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CING 2 N. VANDENBROUCKE

École d'Ingénieurs du Littoral Côte d’Opale CING 2 – Tronc Commun

TRAVAUX PRATIQUES D’AUTOMATISME

Durée : 6 heures

TSX 57 AVEC BUS FIPIO

SUR TRAITEMENT DE SURFACE A 2 CHARIOTS

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1. Objectif du TP

Ce TP a pour but de mettre en œuvre la programmation sur l’atelier logiciel Unity PRO de Schneider. L’automatisme sera géré par un automate TSX 57 de Télémécanique associé à un réseau FIPIO. La programmation à développer portera sur une maquette de traitement de surface industriel par immersion des pièces dans différents bains de traitement.

2. Présentation de la maquette

La maquette (figure 1) est constituée d’une partie opérative et d’une partie commande.

Figure 1 . Maquette traitement de surface

2.1. Partie opérative

Elle est constituée de 2 chariots, appelés respectivement "chariot gauche" et "chariot droit". Chacun de ces chariots est équipé d’un disque métallique permettant une lecture de position par 10 détecteurs inductifs montés au-dessus du châssis.

La figure 2 présente le synoptique avec cette partie opérative.

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Figure 2 . Synoptique traitement de surface

L’ensemble est constitué de 2 postes d’attente 1 et 9 en retrait afin de permettre le chargement ou le déchargement des paniers aux postes repérés 2 et 8 et d’un groupe de 7 bacs contenant les bains suivants :

- Bac n°2 : chargement et déchargement, - Bac n°3 : bain de traitement (poste d’attente), - Bac n°4 : bain de rinçage 1 - Bac n°5 : bain de rinçage 2, - Bac n°6 : bain de rinçage 3, - Bac n°7 : bain de dégraissage (poste d’attente), - Bac n°8 : chargement et déchargement.

La voie entre les postes 4 et 6 est une voie commune aux deux chariots.

La saisie des paniers est réalisée en déplaçant le bras d’un chariot de bas en haut. Les déplacements d’un chariot transportant un panier se font avec le bras en haut tandis que les déplacements d’un chariot sans panier se font avec le bras en bas.

2.2. Partie commande

La partie commande comprend :

- Des boutons de commande manuelle pour chacun des chariots.

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Figure 3 . Partie dialogue chariot gauche

Figure 4 . Partie dialogue chariot droit

- Un bouton de sélection de mode marche Auto ou Manu.

Figure 5 . Partie dialogue auto/manu

- Un bouton de départ cycle (DCY).

Figure 6 . Partie dialogue départ cycle

- Un bouton d’arrêt d’urgence associé à un voyant.

Figure 7 . Partie dialogue AU

- Une roue codeuse et un afficheur BCD.

Figure 8 . Partie dialogue afficheur/choix_de_cycle

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3. Présentation du système d’automatisme

Le système d’automatisme est réalisé par un automate TSX57154, l’interface avec la maquette est réalisée par deux modules de 16 entrées TOR (TBX CEP1622), et un module de 16 sorties TOR (TBX CSP1622).

Figure 9 . Éléments du réseau FIPIO

La connexion entre l’automate TSX57 et les autres modules est réalisée par un réseau FIPIO. Ce réseau permet de voir dans le TSX57 les entrées et sorties connectées aux trois autres éléments.

Figure 10 . Automate maître

Figure 11 . Automate module TBX 16 sorties TOR (TBX CSP1622)

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Figure 12 . Automate module TBX 16 entrées TOR (TBX CEP1622)

La zone d’adressage du TSX57 affectée au premier module TBX de 16 entrées est :

- %I\2.2\0.0.0 à %I\2.2\0.0.15

La zone d’adressage du TSX57 affectée au second module TBX de 16 entrées est :

- %I\2.3\0.0.0 à %I\2.3\0.0.15

La zone d’adressage du TSX57 affectée au module TBX de 16 sorties est :

- %Q\2.1\0.0.0 à %Q\2.1\0.0.15

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4. Repérage des entrées/sorties

