E/S POUR API - www-lagis.univ-lille1.fr

1 1E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 INFORMATIQUE INDUSTRIELLEE/S POUR API2E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Syst me num rique destin tre utilis dans un environnement industriel :DEFINITION D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE selon norme IEC 61131-1 Fonctions sp cifiques dites m tier : - logique- mise en s quence- temporisation- comptage- calcul arithm tique Commande du processus au moyen d entr es et de sorties Tout-ou-Rien ou Analogiques Int gration facile dans un syst me d automatisme industriel et utilisation facile des fonctions pr vues Ex cute des activit s d finies par l'utilisateur sous forme de programme crit dans un langage textuel ou graphique 3E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Syst me num rique destin tre utilis dans un environnement industriel : DEFINITION D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEH eater bandAcidic reagentAlkali reagentHarvest valvepH sensorTemperaturesensorFeed valveAgitatorFermentation Process4E/S pour API - P.

2 Bonnet - 2011/2012 Syst me num rique destin tre utilis dans un environnement industriel : DEFINITION D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEF ermentation ProcessLes fonctions du syst me de contr le/commande sont : des fonctions logiques [s quentielles]: - remplir la cuve (dur e, volume, ), la vidanger - agiter la solution, mettre le chauffage .. des fonctions de r gulation :- r guler la temp rature autour de la consigne- r guler le pH de la cuve des fonctions de surveillance :- d bordement de cuve,exc s de temp rature, de pH- d rive du processus de fermentation des fonctions de production:- calculer le point d'arr t de la des fonctions de communication :- dialogue op rateur ( cran IHM)- dialogue r seau avec les autres entit s informatiques5E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Syst me num rique destin tre utilis dans un environnement industriel : DEFINITION D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE Un automate est un syst me informatique sp cialis :- fonctionnement en temps r el : l' chelle de temps est de l'ordre de 1 100 ms- fonctionnement multit che en temps partag : toutes les activit s fonctionnent simultan ment - interaction avec les l ments mat riels du processus + prise en compte de signaux lectriques --> entr es+ envoi de signaux lectriques r alisant des actions sur le processus --> sorties- fonctionnement en r seau [application r partie, entr es/sorties distantes, capteurs et actionneurs intelligents]- fonctionnement s r (garanti par une norme)6E/S pour API - P.

3 Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEUnit centraleAlimentationModuleentr essortiessimplesModuleentr essortiessp cialis esRackPrise ConsoleCouplageR seaude TerrainVoyants de contr lePrise Communication7E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012L automate doit remplir deux fonctions : un r le de commande en laborant des actions selon un algorithme appropri , partir des informations fournies par les d tecteurs (Tout-ou-Rien) et les capteurs (analogiques ou num riques) FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE un r le de communication dans le cadre de l exploitation avec :- l op rateur humain (dialogue homme-machine par IHM)- les autres processeurs hi rarchiquement sup rieurs (calculateurs de gestion de production)- les processeurs de rang gaux (r partition du contr le d une application sur plusieurs automates - les l ments de rang inf rieur (instrumentation intelligente) 8E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEE/S du processus automatis Console de mise au pointDialogue op rateurOutil de d veloppementVers autresautomates9E/S pour API - P.)

4 Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLED ialogue et supervisionMachine 1 :magasin-tourMachine 2 :transfertMachine 3 :gravureMachine 4 :peintureR seau localDialogue op rateurSupervision10E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLESyst me automatis structure hi rarchis e11E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE12E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLELes variables internes peuvent tre utilis es en criture et en lecture par le programmeur de l'automate. Elles servent stocker des valeurs utiles la r alisation du externe (IHM, console, r seau)13E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEA ctivit logicielle d un automate en mode stop , l automate programmable reste actif - seule l ex cution des t ches (logique, grafcet) est suspendue - les fonctions r seau restent actives ( change avec les autres automates, surveillances des E/S.)

5 Le Traitement est ex cut selon les instructions d finies par le programmeur un automate est en permanence en activit d s sa mise sous tension14E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEA ctivit logicielle d un automate tude du chronogramme des signaux externes et internes, analyse de la synchronisation notion de machine d' tat (Mealy)15E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEA ctivit logicielle d un automate: exemple du GrafcetR gle de franchissement du graphe : -une transition est valid e si toutes les tapes imm diatement pr c dentes reli es la transition sont actives-la transition est franchie si la transition est valid e ET si la r ceptivit associ la transition est vraie- le franchissement de la transition provoque simultan ment l'activation de la ou les tapes suivantes et la d sactivation des tapes pr c si une tape doit tre simultan ment activ e et d sactiv e, elle reste active- plusieurs transitions simultan ment franchissables sont simultan ment franchiesX2X3 Transition T1X1X1 Transition T2action1action2action3la "simultan it " mat rielle est impossible sur l'automate !

