Automatismes Séquentiels 3 Cours, 3 Travaux Dirigés et 3 séances de TP de 4h 1

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  • Automatismes Squentiels 3 Cours, 3 Travaux Dirigs et 3 sances de TP de 4h 1
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  • Plan du cours Partie 1: Les systmes automatiss de productionPartie 2: LAutomate Programmable IndustrielPartie 3: Langages de programmation des automatesPartie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 2
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  • Plan du cours Exemples vidos introductifs Pourquoi automatise-t-on? Schma de principe dun automatisme Diffrents moyens dimplanter une partie commande Partie 1: Les systmes automatiss de productionPartie 2: LAutomate Programmable IndustrielPartie 3: Langages de programmation des automatesPartie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 3
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  • Plan du cours Partie 1: Les systmes automatiss de production Quid des API /PLC? Structure matrielle Structure logicielle Exemple de gammes de diffrents constructeurs Intgration des API dans les architectures types des systmes automatiss Partie 2: LAutomate Programmable IndustrielPartie 3: Langages de programmation des automatesPartie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 4
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  • Plan du cours Partie 1: Les systmes automatiss de productionPartie 2: LAutomate Programmable Industriel Position et primtre de la norme IEC61131-3 Principales conventions de la norme Les 5 langages: LD, IL, ST, FDB, SFC Partie 3: Langages de programmation des automatesPartie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 5
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  • Plan du cours Partie 1: Les systmes automatiss de productionPartie 2: LAutomate Programmable IndustrielPartie 3: Langages de programmation des automates Objectifs et convention du Grafcet Structures classiques particulires Mthode de dveloppement de Grafcet Implmentation dune analyse Grafcet en langage de lIEC61131-3 (LD et IL) Partie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 6
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  • Plan du cours Partie 1: Les systmes automatiss de productionPartie 2: LAutomate Programmable IndustrielPartie 3: Langages de programmation des automatesPartie 4: Le GRAFCET: Outils de description des automatismes De la ncessit de considrer les diffrents modes de fonctionnement dune installation automatise. Loutils GEMMA Structure multi-grafcets de gestion des modes de marches et darrt dun installation. Partie 5: Les Modes de Marches et dArrts 7
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  • Exemples vidos de postes automatiss 8
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  • Pourquoi automatise-t-on? Objectif de productivit Produire plus: plus vite et/ou plus longtemps. Objectif de ralisation Ralisation doprations irralisables par lhomme: Rapidit dexcution, Miniaturisation, Manutention cinmatique complexe Objectif de scurisation Suppression de tches dangereuses: Sciage, Dosage chimique Suppression de manipulations fastidieuses: Ascenseur, Porte de garage Objectif de matrise de loutils de production Intgration des chanes logistiques Economie des ressources utilises (GTC) Traabilit de la production: Intgration dans un systme dinformations global 9
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  • Constituants dun S ystme A utomatis de P roduction Agir sur la matire duvre Ventouse, convoyeur Transformer lnergie Moteur, Vrin Acqurir des informations Capteur de Position Traiter les donnes, Emettre des ordres API, Commande cble Communiquer IHM, Superviseur, Voyants Terminaux de dialogue Distribuer lnergie Contacteur lectrique, Distributeur pneumatique 10
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  • Analyse fonctionnelle 11
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  • Du point de vue de la commande P ARTIE C OMMANDE CONSIGNES DE FONCTIONNEMENT - Mise en fonctionnement - Mise larrt - Consigne de cadence - Consigne de recette - INFORMATIONS SUR LTAT DU PROCESS LTAT DU PROCESS -Informations binaires. Pices en bute, Niveau atteint, Faisceau coup, vnement -Informations numriques. Niveau de temprature, dans trmie. Comptage. COMPTE-RENDU DE FONCTIONNEMENT DE FONCTIONNEMENT - Signalisation visuelle, sonore - Signalisation via un module IHM - Ecriture dans une base de donnes - ORDRES DACTIONS SUR LE PROCESS. - Ordre boolen Ouverture/Fermeture vanne, Mise en marche moteur - Ordre numrique Bloc de rgulation PID intgr, consigne de vitesse - Consigne pour modules dports 12
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  • Diffrents moyens dimplanter une partie commande Commande cble Ds lors que lon dispose des fonctions logiques lmentaires et dlments de mmorisation, on est capable de raliser la plupart des fonctions de commande. Ralisable en technologie lectrique (Cf. Exemple), lectronique, pneumatique Peu souple, pas dintgrations dlments communiquant. Micro contrleur Solutions demandant des temps de dveloppement importants. Interfaage vers des quipements industriels existants difficiles Intrt dans le cadre dapplication de srie. Automate Programmable Industriel Equipements plus onreux Programmation aise Conception robuste Vaste gamme dinterfaces pour communiquer avec son environnement. 13
