrée 0001.

• Chaque bit conservé contrôle l’ajout de valeur au produit.


Sortie d’impulsions rapides

• Génération de trains d’impulsions rapides avec un rapportcyclique (duty cycle) de 50% (PTO: pulse train output)

• Génération d’impulsions modulées en largeur (PWM: pulsewidth modulation)

• Le mode de fonctionnement désiré (les paramètres du traind'impulsions) est d'abord inscrit dans des zones précises de lamémoire SM

• L'opération PLS active la génération des impulsions sur la sortieQ0 x



Q0.x

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Programmation d’un automate



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Langages usuels

Langages Graphiques• LD (Ladder Diagram)

Diagramme en échelle• SFC (Sequential Function Chart)

GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Étape/Transition)

• FBD (Function Block Diagram) Logigramme

Langages textuels



• IL (Instruction List) Liste d'instructions

• ST (Structured Text) Texte structuré

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FDB: Function Block Diagram



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SFC: Sequential Function Chart



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IL: Instruction List



Page 102

ST: Structured Text



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GRAFCET - Les liaisons

• Relient les étapes entre-elles.

11

• Toujours de haut en bas

11

12

LiaisonTransition



– Sinon, mettre une flèche...


Les transitions

• Ce sont des barrières entre les étapes qui peuvent êtrefranchies selon certaines conditions.

• Trait horizontal.

11LiaisonTransition



12

Les réceptivités

• Ce sont les conditions qui doivent être remplies pourfranchir la transition.

• La réceptivité est inscrite à la droite de la transition.

9M3.1Réceptivité



10M3.2

M10.5 a.b.(c+/d)T_9

Règle #1 - L’initialisation

• Il existe toujours au moins une étape active lors dulancement de l'automatisme. Ces étapes activées lors du

“É S Slancement sont nommées “ÉTAPES INITIALES”

1



1

Règle #2 - La validation

• Une transition est soit validée ou non validée.

• Elle est valide lorsque TOUTES les étapesimmédiatement précédentes sont actives.

• Elle ne pourra être franchie que lorsque qu'elle est validéeET que la réceptivité associé est vraie.





• Grafcet #1:Étape active

10

11

a

Transition validée

Étape inactive

Transition non validée



12

e


• Grafcet #2:

Ét ti

10

Étape active

a

21 33Étape active

Étape active



34 Transition validée

Règle #3 - Le franchissement

• Le franchissement d'une transition entraîne l'activation deTOUTES les étapes immédiatement suivantes, et la

O Sdésactivation de TOUTES les étapes précédentes.

10

Étape active

a

Réceptivité vraie

Franchissement

10

Étape activea

Étape inactive

Transition non validée



11

12

e

Franchissement

AVANT

11

12

e

Transition validée

APRÈS


10

34

Étape active

aRéceptivité vraie

21 33Étape active

Étape active

Franchissement

10

34

a

21 33

Étape active



AVANT APRÈS



• Plusieurs transitions simultanément franchissables sontsimultanément franchies



Règle #5

• Si au cours du fonctionnement une même étape doit êtredésactivée ou activée simultanément, elle reste activée.

• Cohérence théorique interne au GRAFCET.



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