6 L'ex cution est donc diff rente du principe ! interpr tation du Grafcet 16E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 INFORMATIQUE INDUSTRIELLEE/S POUR API17E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 binairebool en , vrai/faux , case cocher , bouton bascule , Tout ou Rien TOR num rique Sous-ensemble de N , nibble (entier 4bits) , Octet ou caract re (entier 8bits) , Mot (entier 16 bits), MotDouble (entier 32 bits) num rique sign ou entier relatif Compl ment 2 num rique cod BCD, binaire r fl chi , code de GrayFlottantVariables: la forme num rique ou discr te ensemble de d finition discretExemples : bouton poussoir , voyant signalisation afficheur 7 segments , compteur , roues codeusesx Zx Nx {0,1 }FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE18E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012grandeur unipolaire signal positifgrandeur bipolairesignal sign (tension ou courant)d calage de la grandeur (bipolar offset)Variables : la forme analogique variation continue dans l'espace de d finition (type r el)Exemples : r sistance , temp rature , tension , courantx R+ Les signaux analogiques sont convertis en signaux num riquesFONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEx R19E/S pour API - P.

7 Bonnet - 2011/2012 Bits : Mots 16bits: %IXxxx entr e TOR %IWxxx mot entr e %QXxxx sortie TOR %QWxxx mot sortie %MXxxx bit interne %MWxxx mot interne %SXxxx bit syst me %SWxxx mot syst me %KWxxx mot constantMots 32bits: %MDxxx mot interne 32 bits %MFxxx mot interne flottant 32 bits Attention: il existe de nombreuses autres variables et des variantes de la syntaxe normalis eFONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEV ariables : Notation normalis es CEI 61131 des variables Les outils de d veloppement permettent d'affecter un nom symbolique chacune des variables physique de l'automate ; cette possibilit am liore la lisibilit d'une application et permet de modifier l'affectation des E/S sans modifier le programme20E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Notation normalis es IEC 61131 des variables sur un automate : Adressage variable: L adresse variable xxx est structur e pour tenir compte de la structure mat rielle de l automate <adresse> = [r seau].

8 <num ro de chassis>.<numero d appareil>.<numero de voie> Exemple : % entr e TOR n 5 du module d entr e 3 sur le chassis 0 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE21E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 SFC Sequential Function Chart ou Sequential Flow Chart langage de type Grafcet ou organigramme permettant la programmation ais e des syst mes s quentiels FBD Functions Blocks Diagram ou Sch ma-Bloc repr sentation graphique de fonctions logiques ou de fonctions quelconques LD Ladder Diagram ou Diagramme en Echelle repr sentation graphique des quations bool ennes, avec possibilit d'insertion de blocs FB . Langage le plus courant ST Structured Text langage textuel permettant d' crire toute type de fonctionnalit (s quentielle ou non) . Remplac par le langage C sur les automates les plus puissants. IL Intruction List Langage textuel de bas niveau de type assembleur (une instruction par ligne) Langages normalis es IEC 61131-3 sur automate :FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE22E/S pour API - P.

9 Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE23E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 POU Program Organisation UnitChaque partie de programme s'appelle un POU . Le langage d'un POU est d fini par l'utilisateur en fonction de ses habitudes et de la facilit exprimer le probl rarchie des POUs : 3 sections ou groupes principaux - Programmes repr sentant des op rations s quentielles ou cycliques - Fonctions pouvant tre appel es depuis n'importe quel autre programme. Une fonction peut appeler d'autres fonctions. Une fonction retourne une valeur. - Blocs fonctionnels ou Function_Blocks pouvant tre appel es depuis n'importe quel autre programme. Un bloc-fonction peut appeler d'autres bloc-fonctions. Un bloc-fonction peut ne pas retourner de valeur (proc dure). Langages normalis es IEC 61131-3 sur automate :FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE24E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Acc s logiciel aux grandeurs Bool ennes: Langage %M0 AND N % N % %M2ST % %M1R % (%X11 AND %M0 AND NOT(% )) OR (NOT(% )) THEN% := TRUE ;IF %M1 THEN RESET %M2 ;END_IFELSE% := FALSE ; D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE25E/S pour API - P.

10 Bonnet - 2011/2012 Acc s logiciel aux grandeurs Num riques:Langage [%MW3>100]MPS[%MW5:=%MW1+%MW2]MPPIN%TM1L D% % % OR (%MW3>100) THEN%MW5 := %MW1 + %MW2 ;START %TM1;END_IF% := % ;..FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE26E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 Exemple de d finition d'une fonction_blockup/downcountCounterle compteur est incr ment ou d cr ment chaque appel de la fonctionFONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLE27E/S pour API - P. Bonnet - 2011/2012 FONCTIONS D UN AUTOMATE PROGRAMMABLEA ctivation des sorties en SFCN Non-stored The action is active as long as the step R Reset The action is deactivated (overriding a time limited activation)S Set (Stored) The action is activated and remains active until a Reset L time Limited The action is activated for a certain time, maximum as long as the step is active D time Delayed The action becomes active after a certain time if the step is still active and then it remains active as long as the step is active.