a utomates p rogrammables i ndustriels introduction à la logique programmée
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GJC
Automates Programmables
Industriels
Introduction à la logique programmée
GJC
Systèmes logiques
Systèmes logiques
Les parties commandes élaborent des ordres à partir de mesures et de consignes selon la loi de commande de l'automatisme.On distingue: - les procédés logiques «tout ou rien» utilisent des équations Booléennes. - les procédés continus «analogique» utilisent des équations différentielles qui seront traduites en « fonctions de transferts ».
Pour réaliser la commande du système, l'automaticien dispose de nombreux outils technologiques.
consignes
préactionneurActionneur
Capteur
PO
Informations d’états
PC
messages
Elément
de
dialogue
consignes
préactionneurActionneur
Capteur
PO
Informations d’états
PC
messages
Elément
de
dialogue
consignes
préactionneurActionneur
Capteur
PO
Informations d’états
PCPC
messages
Elément
de
dialogue
Elément
de
dialogue
Solution câblée
AUTOMATISMES
On les classe généralement en deux catégories.
Systèmes logiques
Technologie fluidique :Cellules statiquesCellules dynamiquesModules séquentiels
Technologie électrique :RelayageStatique électroniqueModules séquentiels
Solution câblée
On les classe généralement en deux catégories.
Systèmes logiques
Technologie fluidique :Cellules statiquesCellules dynamiquesModules séquentiels
Technologie électrique :RelayageStatique électroniqueModules séquentiels
Solution programméeSolution câblée
AUTOMATISMES
On les classe généralement en deux catégories.
Systèmes logiques
Informatique industrielleMicroprocesseurMicro ordinateurAutomate programmable
Solution programmée
Traitement de l’information en temps réel
Systèmes logiques
Logique combinatoire
Dans un système combinatoire, à un instant donné la sortie ne dépend quede la combinaison présente sur les entrées.
S1
Système combinatoire
e1
e2
e3
en
Logique Combinatoire Définition
S2
Logique Combinatoire
S1
Système combinatoire
e1
e2
e3
en
Logique Combinatoire Equation
S2
Logique Combinatoire
Si = f ( e1, e2, ............en )
Comparaison entre 2 informations
Logique Combinatoire Exemples d’opérateurs combinatoires
Comparaison entre InformationsComparateur arithmétique
a0
a1
Variables d’entrées
Variablesde
sortiesComparateurarithmétiqueb0
b1
A
B
S(A < B)
S(A = B)
S(A > B)
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse S(A=B) S(A>B) S(A<B)b 1 b 0 a 1 a 0
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse b 1 b 0 a 1 a 0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 10 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 00 1 0 0 00 1 0 1 10 1 1 0 00 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 01 0 1 0 11 0 1 1 01 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01 1 1 1 1
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 10 0 1 0 0 10 0 1 1 0 10 1 0 0 0 00 1 0 1 1 00 1 1 0 0 10 1 1 1 0 11 0 0 0 0 01 0 0 1 0 01 0 1 0 1 01 0 1 1 0 11 1 0 0 0 01 1 0 1 0 01 1 1 0 0 01 1 1 1 1 0
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
Analyse
S (A=B) = ?
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
Analyse
S (A=B) = ?
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
S(A=B) S(A>B) S(A<B)
= /a0 /a1 /b0 /b1 + a0 /a1 bo /b1 + /a0 a1 /b0 b1 + a0 a1 b0 b1
= (/a0 /b0 + a0 b0 ) /a1 /b1 + (/a0 /b0 + a0 b0 ) a1 b1
= (/a0 /b0 + a0 b0 ) . (/a1 /b1 + a1 b1 )
= (a0 b0 ) . (a1 b1 )
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse
b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
= a0 /a1/b0 /b1+/a0 a1/b0/b1+a0 a1 /b0 /b1+/a0 a1 b0 /b1
+a0 a1 b0 /b1+a0 a1 /b0 b1
= a1/b1 ( /a0 /b0+a0 /b0+/a0 b0+a0 b0) + a0/b0 (/a1/b1+a1b1)
= a1/b1[( a0 b0 ) + (a0 b0)]+ a0/b0(a1 b1) +
= a1/b1[( a0 b0 ) + /(a0 b0)]+ a0/b0(a1 b1)
= a1/b1 + a0/b0(a1 b1)
S (A>B) = ?
S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse
b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
S (A>B) = a1 b1 + a0 b0. (a1 b1)
S (A<B) = ?
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Analyse
b1 b0 a1 a0 A=B A>B A<B
0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 1 1 0 1 00 1 0 0 0 0 10 1 0 1 1 0 00 1 1 0 0 1 00 1 1 1 0 1 01 0 0 0 0 0 11 0 0 1 0 0 11 0 1 0 1 0 01 0 1 1 0 1 01 1 0 0 0 0 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 0 0
S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
S (A<B) = S (A=B) . S (A>B) = (S (A=B) + S (A>B) )
S (A>B) = a1 b1 + a0 b0. (a1 b1)
Schéma S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
S (A<B) = S (A=B) . S (A>B) = (S (A=B) + S (A>B) )
S (A>B) = a1 b1 + a0 b0. (a1 b1)
Comparaison entre Informations Comparateur arithmétique
Transformation de codes
Logique Combinatoire Exemples d’opérateurs combinatoires
Transformation de codesLes ensembles logiques ne peuvent traiter des informations que si elles sont sous forme binaire ( 0 ou 1 ).
Il en résulte que tout problème, avant d'être présenté à la machine doit être transcrit sous forme binaire,c'est le codage.
De même le résultat donné sous forme binaire par le système de traitement de l'information doit être transcrit dans le langage original seul exploitable par l'homme c'est le décodage.
Enfin le système de traitement de l’information peut avoir à travailler avec différents codes binaires c’est le transcodage.
Transformation de codesTranscodage
e0
e1
S0
Transcodeure2
e3
Binaire / GRAY
S1
S2
S3
Transformation de codesTranscodage
e0
e1
S0
Transcodeure2
e3
Binaire / GRAY
S1
S2
S3
(20)
(21)
(22)
(23)
Transformation de codesTranscodage
Analyse
Transformation de codesTranscodage
Analyse
Transformation de codesTranscodage
Analyse
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
e1 e0
e3 e2
00 01 11 10
00
01
11
10
0 1 23
4 5 67
12 13 1415
8 9 1011
S0 = ?
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
S0 = e0 e1 +
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
e1 e0
e3 e2
00 01 11 10
00
01
11
10
0 1 23
4 5 67
12 13 1415
8 9 1011
S1 = ?
S0 = e0 e1 +
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
S0 = e0 e1 +
S1 = e1 e2 +
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
e1 e0
e3 e2
00 01 11 10
00
01
11
10
0 1 23
4 5 67
12 13 1415
8 9 1011
S2 = ?
S0 = e0 e1 +S1 = e1 e2 +
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
S0 = e0 e1 +S1 = e1 e2 +
S2 = e2 e3
+
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
e1 e0
e3 e2
00 01 11 10
00
01
11
10
0 1 23
4 5 67
12 13 1415
8 9 1011
S3 = ?
S0 = e0 e1 +S1 = e1 e2 +S2 = e2 e3
+
Transformation de codes Transcodage
Recherche des équations
S0 = e0 e1 +S1 = e1 e2 +S2 = e2 e3
+
S3 = e3
Schéma
Transformation de codes Transcodage
S3 = e3
S0 = e0 e1 +S1 = e1 e2 +S2 = e2 e3
+
Logique séquentielle
Dans un système séquentiel, la valeur de la sortie dépend des entrées et du temps, il y a une mémoire.
S = f ( e, t )
On ne va pas garder la variable t comme continue, on va la quantifier et s'intéresser au "temps" comme un ordre de succession. On va donc créer des variables supplémentaires que l'on bouclera sur les entrées par l'intermédiaire d'un bloc mémoire.
Logique Séquentielle Définition
Circuits logiques
e0
e1
en-1
Variables primaires d’entrées
S0
S1
Sm-1
Variables de sorties
E0
Ex-1
Excitationssecondaires
es0
esx-1
Variables secondaires d’entrées
Variables d’état
Logique Séquentielle Définition
Circuits logiques
e0
e1
en-1
Variables primaires d’entrées
S0
S1
Sm-1
Variables de sorties
E0
Ex-1Excitationssecondaires
es0
esx-1
Variables secondaires d’entrées
Variables d’état
Si = f (e0, e1, …. en-1, es0, ....... esx-1)
Ei = f (e0, e1, …. en-1, es0, ...... esx-1)
EQUATIONS
Logique Séquentielle Equations
Étude du relais monostable
mX
xL
Entrée BP m
Sortie Lampe L
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais monostable
t
m
t
L
mX
x L
état stable
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais monostable
t
m
t
L
mX
x L
état transitoire
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais monostable
mX
x L
t
m
t
L
état stable
m
X
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais monostable
mX
x L
t
m
t
L
état transitoire
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais monostable
t
m
t
L
mX
x L
état stable
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
DéfinitionsÉtats stables / États Transitoires
Étude du relais bistable
mX1
x L
Entrées BP m BP a
Sortie Lampe L
aX0
Étude du relais bistable m
t
t
a
t
L
X1
X0
m
a
x
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
Étude du relais bistable m
t
t
a
t
L
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
X1
X0
m
a
x
Étude du relais bistable m
t
t
a
t
L
Logique Séquentielle États stables / États Transitoires
X1
X0
m
a
x
Chronogrammes ou diagramme des temps
Logique Séquentielle Représentation
Table de vérité
Logique Séquentielle Représentation
Grafcet
21 AVa
22 Décalage Chargement
a
X 55
23 « Utilisation du registre »
1
X 4
20
Logique Séquentielle Représentation
a b
c
Réseaux de PETRI
Logique Séquentielle Représentation
Dans une fonction séquentielle asynchrone chaque nouvelle combinaisondes variables d'entrées est aussitôt prise en compte par le circuit.