SYMBOLE COMMENTAIRES TSX57

ENTREES Chariot gauche Chariot droit ADRESSE TYPE

p8 Détecteur de position poste n°8 %I\2.3\0.0.0 EBool


fhd Fin de course Haut %I\2.3\0.0.2 EBool

fbd Fin de course Bas %I\2.3\0.0.3 EBool



fhg Fin de course Haut %I\2.3\0.0.6 EBool

fbg Fin de course Bas %I\2.3\0.0.7 EBool

p3p2 Détecteur de position poste n°3 Détecteur de position poste n°2 %I\2.3\0.0.8 EBool






stop (ag) Détecteur chariot droit %I\2.3\0.0.14 EBool

stop (ad) Détecteur chariot gauche %I\2.3\0.0.14 EBool

au Arrêt d’urgence %I\2.3\0.0.15 EBool

bphg BP Montée %I\2.2\0.0.0 EBool

bpbg BP Descente %I\2.2\0.0.1 EBool

bpgg BP Gauche %I\2.2\0.0.2 EBool

bpdg BP Droite %I\2.2\0.0.3 EBool

bphd BP Montée %I\2.2\0.0.4 EBool

bpbd BP Descente %I\2.2\0.0.5 EBool

bpgd BP Gauche %I\2.2\0.0.6 EBool

bpdd BP Droite %I\2.2\0.0.7 EBool

rc1 Roue Codeuse poids 1 %I\2.2\0.0.8 EBool




manu Commutateur position marche manuelle %I\2.2\0.0.12 EBool

auto Commutateur position marche automatique %I\2.2\0.0.13 EBool

dcy Départ cycle %I\2.2\0.0.14 EBool

SORTIES AF1 Afficheur poids 1 %Q\2.1\0.0.0 EBool

AF2 Afficheur poids 2 %Q\2.1\0.0.1 EBool



KLA Avertisseur sonore %Q\2.1\0.0.4 EBool

VOY Voyant d’arrêt d’urgence %Q\2.1\0.0.5 EBool

HD (MD) Haut (Monter) %Q\2.1\0.0.6 EBool

BD (DeD) Bas (Descendre) %Q\2.1\0.0.7 EBool

GD Gauche %Q\2.1\0.0.8 EBool

DD (DrD) Droite %Q\2.1\0.0.9 EBool

HG (MG) Haut (Monter) %Q\2.1\0.0.10 EBool

BG (DeG) Bas (Descendre) %Q\2.1\0.0.11 EBool

GG Gauche %Q\2.1\0.0.12 EBool

DG (DeG) Droite %Q\2.1\0.0.13 EBool

VARIABLES INTERNES Ncy Numéro du cycle %MW0 INT

Cpt Compteur de paniers %MW1 INT

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5. Manipulation

La manipulation consistant à programmer l’automatisme de gestion du traitement de surface grâce à l’atelier logiciel Unity pro.

5.1. Configuration

Dans un premier temps, il vous est demandé du configurer le matériel : c’est à dire l’automate (en version 2.0) ainsi que tout le réseau (modules TBX d’entrée et de sortie). Pour sélectionner correctement le matériel réellement présent sur le système, on prendra soin de vérifier la référence de celui-ci.

Ensuite, faites un "double clic gauche" sur la carte FIPIO pour effectuer le paramétrage du réseau.

A chaque nœud du réseau, configurer le matériel présent (voir figure 15).

Figure 15 . Configuration du réseau

Pour terminer, il faut valider votre configuration.

5.2. Déclaration des variables

Avant de se lancer dans la programmation, il convient d’associer un symbole aux entrées-sorties afin de simplifier les programmes. Pour cela, il vous faut associer à vos variables un mnémonique défini dans le tableau de repérage des entrées-sorties.

Ouvrir chaque module inséré et dans l’onglet "Objets d’E/S", associer un mnémonique à l’adresse de chaque entrées-sorties utilisée en se reportant à la table du paragraphe 4. Les mnémoniques peuvent être également saisis dans la table des "variables élémentaires" que l'on trouve dans l'arborescence du navigateur du projet.

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Il est également possible de définir les variables dans la fenêtre "Variables élémentaires" du menu "variables et instances FB" dans le navigateur du projet.

Créer ensuite une table d’animation en y ajoutant les variables déclarées précédemment.

Il ne reste plus qu’à transférer la configuration au TSX 57 en ayant au préalable validé la reconfiguration globale et généré le projet. Choisissez un transfert de PC vers L’AUTOMATE après vous être connecté.

Tester enfin vos variables en utilisant la table d’animation.

5.3. Programmation

Nous allons maintenant programmer deux cycles indépendants automatiques appelés chariot gauche et chariot droit, le mode de marche manuel, et ensuite, la synchronisation des deux chariots sous forme d’un partage de ressources. Pour simplifier notre étude, la sélection entre les cycles se fera grâce à la roue codeuse :

- Roue codeuse en position 0 : cycle manuel. - Roue codeuse en position 1 : cycle automatique du chariot gauche. - Roue codeuse en position 2 : cycle automatique du chariot droit. - Roue codeuse en position 1 ou 2 : cycle automatique synchronisé.

