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FORMATION MODULAIRE
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
AUTOMATISME
Lautomatisme est devenu une technologie incontournable
aujourdhui de par son utilisation dans tous les domaines de
fabrication. Il est donc important den connatre les bases et den
suivre lvolution.
Cette formation, dans sa structure, suit le cheminement de la
conception dun systme automatis depuis la logique cble jusquau
dialogue homme-machine.
Les fabricants dautomatismes industriels tant nombreux, la
formation propose ne prend en compte que les deux marques les plus
dveloppes dans ce domaine, savoir TLMCANIQUE et SIEMENS. Remarque:
les diffrents capteurs ncessaires au fonctionnement dun systme
automatis ne sont pas traits dans cette partie, car une autre de
formation leur est totalement consacre.
REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU
DEVOIR DU TOUR DE FRANCE
FVRIER 2004
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FORMATION MODULAIRE
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
POUR EN SAVOIR PLUS Livres:
- AUTOMATIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE D.Blin, J.Danic, R.Le
Garrec, F.Trolez et J.C.Sit Collection A.Capliez
Cette uvre apporte les lments indispensables la bonne
comprhension de la Conception Assiste par Ordinateur et des
Automates Programmables Industriels. Elle comprend galement les
principaux symboles dlectrotechnique, dhydraulique, de pneumatique
et des fonctions logiques.
- AUTOMATISME G.Boujat, J.P.Pesty Collection A.Capliez
Cet ouvrage traite des systmes automatiss, des outils
graphiques, des cahiers des charges, de la logique de commande
pneumatique, des logiques de commande lectrique et lectronique, de
la logique de commande programmable, des actionneurs et
pr-actinneurs, des capteurs et moyens de dialoguer, de la
rgulation, de lasservissement et des mthodes de recherche des
dfaillances.
REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU
DEVOIR DU TOUR DE FRANCE
FVRIER 2004
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FORMATION MODULAIRE
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
AUTOMATISME
REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU
DEVOIR DU TOUR DE FRANCE
FVRIER 2004
Module 1 dessiner un schma en logique binaire
Module 3 raliser
un grafcet
Module 4 raliser
un GEMMA
Module 5 manipuler les
circuits squentiels
Module 9 programmer en langage littral
structur
Module 2 utiliser les diffrents
systmes numriques
Module 7 programmer en
langage contacts
Module 8 programmer en liste
dinstructions
Module 11 dialoguer avec un
automate
Module 10 programmer en
langage logigramme
Module 6 brancher un
automate et lire ses informations
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FORMATION MODULAIRE
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
AUTOMATISME
REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU
DEVOIR DU TOUR DE FRANCE
AVRIL 2004
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 1
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
DESSINER UN SCHMA EN LOGIQUE BINAIRE PRREQUIS
- Savoir lire et raliser un schma lectrique simple - Connatre
les oprations arithmtiques
CONTENU DU MODULE
- La logique combinatoire - Lalgbre de BOOLE - Tableau de
Karnaugh - Conversion dune quation logique en schma
PROPOSITION DE VALIDATION A partir du descriptif dun systme
automatis:
- raliser la table de vrit, - rsoudre la solution par calcul, -
rsoudre la solution par le tableau de Karnaugh, - proposer un schma
rsolvant la solution.
Temps estim pour ltude de ce module: 7h
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 2
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
UTILISER LES DIFFRENTS SYSTEMES NUMRIQUES PRREQUIS
- Connatre les rgles darithmtique
CONTENU DU MODULE
- La base 10 - La base 2 - La base 16 - Le BCD (Binaire Cod
Dcimal) - Les conversions
PROPOSITION DE VALIDATION Effectuer diffrents calculs de
conversion qui peuvent tre contenus dans un programme.
Temps estim pour ltude de ce module: 5h
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 3
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
RALISER UN GRAFCET PRREQUIS
- Connatre la logique binaire (module 1) - Avoir des notions de
logique cble
CONTENU DU MODULE
- Grafcet de niveau 1 - Grafcet de niveau 2 - Grafcet de niveau
3 - La reprsentation - Rgles dvolution
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser le grafcet dun systme
donn.
Temps estim pour ltude de ce module: 15h
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 4
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
RALISER UN GEMMA PRREQUIS
- Savoir lire et utiliser un grafcet (module 3)
CONTENU DU MODULE
- Les trois grandes familles de mode de marche-arrt - Les
rectangles tats - Reprsentation graphique
PROPOSITION DE VALIDATION laborer le GEMMA dun systme automatis
simple.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 5
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
MANIPULER LES CIRCUITS SQUENTIELS PRREQUIS
- Notions de base en lectricit - Connatre et savoir manipuler
les oprateurs logiques
CONTENU DU MODULE
- Les temporisations - Les compteurs/dcompteurs - Les
monostables - Les registres
PROPOSITION DE VALIDATION Pour des application donnes, dfinir
les caractristiques de configuration des circuits squentiels
utiliss.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 6
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
BRANCHER UN AUTOMATE ET LIRE SES INFORMATIONS PRREQUIS
- Notions de base en lectricit - Savoir manipuler la base
binaire - Connatre les diffrentes technologies de capteurs
CONTENU DU MODULE
- Principaux lments dun automate - Le cblage - Les diffrents
voyants
PROPOSITION DE VALIDATION Effectuer le branchement en
alimentation et entres/sorties dun automate donn et identifier les
diffrentes informations lisibles sur celui-ci.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 7
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
PROGRAMMER EN LANGAGE A CONTACTS PRREQUIS
- Avoir acquis les six premiers modules
CONTENU DU MODULE
- Les lments graphiques - Structure dun rseau de contacts -
Rgles dvolution dun rseau de contacts - Priorits dexcution du
programme - Les objets langage
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser le programme dun systme
automatis en langage LD.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 8
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
PROGRAMMER EN LISTE DINSTRUCTIONS PRREQUIS
- Avoir acquis les sept premiers modules
CONTENU DU MODULE
- Les instructions de base - Programmation des blocs fonctions -
Structure dune phrase - Rgles dexcution dun rseau - Priorits
dexcution du programme - Les objets langage
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser le programme dun systme
automatis en langage IL.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 9
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
PROGRAMMER EN LANGAGE LITTRAL STRUCTUR (TLMCANIQUE) PRREQUIS
- Avoir acquis les sept premiers modules
CONTENU DU MODULE
- Les instructions - Structure dune phrase - Rgles dexcution dun
rseau - Priorits dexcution du programme - Les objets langage
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser le programme dun systme
automatis en langage ST.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 10
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
PROGRAMMER EN LANGAGE LOGIGRAMME (SIEMENS) PRREQUIS
- Avoir acquis les sept premiers modules
CONTENU DU MODULE
- Les botes LOG - Structure dun programme LOG - Priorits
dexcution du programme - Les objets langage
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser le programme dun systme
automatis en langage LOG.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE AUTOMATISME - MODULE 11
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
DIALOGUER AVEC UN AUTOMATE PRREQUIS
- Avoir acquis les sept premiers modules
CONTENU DU MODULE
- Les consoles - Connexion avec un PC - Les terminaux de
dialogue - Les terminaux graphiques - Programmation des
afficheurs
PROPOSITION DE VALIDATION Raliser la programmation dun module
MAGELIS avec le logiciel de programmation XBT-L1000. Lire les tats
dentres/sorties dun automate sur un PC.
Temps estim pour ltude de ce module:
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FORMATION MODULAIRE
COMPAGNONS LECTRICIENS DU DEVOIR
AUTOMATISME
REPRODUCTION INTERDITE ASSOCIATION OUVRIERE DES COMPAGNONS DU
DEVOIR DU TOUR DE FRANCE
AVRIL 2004
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a S
S a
AUTOMATISME
COURS MODULE 1
DESSINER UN SCHMA EN LOGIQUE BINAIRE
A) La logique combinatoire:
a) Les oprateurs logiques de base:
Les oprateurs logiques reprsentent des fonctions permettant de
transformer ou dassocier des valeurs boolennes (0 ou 1). Ces
variables reprsentent un tat vrai (1) ou un tat faux (0). Dans la
liste suivante, les fonctions logiques sont reprsentes selon la
norme europenne et la norme amricaine.
Dans la deuxime colonne se trouve la table de vrit donnant ltat
de la sortie de la cellule logique en fonction de ltat de son ou
ses entres. La troisime colonne donne lquation logique de
loprateur. Le schma lectrique quivalent est reprsent dans la
quatrime colonne.
Oprateur logique "OUI" La sortie est gale lentre. Cest un simple
interrupteur.
a S 0 0 1 1
1 a S
S = a
-
S = a . b
S = a + b
b
a
a
a
b
b
S
S
S
signe ET
signe OU
S
S
a b
S
a b
a
Oprateur logique "NON" S = a
La sortie est inverse par rapport la variable dentre. La barre
au-dessus du a reprsente cette inversion. Si a = 0, a = 1. On
prononce "a barre".
Oprateur logique "ET"
La sortie est gale au produit des deux entres (fonction
multiplication).
Oprateur logique "OU" La sortie est gale la ou les entres
active(s).
a S 0 1 1 0
a b S 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
1 a S
& a S b
=1 a S
-
S = a . b
S = a b
S = a . b
S ka
a b
a
a b
a b
S
S
S
signe OU EXCLUSIF
b a
S
b a
S
a b
S
Oprateur logique "INHIBITION" La sortie est gale au produit des
deux entres dont lune est inverse (petit rond lentre a de la
cellule).
b) Les oprateurs logiques drivs:
Oprateur logique "OU EXCLUSIF"
La sortie nest active que si lune et seulement une des deux
entres est active (fonction slectivit).
Oprateur logique "NAND"
La sortie est linverse de celle dune fonction ET.
a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0
a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
a b S 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
& a S b
=1 a S b
& a b KA
-
S = a + b
S ka
a b
S
S b a
Oprateur logique "NOR" La sortie est linverse de celle dune
fonction OU. Remarque: le nombre dentres dune cellule logique peut
varier de 1 32.