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  • Architectures dautomatismes 14
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  • Commande dcentralise et rpartie 15
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  • Exemple darchitecture de commande 16
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  • LAutomate Programmable Industriel API : Automate Programmable Industriel PLC : Programmable Logic Controlleur Liste de principaux constructeurs: Allen Bradley (US) ; Siemens (GER) ; Schneider (FR) ; Rockwell Automation (US) ; FESTO (GER) ; WAGO (GER) ; GE Fanuc (US) ; Beckhoff (GER) ; Omron (JPN) ; ABB (SU) ; Mitsubishi (JPN) ; 17
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  • LAPI: Structure Matrielle Exemple de configuration matrielle dun API modulaire 18
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  • 2 Gammes dAPI 19 Non exhaustives Siemens LOGOS200S300C7S400 Schneider ZELIOTWIDOTSX MicroM340PremiumQuantum Petite machine Machine Industrielle Process Manufacturier Infrastructure complte Mmoire et performance processeur(s) (plus dinstructions et plus vite). Modularit croissante, Service de communication croissant. Possibilits logicielles croissantes Intgration de IEC, Outils de simulation, diagnostic, supervision, Richesse des bibliothques etc.
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  • LAPI: Structure logicielle Cycle automate priodique ou cyclique Dterminisme assur par un chien de garde Notion de Scrutation Lecture et criture synchrone de toutes les E/S, respectivement en dbut et en fin de scrutation. Le programme utilisateur ne travaille que sur des images mmoires. Notions dimages mmoires des E/S Structure mono-tche ou multi-tche possible. Notions de tches 3 notions importantes: 20
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  • Principe du droulement dun cycle automate Scrutation cycliqueScrutation priodique 1.Les instructions du programme sont excutes les unes aprs les autres 2.Lorsque toutes les instructions on t values, le programme reprend nouveau depuis le dbut, de toute faon. Cette scrutation peut seffectuer de manire cyclique ou priodique: Cette relecture cyclique est ininterrompue, on parle de scrutation ou encore de cycle automate 21
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  • Dterminisme temporel des API Chaque tche dun programme dautomate dispose dun chien de garde paramtrable vrifiant que sa dure de scrutation est limite. Ds lors que ce temps de scrutation de la tche matre est limit, on peut garantir une borne suprieure au temps de rponse une entre donne Un API est une machine temps rel il garantit une rponse avant une dure maximale donne et courte 22
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  • Temps de rponse maximal dun API Temps de rponse: entre 1 2 temps de scrutation (born par chien de garde) 23
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  • Traitement mmoire des E/S: MIE Sur la dure dune scrutation, les tats des entres sont rendus stables par lutilisation de la mmoire image des entres (MIE) Le principe est le suivant: 1.En dbut de scrutation, les tats de chaque entres des coupleurs dentres sont recopis en mmoire MIE de lUC. 2.En cours dexcution du code utilisateur, si une instruction requiert ltat dune entre, cest limage mmoire correspondante qui est lue 3.La mmoire image des entres est rafraichie en dbut de scrutation suivante 24
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  • Traitement mmoire des E/S: MIS Selon un mcanisme similaire: 1.Chaque instruction du programme utilisateur affecte limage mmoire de la sortie adresse. Cette image mmoire porte le mme nom que la sortie physique. 2.Chaque nouvelle instruction met la mmoire image jour 3.Aprs droulement complet de la scrutation, les tats de la MIS sont recopies en bloc vers les coupleurs de sortie. 25
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  • Structure logicielle mono-tche et multi-tches 2/2 26 Une tche reprsente un ensemble dopration excut squentiellement. Contrairement linformatique, une tche ralise lensemble des oprations qui lui sont dsignes puis sarrte et ce, jusqu son prochain lancement Ordonnancement correspondant
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  • Structure logicielle mono-tche et multi-tches 1/2 27 1.A tout moment, une seule tche excute. 2.Les tches ont leurs propres cycles de traitement (Lecture/Calcul/Ecriture) 3.Les tches communiquent entre-elles par des zones de mmoires alloues Exemple Ordonnancement pour une tche rapide 200m
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  • Norme CEI 61131-3 / NF EN 61131-3 Normalisation des 5 langages de programmation des API Dveloppe par des constructeurs, utilisateurs industriels finaux, universitaires (1993 pour -3) Valable pour automates prsents et futurs. Intgration partielle