cours-s2 logique sequentielle
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EEA Automatique et informatique industrielle
Electronique Electrotechnique Automatique
Electricité
Electronique
Motorisation
Logique combinatoire
Logique Logique ssééquentiellequentielle
S1
S2
S3
S4
Automates programmables
Systèmes linéaires automatisés
Logique séquentielle
EEA Automatique et informatique industrielle
I- Introduction
En logique combinatoire les sorties binaires d’un système dépendent d’entrées binaires sous forme d’équations logiques.
Dans les systèmes séquentiels cela ne suffit pas.
Exemple : Schéma bloce1
e2
e3
Système combinatoire
s1
s2
s1=f(e1,e2,e3)s2=f(e1,e2,e3)
Exemple : Commande d’une lampe L à partir d’un bouton poussoir ‘a’Conditions initiales :
le bouton poussoir relâché et la lampe est éteinte
à t=0, on appuie sur ‘a’ et L s’allumeQuand à t1 on relâche ‘a’, L reste allumée
Ultérieurement (à t2), on appuie à nouveau sur ‘a’, L s ’éteintA t3 on relâche ‘a’ et L reste éteinte
L=0a=0tt33
L=0a=1tt22
L=1a=0tt11
L=1a=1t=0t=0
L=0a=0CICI
tempstemps
EEA Automatique et informatique industrielle
Retour aux conditions initiales
a Lampe séquentielle
L
On ne peut pas décrire le fonctionnement désiré avec une équation logique. L’état de L dépend de son état précédent.
Nouveau Schéma bloc
a
l
Lampe séquentielle
L
l est une variable binaire qui donne l’état actuel de la lampel=0 lampe éteintel=1 lampe allumée
L est une variable binaire qui donne l ’état futur de la lampeL=0 la lampe va s’éteindreL=1 la lampe va s’allumer
EEA Automatique et informatique industrielle
Table de vérité
011101110000
Lla
Équation logique
L = a.l + a.l
On peut maintenant utiliser les technologies classiques pour représenter ce système:
Technologie relaisTechnologie NANDetc…
EEA Automatique et informatique industrielle
La différence entre l’état futur et l’état présent dépendra de la technologieutilisée
Technologie électronique (porte NAND)
a
St
t
~100ns
&a S=a
Technologie pneumatique ~ 100 ms
Automates programmables (S2) ~ 10 µs
Microcontroleur (S3) ~ 10 µs
ChronogrammesPartie de câblage
EEA Automatique et informatique industrielle
Technologie relais
+ -
+ -
a X
x L
+ -
+ -
a X
x L
+ -
+ -
a X
x L
+ -
+ -
aX
x L
a
X
L
xt
t
t
t
~1msTemps de collage Temps de décollage
t1 t2 t3 t4t0
ChronogrammesSchéma du câblage à t0, t4
Schéma du câblage à t1 Schéma du câblage à t2 Schéma du câblage à t3
EEA Automatique et informatique industrielle
II- Grafcet
a) Historique
b) Composantes du Grafcet
-1977 Naissance du GRAphe Fonctionnel de Commande, Etapes /Transitions
-1987 le GRAFCET est adopté comme norme internationale
Etapes, transitions, et liaisons orientées
Actions associéesaux étapes
Conditions logiques(réceptivités) associées
aux transitions
Règles d’évolution
EEA Automatique et informatique industrielle
c) Modèle de GRAFCET
Exemple d’un GRAFCET en 3 étapes
0
1
2
Condition logique ou Réceptivité
Etape initiale
Action associée
3ième Etape
R0
R1
R2
Action associée
Action associée
Transition
EEA Automatique et informatique industrielle
Règles de syntaxe
- Une étapes est soit active soit inactive;
- Si l’étape est active, l’action associée est réalisée;
- La condition logique associée à une transition doit être vérifiée (vraie) pour pouvoir la franchir;
- Les liaisons se font de haut en bas sinon elle nécessite une flèche.
- On associe à chaque étape une variable X indicée du numéro de l’étapeXn = 0 étape inactiveXn = 1 étape active
- Respecter l’alternance Etape-Transition
Transition
0
1
2
Condition logique ou Réceptivité
Etape initiale
Action associée
3ième Etape
R0
R1
R2
Action associée
Action associée
EEA Automatique et informatique industrielle
1- Etat initial du grafcet
Les étapes Initiales sont celles qui sont actives au début du fonctionnement.On les représente en doublant les côtés des symboles.
On appelle début du fonctionnement le moment où le système n’a pas besoin de se souvenir de ce qui s’est passé auparavant (allumage d’un système, bouton ‘Reset’…).