B) Lalgbre de BOOLE:
a) Oprations arithmtiques simples: Lalgbre de BOOLE utilise deux
oprations, "ET" not (.) et "OU" not (+). Voici les rgles de base du
calcul binaire avec a variable quelconque : a . a = a a + 0 = a a +
1 = 1 a + a = a a . 0 = 0 a . 1 = a
b) Simplification algbrique des expressions logiques: S = a ( a
+ b ) = a . a + a . b (dveloppement) Or a . a = a donc: S = a + a .
b = a ( 1 + b ) (factorisation) Or 1 + b = 1 donc: S = a
c) Rsolution dune table de vrit: Table de vrit de la fonction
OU:
S = a b + a b + a b S = a b + a ( b + b ) S = a b + a car b + b
= 1
Remarque: le point reprsentant la fonction "ET" est
facultatif.
a b S 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
=1 a
b
KA
-
Il est possible, pour simplifier une quation, dajouter une somme
boolenne un multiple dun terme de cette somme sans changer la
valeur de la somme: S = a = a + a b. Ajoutons donc lquation S = a +
a b, le terme a b On obtient: S = a + a b + a b S = a + b ( a + a )
S = a + b, car a + a = 1
d) Thorme de DE MORGAN: S = a . b = a + b (oprateur logique
NAND) La complmentarit dun produit est gale la somme de chaque
terme complment. S = a + b = a . b (oprateur logique NOR) La
complmentarit dune somme est gale au produit de chaque terme
complment. Remarque: ces deux thormes sappliquent galement lorsque
les termes sont des expressions. Il est alors important de dlimiter
chaque terme par des parenthses. Exemple: S = a . b + a . b S = ( a
+ b ) . ( a + b ) S = a . a + a . b + b . a + b . b S = 0 + a . b +
b . a + b S = b ( a + a + 1 ) S = b Remarque: une double
complmentarit sannule.
C) Tableau de Karnaugh:
La rsolution des tables de vrit est assez aise jusqu trois
variables dentre, mais devient beaucoup plus dlicate au-del. Pour
ces cas-l, il est prfrable dutiliser la mthode du tableau de
Karnaugh.
-
Chaque case du tableau correspond une ligne de la table de vrit.
Pour en trouver lquation logique, il suffit de regrouper tous les
"1" du tableau par groupes de 2n (1, 2, 4, 8, 16). Exemple de la
table de vrit de la fonction OU: Table de vrit:
S = a . b + a . b + a . b
Tableau de Karnaugh:
Dans un regroupement, seules les variables ne changeant pas dtat
sont conserves, donc S = S1 + S2 = a + b. Chaque solution est spare
dune autre par le signe "OU" (+). Remarque: pour les tableaux plus
de deux variables, le passage dune case une autre horizontalement
ou verticalement ne doit se faire quavec le changement dtat dune
seule variable dentre (code GRAY ou BINAIRE RFLCHI).
a b S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
0 1
1 1
0
1 b
1 0
a
S1=a
S2=b
-
Exemple dun tableau de Karnaugh trois variables dentre:
0 1 1 1
0 0 1 0
0
1 a
01 00
bc
S1
S2 S3
11 10
S1 = a . b, S2 = a . c et S3 = b . c Donc F = a . b + a . c + b
. c
Remarque: il est possible de faire des regroupements dune
extrmit lautre du tableau de Karnaugh. Exemple:
1 0 0 1
1 0 0 1
0
1 a
01 00
bc
S1
11 10
Remarque: les regroupements ne peuvent se faire que par ligne,
horizontale ou verticale, ou par rectangle.
S1 = c car a et b changent dtat
-
D) Conversion dune quation logique en schma:
a) Schmatisation des oprateurs logiques drivs avec les oprateurs
logiques simples:
1) Oprateur logique OU EXCLUSIF:
a b S=a.b S=a.b+a.b S=a.b
2) Oprateur logique NAND: a b S = a . b S = a + b
3) Oprateur logique NOR: a b S = a + b S = a . b
1
1
&
&
=1
& 1
=1 1
-
b) Schmatisation dune quation plus complexe: S= a . b + ( c + d
) . a + b . ( c + d ) a b c d
Ce type de schma est utilis pour la conception de commandes
lectroniques et la comprhension des microcircuits qui la
composent. Il vous sera galement utile pour la programmation en
logigramme (SIEMENS).
1
1
1
1 &
=1
=1
&
& =1 =1
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 2
UTILISER LES DIFFRENTS SYSTMES NUMRIQUES
A) La base 10:
Pour reprsenter un nombre dcimal, nous utilisons les chiffres 0,
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Ils permettent dtablir lensemble de
notre systme numrique. Un nombre dcimal est donc un nombre de base
10. En automatisme, les nombres dcimaux sont reprsents comme
ceci:
(1687)10 (1687)10 = (11000) + (6100) + (810) + (71) = (1103) +
(6102) + (8101) + (7100)
B) La base 2:
Pour reprsenter des tats physiques (voyant allum ou teint,
moteur en marche ou larrt), nous utilisons la base binaire
permettant de distinguer ltat vrai (voyant allum ou moteur en
marche) symbolis par le "1", de ltat faux (voyant teint ou moteur
larrt) symbolis par le "0". Un nombre binaire est donc un nombre de
base 2. En automatisme, les nombres binaires sont reprsents comme
ceci:
(11001)2 (11001)2 = (124) + (123) + (022) + (021) + (120) =
(116) + (18) + (04) + (02) + (11) = (25)10
-
a) Vocabulaire en numration binaire: Un bit: un caractre binaire
qui peut prendre les valeurs 0 ou 1. Un quartet: nombre binaire
compos de 4 bits. Exemple: (1001)2. Un octet: nombre binaire compos
de 8 bits, donc 2 quartets. En automatisme, un octet dfini un
"caractre". Exemple: (1001 0110)2. Un mot: nombre binaire de 16
bits, donc 4 quartets, 2 octets ou 2 caractres. Exemple: (1001 1100
0110 1011)2.
b) Le poids binaire: Il sagit de la puissance de 2 affecte
chaque bit dans un nombre binaire (octet ou mot). Exemple:
Remarque: le poids binaire dun kilooctet nest pas 1000 octets,
mais 210 octets, cest dire 1024 octets.
C) La base 16:
Pour certaines applications, nous avons besoin de faire appel
des nombres importants qui seraient trop longs reprsenter en
binaire ou en dcimal. Cest pourquoi on utilise une base plus
importante, la base 16 (hexadcimal). Comme son nom lindique, cette
base comporte 16 symboles. Les 10 premiers sont ceux de notre base
10 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) et les 6 derniers sont les 6
premires lettres de lalphabet (A, B, C, D, E, F), dont les valeurs
sont respectivement gales 10, 11, 12, 13, 14, 15 en base 10. En
automatisme les nombres hexadcimaux sont reprsents comme ceci:
(3A8D)16 (3A8D)16 = (3 163) + (10 162) + (8 161) + (13 160) = (3
4096) + (10 256) + (8 16 ) + (13 1) = 12288 + 2560 + 128 + 13 =
(14989)10
Octet 1 0 1 0 0 1 1 0 Puissance de 2 27 26 25 24 23 22 21 20
Poids binaire 128 64 32 16 8 4 2 1
-
D) Le BCD:
Appel binaire cod dcimal, ce systme de numration permet de coder
une valeur dcimale pour la reprsenter en binaire, un quartet
reprsentant un chiffre de ce nombre. Donc si ce nombre comporte 3
chiffres (par exemple 125), son quivalent en BCD comportera 3
quartets. Le BCD est particulirement utilis pour visualiser des
valeurs numriques sur les afficheurs 7 segments et pour reprsenter
les valeurs de roues codeuses.
Nombre dcimal Nombre BCD
0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9
1001
Exemple: commande manuelle de moteurs pour un systme de
convoyage. Les moteurs sont slectionns par un numro laide de 2
roues codeuses.
2
+
-
7
+
-
E) Les conversions:
a) Dcimal-Binaire: La conversion dun nombre dcimal en nombre
binaire se fait par divisions successives par 2.
La premire roue codeuse reprsente le chiffre des dizaines et la
deuxime le chiffre des units. La valeur BCD pour la slection du
moteur 27 est : 0010 0111 2 7
-
Exemple:
2
2
2
2
2
2
103
51
12
25
6
3
1 1
0
0
1
1
1
Pour trouver le nombre binaire correspondant, on relie les
restes des divisions de bas en haut. (103)10 = (1100111)2
b) Conversion Binaire-Dcimal: Se reporter la dfinition de la
base 2 au paragraphe B.
c) Conversion Dcimal-Hexadcimal: La conversion dun nombre dcimal
en hexadcimal se fait par divisions successives par 16.
Exemple:
16
16
3123
195
12 3
3
Pour trouver le nombre hexadcimal correspondant, on relie les
restes des divisions de bas en haut. (3123)10 = (C33)16, car (12)10
= (C)16
-
d) Conversion Hexadcimal-Dcimal: Se reporter la dfinition de la
base 16 au paragraphe C
e) Conversion Binaire-Hexadcimal:
Pour convertir un nombre binaire en hexadcimal, il suffit
de:
- dcomposer le mot binaire en quartets - convertir chaque
quartet de binaire en dcimal - remplacer les valeurs dcimales
suprieures 10 par les symboles
hexadcimaux correspondants Exemple: (10011100)2 (1001)2 = (1 8)
+ (0 4) + (0 2) + (1 1) = (9)10 = (9)16 (1100)2 = (1 8) + (1 4) +
(0 2) + (0 1) = (12)10 = (C)16 Donc: (10011100)2 = (9C)16
f) Conversion Hexadcimal-Binaire: Pour convertir un nombre
hexadcimal en binaire, il suffit de:
- donner lquivalence binaire de chaque terme hexadcimal sur un
quartet - mettre bout bout tous les quartets - supprimer les 0
devant le premier terme
Exemple: (3CF)16 (3)16 = (0011)2 (C)16 = (1100)2 (F)16 = (1111)2
Donc (3CF)16 = (1111001111)2
-
F) Rcapitulatif:
Binaire Hexadcimal Dcimal BCD 0000 0 0 0000 0001 1 1 0001 0010 2
2 0010 0011 3 3 0011 0100 4 4 0100 0101 5 5 0101 0110 6 6 0110 0111
7 7 0111 1000 8 8 1000 1001 9 9 1001 1010 A 10 0001 0000 1011 B 11
0001 0001 1100 C 12 0001 0010 1101 D 13 0001 0011 1110 E 14 0001
0100 1111 F 15 0001 0101
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 3
RALISER UN GRAFCET Dfinition: GRAphe Fonctionnel de Commande
tapes-Transitions. Le grafcet est un diagramme fonctionnel; il
reprsente par un graphe le fonctionnement de la partie oprative,
donc les actions effectues par le systme. Il nous servira ensuite
dcrire le fonctionnement de la partie commande, cest--dire la
technologie employe pour commander les actionneurs.
