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AUTOMATE PROGRAMMABLE  Généralités  Logique câblée  Logique programmée  Rôl

AUTOMATE PROGRAMMABLE  Généralités  Logique câblée  Logique programmée  Rôle et intérêt des API  Architecture générale d’un API  Caractéristiques d’un API  Architecture du matériel des API (Animation) 1 GENERALITES Introduction : L'objectif de cette étude est de se familiariser avec les constituants d'un système automatisé et de comprendre le rôle important que joue l'automate dans le fonctionnement d’un système industriel. L’automate programmable est un ensemble de circuits électroniques élaborés en vue de la commande d’un processus industriel et dont le fonctionnement est défini par un programme. Un automate programmable peut également être doté des fonctions de calcul, d’impression, de visualisation ou de transmission de données analogiques et / ou numériques Logique câblée : Elle consiste à assembler des éléments (portes, mémoires, bascules...etc) de manière à constituer un système séquentiel invariable destiné à accomplir une tâche bien déterminée. Toute modification nécessite une modification de câblage initial. Logique programmée : Elle suppose l’utilisation d’un microprocesseur L.S.I (Large Scale intégration ) capable de réaliser des opérations logiques, arithmétiques différentes mais à raison d’une seule à la fois. Pour designer au microprocesseur l’opération à effectuer, on lui fournit des instructions codées en binaires. 2 Ces instructions sont regroupées et rangées dans un ordre bien déterminé pour constituer le programme. Ces instructions du programme sont rangées dans une mémoire (extérieure au P), sous le contrôle d’une unité de commande, le P ira chercher l’instruction dans la mémoire, effectuera l’opération correspondante, puis ira chercher l’instruction suivante du programme et ainsi de suite. Les avantages de la logique programmée par rapport à la logique câblée sont :  La souplesse : pour modifier une tache du système, il suffit de modifier le programme sans toucher le câblage.  La facilité de mise au point (grâce, notamment à la possibilité de rédiger des programmes détecteurs d’erreurs).  La consommation et l’encombrement sont réduits. 3 Rôle et Intérêt des API : Historique : Les automates programmables ont fait leur apparition dans le domaine industriel en 1969 aux Etats-Unis, avec les PDP14 de DIGITAL EQUIPEMENT CORPORATION et en 1971 en France avec les PB3/PB6 de MERIN-GERIN et le TSP 100 de TELEMECANIQUE. Aux Etats-Unis on les appelle « Programmable Logiciel Contrôler » (PLC), et en France « Automates Programmables Industriels » (API). 4 différentes marques d'automates programmables telles que • ROCKWELL (Allen Bradley) • SIEMENS S5 / S7 + série F • SCHNEIDER (Télémécanique) • OMRON (Japonaise) • MOELLER • BECKHOFF Twincat (PC based control) • MODICON • MITSUBISHI • PILZ PSS (automate de sécurité) Ils remplacent une grande partie des ensembles d’automatisation à relais électromécaniques ou de relais statiques électroniques. Utilisant les dernières ressources technologiques en matière de microprocesseurs, mémoires et circuits intégrés divers, ils atteignent pour certains une puissance de traitement comparable à celle des ordinateurs industriels. Ainsi leur domaine d’application s’étend maintenant bien au-delà du simple traitement logique de base : traitement mathématiques, dialogues, asservissements, régulations, comptage rapide..……. Intérêt des API : 5 La structure simplifiée d’un ensemble automatisé peut se décomposer en trois parties essentielles : Les entrées TOUT ou RIEN (TOR), parfois analogiques, destinées à fournir des informations sur l’état du procédé : fin de course, détecteur de niveau, pressostat, thermostat… L’automate qui traite les différentes informations d’entrée afin d’élaborer les ordres, Les sorties transmettant les ordres élaborés par l’automate, aux différents pré-actionneurs, ou actionneurs : voyants, distributeurs, vérins, contacteurs, moteurs..…….. Selon sa complexité, la réalisation de l’automate fait appel à diverses technologies dont les plus couramment utilisées sont : le relayage électro-mécanique  le relayage statique électronique  Logique câblée  le relayage pneumatique  l’automate programmable  Logique programmée 6  l’ordinateur industriel A partir d’une certaine complexité, le relayage électromagnétique et le relayage statique deviennent lourds à mettre en œuvre et le coût de l’automatisation est difficile à estimé. L’automate programmable évite de faire appel à l’ordinateur qui, lui a souvent des performances trop élevées pour les problèmes à résoudre et demande un personnel spécialisé Particulièrement bien adaptés aux problèmes de commande séquentielle et d’acquisition des données, les A.P autorisent la réalisation aisée d’automatisme comprenant quelques dizaines jusqu’à plusieurs milliers d’entrées /sorties. 