Ce sont souvent des étapes d’attente.
d) Les 5 Règles d’évolution
0 Action associée
EEA Automatique et informatique industrielle
2- Transition franchissable
Une transition est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives et elle est franchissable si la réceptivité associée est vraie. Elle est alors obligatoirement franchie.
3- Franchissement
Le franchissement d’une transition entraîne l’activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes, ET la désactivation de TOUTES les étapes immédiatement précédentes.
Chronogrammes
X4
X5
X6
a
t
t
t
t
4 5
6
Partie de GRAFCET
a
Convergence en ‘ET’’
Si les étapes 4 et 5 sont actives et la réceptivité a est vraie alors l’étape 6est activée et les étapes 4 et 5 sont désactivées.
Exemple 1 :
EEA Automatique et informatique industrielle
4- Franchissement simultanés
Plusieurs transitions SIMULTANEMENT franchissables sont simultanément franchies
t
t
t
t
X4
a
b
X6
X5
t
5 6
4
a b
Divergence en ‘Ou’’
Les réceptivités a et b sont vraies et si l’étape 4 est activée alors les étapes 5 et 6 sont activées et l’étape 4 est désactivée.
Partie de GRAFCET ChronogrammesExemple 2 :
EEA Automatique et informatique industrielle
Exemple 3 : ChronogrammesPartie de GRAFCET
X4
X5
a t
t
t
Si l’étape 4 est active et la réceptivité a est vraie alors les étapes 5 et 4 sont activées simultanément.L’étape 4 est déjàactive et le reste.
4
5
a
OU
ET
5- Activation et désactivation simultanées
Si une étape doit être à la fois activée et désactivée, elle reste active
EEA Automatique et informatique industrielle
e) Divergences et convergences en OU
Choix entre plusieurs séquences
Cas d’un choix unique
4
6 75
8
a.b.c a.b.c a.b.c
4
6 7
a
5
b c
8
Possibilité de choix multiples
EEA Automatique et informatique industrielle
Plusieurs séquences simultanément exécutées
f) Divergences et convergences en ET
4
6
75
11
8
9
10
Synchonisation sur la séquence la plus lente
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g) Actions associées aux étapes-Action continue :
l’action dure tant que l’étape est active.-Action retardée (D) :
si l’étape est toujours active, l’action est exécutée avec un retard.
Exemple :
2 D M=1D=5s
a
X2
M
a
t
t
t
5s
X2
M
a
t
t
t
5s
CAS 1X2 est toujours active au bout de 5s, l’action M est exécutée
CAS 2X2 n’est plus active au bout de 5s, l’action M n’est pas exécutée
EEA Automatique et informatique industrielle
-Action limitée dans le temps (L) :
si l’étape est toujours active, l’action est exécutée pendant une durée prédéfinie.
4 L M=1L=2s
a
X4
M
a
t
t
t
2s
X4
M
a
t
t
t
CAS 1a=1 après un temps t>2s, l’action M est exécutée pendant 2s àpartir de l’activation de l’étape X4
Exemple :
2s
CAS 2a=1 après un temps t<2s, l’action M est exécutée pendant un temps plus court que 2s
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-Association d’action retardée et limitée (D) et (L) :
Si l’étape est toujours active, l’action est exécutée pendant une durée prédéfinie.
6 L D M=1L=2s D=5s
a
X6
M
a
t
t
t
2s5s
-Temporisation :
Stopper l’exécution du GRAFCET pendant une durée déterminée.
7 D T=1D=10s
X7.T
X7
T t
t
t
10s
8
X8
Exemple :
Exemple :
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III- Fonction mémoire
a) Système Marche-Arrêt
-Schéma bloc :
Conditions Initiales nulles : m = 0 a = 0 F=0Appuyer sur ‘m’ m = 1 a = 0 F = 1Relacher ‘m’ m = 0 a = 0 F = 1 Appuyer sur ‘a’ m = 0 a = 1 F = 0Relacher ‘a’ m = 0 a = 0 F = 0
Retour aux Conditions Initiales
L’état de F dépend de son état précèdent, d’où l’introduction de la variable f qui traduit l’état Actuel de F
SystèmeMarche/arrêt
m
aF
EEA Automatique et informatique industrielle
- Nouveau Schéma bloc :
SystèmeMarche/arrêt
ma Ff
- Table de vérité :
10111
10011
11101
11001
00110
00010
11100
00000
FmFafam
Il y a un problème de priorité si a = m = 1 Fa si a est prioritaire sur m (a/m arrêt prioritaire)Fm si m est prioritaire sur a (m/a marche prioritaire)
- Equations logiques : Fa = m + a.fFm = a.(m+f)
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b) Bascule R-S
Les bascules logiques sont les éléments les plus simples qui constituent les mémoires. Les mémoires sont réalisées par des opérateurs logiques qui peuvent stocker une information jusqu’à ce que cette information soit effacée par une autre information.