A) Grafcet de niveau 1 ou grafcet de point de vue partie
systme:
Ce diagramme ne tient compte que du fonctionnement de la
machine, sans prendre en compte la technologie qui sera utilise
lors de la ralisation. Il dcrit dans un langage commun lvolution du
systme mouvement par mouvement. Cest un grafcet de coordination des
actions. Au moment de sa rdaction, le systme peut ne pas
exister.
B) Grafcet de niveau 2 ou grafcet de point de vue partie
oprative:
Ce diagramme prend en compte la technologie des capteurs et
actionneurs dont on se servira lors de la ralisation. Il dcrit de
manire squentielle le comportement attendu de la partie commande
(transitions), pour obtenir les effets souhaits de la partie
oprative (tapes):
effets vnements
Pour la rdaction de ce grafcet, le concepteur doit avoir
pralablement tudi la conception du systme et en avoir une vision
globale. On utilisera un langage plus concis et en rapport avec le
systme (ex: V+ pour la sortie dun vrin).
-
C) Grafcet de niveau 3 ou grafcet de point de vue partie
commande: Il tient compte du matriel utilis pour la ralisation de
la partie commande (automate, boutons poussoirs, ). Cest le dbut de
la ralisation.
informations ordres
Pour la rdaction de ce grafcet, le concepteur doit avoir termin
ltude du systme. Celui-ci servira donc plus la programmation (si
automate) et au dpannage. On utilisera un langage propre aux
rcepteurs et actionneurs (ex: %Q0.0 pour la mise en route dun
moteur).
D) La reprsentation:
La machine est en position initiale et la colonne
dapprovisionnement est pleine.
Une pice est saisie
La pice est retourne
SAISIR
RETOURNER
EVACUER
0
1
2
3
La pice est vacue
tape initiale
transition
tape
ordre
information ou rceptivit
-
E) Rgles dvolution:
Le cycle est compos dtapes. Si nous filmons le cycle dun systme
automatis, il sera possible de le dcouper en tapes. Chaque tape
correspond un mouvement ou une transformation du systme (ordre donn
par la partie commande). Toute modification dune action en cours
constitue un changement dtape.
Chaque changement dtape seffectue par une transition. Celles-ci
sont provoques par des vnements, appels aussi rceptivits.
Lautomatisme est donc, chaque tape active, rceptif certains
vnements qui lui permettront de valider cette tape (ex: changement
dtat dun capteur).
Dans un automatisme cyclique, ltape initiale correspond en gnral
un tat repos. Cest la seule tape active au dbut du cycle.
a) Grafcet squence unique:
Il est form dune suite dtapes qui se droulent toujours toutes
dans le mme ordre (de haut en bas). Il nexiste quune squence qui,
partant de ltape initiale, permet dy retourner.
Exemple:
Conditions initiales: Marche et perceuse en haut
Perceuse en bas
Perceuse en haut
DESCENDRE LA PERCEUSE
REMONTER LA PERCEUSE
0
1
2
ATTENTE
-
b) Le grafcet avec slection de squence (fonction "OU"):
Une machine peut fonctionner selon plusieurs cycles, chaque
cycle pouvant correspondre un type de production diffrent ou un
mode de rglage quelconque. Il y aura donc plusieurs squences
possibles entre deux passages par ltape initiale.
Il est impratif, compte tenu des contraintes de ralisation, que
le choix entre plusieurs squences possibles soit exclusif.
Lorsquune tape aboutit un choix entre plusieurs transitions, on
parle
de divergence du grafcet. Lorsque plusieurs transitions
aboutissent la mme tape, on parle de convergence du grafcet.
Exemple:
0
1
2
3
4
6
5
a
g
h
f
e d
c b
Dans cet exemple, la suite de ltape 1, il y a divergence du
grafcet vers les tapes 2 et 5 par les rceptivits b et c. De mme,
les tapes 3 et 6 convergent vers ltape 4 par les rceptivits f et
g.
-
c) Saut de squence:
Le choix est dexcuter ou non une squence du cycle selon les
informations reues par lautomate. Laiguillage consiste effectuer un
saut dtape(s). Lors du trac dun saut de squence, il est important
de bien respecter la rgle de la rceptivit unique sur chaque
transition.
Exemple:
0
1
a
2
8
9
c b
i
j
Dans cet exemple, on passe de ltape 1 ltape 9 si la rceptivit c
est vraie.
d) Reprise de squence:
Le choix est de reprendre ou non une squence du cycle.
Laiguillage conduit une tape prcdente de manire recommencer une
partie du cycle.
-
Cest le seul cas pour lequel le grafcet change de sens de
lecture (de bas en haut au lieu de haut en bas).
Exemple:
0
1
a
2
8
9
b
d
f
e
Dans cet exemple, on retourne de ltape 8 ltape 2 si la rceptivit
e est vraie.
e) Le grafcet plusieurs squences simultanes (fonction "ET"):
Les diffrentes parties dune machine peuvent, certains moments
du
cycle, avoir des fonctionnements indpendants simultanment. Ces
squences simultanes sont reprsentes par une transition unique
(contrairement aux divergences et convergences) et deux traits
parallles. Les diffrentes branches ainsi ralises sont actives en
mme temps et sattendent rciproquement pour retourner une squence
commune.
-
Exemple:
0
1
a
15
b
f
2 6
5 14
e
Remarque gnrale 1: il est possible de raliser plusieurs
oprations dans une seule tape. On le reprsente comme ceci pour les
trois niveaux de grafcet: Remarque gnrale 2: il est possible de
raliser plusieurs fois la mme action des tapes diffrentes dun mme
grafcet.
f) Grafcets matre-esclave:
1) Principe de lencapsulation:
Une tape peut en "encapsuler" dautres afin de simplifier la
comprhension de systmes complexes. Exemple:
2 OA OB
-
0
2
1
23
22
21
20
2
G1
*
2) La macrotape:
Elle permet de reprsenter lensemble dune tche (usinage,
manutention,
etc) afin de ne pas surcharger inutilement le grafcet. Les
dtails de la ralisation de ces oprations sont reprsents dans
lexpansion de la macrotape. Exemple:
0
M0
1
S0
02
01
E0 tape dentre
tape de sortie
Remarque: la macrotape ne peut reprsenter quune seule action
contrairement lencapsulation.
F) Rcapitulatif: Voici un grafcet reprenant toutes les rgles
dvolution que nous avons vues prcdemment.
Le signe * indique la ou les tapes active(s) lorsque ltape
encapsulante (ici ltape 2) est elle mme active. Remarque:
lencapsulation peut remplacer plusieurs actions dune seule tape. Il
peut donc y avoir plusieurs grafcets esclaves relis une tape du
grafcet matre. 2 est le numro de ltape encapsulante G1 dsigne le
grafcet 1
-
0
1
dpart
a
2
3 11
12 4
A
K
B
L D
C
M
13
7 G
M
6 F
5 E
9 I
8 H
10 J 14 N O
15 P
e
d.m
m
l
c k1 k2
b1 b2
p
f
h
n.o
g.i
j
q
-
Fonctionnement: tape 0: attente des conditions de dpart
validation des conditions de dpart tape 1: action A validation de
linformation a tape 2: action B validation de linformation b1
validation de linformation b2 tape 3: action C tape 11: action K
validation de linformation q validation de linformation k2 retour
ltape 1 saut ltape 14 validation de linformation C validation de
linformation k1 tape 4: action D et action M tape 12: action L
validation des informations d et m validation de linformation l
tapes 5, 6 et 7 deux squences tape 13: action M tapes 8 et 9
simultanes validation de linformation m validation des informations
g et i tape 14: action N et action O tape 10: action J validation
des informations n et o validation de linformation j tape 15:
action P validation de linformation p tape 0: attente
G) Application:
Daprs le systme simple dcrit ci-aprs, nous allons concevoir les
grafcets de diffrents niveaux qui y sont associs. Prenons le cas
dun poste de perage automatis dont nous ne considrerons que les
parties serrage et perage de la pice.
a
b
V1
c d
e V2
-
La monte-descente de la perceuse seffectue laide du vrin 1, les
positions hautes et basses tant repres par les capteurs de position
mcaniques a et b. Le serrage et desserrage de ltau seffectue laide
du vrin 2, les positions serrage et desserrage tant repres laide
des capteurs de position magntiques c et d. Enfin le capteur e
permet de dtecter larrive dune pice par front montant. Description
du cycle:
Une pice arrive en e, ltau est desserr et la perceuse est en
position haute. Ltau se serre. La perceuse descend. Arrive en fin
de course, la perceuse remonte. Ltau se desserre. La pice est
retire. Grafcet de niveau 1:
0
1
Pice en e, perceuse en haut, tau desserr
tau serr
2
SERRER ETAU
DESCENDRE PERCEUSE
4
3 MONTER PERCEUSE
DESSERER ETAU
Perceuse en haut
Perceuse en bas
tau desserr et pice enleve
-
I0.0, I0.2, I0.4
Grafcet de niveau 2:
0
1
e, a , c
d
2
V2+
V1+
4
3 V1 -
V2 -
a
b
c . e Grafcet de niveau 3:
0
1
I0.3
2
Q0.2
Q0.0
4
3 Q0.1
Q0.3
I0.0
I0.1
I0.2 . I0.4
-
Le grafcet de niveau 3 utilise les entres et sorties de
lautomate du systme. Pour cela, il faut raliser la table des
mnmoniques donnant la correspondance des entres/sorties de
lautomate avec les capteurs et actionneurs du systme:
ENTRES SORTIES I0.0 a Q0.0 V1+ I0.1 b Q0.1 V1- I0.2 c Q0.2 V2+
I0.3 d Q0.3 V2- I0.4 e I0.4 e
Le I dsigne une entre et le Q dsigne une sortie. Le premier
chiffre dsigne le numro de la carte dentre ou de sortie dans le cas
o il y en ai plusieurs et le deuxime chiffre dsigne une entre ou
une sortie sur cette carte (numro de voie). Il peut varier de 0 15
ou de 0 31 voir de 0 63 selon le type de carte (16 bits, 32 bits ou
64 bits). H) Cas particuliers dtapes et de transitions:
a) Les tapes:
1) Ltape conditionnelle: Laction est excute si ltape est active
et si la condition associe est active. Reprsentation:
6 ACTION
k
2) Ltape retarde: Ds que ltape est active, laction sexcute aprs
un dlai t. criture: 5s / X6, X6 dsignant ltape 6 Reprsentation:
6 ACTION
5s / X6
-
3) Ltape limite dans le temps: Laction sexcute ds que ltape est
active, mais sa dure tant limite, elle est plus courte que celle de
ltape. criture: 5s / X6 Reprsentation:
6 ACTION
5s / X6
4) Ltape activation et dsactivation retarde: Laction sexcute 5
secondes aprs un front montant de k et sarrte 3 secondes aprs un
front descendant de k. criture: 5s / k / 3s Reprsentation:
6 ACTION
5s / k / 3s
5) Action mmorise lactivation: Laction dure plusieurs tapes et
est mmorise son tat 0 ou 1 lors de lactivation de ltape. criture:
A:=1 Reprsentation:
6 A:=0
14 A:=1
-
6) Action mmorise la dsactivation: Idem, mais la mmorisation se
fait lors de la dsactivation de ltape. Reprsentation:
6 A:=0
14 A:=1
b) Les transitions:
1) Les temporisations: Les temporisations scrivent de la mme
manire que pour les tapes.
