Automate Programmable 2e partie - Principes de fonctionnement

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Automate Programmable2e partie - Principes de
fonctionnement
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Automate Programmable
Aux États-Unis, vers 1969, lindustrie automobile
demande un contrôleur reprogrammable
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Le cahier des charges
Condition dutilisation en milieu
industriel bruit électrique, poussière,
température, humidité, Contexte dans les
années 60, les ordinateurs exigent un
environnement particulier.
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Le cahier des charges
Variété et nombre des entrées/sorties nombreux
types de signaux grandeur physique
tension, courant, pression, débit,
. nature analogique numérique
(codé sur 2N bits, Digital) tout ou rien
(logique, Discrete)
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Ce que les automates offrent aujourdhui
Standards (signaux logiques) 5 Volts (CC)
12 Volts (CC) 24 Volts (CA, CC) 48 Volts
(CA, CC) 120 Volts (CA, CC) 230 Volts (CA,
CC) 100 Volts (CC) Contacts secs (type relais)
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Ce que les automates offrent aujourdhui
Standards (signaux analogiques) Plages de
tension 0 à 5 Volts 0 à 10 Volts -5 à 5
Volts -10 à 10 Volts Plages de courant 0
à 20 mA 4 à 20 mA
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Le cahier des charges

• Simplicité de mise en œuvre
• doit être utilisable par le personnel en place
• programmation facile
• Contexte
• dans les années 60, les ordinateurs sont dune
  utilisation complexe.

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Ce que les automates offrent aujourdhui
Langage de programmation très simple LADDER -
Diagrammes échelle
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Le cahier des charges
Coûts acceptables Contexte dans les années
60, les ordinateurs sont dun coût plutôt
astronomique.
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Les précurseurs
Allen Bradley 60 du marché Nord-Américain Sieme
ns Modicon ALSPA (1971 - France) Télémécanique
(1971 - France)
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Organisation fonctionnelle
Schéma de lautomate
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Organisation fonctionnelle
Automate non-modulaire
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Organisation fonctionnelle
Automate modulaire
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Module dalimentation
Ce module génère lensemble des tensions
nécessaires au bon fonctionnement de lautomatisme
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Lunité centrale
Module de lautomate constitué de
processeur microprocesseur ou
microcontrôleur mémoire ROM, RAM, EPROM, E2PROM
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Lunité centrale  Processeur
Fonctions Lecture des informations
dentrée Exécution de la totalité des
instructions du programme en mémoire Écriture
des actions en sortie
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Lunité centrale  Processeur
Types dinstructions disponibles
Logique Arithmétique Transfert de
mémoire Comptage Temporisation Scrutation pas
à pas
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Lunité centrale  Processeur
Types dinstructions disponibles Lecture
immédiate des entrées Écriture immédiate des
sorties Branchements, sauts Test de bit ou de
mot Interruption Contrôle P.I.D.
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Lunité centrale  Mémoire
Exprimée en ko ou Mo Gros automates Quelques
Mo. Répartition des zones mémoires Table
image des entrées Table image des
sorties Mémoire des bits internes Mémoire
programme dapplication
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Lunité centrale  Mémoire
Type de mémoire RAM Random Access Memory
21
Lunité centrale  Mémoire
Type de mémoire ROM Read Only Memory
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Lunité centrale  Mémoire
Type de mémoire PROM Programmable Read Only
Memory Mémoire qui ne peut être programmée quune
seule fois (par l'utilisateur en utilisant un
PROM programmer). EPROM Erasable Programmable
Read Only Memory Mémoire pouvant être programmée
plusieurs fois Effaçage par rayons ultra-violets.
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Lunité centrale  Mémoire

• Type de mémoire
• E2PROM Electrically Erasable Programmable Read
  Only Memory
• Re-programmer plusieurs fois (entre 10000 et
  100000 fois)
• Peut être effacée par signaux électriques
• Coûteuse

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Lunité centrale  Mémoire
Connexion E/S entre l'API et l'automatisme
piloté.
7 0
Capteur
I 124.X
I 124
Cartes Entrées
I 124.5
Q124.1
Actionneur
7 0
Q124.X
Q 124
Cartes Sorties
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Lunité centrale
Mode de fonctionnement synchrone Lecture
synchrone de toutes les entrées Écriture
synchrone à toutes les sorties Fonctionne de
façon cyclique
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Lunité centrale
Chien de garde (WATCHDOG) Surveille le C.P.U. de
façon à éviter les graves conséquences d'un
dérèglement de celui-ci Nécessaire puisque le
CPU intervient dans 5 pannes sur 1000 La durée
de lexécution des tâches, en mode cyclique, est
contrôlée par le chien de garde et ne doit pas
dépasser une valeur définie lors de la
configuration de lAPI. Dans le cas de
débordement, lapplication est déclarée en
défaut, ce qui provoque larrêt immédiat de lAPI.
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Lunité centrale
Chien de garde (WATCHDOG) À chaque cycle, le
C.P.U. doit réarmer le chien de garde, sinon ce
dernier entame les actions suivantes Mise à 0
de toutes les sorties Arrêt de l'exécution du
programme Signalisation de la défaillance
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Lunité centrale
Traitement séquentiel
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Lunité centrale
Temps de scrutation vs Temps de réponse
temps
Opérateur appui sur bouton
Prise en compte
Effet en sortie
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Les interfaces de communication

• But
• permettre le dialogue avec dautres automates,
  des imprimantes, des calculateurs, des consoles
  de visualisation, des consoles de programmation

Moyen
données
données
Génération
Detection
Transfert
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Les interfaces de communication

• Communication sérielle
• Transmission de chaque bit à la queue leu-leu

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Les interfaces de communication