L’opération de stockage d’information s’appelle "SET" (Mise à 1)
L’opération d’effacement s’appelle "RESET" (Mise à O).
i) Définition
RR
SSQQBasculeBascule
Table de vTable de vééritritéé
X111X010X1011000000QqRS
Dépend de l’étape précédente q
Interdit
La valeur de X n’a pas d’importance
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Equation logique :Equation logique : qRSQ ⋅+=
&&
&&
&&
&&
SS
RR
QQS
RqR ⋅
Transformation NAND :Transformation NAND : qRSqRSQ ⋅⋅=⋅+=
SchSchééma dma d’’une basculeune bascule
S
R
Q
t
t
t
ChronogrammeChronogramme
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ii) Application au GrafcetUne Une éétape de tape de grafcetgrafcet est un exemple de cellule mest un exemple de cellule méémoire moire àà S prioritaire,S prioritaire,((cfcf rrèègle ngle n°° 5): activation prioritaire sur la d5): activation prioritaire sur la déésactivationsactivation
Exemple du monte charge:Exemple du monte charge:Un Un moteur Mmoteur M peut tourner dans les 2 sens notpeut tourner dans les 2 sens notéés s MD MD et et MMMM etet permet permet la montla montéée ou la descente de ou la descente d’’un plateau.un plateau.
Deux Deux capteurscapteurs de position notde position notéés s BasBas et et HautHaut permettent de dpermettent de déétecter tecter les positions extrêmes du plateau.les positions extrêmes du plateau.
Un Un bouton poussoir bouton poussoir DcyDcy permet de dpermet de déémarrer le systmarrer le systèème me àà partir des C.I.partir des C.I.
C.I.:C.I.: Plateau en bas, moteur arrêtPlateau en bas, moteur arrêtéé de de DcyDcy relâchrelâchéé
MDMDMMMM
BasBas
HautHaut
DcyDcy
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GrafcetGrafcet
0
1
2
Attente
Bas. Dcy
Haut
Bas
MM=1
MD=1
SchSchééma blocma bloc Monte chargeMonte chargeDcyDcyBasBasHautHaut
MMMMMDMD
Dcy
Bas
Haut
t
t
t
t
t
MM
MD
**
∆∆
∆∆
∆∆ retard mretard méécaniquecanique
**
**
Tps de montTps de montééee
Tps de descenteTps de descente
* retard technologique* retard technologique
ChronogrammeChronogramme
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0
1
2
Attente
Bas. Dcy
Haut
Bas
MM=1
MD=1
S0 = Init + Bas.Q2
R0 = Q1
S1 = Q0.Dcy.BasR1 = Q2 + Init
S2 = Q1.HautR2 = Q0 + Init
EquationsEquationsGrafcetGrafcetEtape 0
Etape 1
Etape 2
Condition d’activation
Condition de désactivation
Condition d’activation
Condition de désactivation
Condition d’activation
Condition de désactivation
Traduction du Traduction du grafcetgrafcet en cellule Ren cellule R--SS1 1 éétape = 1 cellule Rtape = 1 cellule R--SSSSnn = condition d= condition d’’activation de lactivation de l’é’étape ntape nRRnn = condition de d= condition de déésactivation de lsactivation de l’é’étape ntape nInitInit = bouton poussoir pour initialiser le = bouton poussoir pour initialiser le grafcetgrafcet
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S0 = Init + Bas.Q2
R0 = Q1
S1 = Q0.Dcy.BasR1 = Q2 + Init
S2 = Q1.HautR2 = Q0 + Init
EquationsEquations
Init Dcy Bas Haut
Etape0
Q0S0
R0
Etape1
Q1S1
R1
Etape2
Q2S2
R2
≥ 1&
&
&
≥ 1
≥ 1
MM
MD
Masse
EEA Automatique et informatique industrielle
S0 = Init + Bas.Q2
R0 = Q1
EquationsEquations&&
&&
&&
&&
SS
RR
QQS
RqR ⋅
Transformation des Transformation des ééquations pour le câblage NANDquations pour le câblage NAND
R0 = Q1S0 = Init + Bas.Q2= Init . Bas.Q2
&&
&&QQ00
QQ11
QQ22
&& &&
&& 0R
Init
2QBas .
&&
&&
0S2QBasInit ⋅⋅
InitInit DcyDcy BasBas HautHaut
EEA Automatique et informatique industrielle
Câblage RELAISCâblage RELAIS
+ -w1
+ -Init
W
X
Y
Dcy
Bas
Haut Z
y1q21
q00q11
Q0
0120 QQQBasInitQ ⋅+⋅+=
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IVIV-- Programmation des APIProgrammation des API
Un API est un systUn API est un systèème me éélectronique programmable lectronique programmable utilisutiliséé pour piloter un systpour piloter un systèème de production me de production conformconforméément ment àà un programme placun programme placéé dans sa mdans sa méémoire.moire.