S
R Q
Q
Logique Séquentielle Fonctions séquentielles asynchrones
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
On supposera que l'intervalle de temps qui sépare deux changements d'états des entrées m et a est toujours supérieur au temps de réponse global de l'ensemble de la mémoire.
m
as
fonction mémoire
Dans la suite du cours sur les diagrammes des temps on ne représentera que les états stables (plus les transitoires).
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
La sortie S reste active quand l’information m disparaît : nécessité de se valider elle même S = m + s
Variable d’état« auto-alimentation »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S Travail de la variable d’état« auto-alimentation »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
La sortie S reste active quand l’information m disparaît : nécessité de se valider elle même S = m + s
La sortie S est désactive quand l’information a apparaît ( a ), sauf si m est encore actif :
a n’intervient que sur l’auto-alimentation S = m + s . a
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à marche prioritaire
S = m + s . a
« variable d’état »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
m
s a
S
S = m + s . a
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
a
m
s
S = m + s . a
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
La sortie S reste active quand l’information m disparaît : nécessité de se valider elle même S = m + s
Variable d’état« auto-alimentation »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
S Travail de la variable d’état« auto-alimentation »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritairem
t
t
a
t
Svariable d’état
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
La sortie S est active quand l’information m apparaît : S = m
La sortie S reste active quand l’information m disparaît : nécessité de se valider elle même S = m + s
La sortie S est désactive quand l’information a apparaît ( a ), quelquesoitl’état de m :
a intervient sur m et sur l’auto-alimentation S = ( m + s ). a
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Analyse
Mémoire à arrêt prioritaire
S = ( m + s ) . a
« variable d’état »
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritaire
m
s
a S
S = ( m + s ) . a
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritaire
ms
a
S = ( m + s ) . a
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Symbole normalisé
m
a
S
S
m
a
S
S
Arrêt prioritaire Marche prioritaire
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Exemple d’application
X n - 1
X n
r n
r n+1
r n-1
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
Exemple d’application
*
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire monostable
X n - 1
X n
r n
r n+1
r n-1
X n+1
Bascule R S
E1
Q
E2 Q
Schéma
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
Bascule R S
Fonctionnement Entrées Sorties
E1 E2 Q QE1
Q
E2 Q
compléter
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
Bascule R S
Fonctionnement Entrées Sorties
E1 E2 Q QE1
Q
E2 Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
0 0
0 1
1 0
1 1
1 1
1 0
0 1
1 00 1
Combinaison à interdire
Mémorisation de l’état précédentdonc 0 est le niveau actif des entrées.
Mise à 1
Mise à 0
Bascule R S
Symbole normalisé
E1
Q
E2 Q
Q
Q
E1 marche = mise à 1 SET
S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
Bascule R S
Symbole normalisé
E1
Q
E2 Q
Q
QS
E2 arrêt = mise à 0 RESET
R
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
Bascule R S
Montage d’application E1
Q
E2
Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
R
Bascule R S
Montage d’application E1
Q
E2
Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
R
Bascule R S
Montage d’application E1
Q
E2
Q
Rp
Rp
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
R
Bascule R S
Montage d’application E1
Q
E2
Q
Rp
RpU alim
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
R
Bascule R S
Montage anti rebonds A
t
t
B
t
Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
RebondRebonds
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
RebondRebonds
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S A
t
t
B
t
Q
Montage anti rebonds
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
A
B
Rp
Rp
QS
R Q
Bascule R S
E2
E1
U alim
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
Q
R Q
Le niveau actif des entrées est le 0 logique
Bascule R S
Q
E2
Q
E1Rp
U alim Rp
R S
R S
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
S
R
Bascule R S
Symbole normalisé
S
R Q
QS
Q
R Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
Fonctions séquentielles asynchronesAléas de fonctionnement
S
e
54321
e
00
1
S
11
2
01
3
10
4
5
00
= 1=
e 1 2 3 4 5
X
x
Dt1 Dt2
S
Y
y
Dt3 Dt4
X = e . y + x . e Y = x . e + y . e S = x
e 1 2 3 4 5
X
x
S
Y
y
e
e
Y
Commutation avec recouvrement
e
e
Y
Commutation sans recouvrement
Y = x . e + y . e
e 1 2 3 4 5
X
x
S
Y
y
e
e
Y
Commutation avec recouvrement
e
e
Y
Aléas !!!
Commutation sans recouvrement
Dans une fonction séquentielle synchrone la prise en compte d'une nouvelle combinaison des variables d’entrées ne s'effectue que sur l'ordre d'une entrée de commande.On maîtrise l’instant de commutation à l’aide de l’entrée de commande.Les circuits synchrones ne sont pas sujets aux aléas!
D
Q
H
Q
Les fonctions synchrones possèdent au moins une entrée de commande !
Logique Séquentielle Fonctions séquentielles synchrones
Bascule R S H
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Q
Q
E2
E1
Rp
Rp
H
S
R
Schéma
Bascule R S H
Fonctionnement
Si H = 0
Si H = 1
la bascule est bloquée, sa sortie conserve l’état antérieur
la bascule fonctionne, c’est une bascule RS
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
S
R
H
Q
Q
Bascule R S H
Fonctionnement S
t
t
R
t
Q
H
t
Bascule R S H
Fonctionnement S
t
t
R
t
Q
H
tB B B
F F
Bascule R S H
Fonctionnement S
t
t
R
t
Q
H
t
F F
Bascule R S H
Symbole
S
Q
Q
H
R
Suivant les constructeurs l’entrée de commande s’appelle H, T ou CP
S
R
H
Q
Q
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Bascule R S
Fonctionnement Entrées Sorties
E1 E2 Q Q
Fonctions séquentielles asynchronesMémoire bistable
1 1
1 0
0 1
0 0
1 1
1 0
0 1
1 00 1
Combinaison à interdire
Mémorisation de l’état précédentbascule bloquée
Mise à 1
Mise à 0
S R
Travail de H
1 seule entrée est suffisante
Rappels
Bascule D
Schéma
Q
Q
H
U alim
Rp
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
D
Bascule D
Fonctionnement Q
Q
HRp
Si H = 0
Si H = 1 la bascule fonctionne, la sortie Q recopie l’entrée D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
D
la bascule est bloquée, sa sortie conserve l’état antérieur
Bascule D
Symbole D
Q
Q
H
La bascule D active sur le niveau 1 du signal de commande ‘ H ’ est dite bascule D type LACH
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Bascule D
Symbole D
Q
Q
H
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
L’entrée D est une entrée synchrone.Elle n’est prise en compte qu’au niveau haut de H
Bascule D
Symbole
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Les entrées S et R sont des entrées asynchronesElles sont prises en compte dès quelles sont actives indépendamment de H !
Forçage à 1
Forçage à 0
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Différentes bascules D
Il existe aussi des bascules D qui ne sont actives que sur le front montant ou sur le front descendant du signal de commande ‘ H ’.Elle sont dites bascules D type EDGE.
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Création d’un
t
t
H’
H
t
t <<<
?H H’
?
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Création d’un
T
t
t
H’
H
t
?H H’
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
t 0
H’H
Création d’un
T
t
t
H’
H
t
H’ = H . T
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
t 0
H’H
Création d’un
T
t
t
H’
H
t
H’ = H . T
Temporisation travail
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Création d’un
t
t
H’
H
t
t <<<
?H H’
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Création d’un
T
t
t
H’
H
t
0 t
H
H’
H’ = H . T
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Création d’un
T
t
t
H’
H
t
0 t
H
H’
H’ = H . T
Temporisation repos
Différentes bascules D
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Différentes bascules D
Symboles
Bascule D à front montant Bascule D à front descendant
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
L’entrée D est une entrée synchrone, elle n’est prise en compte qu’au front de H
Les entrées S et R sont des entrées asynchrones, elles sont prises en compte dès quelles sont actives. Indépendamment de H !
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Fonctionnement
D
t
t
Q
H
t
/R
t
/S
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
B
t
A
t
AH
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
AH
AH = A . B
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
B
t
A
t
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
H
B
t
A
t
H = A . /B
Bascule D type EDGE
Exemple d’application 1 Détection du sens de rotation d’un système
Signal B
Signal A
H = A . /B
AH = A . B
Fonctions séquentielles synchronesMémoire bistable
1
1
AH
H
Conclusions
Fonctions asynchronesMémoire monostable
Mémoire à marche prioritaire
m
s a
S
S = m + s . a
Symbole normalisé
m
a
S
S
Fonctions asynchronesMémoire monostable
Mémoire à arrêt prioritaire
m
s
a SS = ( m + s ) . a
Symbole normalisé
m
a
S
S
Fonctions asynchronesMémoire bistable
Bascule R S
Bascule D
S
R Q
Q
LACH EDGE EDGE
logique programmée
X = e . y + x . e Y = x . e + y . e S = x
Supposons qu’un opérateur réalise manuellement la commande définie par le chronogramme étudié page 15.Il devra, à intervalles de temps réguliers, observer l'état des entrées e, x, y puis, suivant cet état, effectuer ou non la mise à jour des sorties S, X, Y. Pour se faciliter le travail, il va se constituer un fichier sur lequel il portera les différentes combinaisons des entrées et les états des sorties correspondants.
e 1 2 3 4 5
X
x
S
Y
y
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 1 x=1 y=1
X=0Y=1S=1
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 1 x=0 y=1
X=0Y=1S=0
e= 1 x=1 y=1
X=0Y=1S=1
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 0 x=0 y=1
X=0Y=0S=0
e= 1 x=0 y=1
X=0Y=1S=0
e= 1 x=1 y=1
X=0Y=1S=1
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
e= 0 x=0 y=1
X=0Y=0S=0
e= 1 x=0 y=1
X=0Y=1S=0
e= 1 x=1 y=1
X=0Y=1S=1
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique Programmée
eXx
S
Yy
e= 0 x=0 y=1
X=0Y=0S=0
e= 1 x=0 y=1
X=0Y=1S=0
e= 1 x=1 y=1
X=0Y=1S=1
e= 0 x=1 y=1
X=1Y=1S=1
e= 0 x=1 y=0
X=1Y=1S=1
e= 1 x=1 y=0
X=1Y=0S=1
e= 1 x=0 y=0
X=1Y=0S=0
e= 0 x=0 y=0
X=0Y=0S=0
Logique ProgramméeRepérage des
fiches « adresse »
Informations dans les fiches
« données »
Sélection des fiches
« commande »
Entrées Sorties
Traitement parallèle
Le traitement est dit parallèle lorsque tous les signaux sont pris en compte simultanément par l'organe de traitement. C'est le cas de la logique câblée. En adoptant cette représentation simplificatrice, on distingue que le traitement parallèle recèle un certain degré de séquentiel provoqué par les transitions de couche à couche.