2) Les circuits squentiels et les blocs oprations: Les
informations de compteurs, de comparaisons, sont crites entre
crochets. Exemple:
6
7
8
[C1 = 3]
[t > 8c]
3) Les fronts montants: Front montant de a: a Front descendant
de a: a
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 4
RALISER UN GEMMA Dfinition: Guide dEtude des Modes de Marche et
dArrt. Ce graphique permet de recenser les diffrents modes dun
systme pour la marche ou larrt dun systme, ainsi que leurs
relations.
A) Les trois grandes familles de modes de marche-arrt:
a) La famille F:
On regroupe dans cette famille tous les modes ou tats sans
lesquels on ne peut pas techniquement ou fonctionnellement obtenir
la valeur ajoute pour laquelle la machine a t conue.
Ces modes sont regroups dans une zone F "procdures de
fonctionnement". Notons que lon ne "produit" pas forcment avec tous
les modes de cette famille: ils peuvent tre prparatoires la
production, servir pour les rglages ou pour certains tests (ex:
rglage de butes sur une presse plieuse).
b) La famille A:
Une machine automatique fonctionne rarement 24h/24h, 7j/7j: il
est ncessaire de larrter de temps autre pour des raisons extrieures
au systme (ex: graissage de paliers ou approvisionnement en matire
premire).
On classera dans cette famille tous les modes conduisant un arrt
du
systme pour des raisons extrieures. Ils sont regroups dans une
zone A "Procdures darrt".
-
c) La famille D:
Il est rare quun systme fonctionne sans dfaillance toute sa vie,
il faut donc prvoir ces dfaillances.
On classera dans cette famille tous les modes conduisant un arrt
de la
machine pour des raisons internes au systme. Ils sont regroups
dans une zone D "Procdures de dfaillance". Ils ne concernent que la
partie oprative (roulement cass, fuite sur un vrin, ), la partie
commande tant trop imprvisible (capteurs, automate, ).
B) Les rectangles tats:
Sur un GEMMA, chaque mode de marche ou darrt est dcrit dans un
rectangle-tat de manire simple comme par exemple "Marche
semi-automatique". Sa position sur le guide dfinit:
- son appartenance lune des trois familles - le fait quil soit
en ou hors production
a) Les tats F: procdures de fonctionnement
F1 "Production normale": dans cet tat, la machine produit
normalement : cest ltat pour lequel elle a t conue. Cest pour
cela que ce rectangle-tat est en trait fort. Ce mode de
fonctionnement correspond gnralement au grafcet de base du
systme.
F2 "Marche de prparation": cet tat est utilis pour les
machines
ncessitant une prparation pralable la production normale
(prchauffage, approvisionnement).
F3 "Marche de clture": cest ltat ncessaire pour certaines
machines devant tre vides ou nettoyes en fin de journe ou en fin de
srie (ex: presses). F4 "Marche de vrification dans le dsordre": cet
tat permet de vrifier certaines fonctions ou certains mouvements
sur la machine sans avoir effectuer tout le cycle (dpannage). F5
"Marche de vrification dans lordre": dans cet tat, le cycle de
production peut tre explor au rythme voulu, mouvement par
mouvement, en ou hors production (dpannage).
-
F6 "Marche de test": cet tat permet de rgler ou dtalonner
certains capteurs dont les valeurs changent priodiquement pour des
changements de srie par exemple (ex: tiqueteuse bouteilles).
b) Les tats A: procdures darrt de la partie oprative
A1 "Arrt dans ltat initial": cest ltat repos de la machine. Il
correspond en gnral ltape initiale du grafcet, cest pourquoi, comme
une tape initiale, ce rectangle-tat est entour dun double cadre.
Loprateur arrte la machine lorsquelle est arrive son tat repos, au
lieu de relancer un cycle.
A2 "Arrt demand en fin de cycle": lorsque larrt est demand, la
machine continue de produire jusqu la fin du cycle. Loprateur
programme larrt avant que le systme ne soit ltat repos (sil en a
un). Ltat A2 amne donc la machine ltat A1.
A3 "Arrt demand dans un tat dtermin": la machine continue de
produire jusqu un arrt en position autre que la fin du cycle (ex:
intervention maintenance). A4 "Arrt obtenu": la machine est arrte
en une position autre que la fin du cycle. Cest ltat qui suit ltat
A3. A5 "Prparation pour remise en route aprs dfaillance": cest dans
cet tat que lon procde toutes les oprations ncessaires une remise
en route aprs dfaillance (rglages). A6 "Mise PO dans tat initial":
on remet manuellement ou automatiquement la partie oprative en
position pour un redmarrage en position initiale ( la suite dune
dfaillance par exemple). A7 "Mise PO dans tat dtermin": on remet la
partie oprative en position pour un redmarrage dans une position
autre que ltat initial.
c) Les tats D: procdures de dfaillance de la partie oprative
D1 "Arrt durgence": cest ltat pris lors dun arrt durgence. On y
prvoit non seulement les arrts, mais aussi les cycles de dgagement,
les procdures et prcautions ncessaires pour viter ou limiter les
consquences dues la dfaillance (arrt de toutes les pices en
mouvement de la partie concerne).
-
D2 "Diagnostic et/ou traitement de dfaillance": cest dans cet
tat que la machine peut tre examine aprs dfaillance et quil peut
tre apport un traitement permettant le redmarrage (ex: remplacement
dun rducteur). D3 "Production tout de mme": il est parfois
ncessaire de continuer la production mme aprs dfaillance de la
machine, on aura alors une production dgrade ou une production
force (ex: finir une srie sil ne manque que quelques pices et que
la dfaillance nintervient pas sur la qualit du produit).
C) Reprsentation graphique:
Voici un GEMMA type reprsentant tous les rectangle-tats dcrits
ci-dessus. Remarque: Tous les systmes automatiss ne ncessitent pas
forcment lutilisation de tous ces rectangle-tats. Cela dpend de
leur constitution.
-
Procdures de dfaillance de la partie oprative
Mise en nergie de la PC
Mise en nergie de la PC
Mise hors nergie de la PC
Mise hors nergie de la PC
Dtections dfaillances
Demandes darrt
Demandes de marche
PC h
ors
ner
gie
A6 : Mise PO dans tat initial
A7 : Mise PO dans tat dtermin
A5 : Prparation pour remise en route aprs dfaillance
A1 : Arrt dans tat initial
A4 : Arrt obtenu
A2 : Arrt demand en fin de cycle
A3 : Arrt demand dans tat dtermin
D2 : Diagnostic et/ou traitement de dfaillance
D3 : Production tout de mme
D1 : Arrt durgence
F1 : production normale
F2 : Marches de prparation
F3 : Marches de clture
F4 : Marches de vrification dans le dsordre
F5 : Marches de vrification dans lordre
F6 : Marches de test
Procdures darrt de la partie oprative Procdures de
fonctionnement
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 5
MANIPULER LES CIRCUITS SQUENTIELS
A) Les temporisations:
a) Le rle:
La temporisation permet dapporter un retard dtermin une action
quelconque. Par exemple, sur un convoyeur bouteilles, si un capteur
dtecte une bouteille continuellement pendant un temps donn
(bourrage), lautomate donne lordre darrter le moteur de ce
convoyeur.
b) Les diffrents modes de fonctionnement:
Il existe trois modes de fonctionnement en automatisme:
1) Temporisation enclenchement retard: Chronogramme:
entre t sortie Lors dun front montant sur lentre, la
temporisation se met en marche. A la fin de celle-ci, la sortie
passe ltat 1 aussi longtemps que lentre reste 1. Remarque: il ne se
passe rien si lentre reste 1 pendant une dure infrieure celle de la
temporisation programme.
-
2) Temporisation dclenchement retard: Chronogramme:
entre t t sortie
Lors dun front montant sur lentre, la sortie passe ltat 1 aussi
longtemps que lentre reste 1. Lorsque celle-ci repasse ltat 0
(front descendant), la temporisation se met en marche et la sortie
reste 1 le temps que la temporisation scoule. Remarque: sil y a un
nouveau front montant sur lentre avant la fin de la temporisation,
le cycle recommence.
3) Temporisation impulsion: Chronogramme: entre t t sortie Lors
dun front montant sur lentre, la temporisation se met en marche et
la sortie passe ltat 1 le temps que la temporisation scoule.
Remarque: la dure de ltat 1 de lentre ninflue en rien sur la dure
de limpulsion de sortie.
-
c) Configuration: Les diffrentes variables configurer sont les
suivantes:
- La base de temps:
Cest la valeur sur laquelle le programme sappuie pour dterminer
la dure de la temporisation (ex: 1s). Plus la base de temps est
petite, plus la valeur de la temporisation sera prcise (ex: 10ms,
100ms).
- La valeur de prslection: Cest la valeur par laquelle on
multiplie la base de temps pour obtenir la dure de la temporisation
(gnralement de 0 9999). Exemple pour une dure de 10 secondes: base
de temps: 1s coefficient: 10 base de temps: 100ms coefficient: 100
(temporisation plus prcise)
- Le mode: Cest le type de temporisation utilis : enclenchement
retard, dclenchement retard ou impulsion.