7 L’API se caractérise par :  Une technologie adaptée à l’environnement industriel en éliminant tous travaux de fileries importants, Une programmation qui utilise le langage de l’automaticien ( et non celui de l’informaticien )  Des possibilités de simulation et de visualisation qui apportent à l’utilisateur une aide efficace à la mise au point et à l’exploitation (modification aisée de l’automatisme), 8  Une puissance de traitement et un ensemble de cartes spécialisées permettant un développement aisé d’applications particulières : communication, asservissement d’axes, régulation,…….. 9 Signal binaire ; état d’un signal 10 1 0 0 100% Tension présente: +24V Pas de tension : 0V Front montant = état 0  front montant: 1 0 front descendant: Front descendant = état 0 1 0 Le capteur est un contact de fermeture d'ouverture Le capteur est activé Pas activé activé Pas activé La tension à l'entrée est présente État du signal à l'entrée 1 pas présente 0 0 pas présente présente 1 Signal binaire 11 ALIMENTATION CPU I N P U T N L + 24 VDC- 1 0 3 2 5 4 7 6 9 8 0 OUT COM 2 1 3 5 6 7 8 OUT COM 9 10 12 11 13 4 OUT COM INPUTS 24 VDC OUTPUTS 2A Ry OUT COM A B SG EXTENSION IN COM ERR I/O RUN COM 1 1 0 0 I O 3 2 5 4 7 6 9 8 3 2 5 4 7 6 9 8 11 10 13 12 TSXO7 3 A 220 VAC 24V %I0.0:LAPP %I0.1:CTR %I0.2:RAPP %I0.3:FBAR %I0.4:HLIM %I0.5:VLIM %I0.6:PC/AP %I0.7:USER %I0.10:LEFT %I0.9:DOWN %I0.8:UP %I0.11:RIGHT Automate modulaire Câblage des entrées 12 F2 F1 24 V 220 V 3 A 220 VAC 24V % Q0 .0 Grand e vitess e Déplacement vers le haut Déplacement vers le bas Déplacement vers la gauche Alarme Déplacement vers la droite %Q0.1 %Q0.2 %Q0.3 %Q0.4 %Q0.5 N L + 24 VDC - 1 0 3 2 4 IN COM TSXO7 0 OUT COM 2 1 3 5 6 7 8 OUT COM OUT COM ERR I/O RUN COM 1 1 0 0 I O 3 2 5 4 7 6 9 8 3 2 5 4 7 6 9 8 10 Câblage des sorties ARTCHITUCTURE GENERALE D’UN API : Un API se présente généralement sous forme d’un ensemble de cartes ( circuit imprimé ) sur les quelles sont soudées des circuits électroniques intégrés, les connections entre les cartes sont assurées par des faisceaux de conducteurs appelés bus . Les cartes peuvent être classées en trois catégories : Une carte processeur : C’est le « moteur » de l’automate, il lit et interprète les instructions constituant le programme, en déduit les opérations à effectuer sur les données et assure leur exécution. Explore en permanence les états (0 ou 1) des signaux en provenance des capteurs (entrées);  Mettre une sortie (actionneur) à l’état ( 0 ou 1); 13  Faire une adition, division, une soustraction, logique, lancer une temporisation, grafcet, comptage, etc… Une carte mémoire : Renferme les composants électroniques qui assurant la mémorisation du programme des données (signaux d’entrées) et des ordres d’action (signaux de sorties) Le programme renferme la liste des instructions que le processeur doit exécuter, (l’état des variables internes) et diverses données telles que la présélection et le contenu des compteurs, certaines consignes etc… 14 Technologie de la mémoire : Plusieurs mémoires sont utilisées :  Mémoires vives : généralement appelées RAM. Leur contenu modifiable en cours de fonctionnement, mais ils sont volatiles. Elles doivent être sauvegardées contre les coupures de tension, qui les effaceraient par des batteries de longue durée.  La mémoire de données « Data Bus » permet la transition des données qui prennent en compte les modifications de l’état des capteurs doit être du type RAM.  Mémoire REPROM insensible aux coupures de tension. Pour être effacées, elles doivent soumises pendant plusieurs minutes à une source ultraviolets.  Les consoles de programmation comportent généralement un dispositif permettant d’écrire et d’effacer le programme en mémoire REPROM.  Mémoire ROM : non effaçable  PROM : Programmable " ROM" c’est une ROM qui peut être programmée  EPROM "Erasable PROM" est effaçable. Une fois effacée, l'EPROM peut être reprogrammée  EEPROM "Electricaly Erasable PROM" est une EPROM qui s'efface par des impulsions électriques. Elle peut donc être effacée sans être retirée de son support. 15 Une ou plusieurs cartes coupleurs : Ou cartes d’interfaces entrée / sortie, assurant l’adaptation des signaux d’entrée (venant des capteurs vers l’automate) et des signaux de sortie (allant de l’automate vers les actionneurs) L’ensemble de ces cartes constitue l’unité centrale de l’automate, logée dans un coffret muni des organes de commande et de visualisation nécessaires à L’exploitation de l’automate. 16 L’unité centrale est raccordée :  Par l’intermédiaire de la carte mémoire à une console de programmation qui est un clavier permettant de rédiger et éventuellement de uploads/Industriel/ automate-programmable-miii-word2016.pdf