Logique Programmée
Traitement parallèle
Le traitement est dit parallèle lorsque tous les signaux sont pris en compte simultanément par l'organe de traitement. C'est le cas de la logique câblée. En adoptant cette représentation simplificatrice, on distingue que le traitement parallèle recèle un certain degré de séquentiel provoqué par les transitions de couche à couche.
Logique Programmée1 2 3 4
S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
S (A<B) = (S (A=B) + S (A>B) )
S (A>B) = a1 /b1 + a0 /b0. (a1 b1)
PROCESSEUR
Registre instructionsmémoire
Entrées
Sorties
Traitement séquentiel
A chaque top d’horloge, le processeur exécute une instruction et une seule
Un traitement est dit séquentiel lorsque les signaux concernés à un instant donné sont traités successivement, dans un ordre prédéfini. Le principe de la logique programmée est de substituer aux différentes couches d'une logique câblée, une seule couche appelée "PROCESSEUR" capable de réaliser les fonctions de toutes les couches. Le processeur exécute des instructions qui lui indiquent quelle fonction il doit réaliser et sur quels signaux. Le processeur est donc lui-même une logique séquentielle synchrone. Sa réalisation est matérialisée par un MICROPROCESSEUR .
Logique Programmée
Traitement séquentiel
Logique Programmée
1
2
3
4
6
5
7
8
Un traitement est dit séquentiel lorsque les signaux concernés à un instant donné sont traités successivement, dans un ordre prédéfini.
A chaque top d’horloge, le processeur exécute une instruction et une seule.
S (A=B) = (a0 b0 ) . (a1 b1 )
S (A<B) = (S (A=B) + S (A>B) )
S (A>B) = a1 /b1 + a0 /b0. (a1 b1)
Système minimum
Processeur Mémoire Interfaces
Traitementde données
Stockagede données
Liaison avec l’extérieur
Bus de donnéesBus d’adressesBus de commande
Bus
Pour permettre le fonctionnement défini, un système programmable doit au minimum être composé de la manière suivante:
Logique ProgramméeP23
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique, programmablepar un personnel non informaticien et destiné à piloter en temps réel et en ambiance industrielle des procédés séquentiels et combinatoires.
Norme NF C 63-850
Adapté vis à vis de la partie opérative
Structure d’un A.P.I
Entrées/Sorties industrielles,
Traitement de fonctions logiques courantes (séquentielles et/ou combinatoires),
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique, programmablepar un personnel non informaticien et destiné à piloter en temps réel et en ambiance industrielle des procédés séquentiels et combinatoires.
Norme NF C 63-850
Adapté vis à vis de l’environnement
Structure d’un A.P.I
Température, Humidité, Vibrations,
Parasites électriques et électromagnétiques,
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique, programmablepar un personnel non informaticien et destiné à piloter en temps réel et en ambiance industrielle des procédés séquentiels et combinatoires.
Norme NF C 63-850
Adapté aux tâches de conception et de réalisation
Structure d’un A.P.I
Outil de dialogue permettant de décrire et d'implanter l'application dans un langage
simplifié adapté aux tâches de mise au point,
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique, programmablepar un personnel non informaticien et destiné à piloter en temps réel et en ambiance industrielle des procédés séquentiels et combinatoires.
Norme NF C 63-850
Adapté aux tâches de mise au point
Structure d’un A.P.I
Outil de dialogue permettant :- l'édition et la modification ponctuelle, - le transfert de programme, - la simulation, - la visualisation dynamique, etc …
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique, programmablepar un personnel non informaticien et destiné à piloter en temps réel et en ambiance industrielle des procédés séquentiels et combinatoires.
Norme NF C 63-850
Adapté aux tâches d’exploitation
Structure d’un A.P.I
En mode normal et en mode dégradé
Structure Fonctionnelle
Structure d’un A.P.I
API
Détection des entrées(capteurs)
Commande des sorties(pré-actionneurs)
Dialogue de programmation
Dialogue d’exploitation
Dialogue de supervision
P24
COMMUNIQUER
TRAITER les
DONNEES
GERRER L ’ENERGIE
TRANSFORMER en ENERGIE MECANIQUE
AGIR sur la Matière d Œuvre
ACQUERIR les ETATS du PROCEDE
Visualisation d états
Consignes Programme Energie
W1-W2-W3
ME MS
Comptes-rendus
Données
Commandes
Puissance
W mécanique
Evénements
Informations d ’états
Pupitre.TDI
Alimentationspré-actionneurs
Actionneurs
Effecteurs
Capteurs
TRAITER les
DONNEES
A.P.I
COMMUNIQUER
ACQUERIR les ETATS du PROCEDE
GERRER L ’ENERGIE
Structure d’un A.P.I
Système automatisé
TRAITER les
DONNEES
ADAPTEES
ADAPTER
et
ISOLER
ADAPTER
et
ISOLER
Données
Retour capteur
Comptes -rendus
Ordres de commandes
EnergieProgramme
Données adaptées
Signal logiqueInterface d’entrée
Interface de sortie
Unité Centrale
TRAITER les
DONNEES
ADAPTEES
Structure Fonctionnelle d’un Automate Programmable Industriel
Structure d’un A.P.I
STOCKER
.
GERER
les
Entrées/Sorties
TRAITER
Données adaptées
Instructions
Données traitées
EnergieProgramme
Données de travail
Données+adresse
Signal logique
Gestionnaire
d’E/S
GERER
les
Entrées/Sorties
Processeur
TRAITER
Structure d’un A.P.I
Structure Fonctionnelle de l’Unité Centrale
Mémoire
Système minimum
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Rack
Le Rack de base constitue l'ossature métallique d'un API avec la carte "Fond de Panier" (BUS + connecteurs)
P24
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Le Rack
Il s'agit de structures métalliques pouvant recevoir un certain nombre de cartes électroniques de même dimension, selon un pas donné.Un équipement peut se présenter sous la forme:
- d’un système compact, fermé avec un nombre d'E/S défini par le constructeur, généralement peu important et réservé aux API bas de gamme.
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Automates compacts
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Le Rack
Il s'agit de structures métalliques pouvant recevoir un certain nombre de cartes électroniques de même dimension, selon un pas donné.Un équipement peut se présenter sous la forme:
- d’un système compact, fermé avec un nombre d'E/S défini par le constructeur, généralement peu important et réservé aux API bas de gamme.
- d’un système modulaire avec un rack principal et un (ou plusieurs) rack d'extension liés par le bus de l'API ou par coupleurs d’extensions si le nombre d’entrées / sorties est important.
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Automates modulaires
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Automates modulaires
Rack principal
Rack extension
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
ALIM
Réseau 220VAC ou Alimentation 24VDC
Alimentation 24VDC Stabilisée
Rack
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Le module d’alimentation
Il permet de fournir l'énergie nécessaire au bon fonctionnement de l’automate.Les principales tensions utilisées dans un API sont du +12v et ± 5v adaptés au fonctionnement des cartes électroniques internes.Pour pouvoir agir directement sur la PO en cas de défaillance, certains modules d’alimentation sont équipées d'un contact et d'un voyant.Le module d’alimentation à un emplacement réservé dans le rack principal. On distingue :le module d’alimentation alternatif qui fourni l’énergie nécessaire à partir du secteur 220V.le module d’alimentation continu qui fourni l’énergie nécessaire à partir d’alimentations externes 24Vou 48V.
Le choix du module d’alimentation d'un automate se fera à partir de sa configuration et d'un bilan énergétiquedes consommations des coupleurs installés.
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
ALIM
UC Processeur
Mémoire
GestionE/S
Bus interne
Communication
Réseau 220VAC ou Alimentation 24VDC
Alimentation 24VDC Stabilisée
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
L’Unité Centrale
L’Unité Centrale est le cœur de l’automate, elle regroupe l’ensemble des dispositifs nécessaires au fonctionnement logique interne de l’API:
- le Processeur,- la Mémoire,- le Gestionnaire d’entrées / sorties.
Voir paragraphe correspondant
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
ALIM
UC
Mémoire
GestionE/S
Bus interne
E/S E/S E/S E/S
Bus d’E/S
Communication Extension
Processeur
Réseau 220VAC ou Alimentation 24VDC
Alimentation 24VDC Stabilisée
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Les Coupleurs d’entrées /sorties
Les coupleurs d’entrées / sorties assurent la fiabilité des échanges des informations entre l’API et la partie opérative dans un milieu industriel fortement parasité.Les constructeurs offrent une grande variété de coupleurs.
voir paragraphe correspondant.
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
ALIM
UC
Mémoire
GestionE/S
Bus interne
E/S E/S E/S E/S
Bus d’E/S
Communication Extension
Processeur
Réseau 220VAC ou Alimentation 24VDC
Alimentation 24VDC Stabilisée
Structure d’un A.P.I
Structure Matérielle
Le Bus
Les constructeurs d’API ont rapidement fait évoluer leurs machines vers une architecture multibus pour augmenter les performances de leurs systèmes. Nous identifierons les divers BUS suivant leur niveaux d’utilisation:
- Niveau 0: correspondant au bus du microprocesseur confiné à la carte d’unité centrale « Bus Interne ».
- Niveau 1: c’est par lui que s’effectuent les échanges entre cartes, c’est le « Bus fond de panier » ou « Bus d’entrées/sorties ».