On suppose qu’il y a au préalable un panier en attente au poste n°2 (chargement) déposé par l’utilisateur.

Afin de déterminer le numéro du cycle, la valeur de la roue codeuse sera copiée bit par bit dans une variable appelée "Ncy" de type INT (mot d’adresse %MW) qui sera évaluée à l’aide d’un bloc de comparaison.

5.3.1. Cycle n°0 (position "manu") : mode manuel

Le cycle manuel doit notamment permettre de remettre en position initiale les deux chariots manuellement en cas de procédure d’arrêt d’urgence ou réinitialiser le compteur de paniers Cpt par appui sur dcy. Il s’agit, ici, d’affecter les boutons poussoirs aux sorties des deux premiers cycles.

Le cycle manuel commence si l’interrupteur est en position "manu", la roue codeuse sur "0" et si les autres cycles (programmés après) sont à l’arrêt (grafcet en situation initiale). La figure 16 ci-dessous donne le grafcet du cycle manuel.

Figure 16 . Grafcet du mode manuel

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Remarque : Ne pas oublier pas d’insérer les contacts de fin de course de position extrême afin d’éviter que les chariots ne sortent de la crémaillère. En cas d’appui simultané sur des boutons poussoirs déplaçant le chariot dans des directions opposées (droite-gauche et haut-bas), le chariot doit rester à l’arrêt. L’afficheur sera utilisé pour indiquer le numéro du cycle en cours d’exécution.

5.3.2. Cycle n°1 (position "auto") : chariot gauche

Si le chariot gauche est au poste n°1 et que le treuil est en position basse, et si la roue codeuse est en position "1", et si le compteur de paniers est inférieur à 3, une action sur le bouton "dcy" permet un départ du cycle.

Le chariot gauche prend le panier du poste de chargement (poste n°2), puis le transporte au poste n°3 pour y subir un dégraissage chimique pendant 3 secondes. Il attend ensuite que la voie entre le poste 4 et le poste 6 soit libre (ressource commune). Le voyant reste alors allumé tant que la ressource n’est pas disponible. Si la ressource est disponible, le chariot se dirige vers l’un des postes de rinçage selon la valeur du compteur de paniers :

- Si Cpt = 0 : poste n°4 - Si Cpt = 1 : poste n°5 - Si Cpt = 2 : poste n°6

Une fois le panier déposé à ce poste, la variable "Cpt" est incrémentée, l’afficheur est mis à jour et le chariot revient en position initiale sans le panier.

Le compteur de paniers devra être mis à zéro à chaque initialisation ou démarrage de l’automate ainsi que durant le mode manuel.

5.3.3. Cycle n°2 (position "auto") : chariot droit

Si le chariot droit est au poste n°9 et que le treuil est en position basse, et si la roue codeuse est en position "2", et si le compteur de paniers est supérieur à 0, une action sur le bouton "dcy" permet un départ du cycle.

Le chariot droit se déplace jusqu’au poste n°7 et attend que la voie entre le poste 4 et le poste 6 soit libre (ressource commune). Le voyant reste alors allumé tant que la ressource n’est pas disponible. Si la ressource est disponible, le chariot droit récupère le panier à l’un des postes de rinçage en fonction de la valeur du compteur de paniers :

- Si Cpt = 1 : poste n°4 - Si Cpt = 2 : poste n°5 - Si Cpt = 3 : poste n°6

Une fois le panier repris à ce poste, la variable "Cpt" est décrémentée, l’afficheur est mis à jour et le panier est ensuite emmené au poste n°7 pour y subir un traitement de 2 secondes. Le chariot va finalement transporter ce panier pour le laisser au poste de déchargement (poste n°8), avant de revenir en position initiale.

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5.3.4. Cycle de synchronisation des deux chariots (position "auto") :

Le cycle synchronisé consiste à s’assurer que la voie entre le poste 4 et le poste 6 est disponible (ressource commune) afin d’autoriser le déplacement d’un chariot à la fois sur cette voie.

Lorsque la voie est occupée par un chariot, l’avertisseur sonore doit retentir pour signaler son utilisation.

La priorité est donnée au chariot gauche si les deux chariots demandent d’utiliser la voie commune en même temps.

Remarque : si les actions sont correctement coordonnées, les deux chariots ne doivent pas se percuter. Dans le cas contraire un contacteur situé sur le chariot gauche bloquera le système.

La figure 17 ci-dessous donne le grafcet du cycle automatique.