B) Les compteurs/dcompteurs:
a) Le rle:
Les compteurs ou dcompteurs permettent le comptage ou le
dcomptage dvnements. Ex: sur une filmeuse, un capteur permet de
dtecter chaque tour de celle-ci. Cette information est relie un
compteur via lautomate et donne lordre darrt de la filmeuse au bout
de n tours.
b) Les diffrents modes de fonctionnement:
Il existe trois modes de fonctionnement en automatisme:
1) Le mode comptage:
Lors dun front montant sur lentre comptage, le compteur est
incrment de 1. Ds que cette valeur de comptage atteint la valeur de
prslection, la sortie du compteur passe 1 jusqu la remise zro du
compteur (fonction RESET).
-
Chronogramme: entre n sortie RESET
2) Le mode dcomptage: Lors dun front montant sur lentre
dcomptage, le compteur est dcrment de 1. Ds que cette valeur de
comptage atteint la valeur de prslection, la sortie du compteur
passe 1 jusqu la remise zro du compteur( fonction RESET).
Chronogramme:
entre n sortie RESET
3) Le mode comptage/dcomptage: Les deux entres comptage et
dcomptage sont scrutes simultanment. La valeur de comptage est
incrmente ou dcrmente selon ltat de chacune des entres. Ainsi, si
les deux entres sont 1 simultanment, la valeur de comptage ne
change pas.
-
Remarque: Certains compteurs/dcompteurs (selon la marque de
lautomate) possdent une entre permettant datteindre directement la
valeur de prslection, ce qui revient shunter le comptage.
c) Configuration: Les diffrentes variables configurer sont les
suivantes:
- La valeur de prslection: cest la valeur qui, une fois atteinte
par la valeur de comptage, dclenche la sortie du compteur.
- Le mode: cest le type de comptage utilis: compteur, dcompteur
ou
compteur/dcompteur.
C) Les monostables:
a) Le rle:
Le monostable permet dlaborer une impulsion de dure prcise tout
comme la temporisation impulsion la diffrence que celle-ci ne peut
tre ractive avant la fin de la temporisation prcdente.
b) Le fonctionnement: Chronogramme: entre t t t sortie Lors dun
front montant sur lentre du monostable, la sortie passe ltat 1
pendant la dure de la valeur de temporisation. Le temps de
limpulsion de sortie nest pas influenc par la dure de ltat 1 de
lentre. Par contre, si lentre subit un autre front montant avant la
fin de la temporisation, le cycle recommence.
-
c) La configuration: Se rfrer la configuration dune
temporisation.
D) Les registres:
a) Utilisation TLMCANIQUE:
1) Dfinition:
Un registre est un bloc mmoire permettant de stocker jusqu 255
mots de 16 bits. Il peut tre utilis selon deux modes:
- file dattente: le premier mot entr sera le premier mot sorti.
- pile: le dernier mot entr sera le premier sorti.
2) Fonctionnement:
Pour le fonctionnement en file dattente, un front montant sur
lentre I
permet de stocker le mot dentre %RI.I dans le registre. De mme
un front montant sur lentre O permet de dstocker le mot le plus
anciennement mmoriser. Schmatisation:
25
60
90
25
25
60
90 90 Pour le fonctionnement en pile, un front montant sur
lentre I permet de stocker le mot dentre %RI.I dans le registre. De
mme un front montant sur lentre O permet de dstocker le dernier mot
mmoriser. Schmatisation:
25
60
90
25
25
60
90
25
-
b) Utilisation SIEMENS:
1) Dfinition: Un registre est un gnrateur dimpulsions. Il peut
tre utilis selon deux modes:
- PTO: sortie de trains dimpulsions. Il fournit une sortie en
signaux carrs (rapport cyclique t1/t2 de 50%). Lutilisateur
paramtre la priode et le nombre dimpulsions.
- PWM: modulation de dure des impulsions. Il fournit une sortie
continue avec rapport cyclique variable. Lutilisateur paramtre la
priode et la dure des impulsions.
Remarque: La fonction PWM existe dans le langage de
programmation TLMCANIQUE.
2) Schmatisation: PTO:
Priode
t1 t2
t1 = t2
PWM:
Priode
t1 t2 Lutilisation la plus rpandue de ces fonctions est la
commande de cartes lectroniques pour le fonctionnement des moteurs
pas pas.
t1 ? t2
t1 = dure dimpulsion
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 6
BRANCHER UN AUTOMATE ET LIRE SES INFORMATIONS
A) Principaux lments dun automate:
a) La mmoire:
Un automate possde deux types de mmoires: la mmoire vive RAM
(Random Access Memory) et la mmoire morte EPROM (Erasable
Programmable Read Only Memory).
1) La mmoire vive RAM:
Cest une mmoire accs alatoire, cest--dire que lon peut y lire et
y
crire une information tout moment, mais pas en mme temps. La
mmoire sefface chaque coupure de courant (do lutilisation dune
pile).
Cette mmoire est utilise pour sauvegarder le programme. Celui-ci
y est charg depuis lordinateur ou la console. Lors du
fonctionnement du systme, les entres/sorties sont crites et effaces
dans cette mmoire.
2) La mmoire morte EPROM:
Ce sont des mmoires lecture seule, mais effaables par un
rayonnement ultraviolet. Elles peuvent ensuite tre reprogrammes. La
mmorisation est assure pendant une dizaine dannes.
Le programme application peut y tre sauvegard depuis la mmoire
RAM, ce qui permet de le rcuprer sil faut changer la pile.
b) Le microprocesseur: Dfinition: un microprocesseur est un
circuit logique programmable, capable de traiter automatiquement
une suite dinstructions logiques.
-
1) Caractristiques:
Un microprocesseur se caractrise avant tout par le nombre de
bits quil peut traiter simultanment (ex: un microprocesseur 8 bits
traite donc 8 informations binaires en parallle). Lensemble des
fils transmettant ces informations (1 fil par bit) sappelle bus de
donnes (ex: le bus de donnes dun microprocesseur 8 bits est
constitu de 8 fils).
Un microprocesseur 8 bits possde gnralement un bus dadresses de
16
bits. Cela veut dire quil pourra adresser 216 = 65536 mots de 8
bits dans la mmoire.
2) Constitution:
- une unit arithmtique et logique (ALU) - une unit de contrle -
un ou deux accumulateurs - un compteur de programme - un registre
dinstructions - des registres annexes - un dcodeur dinstructions -
des circuits de liaisons internes Schma:
Bus interne de donnes
Registre dinstructions
Dcodeur dinstructions
Unit de contrle
Registres gnraux
Registres spcialiss
Compteur de programme
Accumulateur
Registre dadresses
ALU
Bus de contrle
Bus de donnes
Bus d adresses
- Lunit arithmtique et logique: ralise des oprations
arithmtiques
ou logiques entre les deux entres. La nature de lopration est
dfinie par un code binaire appliqu sur les fils de commande.
-
- Laccumulateur: registre constitu de bascules servant stocker
temporairement les donnes avant et aprs leur traitement par lALU.
Ce registre est accessible lutilisateur.
- Le registre dinstructions: on y stocke les oprations arrivant
sur le bus de donnes avant de les transmettre lALU.
- Le dcodeur dinstructions: cette fonction permet de slectionner
linstruction voulue dans une mmoire interne au microprocesseur.
- Lunit de contrle: fournit les signaux de synchronisation aux
diffrents circuits du systme (horloge interne).
- Le compteur de programme: gnre les adresses des instructions
qui se trouvent dans la mmoire externe (ds quune instruction est
transfre dans la microprocesseur, le compteur sincrmente).
B) Le cblage:
a) Alimentation:
La tension dalimentation dpend de lautomate (se rfrer la
documentation constructeur ou directement sur lautomate). Cette
alimentation peut ventuellement servir alimenter les diffrents
capteurs du systme si elle correspond la tension requise pour le
bon fonctionnement des relais dentres/sorties de lautomate. Si ce
nest pas le cas, il faut prvoir une alimentation spare.
b) Entres/sorties de lautomate: Le raccordement des
entres/sorties peut se faire directement sur lautomate ou sur des
modules dextension selon lapplication. Avant de brancher un capteur
ou un actionneur sur une entre ou une sortie de lautomate,
attention de bien vrifier que les deux technologies sont
compatibles ( ex : tension continue ou alternative, intensit de
service).
c) Modules dentres/sorties:
En rgle gnrale les modules dentres sont composs de relais
optocoupleurs qui transmettent linformation lautomate, do une
alimentation spare; le relais tant activ par un capteur, celui-ci
doit tre compatible avec les caractristiques techniques du
relais.
De mme, les relais des modules de sorties sont commands par une
alimentation interne lautomate et dlivrent en sortie le signal que
vous avez raccord lentre du relais. Il faut donc bien choisir les
modules en fonction des applications (tensions et intensits
supportes).
-
Il existe deux types de sortie: - sorties relais libres de
potentiel mais limites en tension/courant, - sorties statiques
gnralement en 24V et 100 ou 500 mA.
C) Les diffrents voyants dun automate:
a) Les informations systme:
Un A.P.I. (automate programmable industriel) possde jusqu cinq
voyants vous indiquant son tat:
- RUN: voyant allum lorsque lautomate est en fonctionnement. Il
clignote si lautomate est en STOP et est teint sil ny a pas de
programme valide dans lautomate ou sil est en dfaut.
- TER ou COM: voyant allum lorsque des informations sont changes
entre lautomate et un terminal (ex: PC).
- I/O: voyant allum pour signaler un dfaut provenant des
entres/sorties (dfaut dalimentation, module absent ou non conforme
la configuration du programme).
- ERR ou SF: voyant allum pour signaler un dfaut provenant du
processeur de lautomate. Il clignote sil ny a pas de programme
valide dans lautomate ou lors dun dfaut du programme.
- BAT: voyant allum pour signaler un dfaut de la pile de
sauvegarde de la mmoire RAM.
b) Visualisation des entres et sorties:
La plupart des automates ou modules dentres/sorties possdent des
leds en face des borniers de raccordement ce qui facilite la
lecture des informations. Dans les autres cas, il vous faudra vous
rfrer au mode opratoire dans la documentation constructeur. Exemple
de lautomate TSX Nano TSX07:
Ltat des entres/sorties est visible en faade. Il est possible de
visualiser ltat de certains bits internes en activant le bit systme
%S69.