Structure d’un A.P.I
Alimentation Unité Centrale
Coupleur d’entrées
Coupleur de sorties
Rack
Structure d’un A.P.I
Alimentation
PS307 5A
307-1EA00-0AA0
Type
Référence
Structure d’un A.P.I
Unité Centrale315-2EH13-0AB0
CPU315-2 PN/DP
Type
Référence
Structure d’un A.P.I
Coupleur d’entrées
SM321DI 16xDC24V SM321
DI 16xDC24V
321-1BH02-0AA0
Type
Référence
Structure d’un A.P.I
Coupleur de sorties
SM322DO 16xREL AC 120/230V24V
322-1HH01-0AA0
Type
Référence
Structure d’un A.P.I
SM322DO 16xREL AC 120/230V24V
322-1HH01-0AA0
Configuration avec un atelier logiciel
Fiabilité – Sécurité - Disponibilité
La fiabilité d’un API se mesure à partir du taux de défaillance de chacun de ses constituants.
automateInstallation automatisée
95%
Défauts externesà l’automate
5%Défauts internesà l’automate 10%
unité centrale
90%entrées/sorties
Unité centrale
processeur
25%
mémoire
25%
B U S
25%
alimentation
25%
Fiabilité – Sécurité - Disponibilité
l’Automate est fiable et présente un haut niveau de disponibilité
P26
Fiabilité – Sécurité - Disponibilité
La disponibilité est définie comme :
Disponibilité = S temps de production / temps total
Elle est toujours < 1 (100 %)
La disponibilité correspond à l’aptitude du système à réaliser sa fonction.
Fiabilité – Sécurité - Disponibilité
Pour augmenter la disponibilité de l’installation dans son intégralité, il faut s’attaquer par des fonctions de diagnostics aux 95% des pannes occasionnées par les défauts extérieurs à l’automate.
Installation automatisée
95%
Défauts externesà l’automate
5%Défauts internesà l’automate
L’Unité Centrale
GJC
Introduction
STOCKER
.
GERER
les
Entrées/Sorties
TRAITER
Données adaptées
Instructions
Données traitées
EnergieProgramme
Données de travail
Données+adresse
Signal logique
Gestionnaire
d’E/S
Processeur Mémoire Interfaces
BUS
Mémoire
Processeur
Fonctions Logicielles de l’UC
Logiciel d’application
P29
Lo
gic
iel
de
bas
e
Niveau utilisateur
Niveau matériel
Logiciel de production de programme
Fonctions Logicielles de l’UC
Niveau utilisateur
Logiciel d’applicationL
og
icie
l d
e b
ase
Logiciel d’exploitation
Noyau système
Gestion de la mémoire
Superviseur système
Gestion des E/S
Codage et mise au point des applications
Niveau matériel
STOCKER
.
GERER
les
Entrées/Sorties
TRAITER
Données adaptées
Instructions
Données traitées
EnergieProgramme
Données de travail
Données+adresse
Signal logique
Gestionnaire
d’E/S
Mémoire
Processeur
La mémoire
La mémoire
Une mémoire est un dispositif technologique destiné à conserver l’information.
La mémoire élémentaire (ou point mémoire) mémorise une valeur binaire un
BIT (0 ou 1).
Définition
La mémoire
Le mode d’accès
Caractéristiques
(aléatoire ou direct)
Accès aléatoire ou direct, l'information est stockée à une adresse précise que l'on atteint directement et rapidement en lui appliquant une information binaire correspondant à l'adresse sélectionnée.
1 Mot double
1 Octet ou1 Byte
La mémoire
1 Mot
Bus d’adresse
Bus de données
BitAccès Aléatoire ou Direct
Circuit d’adressagesélection
La mémoire
Bus d’adresse
Bus de données
Accès Aléatoire ou Direct
Circuit d’adressagesélection
Bus de commande
La mémoire
Le mode d’accès
Caractéristiques
(séquentiel)
Accès séquentiel, le temps d'accès est plus ou mois long selon que l'information se trouve stockée plus oumoins loin de l'organe de lecture /écriture.
La mémoire
Tête d’écriture
Tête de lecture
Information « i »
support
Entraînement
Accès Séquentiel
Information « j »Information « h »
La mémoire
Le mode d’accès
Le mode de fonctionnement
Caractéristiques
à lecture / écriture, permet l'inscription et le prélèvement d'une information,
à lecture seule, les données sont écrites par le constructeur, et ne peuvent qu'être lues par l'utilisateur.
La mémoire
Le mode d’accès
Le mode de fonctionnement
La volatilité
Caractéristiques
Une mémoire est volatile si elle perd les informations lors d'une coupure de son alimentation .
La mémoire
Le mode d’accès
Le mode de fonctionnement
La volatilité
La vitesse
Caractéristiques
Temps d'accès: temps pour l'obtention d'une information après la demande de lecture.
La mémoire
Le mode d’accès
Le mode de fonctionnement
La volatilité
La vitesse
La capacité
Caractéristiques
Nombre d'éléments binaires qui peuvent être stockés. Si l'information est rangée dans N registres de p éléments.
Capacité = N x p
1 Octet = 1 Byte = 8 Bits1 KO = 210 Octets =1024 Octets = 1024 x 8 = 8192 Bits 1 MO = 1024 KO1 GO = 1024 MO
P30
La mémoire
Technologies Mémoires mortes ROM (Non volatiles)
Non reprogrammable par l'utilisateur PROM
- EEPROM reprogrammable par signal électrique
« logiciel d'application »
« logiciel d'application »
« logiciel d’exploitation »
Reprogrammable par l'utilisateur:
- REPROM après effacement aux UV
La mémoire
Technologies
- FLASH EPROM
La mémoire Flash s'apparente à la technologie de l’EEPROM. Elle est programmable eteffaçable électriquement comme les EEPROM.
« logiciel d'application et dossier machine »
La mémoire
Technologies
Ces mémoires sont volatiles.Dans un API elles sont protégées par batteries ou pile au lithium (1000 heures). Elles ont l'avantage de pouvoir se programmer directement dans l'UC donc autorisent des consoles de programmation plus simple.
Mémoires vives RAM (volatiles)
« logiciel d'application » et/ou « données »
La mémoire Notion de hiérarchie mémoire
Une mémoire idéale serait une mémoire de grande capacité, capable de stocker un maximum d’informations et possédant un temps d’accès très faible afin de pouvoir travailler rapidement. Cette mémoire idéale n’existant pas et n’ayant jamais besoin de toutes les informations au même moment. Pour obtenir le meilleur compromis coût performance, on définie donc une hiérarchie mémoire. On utilise des mémoires de faible capacité mais très rapide pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le plus et on utilise des mémoires de capacité importante mais beaucoup plus lente pour stocker les informations dont le microprocesseur se sert le moins.
La mémoire
Architecture
Mémoire centrale
Zone Moniteur
ou
ZoneSystème
Zone mémoire
de Données
Zone mémoire
de Programme
PROM RAM REPOM –EEPROM -RAM
P31
La mémoire
Architecture Zone mémoire de Données
Zone BITS Zone MOTS
Zone image des ENTREES
Zone image des
SORTIES
Zone des variables BITS internes
Zone des variables MOTS internes
Zone des variables MOTS réservés
(tempo, compteurs, ….)
Zone d’états
MOTS status ou MOTS d’états
P32
La mémoire
Architecture Zone mémoire de Programmes
Reçoit le ou les programme (s) ou les programme(s) d'application(s). Elle est organisée en mots. Un programme est repéré par l'adresse de sa première instruction ou par un nom (label). Suivant les constructeurs la mémoire programme peut être découpée en zones ou ne faire qu'une entité.
STOCKER
.
GERER
les
Entrées/Sorties
TRAITER
Données adaptées
Instructions
Données traitées
EnergieProgramme
Données de travail
Données+adresse
Signal logique
Gestionnaire
d’E/S
Mémoire
Processeur
Le Processeur
Le Processeur
Le processeur d'un API doit répondre à des contraintes:
- de traitement sur bits pour les variables logiques, E/S TOR, séquentiel et combinatoire,
- de traitement sur mots pour les variables numériques,
- de travail en temps réel ou avec un temps de cycle court,
- d'interprétation du langage utilisateur pour le codage en instructions du processeur.
L’instruction
Code opératoire
CO AOAdresse opérande
Quoi faire Sur quoi faire
Le Processeur
Une instruction est un ordre exécutable par la logique.
P33
Fonction Adresse
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Compteur ordinal ou Pointeur programme il est chargé de l'adresse de l'instruction en cours
P34
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Le registre d’instruction stocke l'instruction en cours pendant tout le temps de son exécution.Il est en deux parties liées au format de l'instruction:
- la partie Fonction- la partie Adresse
Fonction Adresse
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Le Décodeur de fonctions est chargé de reconnaître l'opération à exécuter.
Décodeur defonctions
AdresseFonction
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Décodeur defonctions
Séquenceur
Le Séquenceur génère les signaux "horloges" d’enchaînement des trois phases d'exécution d'une instruction.
- 1er appel d’une instruction
- 2em exécution de l’instruction
- 3em préparation de l’instruction suivante
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Décodeur defonctions
Séquenceur
U.A.L(Unité Arithmétique et Logique )
L’Unité Arithmétique et Logique est le circuit le plus complexe, il est chargé d'effectuer toutes les opérations spécifiées par le décodeur de fonctions.
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Décodeur defonctions
Séquenceur
U.A.L(Unité Arithmétique et Logique )
Accumulateur
L’Accumulateur est un registre étroitement lié à l'UAL. Il travaille en tant que "source" de données pour l'UAL mais aussi en "destination" pour stocker le résultat d'un travail.
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Décodeur defonctions
Séquenceur
U.A.L(Unité Arithmétique et Logique )
Accumulateur
Registres de travail
(Pile : LIFO / FIFO)
Les Registres de travail (piles*) servent au stockage temporaire de données avant traitement.*Une pile est constituée d’un ensemble ordonné d’informations et d’une politique de gestion de leur acquisition et de leur restitution. Deux types sont disponibles dans un processeur :
empiler
Registre de travail
LIFO
Registre de travail
dépilerLIFO
Registre de travail
Last Input
First Output
dépiler
Pile type LIFO
empiler
P34
empiler
Registre de travail
FIFO
Registre de travail
dépiler
FIFO
First InputFirst Output
Registre de travail
dépiler
Pile type FIFOempiler
P34
Le Processeur
Processeur
Unité de commande Unité de traitement
Compteurordinal
Registred’instruction
Décodeur defonctions
Séquenceur
U.A.L(Unité Arithmétique et Logique )
Accumulateur
Registres de travail
(Pile : LIFO / FIFO)
Registres d’états
(Mots status ou Flag status)Registres d’états pour le compte rendu des différentes opérations exécutées par le processeur.