Un API se caractUn API se caractéérise par:rise par:
--le nombre dle nombre d’’entrentrééeses
--le nombre de sortiesle nombre de sorties
--des variables internesdes variables internes
--des instructions de programmationdes instructions de programmation
a) Définition
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Un API est le cœur de la partie commande et il est en relation avec les autres parties du système grâce à son interface d’entrée-sortie
Un API est programmé à l’aide des langages spécialisés, fournis parle constructeur et utilisables à travers une interface (PC, pupitre)
Ces langages peuvent être classCes langages peuvent être classéés en 5 familles:s en 5 familles:
1) Instruction list (IL): langage textuel de type assembleur
b) Les divers langages
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3) Ladder diagram (LD): langage graphique, très utilisé en milieu industriel, car il s’inspire des circuits commande basés sur la logique combinatoire,les équations étant câblées à l’aide des contacts et des relais.
2) Structured text (ST): langage textuel similaire au Pascal
4) Function Block diagram (FBD): langage graphique langage graphique permettant permettant dd’’exprimer le comportement des fonctions comme un ensemble de boexprimer le comportement des fonctions comme un ensemble de boîîtes noirestes noiresinterconnectinterconnectéées ( portes logiques).es ( portes logiques).
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5) Sequential Function Charts (SFC): langage graphique langage graphique permettant de structurer tout comportement spermettant de structurer tout comportement sééquentiel pouvant être dquentiel pouvant être déécrit crit dans ldans l’’un des 4 autres langages.un des 4 autres langages.
Exemple de programmation de l’API OMRON C20H en langage LADDER
Il possède:
-12 entrées numérotées de 0 à 11
-8 sorties numérotées de 200 à 207
-100 variables internes numérotées de 1000 à 1099
EEA Automatique et informatique industrielle
LL ’’additionneur binaireadditionneur binaire
AA
BB
RR
SSAdditionneurAdditionneur
00
22 207207
200200 Equations:
BAR ⋅=BABAS ⋅+⋅=
Programme:
00 22
00
00
22
22
200200
207207
c) Exemple
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d) Programmation d’une cellule R-S
utilisation de variable interne
qRSQ ⋅+= SS
RR
Bascule RBascule R--SS
11
33
10001000
qq 10001000
11
33 10001000
10001000
EEA Automatique et informatique industrielle
Le monteLe monte--chargecharge
InitInitDcyDcy
MMMMMonte chargeMonte charge
00
11200200
BasBas
66HautHaut55
MDMD207207
EtapeEtape 0 (Q0 (Q00): 1000): 1000EtapeEtape 1 (Q1 (Q11): 1001): 1001EtapeEtape 2 (Q2 (Q22): 1002): 1002
00
55
10011001
10021002
10001000
10001000
S0 = Init + Bas.Q2
R0 = Q1 R0 = Q1
QQ00=S=S00+R+R00.q.q00
avecavec
Equations:
e) Exemple
EEA Automatique et informatique industrielle
10001000 11
10021002 00
10011001
10011001 66
10001000 00
200200
10021002
55
10011001
10011001
10021002
20720710011001
QQ11=S=S11+R+R11.q.q11
QQ22=S=S22+R+R22.q.q22
S1 = Q0.Dcy.BasR1 = Q2 + Init
avecavec
avecavec S2 = Q1.HautR2 = Q0 + Init R2 = Q0 . Init
R1 = Q2 . Init
Equations:
Equations:
QQ00: 1000: 1000QQ11: 1001: 1001QQ22: 1002: 1002
Init:0Dcy:1
MM:200
Bas:5Haut:6
MD:207
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f) Temporisation en langage LADDER
- Schéma général
TIM
ø
TIM 10
TIM 10
ø t
t
t
n° temporisation
Valeur X 0.1 sPrécédée de #
ChronogrammeChronogramme
10
# 30
3 s
Ma200ø
EEA Automatique et informatique industrielle
- Action retardée
TIM
ø
ø
# 50
TIM ø 200
a
M 5 s
Ma200ø
t
t
- Action limitée dans le temps
TIM
ø
ø
# 20
TIM ø 200ø
a
M 2 st
t
ChronogrammeChronogramme
ChronogrammeChronogramme
EEA Automatique et informatique industrielle
- Action retardée et limitée dans le temps
TIM
ø
# 50
TIM ø 200ø
ø
TIM
1
# 20
TIM ø
TIM 1
a
M 2 st
t
5 s
Ma200ø
ChronogrammeChronogramme
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