-
Exemple de lautomate TELEMECANIQUE TSX 3721:
BASE EXT WRD R I/O
64 16 64 16 64 16
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
0 4 8 12 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15
Lunit de base comporte 6 emplacements pour des modules
dentres/sorties. Considrons que:
- les emplacements 1 et 2 logent un module de 28 entres/sorties,
- les emplacements 3 et 4 logent un module de 28 entres/sorties, -
lemplacement 5 loge un module de 8 entres, - lemplacement 6 loge un
module de 8 sorties. Les modules dentres/sorties ntant pas tous
quips de leds, il est
possible de visualiser leurs tats sur la base de lautomate. Un
bouton poussoir permet de slectionner lemplacement des modules
visualiser (BASE pour la base et EXT pour le mini-bac dextension).
Dans lexemple ci-dessus, les entres et sorties suivantes sont ltat
1:
%I1.5, %I1.6, %I1.15 %Q2.1, %Q2.2 %I3.6 %Q4.9 %I5.1 %Q6.5, %Q6.6
Remarque: les emplacements pairs sont utiliss pour les sorties et
les emplacements impairs pour les entres.
1
3
5
6 4 2
Emplacements 1 et 2
Emplacements 3 et 4
Emplacement 5 Emplacement 6
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 7
PROGRAMMER EN LANGAGE A CONTACTS
Dfinition: le langage contacts (LD: Ladder Diagram) est compos
de rseaux lus les uns la suite des autres par lautomate. Ces rseaux
sont constitus de divers symboles reprsentant les entres/sorties de
lautomate, les oprateurs squentiels (temporisations, compteurs, ),
les oprations, ainsi que les bits systmes internes lautomate (ces
bits permettent dactiver ou non certaines options de lautomate,
telle que linitialisation des grafcets).
A) Les lments graphiques:
a) Les lments de base:
( )
( )
P
N
Contact normalement ouvert
Contact normalement ferm
Contact front montant
Contact front descendant
Bobine directe. Lobjet bit associ prend la valeur du rsultat de
la zone test.
Bobine inverse. Lobjet bit associ prend la valeur inverse du
rsultat de la zone test.
-
( S )
( R )
b) Les circuits squentiels (blocs fonctions):
IN Q
CU D
C D
R
S ou LD
S R
R E
O
I F
EN ENO
Q0.X
c) Les blocs comparaison:
Ces blocs permettent de comparer des nombres, des bits, des
octets ou des mots en supriorit, infriorit ou galit.
Bobine denclenchement. Lobjet bit associ est mis 1 lorsque la
valeur du rsultat de la zone test est 1.
Bobine de dclenchement. Lobjet bit associ est mis 0 lorsque la
valeur du rsultat de la zone test est 1.
Les blocs temporisations possdent une entre I relie aux lments
graphiques prcdents et une sortie active lorsque le temps coul
depuis lactivation de la temporisation atteint la valeur
prdfinie.
Les fonctions comptage/dcomptage peuvent tre spares ou runies
dans un seul bloc selon les marques. CU est lentre de comptage sur
front montant, CN est lentre de dcomptage sur front montant, R est
lentre de remise zro de la valeur courante et S ou LD est lentre de
chargement de la valeur prdfinie. D est la sortie lorsque la valeur
prdfinie ou le zro sont atteints selon que lon compte ou que lon
dcompte.
Les monostables ne sont pas utiliss dans toutes les marques. S
est lentre dactivation sur front montant du monostable et R sa
sortie logique.
Registre TLMCANIQUE. R est lentre de remise zro du registre, I
est lentre stockage sur front montant et O est lentre dstockage sur
front montant. La sortie E indique que le registre est vide et la
sortie F quil est plein.
Gnrateur dimpulsions SIEMENS. EN est lentre qui permet dactiver
le train dimpulsions. ENO est la sortie qui permet de relier
plusieurs gnrateurs en srie plutt quen parallle (ENO = EN). Q0.X
est la sortie du train dimpulsions. Ne peuvent tre utiliss pour
cette fonction que les sorties Q0.0 et Q0.1.
-
d) Les blocs oprations:
Ces blocs permettent deffectuer des oprations arithmtiques
(addition, soustraction, ), logiques (OU, ET, ), de transfert, de
conversion sur des nombres, des bits, des octets ou des mots.
B) Structure dun rseau de contacts:
Un rseau de contacts se compose de la manire suivante: tiquette
(ou titre) + commentaire + rseau graphique (zone test + zone
action).
La zone de test accueille:
- les contacts, - les blocs fonction (temporisations, compteurs,
), - les blocs comparaison.
La zone action accueille:
- les bobines, - les blocs oprations.
Exemple TLMCANIQUE: le rseau est limit ici 7 lignes de contacts
et 11 cellules dans chaque ligne.
P
P
N
IN Q
( )
( )
( )
( )
( )
7 lignes
11 colonnes
zone test zone action
Rseau connexe 1
Rseau connexe 2
Rseau connexe 3
-
Ltiquette (non reprsente sur le schma car diffrente pour chaque
marque) permet de reprer nimporte quel rseau dans le programme de
faon pouvoir sauter dun rseau un autre si lapplication le demande.
Exemple SIEMENS: le rseau est limit dans ce cas-l 32 lignes de 32
cellules chacune (mme reprsentation).
C) Rgles dvolution dun rseau de contacts:
La lecture dun rseau se fait rseau connexe par rseau connexe (de
haut en bas), puis de gauche droite lintrieur dun rseau
connexe.
Un rseau connexe est constitu dlments graphiques tous relis
entre eux, mais indpendants des autres lments graphiques du rseau.
Si lon rencontre une liaison verticale de convergence, on value
dabord le sous-rseau qui lui est associ (toujours dans la mme
logique) avant de continuer lvaluation du sous-rseau qui lenglobe.
Exemple:
P
N
( ) A B C
E
F
D
Lordre dexcution des lments de ce rseau est le suivant:
- 1re phase: lecture des contacts A et B jusqu la rencontre de
la 1re liaison verticale de convergence entre les contacts B et
C.
- 2me phase: lecture du premier sous-rseau, contacts D et E. -
3me phase: reprise de lecture de la premire ligne du rseau
connexe,
contact E, jusqu la rencontre de la deuxime liaison verticale de
convergence.
- 4me phase: lecture du deuxime sous-rseau, contact F. - 5me
phase: lecture de la bobine.
Remarque: la mise jour des sorties seffectue en fin de cycle,
aprs la lecture de tout le programme.
-
D) Priorits dexcution du programme:
Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent
selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les
priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior): Exemple
SIEMENS (STEP 7): Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction
de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de
production.
E) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour
les objets langage:
- la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des
sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme
(S).
Il existe quatre principaux objets langage: - lobjet bit (X),
facultatif pour un adressage direct, - lobjet octet (B), - lobjet
mot (W), - lobjet double mot (D).
Tches vnementielles (EVT)
Tche rapide (FAST) Tche matre (MAST)
+ Priorit -
Interruption (INT) Sous-programme (SBR)
Bloc (PPAL)
+ Priorit -
-
Numro demplacement
Numro de voie
Numro
a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme:
- SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TLMCANIQUE et SIEMENS).
1) Objets dentres/sorties:
% I ou Q X, W ou D x . i
Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf
sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans
le mot numro 10 de la mmoire interne).
2) Objets mot:
% M, K ou S B, W ou D i M: mmoire interne servant stocker des
valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme
temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant
plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ).
Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple
longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent
prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le
bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot
de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 =
1100100011011101
IEC 1131-3
zone type dobjet
IEC 1131-3
type dobjet
format
-
3) Tableaux de bits et de mots:
Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de
mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la
suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de
bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur
le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8
%KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui
composent la suite.
4) Chanes de caractres:
Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les
tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la
suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le
nombre doctets qui composent la chane.
b) Ladressage index:
Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index
ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot
interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base
quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne
dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au
moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120.
Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux
tableaux.
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 8
PROGRAMMER EN LISTE DINSTRUCTIONS
Dfinition: Comme le langage ST, le langage en liste
dinstructions (IL) est compos dune suite dinstructions excutes
squentiellement par lautomate. Une instruction est organise en
phrases dinstructions (quivalentes des rseaux de contacts en
langage LD). Il faut donc plusieurs instructions pour raliser une
phrase, une instruction ne pouvant occuper quune ligne.
A) Les instructions de base:
a) Instructions de test: LD: contact normalement ouvert. LDN:
contact normalement ferm. LDR ou EU: contact front montant. LDF ou
ED: contact front descendant. AND: liaison srie (ET) un contact
normalement ouvert. ANDN: liaison srie (ET) un contact normalement
ferm. ANDR: liaison srie (ET) un contact front montant. ANDF:
liaison srie (ET) un contact front descendant. OR: liaison parallle
(OU) un contact normalement ouvert. ORN: liaison parallle (OU) un
contact normalement ferm. ORR: liaison parallle (OU) un contact
front montant. ORF: liaison parallle (OU) un contact front
descendant. Remarque: Les instructions AND et OR (et leurs drivs)
peuvent utiliser des parenthses. Ces parenthses permettent de
traduire des schmas contact de faon simple. Il est possible
dimbriquer plusieurs niveaux de parenthses.
-
b) Instructions daction: ST: bobine directe. Lobjet bit associ
prend la valeur du rsultat de la zone test. STN: bobine inverse.
Lobjet bit associ prend la valeur inverse du rsultat de la zone
test. S: bobine denclenchement. Lobjet bit associ est mis 1 lorsque
la valeur du rsultat de la zone test est 1. R: bobine de
dclenchement. Lobjet bit associ est mis 0 lorsque la valeur du
rsultat de la zone test est 1.
c) Instructions de saut: JMP: saut de programme inconditionnel.
JMPC: saut de programme si le rsultat de l'instruction test
prcdente est 1. JMPCN: saut de programme si le rsultat de
l'instruction test prcdente est 0. SRN: branchement en dbut de
sous-programme. RET: retour de sous-programme inconditionnel. RETC:
retour de sous-programme si le rsultat de linstruction test
prcdente est 1. RETCN: retour de sous-programme si le rsultat de
linstruction test prcdente est 0.
d) Instructions darrt: END: fin de programme inconditionnelle.
ENDC: fin de programme si le rsultat de linstruction test prcdente
est 1. ENDCN: fin de programme si le rsultat de linstruction test
prcdente est 0. HALT: Arrt de lexcution du programme.
e) Oprations de transfert (SIEMENS): MOVB: transfert dun octet
dans un autre. MOVW: transfert un mot dans un autre. MOVD:
transfert dun double mot dans un autre. MOVR: transfert dun double
mot rel dans un autre.