Registre d’état
C E O I X X
Retenue(carry) input
output
parité
X X
Fonctionnement simplifié du processeur
Mémoire programme
Compteur ordinal
séquenceur
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
Instruction i
Donnée Di
Adresse i
Mémoire de données
Instruction iInstruction i-1
Position initiale « fin du traitement de l’instruction i-1 »
Instruction i+1
Mémoire programme
Compteur ordinal
séquenceur
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
Instruction i
Donnée Di
Adresse i
Mémoire de données
Instruction iInstruction i-1
Phase 1 « appel de l’instruction »
Instruction i+1
Mémoire programme
Compteur ordinal
séquenceur
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
Instruction i
Donnée Di
Phase 1 « appel de l’instruction »
Mémoire de données
Instruction iInstruction i-1
Instruction i+1
Adresse i
AOiCOi
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
COi
Phase 2 « exécution de l’instruction »
Mémoire programme
Compteur ordinal
séquenceur
Instruction i
Donnée Di
Mémoire de données
AOiCOiCOi
Fonction i
Instruction i-1
Instruction i+1
Adresse i
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
AOi
COi
Fonction i
Phase 2 « exécution de l’instruction »
Compteur ordinal
séquenceur
Mémoire programme
Instruction i
Donnée Di
Mémoire de données
AOiCOi
Instruction i-1
Instruction i+1
Adresse i
Registre instruction
UAL
accumulateur
registres
Décodeur de fonctions
Phase 3 « préparation instruction suivante »
Instruction i+1
Mémoire programme
Compteur ordinal
séquenceur
Î Horloge
+1
Instruction i+1
Donnée Di
Mémoire de données
Instruction i AOiCOi
COi
Fonction i
Adresse iAdresse i+1
Instruction i-1
P35 haut
« état initial »
P35
Phase 1 « appel de l’instruction »
P36
Phase 2 « exécution de l’instruction »
P36
Phase 3 « préparation instruction suivante »
La mémoire
Adressage Adressage immédiat
CO AO
LD # 2007
la donnée est dans la zone adresse opérande
P37
La mémoire
Adressage Adressage absolu
CO AO
LD MW 250
2007250Mémoire de données adresse
La donnée est à l’adresse qui figure dans la zone adresse opérante
La mémoire
Adressage Adressage indirect
CO AO
LD MW 255
260255Mémoire de données adresse
l’adresse opérande indique une adresse ou se trouve l’adresse de la donnée
2007260Mémoire de données adresse
La mémoire
Adressage Adressage indexé
CO AO
LD MW 255
Registre Index = 10
Mémoire de données adresse 2007255 + 10 = 265
l’adresse de la donnée est obtenue en rajoutant la valeur d’un registre à la valeur de l'adresse opérande.
Cycle de fonctionnement
L’unité centrale d’un automate programmable à un fonctionnement cyclique, c'est à dire synchrone.Le pointeur programme, en décrivant successivement tous les mots de la mémoire programme jusqu'au dernier, avant de recommencer à partir du premier, assure le fonctionnement cyclique de l'unité centrale. Le fonctionnement est synchrone par rapport à l'horloge interne. La puissance d'une UC est donc directement liée à sa vitesse de scrutation.
On appelle période d'un API, le temps mis pour l'exécution de 1K instructions logiques.
Lors d'un tour de cycle, l'Unité Centrale assure aussi des fonctions système (gestion interne, autodiagnostics, échanges) et le traitement des données spécifié par le programme.
Un cycle réel de la machine comprend donc deux phases :• la phase système
• la phase traitement
Traitement
T S T S T ST ST S T S T
S
T
P38
Cycle n-1 Cycle n Cycle n+1 Cycle n+2 Cycle n+3 Cycle n+4 Cycle n+5
instruction mnémonique code fonction réaliséeCHARGER SI OOO1 Test d'une variable
SI/ OO1O Test du complément d'une variableFONCTIONS ET OO11 Faire un ETLOGIQUES ET/ O1OO Faire un ET complémenté
OU O1O1 Faire un OUOU/ O11O Faire un OU complémenté
AFFECTATION OUT O111 Affecter une valeur à une variableOUT/ 1OOO Affecter le complément d'une valeur à une variable
Jeu d’instructions
Cycle de fonctionnement
Exemple de traitement
Mémoire de données
Données
0
255
Entrées256
383
Sorties384
511
Cycle de fonctionnement
Exemple de traitement
Adressage
E1 256E2 257E3 258E8 259
S 384
X1 000X2 001
Equation
S = (E1 + E2) ( /E3 . X1 + /E8 . X2)
Cycle de fonctionnement
Exemple de traitement
P39
Equation
S = (E1 + E2) ( /E3 . X1 + /E8 . X2)
Programme
Cycle de fonctionnement P39
Fonctionnement Littéral
S = (E1 + E2) ( /E3 . X1 + /E8 . X2)
0, Charger E1
8, Affecter résultat à S
1, Faire OU avec E2
2, Charger complément E3
3, Faire ET avec X1
4, Charger complément E8
5, Faire ET avec X2
6,Faire OU (c + b )
7, Faire ET (d. a )
} a
} b
} c
} d
Cycle de fonctionnement
} e
P40
Cycle de fonctionnement P40
b
c
a
d
e
Accumulateur
Pile
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
UAL
accumulateur
registres
0, SI 0256E1
Accumulateur
Pile
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
0, SI 02561, OU 0257
Accumulateur
Pile
} aa
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
« E1 + E2 »
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 0258
} a/E3
Accumulateur
a
Pile
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
0, SI 02561, OU 02572, SI/ 02583, ET 0000
} a
Accumulateur
a
Pile } b
b
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
« /E3 . X1 »
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 02583, ET 0000
4, SI/ 0259
} a
} b
/E8
Accumulateur
b
Pile
a
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 02583, ET 0000
4, SI/ 0259
5, ET 0001
} a
} b
Accumulateur
b
Pile
a } c
c
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
« /E8 . X2 »
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 02583, ET 0000
4, SI/ 0259
5, ET 0001
} a
} b
Accumulateur
a
Pile
6, OU
} c} d
d
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
« c + b »
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 02583, ET 0000
4, SI/ 0259
5, ET 0001
} a
} b
Accumulateur
Pile
6, OU
} c
7, ET
} d
e
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
« d . a »
} e
0, SI 02561, OU 0257
2, SI/ 02583, ET 0000
4, SI/ 0259
5, ET 0001
} a
} b
Accumulateur
Pile
6, OU
} c
7, ET
} d
8, OUT 0384
Fonctionnement Automate
Cycle de fonctionnement
} e
STOCKER
.
GERER
les
Entrées/Sorties
TRAITER
Données adaptées
Instructions
Données traitées
EnergieProgramme
Données de travail
Données+adresse
Signal logique
Gestionnaire
d’E/S
Mémoire
Processeur
Gérer les Entrées / Sorties
Cycle de fonctionnement
Gestion des Entrées / Sorties
Le système de gestion des entrées et des sorties est constitué du gestionnaire d'entrées/sorties et de l'ensemble des coupleurs.
Il doit permettre, sur le plan fonctionnel, la résolution de deux problèmes :
• établir une liaison technologique sûre entre l'extérieur et le bus d'entrée/sortie, c'est le rôle des coupleurs.
• assurer la cohérence des informations pendant le déroulement séquentiel du programme.- les informations d'entrées, lues sur les coupleurs d'entrées, sont mises en mémoire pour
devenir des variables d'entrées. Le processeur ne travaillant que sur ces images il aura une vision cohérente du processus durant tout le déroulement du programme.
- les valeurs des états des sorties, calculées par le processeur tout au long du programme sont mises en mémoire pour devenir des variables de sorties qui seront ensuite transmises, groupées, aux coupleurs de sorties.Ces opérations de lecture « acquisition des entrées » et d’écriture « affectation des sorties » sont effectuées automatiquement par le processeur dans la phase système du cycle.
Cycle de fonctionnement
E
Acquisition des entrées
Cycle de fonctionnement
Acquisition des entrées
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Mémoire imagesdes Entrées
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
E
Cycle de fonctionnement
Acquisition des entrées
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Mémoire imagesdes Entrées
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
Lire toutes les entrées de tous les coupleurs d’entrées et, via le gestionnaire d’E/S, les recopier en mémoire de données dans la zone image des entrées.
E P42
Cycle de fonctionnement
TE
Traitement
Cycle de fonctionnement
Traitement
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Mémoire des données
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
TE
Mémoire des données
Cycle de fonctionnement
Traitement
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
Traiter les équations du programme d’application à partir des entrées mémorisées et :- pour les sorties, écrire les valeurs en zone image des sorties,- pour les variables internes, écrire les valeurs en zone correspondante.
TEP42
Cycle de fonctionnement
TE S
Affectation des sorties
Cycle de fonctionnement
Affectation des sorties
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Mémoire imagesdes sorties
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
TE S
Cycle de fonctionnement
Affectation des sorties
Coupleurs d’entrées
Gestionnaired’E/S
Mémoire imagesdes sorties
Processeur Coupleurs de sorties
Bus d ’E/S
Bus interne
Lire les valeurs des sorties en zone image des sorties et, via le gestionnaire d’E/S, recopier les états de toutes les sorties sur tous les coupleurs de sorties.
TE SP42
Cycle de fonctionnement
TE S
Cycle API
Cycle de fonctionnement
TTE S E ST S TE
Cycle n Cycle n+1Cycle n-1 Cycle n+2
L'unité centrale de l’automate programmable fonctionne d’une manière synchrone,en exécutant de manière cyclique le programme d’application (Traitement).
ST STE STE STE E
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
T
Image S11
S11
Soit une instruction de programme qui consiste à activer la sortie S11
Progr. ( )S11
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Progr.