• Trame de transmission
• Sans communication, niveau logique de la ligne 1

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Les interfaces de communication

• Trame de transmission
• Bits de départ (de niveau 0) indiquant début du
  message

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Les interfaces de communication

• Trame de transmission
• Message de 7 ou 8 bits
• Bit de parité
• Détection derreur

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Les interfaces de communication

• Bit de parité
• Parité paire
• Nombre de 1 transmits pair
• Parité impaire
• Nombre de 1 transmit impair

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Les interfaces de communication

• Bit de parité
• En cas derreur, détection possible
• Ex parité paire

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Les interfaces de communication

• Trame de transmission
• Bits darrêt (de niveau 1)
• Utile lorsque les trames se suivent sans délais

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Les interfaces de communication

• Vitesse de transmission
• Nombre de bits par seconde
• BAUD.
• Télex 300 Bauds
• Message de 1 ko 33.3 secondes
• Fibre optique 800 000 000 Bauds
• Message de 1 ko 12,5 ?s

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Les interfaces de communication

• Transmission  Half Duplex 
• Transmission  Full Duplex 

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Les interfaces de communication

• Liens réseaux
• Ethernet
• MAP III
• GM
• Devicenet
• Controlnet
• Profibus
• ...

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Les cartes dentrées logiques

• Organisation (partie 1)

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Les cartes dentrées logiques

• Redresseur
• Transforme la tension CA en tension CC.

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Les cartes dentrées logiques

• Protection contre linversion de tension
• Évite de détruire la carte suite à une erreur de
  câblage.

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Les cartes dentrées logiques

• Mise en forme du signal
• Détecteur à seuil de tension.

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Les cartes dentrées logiques

• Mise en forme du signal
• Détecteur à seuil de tension.

V
V
E
E
t
t
V
V
S
S
1
1
0
0
t
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Spécifications

• Conversion analogue - numérique

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Résolution
48
Résolution

• Nombre de bits pour représenter le signal
  analogue
• Système binaire-bit(binary digit)
• 0,1
• On, Off
• Ouvert, fermé
• 2 états possibles

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Résolution

• Besoin de plus d'un bit pour représenter la
  réalité
• 1 bit 21 2 états
• 2 bits 22 4 états
• 3 bits 23 8 états
• 8 bits 28 256 états
• 12 bits 212 4,096 états
• 16 bits 216 65,536 états

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Résolution

• plus petit changement de signal détectable
• ? le plus petit signal
• Résolution
• Résolution (8 bits)

Plus petit incrément------------------------nomb
re total d'incréments
1 ------256
0.0039 0.39
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Résolution

• Pour une entrée 0-100 mv à 8 bit
• 0 mv -gt 0 décimal, 100 mv -gt 256
• Plus petit changement 0.39 mv
• Pour une entrée 0-100 mv à 12 bit
• 0 mv -gt 0 décimal, 100 mv -gt 4096
• Plus petit changement 0.0244 mv
• Pour une entrée 0-100 mv à 16 bit
• Plus petit changement 0.0015 mv

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Résolution

• Pour une température 0-256 ºC
• 8 bit - gt 1 ºC
• 12 bit -gt 0.063 ºC
• 16 bit -gt 0.0039 ºC

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Fréquence d'acquisition

• Fréquence d'acquisition supérieure au signal
  d'entrée

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Fréquence d'acquisition

• Fréquence d'acquisition trop lente signal faux
  "aliasing"

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Fréquence d'acquisition

• Fréquence acquisition 2 fois la fréquence
  d'entrée (Nyquist)

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Les modules PID

• Permet de réaliser des fonctions de régulation
  sans avoir recours au CPU
• Certains automates ont un (ou des) PID intégré
  dans le CPU
• Cest le CPU qui se tape le calcul !

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Les modules PID

• Limitation importante au niveau de la période
  d échantillonnage des signaux analogiques
• Généralement gt100 ms
• Certain modèles () gt10 ms

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Les modules PID
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Les cartes de comptage rapide

• Sadaptent à divers modèles de codeurs
  incrémentaux.

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Les cartes de comptage rapide

• Sadaptent à divers capteurs de vitesse à
  impulsions.

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Les cartes de comptage rapide

• Spécifications
• Fréquence des signaux dentrée
• Généralement lt100 kHz
• Limite de comptage
• Nombre de bits du registre de comptage

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Les cartes daxes

• Pour le contrôle dun ou de plusieurs moteurs
• CA / CC / Pas-à-pas
• Commande numérique intégrée
• Interpolation linéaire, circulaire

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Les cartes daxes

• Les moteurs ne peuvent être asservis avec les
  modules PID
• Périodes d échantillonnage plus courtes sont
  requises

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Les modules dinterruption

• Une interruption est une section de programme qui
  est exécutée immédiatement lors dun événement
  déclencheur
• Les entrées du module servent de déclencheur à
  ces interruptions

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Les interruptions

• Un automate peut réagir à diverses sources
  dinterruptions
• Signaux dentrées
• Temps
• Heure et jour donné
• Périodique

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Les interruptions

• Principe de linterruption

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Les terminaux industriels

• Ils assurent les fonctions de programmation de
  maintenance du logiciel des automates

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Les terminaux industriels

• Permettent
• décrire et interpréter sous forme interactive,
  l ensemble des instructions du programme
• de mettre au point par simulation, ou par
  contrôle logiciel, léxécution du programme
• de sauvegarder le programme

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Les terminaux industriels

• Permettent
• de suivre en temps réel lévolution du cycle
• dinterroger et modifier
• Létat dun mot ou dun bit mémoire
• Létat dun mot ou dun bit dE/S
• Tout cela sans interrompre lexécution du
  programme en cours

70
FIN