B) Programmation des blocs fonction: Temporisation: le pilotage
est ralis par des instructions et la sortie peut tre transfr dans
un bit.
-
Exemple TLMCANIQUE: LD %I1.1 IN %TM1 LD Q ST %Q2.0
Compteur/dcompteur: les pilotages sont raliss par des instructions
et la sortie est directement disponible sous forme de bit. Exemple
TLMCANIQUE: LD %I1.1 R %C8 LDN %I1.2 ANDN %M0 CU %C8 LD %C8.D ST
%Q2.0 Monostable: le pilotage est ralis par des instructions et la
sortie est directement disponible sous forme de bit. Exemple
TLMCANIQUE: LDN %I1.1 AND %M10 S %MN0 LD %MN0.R ST %Q3.0 Registre
TLMCANIQUE: les pilotages sont raliss par des instructions et les
sorties sont directement disponibles sous forme de bit. LD %M1 I
%R2 LDN %I1.3 O %R2 LD %R2.E ST %M5 LD %R2.F ST %M6 Remarque: la
valeur charger R2.I est crire part.
Le bit dentre I1.1 pilote la temporisation TM1. La sortie Q de
la temporisation est charg dans le bit de sortie Q2.0.
Le bit dentre I1.1 pilote la fonction remise zro R du compteur
C8. Le bit dentre invers I1.2 et le bit mmoire invers M0 pilotent
la fonction comptage CU du compteur C8. Le bit de sortie C8.D est
charg dans le bit de sortie Q2.0.
Le bit dentre invers I1.1 et le bit mmoire M10 pilotent lentre S
du monostable MN0. Le bit de sortie MN0.R est charg dans le bit de
sortie Q3.0.
Le bit mmoire M1 pilote lentre I de stockage sur front montant
du registre R2. Le bit dentre invers I1.3 pilote lentre de
dstockage sur front montant du registre R2. Le bit de sortie
registre vide, R2.E, est charg dans le bit mmoire M5. Le bit de
sortie registre plein, R2.F, est charg dans le bit mmoire M6.
-
Gnrateur dimpulsions SIEMENS: nous supposons que lautomate vient
d'tre mis en marche (RUN) et donc que le mmento "Premier cycle"
(SM0.1) est 1. Si ce n'est pas le cas ou si la fonction PTO ou PWM
doit tre rinitialise, vous pouvez appeler le programme
d'initialisation en interrogeant une condition autre que SM0.1.
SM0.1: bit systme qui nest 1 quau premier cycle aprs la mise en
route de lautomate. LD SM0.1 chargement du bit premier cycle. R
Q0.1 1 mise zro si SM0.1=1. CALL SBR_0 appel du sous-programme 0.
MOVB 16#DB SMB77 slection de la milliseconde pour unit de temps.
MOVW +10000 SMW78 configuration de la dure de priode 10000ms. MOVW
+1000 SMW80 configuration de la dure dimpulsion 1000ms. PLS 1
dclenche la fonction PWM.
C) Structure dune phrase:
Chaque phrase dinstructions commence par un point dexclamation
gnr automatiquement. Comme pour le langage contacts, elle peut
comporter un commentaire et tre repre par une tiquette. Exemple
TLMCANIQUE: ! (*Attente de schage*) Commentaire entre (* *). %L2:
Etiquette de reprage de la phrase. LD %I1.0 Instruction AND %M10
Instruction Phrase ST %Q2.5 Instruction Code instruction Oprande
Remarque: il faut bien faire attention aux priorits des
instructions lors de la rdaction dun programme en LIST.
D) Rgles dexcution dun rseau:
Lexcution dun rseau en LIST seffectue squentiellement
instruction par instruction.
-
La premire instruction dune squence dinstructions doit toujours
tre LD ou une instruction inconditionnelle (ex: JMP). Toutes les
autres instructions utilisent le rsultat boolen prcdent.
Remarque: le squencement des instructions peut tre modifi par
les instructions de saut et dappel un sous-programme.
E) Priorits dexcution du programme:
Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent
selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les
priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior): Exemple
SIEMENS (STEP 7): Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction
de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de
production.
Tches vnementielles (EVT)
Tche rapide (FAST) Tche matre (MAST)
+ Priorit -
Interruption (INT) Sous-programme (SBR)
Bloc (PPAL)
+ Priorit -
-
numro demplacement
numro de voie
numro
F) Les objets langage: Il existe cinq principaux adressages pour
les objets langage:
- la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des
sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme
(S).
Il existe quatre principaux objets langage:
- lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet
mot (W), - lobjet octet (B), - lobjet double mot (D).
a) Ladressage direct:
Il existe deux diteurs de programme:
- SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TELEMECANIQUE et
SIEMENS).
1) Objets dentres/sorties:
% I ou Q X, W ou D x . i
Remarque: Pour les objets bits, le X nest pas obligatoire sauf
sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4: dsigne le bit de rang 4 dans
le mot numro 10 de la mmoire interne).
2) Objets mot:
% M, K ou S B, W ou D i
IEC 1131-3
zone type dobjet
IEC 1131-3
type dobjet
format
-
M: mmoire interne servant stocker des valeurs tout au long du
programme. K: mots constants crits en mme temps que le programme
aux emplois divers. S: mots systmes assurant plusieurs fonctions
(modes de marche, temps de fonctionnement, ). Les mots double
longueur (D) sont lassociation de deux mots simple longueur. Ainsi,
%MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent prendre une valeur
positive ou ngative. Le signe est donn par le bit de poids le plus
fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot de simple longueur
(16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 = 1100100011011101
3) Tableaux de bits et de mots:
Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de
mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la
suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de
bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur
le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8
%KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui
composent la suite.
4) Chanes de caractres:
Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les
tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la
suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le
nombre doctets qui composent la chane.
-
b) Ladressage index:
Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index
ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot
interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base
quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne
dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au
moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120.
Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux
tableaux.
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 9
PROGRAMMER EN LANGAGE LITTRAL STRUCTUR
(TLMCANIQUE) Dfinition: Comme le langage LIST, le langage ST
(Structured Text) est compos d'une suite dinstructions excutes
squentiellement par l'automate. Une instruction est organise en
phrases dinstructions (quivalentes des rseaux de contacts en
langage LD). Il faut donc plusieurs instructions pour raliser une
phrase, une instruction ne pouvant occuper quune ligne.
A) Les instructions:
a) Les instructions sur bit: := Affectation dun bit OR OU boolen
AND ET boolen XOR OU exclusif boolen NOT Inversion RE Front montant
FE Front descendant SET Mise 1 RESET Mise 0
b) Comparaisons numriques sur mots, doubles mots et flottants:
< Strictement infrieur > Strictement suprieur = Suprieur ou
gal = gal Diffrent de
-
c) Tableaux de bits: Tableau:=Tableau Affectation entre deux
tableaux Tableau:=Mot Affectation dun mot un tableau Mot=:Tableau
Affectation dun tableau un mot Tableau:=Double mot Affectation dun
double mot un tableau Double mot:=Tableau Affectation dun tableau
un double mot COPY_BIT Copie dun tableau de bits dans un tableau de
bits AND_ARX ET entre deux tableaux OR_ARX OU entre deux tableaux
XOR_ARX OU exclusif entre deux tableaux NOT_ARX Ngation sur un
tableau BIT_W Copie dun tableau de bits dans un tableau de mots
BIT_D Copie dun tableau de bits dans un tableau de doubles mots
W_BIT Copie dun tableau de mots dans un tableau de bits D_BIT Copie
dun tableau de doubles mots dans un tableau de bits LENGTH_ARX
Calcul de la longueur dun tableau en nombre dlments
d) Arithmtique entire sur mots et doubles mots: +, -, *, /
Addition, soustraction, multiplication, division entires REM Reste
de la division entire SQRT Racine carre entire ABS Valeur absolue
INC Incrmentation DEC Dcrmentation
e) Arithmtique sur flottants: +, -, *, / Addition, soustraction,
multiplication, division SQRT Racine carre ABS Valeur absolue TRUNC
Partie entire LOG Logarithme base 10 LN Logarithme nprien EXP
Exponentielle naturelle ZXPT Exponentiation dun rel par un entier
COS Cosinus dune valeur en radian SIN Sinus dune valeur en radian
TAN Tangente dune valeur en radian ACOS Arc cosinus (rsultat entre
0 et 2p) ASIN Arc sinus (rsultat entre p/2 et +p/2) ATAN Arc
tangente (rsultat entre p/2 et +p/2)
-
DEG_TO_RAD Conversion degrees en radians RAD_TO_DEG Conversion
radians en degrs
f) Instructions logiques sur mots et doubles mots: AND ET
logique OR OU logique XOR OU logique exclusif NOT Complment logique
SHL Dcalage logique gauche SHR Dcalage logique droite ROL Dcalage
logique circulaire gauche ROR Dcalage logique circulaire droite
g) Instructions sur programme: HALT Arrt de lexcution du
programme JUMP Saut une tiquette SRi Appel de sous-programme RETURN
Retour de sous-programme MASKEVT Masquage des vnements dans
lautomate UNMASKEVT Dmasquage des vnements dans lautomate
h) Instructions de conversions numriques: BCD_TO_INT Conversion
BCD binaire INT_TO_BCD Conversion binaire BCD GRAY_TO_INT
Conversion gray binaire INT_TO_REAL Conversion dun entier simple
format en flottant DINT_TO_REAL Conversion dun entier double format
en flottant REAL_TO_INT Conversion dun flottant en entier simple
format REAL_TO_DINT Conversion dun flottant en entier double format
DBCD_TO_DINT Conversion dun nombre BCD 32 bits en entier 32 bits
DINT_TO_DBCD Conversion dun entier 32 bits en nombre BCD 32 bits
DBCD_TO_INT Conversion dun nombre BCD 32 bits en entier 16 bits
INT_TO_DBCD Conversion dun entier 16 bits en nombre BCD 32 bits LW
Extraction du mot de poids faible dun double mot HW Extraction du
mot de poids fort dun double mot CONCATW Concatnation de 2 mots
simples
i) Instructions sur tableaux de mots et double mots:
Tableau:=Tableau Affectation entre 2 tableaux
-
Tableau:=Mot Initialisation dun tableau +, -, *, /, REM
Oprations arithmtiques entre tableaux +, -, *, /, REM Oprations
arithmtiques entre expressions et tableaux SUM Sommation des lments
dun tableau EQUAL Comparaison de deux tableaux NOT Complment
logique dun tableau AND, OR, XOR Oprations logiques entre 2
tableaux AND, OR, XOR Oprations logiques entre expressions et
tableaux FIND_EQW, FIND_EQD Recherche du premier lment gal une
valeur FIND_GTW, FIND_GTD Recherche du premier lment suprieur une
valeur FIND_LTW, FIND_LTD Recherche du premier lment infrieur une
valeur MAX_ARW, MAX_ARD Recherche de la valeur maximum dans un
tableau MIN_ARW, MIN_ARD Recherche de la valeur minimum dans un
tableau SORT_ARW, SORT_ARD Tri par ordre croissant ou dcroissant
dun tableau ROL_ARW, ROL_ARD Dcalage circulaire gauche dun tableau
ROR_ARW, ROR_ARD Dcalage circulaire droite dun tableau FIND_EQWP,
FIND_EQDP Recherche du premier lment gal une valeur depuis un rang
LENGTH_ARW, LENGTH_ARD Calcul de longueur dans un tableau
OCCUR_ARW, OCCUR_ARD Nombre doccurrences dune valeur dans un
tableau
j) Instructions sur blocs fonctions: Temporisation START, DOWN
ou STOP (selon la srie), PRESET Monostable START Compteur/dcompteur
RESET, PRESET, UP, DOWN Registre RESET, PUT, GET Programmateur
cyclique RESET, UP
B) Structure dune phrase: Chaque phrase littrale est
compose:
- dune tiquette, - de commentaires, - dinstructions.