Lors de la scrutation (n-1), le programme ne demande pas à activer S11 :l'image S11 reste à l'état 0
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Traitement des sorties :l'image S11 étant à 0, la sortie physique n'est pas activée
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Lors de la scrutation (n), la même instruction est à nouveau exécutée
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
et les conditions sont cette fois réunies pour obtenir S11...
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
L'image de S11 passe à l'état 1 et est mémorisée jusqu'au traitement de l’équation lors de la prochaine scrutation
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Traitement des sorties: la sortie physique est activée et mémorisée jusqu'au traitement des sorties de la prochaine scrutation
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Si lors de la scrutation (n+1) la sortie doit être maintenue, l'image S11 conserve l'état 1
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Image S11
S11
La sortie physique S11 garde son état sans interruption pendant la scrutation suivante
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) (n+3)
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n+2)Scrutation (n+1)
Image S11
S11
Si lors de la scrutation (n+2) les conditions pour activer S11 ont disparues, l'image de S11 passe à l'état 0, mais la sortie S11 garde son état.
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n) (n+3)
( )S11
Cycle de fonctionnement
Scrutation (n+2)Scrutation (n+1)
Image S11
S11
S11 ne sera désactivée que lors de la prochaine mise à jour des sorties.
ST STE STE STE E T
Scrutation (n-1) Scrutation (n) (n+3)
Cycle de fonctionnement
X=
/A
S=
A.x
Cycle de fonctionnement
Influence sur la programmation
S
X
A
Cycle n Cycle n+1 Cycle n+2
X=
/A
S=
A.x
X=
/A
S=
A.x
X=
/A
S=
A.x
1er CAS
Cycle n+3
P43
S=
A.x
X=
/A
Cycle de fonctionnement
Influence sur la programmation
S
X
A
Cycle n Cycle n+1 Cycle n+2
S=
A.x
X=
/A
S=
A.x
X=
/A
S=
A.x
X=
/A2em CAS
Cycle n+3
Avec les mêmes instructions, l’ordre d’écriture peut induire dans certains cas des résultats différents sur les sorties !
P43
Cycle de fonctionnement
Le mode de fonctionnement séquentiel de l’automate programmable demande pour éviter des erreurs sur le fonctionnement des sorties de respecter une règle importante de programmation.
PROGRAMMATION DES SORTIES
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S11
? >%X3
Équation de la sortie S11 : S11 = X3
( )S12
? >%X3
%X4
Équation de la sortie S12 : S12 = X3 + X4
Equations et programmation
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S11%X3
( )S12%X3
%X4
Fonctionnement
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S11%X3
( )S12%X3
%X4
FonctionnementExemple : X3 active
Sens d'évolution du programme
Image S11 = 1
Image S12 = 1
S11 = 1S12 = 1
Fin de programme : affectation des sorties
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S11%X3
( )S12%X3
%X4
Sens d'évolution du programme
Image S11 = 0
FonctionnementExemple : X4 active
Image S12 = 1
S11 = 0S12 = 1
Fin de programme : affectation des sorties
PROGRAMMATION DES SORTIES
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S12%X3
( )S11
%X4
( )S12
3
4
E1
S12 S11
S12
( )S12%X3
( )S11
%X4
( )S12
Soit par exemple :X3 active
Sens d'évolution du programme
Image S12 = 1
Image S11 = 1
Image S12 = 0
S12 = 0 !!!Fin de programme : affectation des sorties
Cycle de fonctionnement
Si une sortie est commandée à plusieurs endroits du programme(plusieurs équations), l’état mis à jour sur le coupleur de sortie est celui pris en dernier dans l’exécution du programme (dernière équation).
Pour qu’il n’y ait pas risque d’erreur, avec les variables de typemonostables, le programme ne doit comporter qu’une seule équation pour chaque variable, pour n’être lue et exécutée qu’une fois à chaque cycle de scrutation.
Programmation des sorties
Le mode de fonctionnement séquentiel de l’automate programmable ne permet pas de suivre de manière certaines les variations des entrées dans certains cas.
Cycles d’interruption
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Cas n°1
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Le programme se déroule,il effectue le traitement de la scrutation (n-1)
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Scrutation (n) : lors du traitement des entrées,l'image E1 reste à 0 puisque l'entrée physique E1 est absente
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
L'entrée physique passe à l'état 1mais l'image E1 n'est pas réactualisée : elle reste à 0
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Scrutation (n+1), traitement des entrées :l'entrée E1 étant toujours présente, l'image E1 passe à l'état 1et sera maintenue pendant toute la durée de cette scrutation
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Un test de E1 est demandé par le programme utilisateur :l'image de E1 étant à l'état 1, c'est cet état qui est pris en compte (état 1)1
2
E1
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Un test de E1 est demandé une seconde fois par le programme utilisateur :l'image de E1 étant à l'état 1, c'est cet état qui est pris en compte (état 1)bien que l'entrée physique E1 ne soit plus présente !
Ainsi : on obtient la stabilité des entrées lors d'une scrutation donnée
1
2
E18
9
E1
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Traitement des entrées pour la scrutation (n+2) :l'entrée physique E1 ayant disparu, l'image de E1 est remise à 0
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
L'image de E1 conserve cet état durant toute la scrutation suivante ...
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
… même si E1 passe à l'état 1
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Cas n°2
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Soit l'entrée E1 : elle s'active en cours de scrutation (n) ...
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
… elle disparaît au cours de cette scrutation.
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Lors du traitement des entrées en scrutation suivante,l'image E1 conserve son état à 0 puisque E1 a disparu
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
La mémoire image E1 n'a été à l'état 1ni lors de la scrutation (n), ni lors de la scrutation (n+1)
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Du point de vue du programme,le passage momentané de l'entrée E1 n'aura pas été pris en compte
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Cas n°3
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
Soit l'entrée E1 : elle s'active en cours de scrutation (n) ...
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
… elle est toujours active lors du traitement des entrées
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
L'image E1 passe à l'état 1 ...
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
E1
Image E1
… et conserve cet état pendant la scrutation suivantemême si E1 disparaît
Observation d'après les cas 2 et 3 :Selon le moment d'arrivée d'une entrée brève, elle sera prise en compte ou non
ST STE STE STE TE
Scrutation (n) Scrutation (n+1)
Cycles d’interruption
Scrutation (n-1) Scrutation (n+2) Scrutation (n+3)
Les automates de dernière génération permettent le travail par interruption du cycle. C’est à la configuration de l’API qu’il est possible de déclarer une ou plusieurs entrées comme « entrée interruptive ».
En fonction des API, on possède plusieurs types d’interruption.
Cycles d’interruption
TT
Cycles d’interruption
E S E ST S TE
Interruptions commandées
T
demande d’interruption
T
demande d’interruption
Le changement d’état d’une entrée déclarée interruptive provoque l’interruption du cycle en cours pour traiter la partie de programme liée à l’interruption. On appelle cela travailler en « tâche d’interruption ». P44
Sous programme d’interruption
TT
Cycle de fonctionnement
E S E ST S TE
T T
Interruptions périodiques
T T T TT
période
Dans ce cas, l’interruption est fixée par le système à un intervalle de temps défini lors de la configuration.On appelle cela travailler en « tâche rapide ».
P44
Sous programme d’interruption
Cycle de fonctionnement
Temps de cycle (Tcy)
TTE S E ST S TE
Le temps de cycle est défini comme le temps mis par l’UC pour exécuterles trois phases de la scrutation :
- E (acquisition des entrées), - T (traitement), - S (affectation des sorties).
Cycle de fonctionnement
Modification des entrées
Prise en compte de la
modificationAffectation des sorties
Temps de réponse (Tr)
TTE S E ST S TE
Temps de réponse d’un API est le temps nécessaire à l’automate pour prendre en compte une modification des entrées, traiter cette modification et affecter les sorties correspondantes.
P45
Cycle de fonctionnement
Modification des entrées
Prise en compte de la
modification
Affectation des sorties
Temps de réponse (Tr)
TTE S E ST S TE
Temps de réponse d’un API est le temps nécessaire à l’automate pour prendre en compte une modification des entrées, traiter cette modification et affecter les sorties correspondantes.
P45
Cycle de fonctionnement
Temps de réponse (Tr)
TTE S E ST S TE
Temps de réponse (Tr)
TTE S E ST S TE
1 cycle < Tr < 2 cycles
P45
Cycle de fonctionnement
Sécurité de fonctionnement « CHIEN DE GARDE »
Pour éviter des défauts de fonctionnement graves au niveau de la partie opérative en cas de défaillance de l’unité Centrale ou pour vérifier le bon déroulement du programme, l'Unité Centrale possède un système de surveillance appelé "CHIEN DE GARDE" ou WATCHDOG.
Cycle de fonctionnement
E T S E T S
temporisation
Δt
Sécurité de fonctionnement « CHIEN DE GARDE »
OK
validation de la temporisation réarmement de la
temporisationP45
Cycle de fonctionnement
E T S E T S
Sécurité de fonctionnement « CHIEN DE GARDE »
OK
temporisationΔt
Cycle de fonctionnement
E T S E T S
temporisation
Δt
Sécurité de fonctionnement « CHIEN DE GARDE »
ALARME CHIEN DE GARDE
Cycle de fonctionnement
Exemple
Configuration API128 entrées (8 cartes de 16 entrées)144 sorties (9 cartes de 16 sorties)mémoire de 4K
Caractéristiques fonctionnellesTemps d’accès à une carte d’entrée ou de sortie 29 msPériode 1,85 ms
Acquisition des entrées 8 x 29 = 232 ms
Affectation des sorties 9 x 29 = 261 ms
Durée du traitement 1,85 x 4 = 7,4 ms
Temps de cycle 0,232 ms + 7,4 ms + 0,261 ms = 7,893 ms
Durée du chien de garde > 7,893 ms (9 ms par exemple)
7,893 ms < Tr < 15,786 ms
Cycle de fonctionnement
On considère que représente l’instant de l’acquisition de l’entrée E1.
Cycle de fonctionnement
On considère que représente l’instant de l’affectation de la sortie S.