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Figure 17 . Grafcet du mode automatique

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5.4. Travail demandé

1 – Ecrire les grafcets partiels correspondant à ce processus en utilisant une structuration avec grafcet arbitre pour décrire le partage de ressource :

Le grafcet du cycle manuel d’étape initiale 0.

Le grafcet du cycle automatique du chariot gauche d’étape initiale 100.

Le grafcet du cycle automatique du chariot droit d’étape initiale 200.

Le grafcet arbitre d’étape initiale 300. Lorsque cette étape n’est pas active (ressource occupée), l’avertisseur sonore doit retentir.

2 – Effectuer la programmation des grafcets des cycles décrits précédemment en langage Grafcet (SFC) dans l’ordre suivant :

Le programme manuel dans une nouvelle section appelée « MANUEL ».

Le programme automatique du chariot gauche dans une nouvelle section appelée « AUTOMATIQUE ».

Le programme automatique du chariot droit dans cette même section.

Le programme du grafcet arbitre permettant de synchroniser les deux cycles automatiques dans cette même section.

3 – Dans le cadre d’une programmation en langage SFC, Il est nécessaire dans vos programmes d’implanter un système de sécurité par l’intermédiaire de l’arrêt d’urgence et du voyant. Il faut aussi que les programmes se réinitialisent à chaque procédure d’arrêt d’urgence.

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Annexe : variables internes

Bits et mots internes : ce sont des variables utilisateurs, que l'on peut lire ou écrire :

- %M12 - bit numéro 12 de type EBOOL - %MW54 – mot (2 octets) numéro 54 (type INT) : l’accès au bit de poids faible, par

exemple, de ce mot s’effectue grâce à la syntaxe %MW54.0

Etape d’un grafcet : après la création d’une étape notée Xi, il est possible d’accéder à :

- L’état de l’étape par la variable Xi.x - Le temps d’activation de l’étape par la variable Xi.t

Temporisation : pour réaliser une temporisation à l’appel, il est possible de comparer le temps d’activation d’une étape (variable temporelle) à un temps prédéfini (constante temporelle) qui s’écrit alors sous la forme : t#ValeurUnité où « Valeur » représente la durée et « Unité » représente la base de temps. La comparaison d’une variable temporelle à une

constante temporelle est effectuée à l’aide d’un bloc de comparaison.

Compteur : les opérations sur les compteurs peuvent être réalisées à l’aide de blocs d’opération et peuvent être programmées en langage Ladder (LD) dans une nouvelle section.

Bits système :

- %S12 : bit système mis à 1 lorsque l’automate est en RUN et à 0 sinon (STOP ou INITIALISATION).

- %S13 : bit système mis à 1 lorsque l’automate est en RUN et remis à 0 à la fin du premier cycle de programme.

Etape initiale : pour autoriser plusieurs étapes initiales dans une même section, il faut activer l’option « Activer plusieurs jetons » dans les préférences du projet.

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Qualificatif d’actions :

Indicateur Signification Description

N Action continue Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 1. Lorsque l’étape devient inactive, l’action passe à 0.

R Action mémorisée (mise à 0)

Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 0. L’action reste à 0 même lorsque l’étape correspondante devient inactive.

S Action mémorisée (mise à 1)

Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 1. L’action reste à 1 même lorsque l’étape correspondante devient inactive.

L Action limitée dans le temps

Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 1. L’action repasse à 0 lorsque la durée définie est écoulée même si l’étape est encore active ou si l’étape devient inactive.

D Action retardée Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 1 après que la durée définie soit écoulée. L’action repasse à 0 dès que l’étape devient inactive. Si l’étape devient inactive avant écoulement du temps, l’action ne passe pas à 1.

P Action impulsionnelle

Lorsque l’étape devient active, l’action passe à 1 et le reste pendant un seul cycle de programme quel que soit l’évolution de l’activité de l’étape.

DS Action retardée et mémorisée

Lorsque l’étape devient active, l’action passe et reste à 1 après que la durée définie soit écoulée. L’action ne repasse à 0 que si elle est réinitialisée dans une autre étape.

P1 Action impulsionnelle

Lorsque l’étape devient active (front 0->1), l’action passe à 1 et le reste pendant un seul cycle de programme quel que soit l’évolution de l’activité de l’étape. Les actions avec le qualificatif P1 sont toujours exécutées en premier.

P0 Action impulsionnelle

Lorsque l’étape devient inactive (front 1->0), l’action passe à 1 et le reste pendant un seul cycle de programme quel que soit l’évolution de l’activité de l’étape. Les actions avec le qualificatif P0 sont toujours exécutées en dernier.

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