Chacun de ces lments est optionnel. Chaque phrase commence par
un point dexclamation gnr automatiquement et chaque instruction se
termine par un point virgule non gnr.
-
Un commentaire est entour de (* et *), il peut tre plac nimporte
o dans la phrase et le nombre nen est pas limit. Les commentaires
sont mmoriss dans lautomate et consomment donc de la mmoire
programme.
Ltiquette permet de reprer une phrase dans un programme. Elle
scrit: %Li avec i compris entre 0 et 999. Elle permet aussi les
sauts de programme dune phrase une autre. Les numros nont pas
dimportance pour la lecture du programme puisque les phrases sont
lues dans lordre de leur saisie. Exemple: ! %L2 (*Voici une phrase
avec une tiquette, des commentaires*) SET %M0; %MW4:=%MW2+%MW; (*et
plusieurs instructions*) %MF12:=SQRT(%MF14)
C) Rgles dexcution dun rseau:
Lexcution dun programme littral seffectue squentiellement
instruction par instruction.
a) Priorit des oprateurs:
Liste des oprateurs du plus prioritaire au moins
prioritaire:
- Parenthses, - complment logique NOT, - inversion NOT, - - sur
oprande, - + sur oprande, - multiplication *, - division /, -
modulo REM (information de codeur), - addition +, - soustraction ,
- comparaisons , , - comparaison galit =, - comparaison ingalit , -
ET logique AND, - ET boolen AND, - OU exclusif logique XOR, - OU
exclusif boolen XOR, - OU logique OR, - OU boolen OR.
-
Remarque: lorsquil y a conflit entre deux oprateurs de mme
niveau de priorit, cest le premier oprateur qui lemporte, la
lecture se faisant de gauche droite.
b) Utilisation des parenthses:
Les parenthses permettent de modifier les priorits (ex: rendre
une addition prioritaire sur une multiplication). Elles peuvent
galement servir clarifier le programme en "accompagnant" les
priorits. Remarque: il est possible dimbriquer des parenthses les
unes dans les autres, le nombre nest pas limit.
c) Conversions implicites:
Elles ne concernent que les mots et doubles mots et seffectuent
dans les oprations arithmtiques, dans les comparaisons et lors dune
affectation. Lautomate converti lui-mme les mots ou doubles mots
afin deffectuer lopration avec des oprandes de mme type.
Conversions possibles pour une instruction du type:
oprande 1 oprateur oprande 2
Oprande 1 Oprande 2 Conversion oprande 1 Conversion oprande
2
Opration de type
mot mot non non mot mot double mot double mot non double mot
double mot mot non double mot double mot double mot double mot
non non double mot
Pour une affectation, cest loprande de gauche qui impose le type
de lopration et qui impose donc la conversion loprande de droite si
ncessaire:
Oprande gauche
Oprande droite
Conversion oprande droite
mot mot non mot double mot mot
double mot mot double mot double mot double mot non
-
D) Priorits dexcution du programme:
Un programme est divis en plusieurs parties. Celles-ci diffrent
selon les marques (se rfrer la documentation constructeur pour les
priorits dexcution). Exemple TLMCANIQUE (PL7 Junior): Exemple
SIEMENS (STEP 7): Remarque: la marque TLMCANIQUE permet la rdaction
de grafcets ou non dans le MAST pour crer divers cycles de
production.
E) Les objets langage:
Il existe cinq principaux adressages pour les objets
langage:
- la zone mmoire (M), - la zone des entres (I), - la zone des
sorties (Q), - la zone des constantes (K), - la zone systme
(S).
Il existe quatre principaux objets langage:
- lobjet bit (X), facultatif pour un adressage direct, - lobjet
mot (W), - lobjet octet (B), - lobjet double mot (D).
Tches vnementielles (EVT)
Tche rapide (FAST) Tche matre (MAST)
+ Priorit -
Interruption (INT) Sous-programme (SBR)
Bloc (PPAL)
+ Priorit -
-
numro demplacement
numro de voie
numro
a) Ladressage direct: Il existe deux diteurs de programme:
- SIMATIC (SIEMENS), - IEC 1131-3 (TLMCANIQUE et SIEMENS).
1) Objets dentres/sorties:
% I ou Q X, W ou D x . i Remarque: Pour les objets bits, le X
nest pas obligatoire sauf sil est extrait dun mot (ex: %MW10:X4:
dsigne le bit de rang 4 dans le mot numro 10 de la mmoire
interne).
2) Objets mot:
% M, K ou S B, W ou D i M: mmoire interne servant stocker des
valeurs tout au long du programme. K: mots constants crits en mme
temps que le programme aux emplois divers. S: mots systmes assurant
plusieurs fonctions (modes de marche, temps de fonctionnement, ).
Les mots double longueur (D) sont lassociation de deux mots simple
longueur. Ainsi, %MD0 = %MW0 + %MW1. Remarque: les mots peuvent
prendre une valeur positive ou ngative. Le signe est donn par le
bit de poids le plus fort (1=ngatif et 0=positif). Exemple dun mot
de simple longueur (16 bits): 25698 = 0110010001100010 -18653 =
1100100011011101
IEC 1131-3
zone type dobjet
IEC 1131-3
type dobjet
format
-
3) Tableaux de bits et de mots:
Les tableaux de bits sont des suites dobjets bits adjacents de
mme type dont on dfinit le nombre. Exemple: %M5:3 correspond la
suite %M5 %M6 %M7. %M5 est le bit de dpart et 3 est le nombre de
bits qui composent la suite. Les tableaux de mots fonctionnent sur
le mme principe. Exemple: %KW6:5 correspond la suite %KW6 %KW7 %KW8
%KW9 %KW10. %KW6 est le mot de dpart et 5 est le nombre de mots qui
composent la suite.
4) Chanes de caractres:
Les chanes de caractre fonctionnent sur le mme principe que les
tableaux, ce sont des suites doctets. Exemple: %MB3:4 correspond la
suite %MB3 %MB4 %MB5 %MB6. %MB3 est loctet de dpart et 4 est le
nombre doctets qui composent la chane.
b) Ladressage index:
Ce mode dadressage consiste ajouter le contenu dun index
ladresse dun objet. Cet index ne peut tre dfini que par un mot
interne, un mot constant ou une valeur algbrique de base
quelconque. Exemple: %MW108[%MW2] correspond au mot interne
dadresse directe 108 plus le contenu du mot interne %MW2. Si, au
moment de la lecture, %MW2=12, %MW108[%MW2] quivaut %MW120.
Ladressage index peut sappliquer aux bits, aux mots et aux
tableaux.
-
AUTOMATISME
COURS MODULE 10
PROGRAMMER EN LANGAGE LOGIGRAMME
(SIEMENS) Dfinition: Un rseau LOG est compos d'une ou plusieurs
botes d'oprations LOG. Au lieu d'utiliser des contacts, on affecte
une ou plusieurs valeurs binaires comme entres une bote d'opration
LOG. Vous utilisez les sorties de l'opration pour connecter cette
dernire une opration conscutive ou pour achever le rseau. Ainsi,
une seule opration LOG peut reprsenter la mme fonction qu'un
ensemble de contacts, bobines ou botes en schma contacts. Le rseau
est achev lorsque vous avez procd l'affectation de tous les
paramtres de l'opration ou que vous les avez connects une autre
opration.
A) Les botes LOG:
a) Les oprations sur bits:
AND
OR
P
N
=
Cette bote reprsente la fonction ET en associant deux bits que
lon peut inverser lentre de la bote. Il est possible de rajouter
jusqu 32 entres.
Cette bote reprsente la fonction OU en associant deux bits que
lon peut inverser lentre de la bote. Il est possible de rajouter
jusqu 32 entres.
Contact front montant.
Contact front descendant.
L'opration Sortie crit la nouvelle valeur du bit de sortie dans
la mmoire image.
-
N S
N R
IN
ENO EN
OUT
MOV_B
IN
ENO EN
OUT
B_I
b) Les circuits squentiels:
PT
T ON IN
PV
CTU CU
R
Q0.X
ENO
PLS
EN
c) Les blocs comparaison:
Ces blocs permettent de comparer des nombres, des bits, des
octets ou des mots en supriorit, infriorit ou galit.
Lopration SET met 1 un nombre N de sorties partir de ladresse
bit indique.
Lopration RESET met 0 un nombre N de sorties partir de ladresse
bit indique.
Il existe trois types de temporisations: TON (retard la monte),
TONR (retard la monte temporis), TOF (retard la descente). IN est
lentre de validation et PT le temps prdfini. La base de temps dpend
du numro de la temporisation.
Il existe trois principaux types de compteurs/dcompteurs: CTU
(compteur incrmental), CTD (compteur dcrmental), CTUD (compteur
incrmental/dcrmental). PV est la valeur prdfinie et R la remise