Cycle de fonctionnement
On considère que représente l’instant du traitement de l’équation S = E1
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Cycle de fonctionnement
Les coupleurs industriels
GJC
Généralité
Les coupleurs industriels assurent la liaison entre l'UC de l'automate et La partie opérative « le process ».
les coupleurs d'entrées reçoivent des signaux des capteurs, les traitent pour les rendre compatibles avec la logique interne de l'API.
les coupleurs de sorties reçoivent les informations de l'UC, les amplifient pour les rendre compatibles avec les pré actionneurs.
Chaque constructeur offre dans son catalogue une panoplie plus ou moins étendue de coupleurs différents:Les coupleurs d’entrées/sorties Tout Ou Rien « TOR »,Les coupleurs intelligents ( analogique, régulation, comptage rapide,positionnement, communication).
Généralité
rack
Carte fond de panier
Connecteur de BUS
Carte coupleur d ’E/S
Bornier de connexion
Visualisation
BUS d’E/S
Mémoire images des
Entrées / Sorties
CapteursPré actionneurs
Composition d’un coupleur standard.
P48
Coupleurs d’entrées
Les coupleurs d'entrées permettent à l'UC de l'API d'effectuer une lecture de l'état logique des capteurs qui lui sont associés. A chaque entrée correspond une voie qui traite le signal pour élaborer un BIT. L'ensemble des bits forme un MOT recopié périodiquement dans la zone mémoire image des entrées de la mémoire de données.
Les caractéristiques principales des coupleurs d'entrées sont :• la nature et la tension d'entrée,• les seuils de détection des niveaux logiques,• le temps de filtrage,• la modularité,• l'indépendance ou non des entrées (point commun).
Coupleurs d’entrées
Coupleur d’entrées TOR
adressage
% IX xx . yy
Input
Bit Emplacement dans rack
Voie de raccordement
Variable mémoire automate
adapter etprotéger
traiter lesignal
ISOLER
adapter à lalogique detraitement
visualiser
énergie
adaptation tensionet courant
filtrage etmise en forme
opto -coupleurs
Interface BUSmultiplexage
LED
Dialogue informations d’états
données mise en forme
P49
Coupleurs d’entrées
Coupleur d’entrées TOR
adressage
% IX 03 . 00
adapter etprotéger
traiter lesignal
ISOLER
adapter à lalogique detraitement
visualiser
énergie
adaptation tensionet courant
filtrage etmise en forme
opto -coupleurs
Interface BUSmultiplexage
LED
Dialogue informations d’états
données mise en forme
Coupleurs d’entrées
Coupleur d’entrées TOR
Type PNP
câblage
Alimentation des entrées24 v =
- +
P50
commun
Coupleurs d’entrées
Coupleur d’entrées TOR
câblage
Alimentation des entrées24 v =
- +
Type NPN
P50
commun
Coupleurs d’entrées
Conditions à remplir pour que l’information d’un capteur soit prise en compte correctement par l’automate programmable.
Présence capteur
devant mobile T1 T0
t
0
t
0
Présence capteur devant mobile
P51
T1 T0
t
0
t
0Signal sortie capteur
Rr
t
0
Ra
Présence capteur
devant mobile
Signal sortie capteur
Coupleurs d’entrées
T1 T0
t
0
Signal utile UC
Rr
t
0
t
0
Ra
t
0
t on c t off c
Signal sortie capteur
Présence capteur
devant mobile
Signal utile UC
Coupleurs d’entrées
T1 T0
t
0
Rr
t
0
t
0
Ra
t
0
t on c t off c
Signal sortie capteur
Présence capteur
devant mobile
Signal utile UC
T = T1 + Rr + t off c – Ra – t on c > t cycle APIT
Coupleurs d’entrées
t on c
Ra
T1 T0
t
0
Rr
t
0
t
0
t
0
t off c
Signal sortie capteur
Présence capteur
devant mobile
Signal utile UC
T’ = T0 + Ra + t on c – Rr – t off c > t cycle APIT’
Coupleurs d’entrées
Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.
Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée, l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !
S1
T0
t0
Coupleurs d’entrées
S1
T0
t0
S2
T0
t0
Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !
Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.
Coupleurs d’entrées
S1
T0
t0
S3
T0
t0
Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !
Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.
Coupleurs d’entrées
S1
T0
t0
S3
T0
t0
Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !
Coupleurs d’entrées
T0
t0
OK
NON
NON
P51
Coupleurs de sorties
Les coupleurs de sorties permettent d'agir sur les pré actionneurs. Les informations fournies par le processeur, stockées en mémoire image des sorties, sont envoyées au coupleur via le gestionnaire d'entrées/sorties.Le signal est ensuite traité par le coupleur pour réaliser la correspondance état logique et signal électrique.
Les caractéristiques principales d'une interface de sorties sont:• la technologie des sorties,• la nature, l'amplitude de la tension commandée et son intensité (ou puissance),• la modularité,• l'indépendance ou non des sorties (point commun).
adapter le signal
ISOLER
amplifier
Protéger
visualiser
énergie
fusibles
Relaistransistors
opto-coupleurs
Interface BUSmultiplexage
LED
Signal logique
Ordres
Coupleurs de sorties
Coupleur de sorties TOR
adressage
% QX xx . yy
Output
BitEmplacement dans rack
Voie de raccordement
Variable mémoireautomate
P52
Coupleurs de sorties
Coupleur de sorties TOR
adressage
% QX 06 . 15
adapter le signal
ISOLER
amplifier
protéger
visualiser
énergie
fusibles
Relaistransistors
opto-coupleurs
Interface BUSmultiplexage
LED
Signal logique
Ordres
Coupleurs de sorties
Coupleur de sorties TOR
Alimentation des sorties
24 v ~
Sorties Relais
Avec des sorties à relais, on peututiliser des charges alimentées enalternatif ou en continu.
P53
commun
Coupleurs de sorties
Coupleur de sorties TOR
Sorties statiques NPN
Alimentation des sorties24 v =
- +
commun
Coupleurs de sorties
Coupleur de sorties TOR
Sorties Statiques PNP
Alimentation des sorties24 v =
- +
Avec des sorties à transistors, on doit impérativementutiliser des charges alimentées en continu.
commun
Types d’architectures
L’évolution des automates programmables a entraîné une modification des systèmes automatisés, qui n’ont cessé d’évoluer des architectures centralisées vers des architectures décentralisées. Deux causes principales à ce mouvement :
L’évolution des besoins. Automatisation et flexibilité.
Les progrès technologiques. Équipements plus petits, plus performants et moins chers:• décentralisation des entrées/sorties,• décentralisation du traitement.
Types d’architectures
Utilisée dans des petites applications avec un nombre d’entrées / sorties limitées ne demandant qu’un développement logiciel simple.Une concentration géographique est aussi nécessaire pour éviter un câblage important. La mise en œuvre de systèmes automatisés plus complexes demande une étude logicielle très structurée pour une mise au point et une maintenance facilitée.
Architecture centralisée
UC
Rack principal Rack d’extension
Prolongement du BUS d ’E/S
UC
Rack principal Rack d’extension
Carte de liaison spécifique
Liaison série
P54
Types d’architectures
Architecture centralisée
Grande capacité d’E/S
Câblage important
Programme important
Architecture très fiable
Types d’architectures
Architecture décentralisée
Dans ce type d’architecture, l’API pilote des éléments concentrateurs d’entrées/sorties. Les coupleurs ne se trouvant plus dans l’armoire, il faut établir un lien avec l’UC : c’est le rôle du BUS de TERRAIN ou du BUS Capteurs Actionneurs.
Ce type d’architecture favorise la réalisation de machines modulaires et la décentralisation des postes de conduite et de diagnostic au cœur de l’installation. Le câblage est très simplifié, il faut faire attention, dans ces conditions, de ne pas retrouver un gros automate unique là ou plusieurs plus petits auraient simplifié le programme.
Types d’architectures
Architecture décentralisée
Simplification du câblage
Types d’architectures
Architecture décentralisée
PC (A.P.I.)
Entrées Sorties Sorties
Variateur
TDI
BUS de terrain
Coupleurde
communication
P55
Types d’architectures
Architecture décentralisée
C200H-RM201Coupleur maître d’E/S déportées
G71-OD 16
G71-OD 16
G71-OD 8
G72-ID 16
G72-ID 16
SYSMAC-BUS
API C200H
Types d’architectures
Décentralisation du traitement
PO(i) PO
(j)PO
(k)PO
(l)
Réseau local inter-automate
Une Partie Commande peut commander plusieurs Parties Opératives
UC
PC(i) UC
PC(j) UC
PC(k)
P55
Types d’architectures
Décentralisation du traitement
Réseau inter automates
Types d’architectures
Décentralisation du traitement
Réseau local inter-automate
UC
PO(k)
PC(k)UC PC(m)
Une Partie Opérative ne peut être en liaison avec plusieurs Parties Commandes !!
PO(k)
PO(l)
UC
PC(k)
Une Partie Commande peut commander plusieurs Parties Opératives
PO(j)
UC
PC(j)
Coupleurs intelligents
Coupleurs intelligents
UC
CI
processeur
Bus d’Entrées/Sorties
Les coupleurs intelligents sont des coupleurs qui réalisent, en plus du traitement du signal, un traitement de l'information reçue pour mettre à la disposition du processeur une information plus élaborée ou , réciproquement, qui élaborera à partir des informations du processeur un signal adapté au pré actionneur.Chaque coupleur utilise pour ce traitement un microprocesseur. Cette prise en charge par le coupleur, d'une partie du traitement, soulage le processeur de l'UC etaméliore les performances de l'automate programmable.
processeur
P56
Coupleurs intelligents
Coupleur analogique
Les coupleurs analogiques permettent d'établir la correspondance entre valeurs numériques et grandeurs analogiques.
Coupleur d’entrée analogiqueLes coupleurs d’entrée analogique permettent de transmettre au processeur une valeur numérique représentative du signal d'entrée analogique.
Coupleur analogique entréeCapteur analogique
Mémoire image des entrées
Bus d’E/S
Isoler CAN Processeur Mémoire
Coupleurs intelligents
Coupleur analogique
Les coupleurs analogiques permettent d'établir la correspondance entre valeurs numériques et grandeurs analogiques.
Coupleur de sortie analogiqueLes coupleurs de sorties analogiques convertissent une valeur numérique en signal analogique à destination des pré actionneurs.
Pré actionneurCoupleur analogique sortie Mémoire
image des sorties
Bus d’E/S
IsolerAmplifier CNA Processeur Mémoire
Coupleurs intelligents
Coupleur de régulation
Des applications particulières des cartes d'entrées/sorties analogiques permettent de faire de la régulation de température en utilisant des régulateurs du type PID (Proportionnel Intégral Dérivé)
Entrées analogiques
Sorties analogiques
Entrées TORSorties TOR
B
Coupleurs intelligents
Coupleur de comptage rapide
CompteurDécompteur
Compteur/Décompteur : indépendant du tour de cycle API
Entrées TOR Sorties TOR
Table de mots d’échange
F maxi =1OO Khz A
Z
Entrées codeur BBUS d’E/S Mémoire des données
Coupleurs intelligents
Coupleur de positionnement
UC CA
Carte d ’axe
Interface de puissance« Variateur »
moteur
RéseauEDF
F maxi =1OO Khz > 100 positions
codeur
Capteurs de sécuritéfin de course
consignes
retour d’informations
BUS
Coupleurs intelligents
Coupleur de communication
Lorsque le volume d'informations à échanger devient important:- Dialogue entre un API et des périphériques (écran, clavier, …) - Echange avec un autre API.
Coupleurs de communication série
Liaison point à point
Coupleurs intelligents
Coupleur de communication
Lorsque le volume d'informations à échanger devient important:- Dialogue entre un API et des périphériques (écran, clavier, …) - Echange avec un autre API.
Point de connexion réseau
réseau
Coupleur réseau
Coupleurs réseaux
Coupleurs de sortiesCoupleurs d’entrées
Synthèse
Tra
item
ent d
u si
gnal
Isol
emen
t
Tra
item
ent d
e l’
info
rmat
ion
PO PO
UC mémoire des données
P57
BUS E/S
Synthèse
P
Coupleurs d’entrées
Tra
item
ent d
u si
gnal
Isol
emen
t
Tra
item
ent d
e l’
info
rmat
ion
PO BUS E/S
P57
Coupleurs de sortiesCoupleurs d’entrées
Synthèse
Tra
item
ent d
u si
gnal
Isol
emen
t
Tra
item
ent d
e l’
info
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Tra
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PO PO
UC mémoire des données
BUS E/S
BUS E/S
P57
Synthèse
P
Coupleurs de sorties
Tra
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u si
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Isol
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Tra
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PO BUS E/S
P57
Coupleurs de sortiesCoupleurs d’entrées
Synthèse
Tra
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PO PO
UC mémoire des données
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BUS E/S
BUS E/S
P57
SynthèseUC mémoire des données
Mém
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Mém
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Var
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Var
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tats
BUS E/S BUS E/S
P57
Coupleurs de sortiesCoupleurs d’entrées
Synthèse
Tra
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u si
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Isol
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Tra
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rmat
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rmat
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PO PO
UC mémoire des données
Mém
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Mém
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Var
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ts
Alimentation des entrées
Alimentation des sorties
Alimentation A.P.I
BUS E/S
BUS E/S
P57
SynthèseA
lim
enta
tion
Configuration possible pour l’Automate
Un
ité
Cen
tral
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Cou
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Cou
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Cou
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Cou
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Cou
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ies
Cou
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ur
de
sort
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Cou
ple
ur
de
sort
ies
P57
Synthèse
Inventaire de ENTREESInformations des capteurs, du pupitre,….
nombre
caractéristiques
…
Choix des coupleurs appropriés
Caractéristiques électriques
Regroupement
Évolution possible
Catalogue constructeur
…
Inventaire des SORTIES
Pré-actionneurs et leurs caractéristiques
Technologique et logique
Signalisation
….
Choix des coupleurs appropriés
Caractéristiques électriques
Regroupement
Évolution possible
Catalogue constructeur
…
Mise en énergie d’un SAP
GJC
Mise en énergie – le matériel
La majorité des systèmes automatisés sont actuellement basés sur un mixage d’énergie électrique et pneumatique. La distinction entre énergie de puissance et énergie de commande se fait arbitrairement par les valeurs de tensions ou de pressions utilisées.
En puissance, les principales énergies utilisées sont:
- Électrique : 220/240 monophasé et 380/400 triphasé,
- Pneumatique : valeur industrielle entre 5 et 8 bars.
- Hydraulique : pression de 25 à 250 bars, plus dans les systèmes de presse.
En commande on utilise essentiellement l’énergie électrique en continu ou alternatif :
- On utilise le 24V alternatif pour la partie électromécanique des préactionneurs et pour le circuit câblé de mise en service du système,- On utilise le 24V continu (généralement fourni par l’API) pour l’alimentation des entrées via les capteurs.
Mise en énergie – le matériel
La mise en énergie d’un système automatisé piloté par un automate programmable doit se faireen respectant un ordre chronologique, symbolisé par le diagramme et les schémas de principe suivants.
L’application logicielle est elle aussi soumise à un minimum de méthodologie au moment de la mise sous tension.
Mise en énergie – le matériel
SG
220/24V
24v DC
220 V AC
TDI
220/220 V
SG
API
Départs moteurs« circuit de puissance »
L2
N
L1
L3
E
Fermeture du sectionneur général
Mise en énergie – le matérielP60
L1
L2
L3
N
SG
220/24V
24v DC
220 V AC
TDI
220/220 V
C0 C1
Circuit de commande
Circuit des sorties
E
SG
API
Départs moteurs
Mise en énergie – le matériel
Fermeture du sectionneur général
Alimentation du circuit de puissance
Alimentation du circuit de commande
Mise en énergie – le matériel
Alimentation du TDI
K_API1
Relais de sécurité
K_API2marche
arrêt
K_APIMST KA_PNE
P
Circuit de commande
C1
C0
Mise en énergie – le matériel
API
C1
C0
Visualisation de la mise sous tension
Mise en énergie – le matériel
- +
Circuit des entrées 24V DC
L1
L2
L3
N
SG
220/24V
24v DC
220 V AC
TDI
220/220 V
C0 C1
Circuit de commande
Circuit des sorties
E
SG
API
Départs moteurs
KAPI
Fermeture du sectionneur général
Alimentation du circuit de puissance
Alimentation du circuit de commande
Mise en énergie – le matériel
Alimentation de l’API
BP marche
Alim des entrées……………………..Alim UCTests UC (si Mode RUN)
Alimentation du TDI
Relais de sécurité
KAPI2marche
arrêt
KAPI1
KAPIMST KAPNE
P
Circuit de commande
Vers une entrée API
Mise en énergie – le matériel
API
Boucle de sécurité N
°1
Boucle de sécurité N
2
C1
C0
C1
C0
Relais de sécurité
KS KAxCommandes visualisations
ks
Circuit des sorties
Mise en énergie – le matériel
C0
Sorties non coupées
C1
Fermeture du sectionneur général
Alimentation du circuit de puissance
Alimentation du circuit de commande
Mise en énergie – le matériel
Alimentation de l’API
BP marche
Alim des entréesAlim des sorties non coupéesAlim UCTests UC (si Mode RUN)
Alimentation du TDI
RAZ de tous les Grafcets
Initialisation du Grafcet de sécurité
Alimentation des sorties coupées
Mise en énergie – le logiciel
2em cycle API
début
fin
gestion de la mise sous tension de la partie logicielle
P60
Relais de sécurité
KS KAxCommandes visualisations
ks
Circuit des sorties
Mise en énergie – le matériel
C1
C0
Sorties non coupées
2em cycle API
Sorties coupées
Fermeture du sectionneur général
Alimentation du circuit de puissance
Alimentation du circuit de commande
Mise en énergie – le matériel
Alimentation de l’API
BP marche
Alimentation des Sorties coupées
Alimentation du TDI
Alim des entréesAlim des sorties non coupéesAlim UCTests UC (si Mode RUN)
2em cycle API
Mise en énergie – le matérielA
lim
enta
tion
Un
ité
Cen
tral
e
Cou
ple
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inte
llig
ent
Cou
ple
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inte
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Cou
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Cou
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Cou
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Cou
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de
sort
ies
Cou
ple
ur
de
sort
ies
Cou
ple
ur
de
sort
ies
Cou
ple
ur
de
sort
ies
Sorties non coupées
Visualisations
des alarmes
Sorties coupées
Alimentation des Pré actionneurs
Relais de sécurité
KS KAxCommandes visualisations
ks
Circuit des sorties
Mise en énergie – le matériel
C1
C0
Sorties non coupées Sorties coupées
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matérielP61
Vanne d’isolement
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Filtre Régulateur Lubrificateur
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Filtre Lubrificateur
Réglage de la pression d’utilisation P2
Régulateur
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Lubrificateur
Apport d’huile dans l’air sec
Pressostat
WW
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
W
Sectionneur général
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
W
Sectionneurgénéral
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
W
Sectionneurgénéral
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Ouverture de la vanne manuelle
Signalisation présence pression
Mise en énergie – le matérielMise en énergie pneumatique P61
PO
W
Sectionneurgénéral
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
W
Sectionneurgénéral
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Ouverture de la vanne manuelle
Signalisation présence pression
Mise en énergie – le matérielMise en énergie pneumatique
Pilotage du sectionneur général pneumatique
Mise en pression progressive
PO
W
Sectionneurgénéral
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
W
Sectionneurgénéral
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Ouverture de la vanne manuelle
Signalisation présence pression
Mise en énergie – le matérielMise en énergie pneumatique
Mise en pression nominale
Pilotage du sectionneur général pneumatique
Mise en pression progressive
Présence d’une pression suffisante
PO
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
W
Sectionneurgénéral
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
PO
Pressostat
WW
W)(
Démarreur progressif
Mise en énergie pneumatique
Mise en énergie – le matériel
W
Sectionneurgénéral
Traitement de l’air
Vanne d’isolement
Fin
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