LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS

1 LES automatismes . LES. AUTOMATES . PROGRAMMABLES . INDUSTRIELS . GJC Lyc e 10, Rue de la R publique BP 218. 81012 ALBI CEDEX. SOMMAIRE. INTRODUCTION A LA LOGIQUE PROGRAMMEE. Syst mes logiques Logique combinatoire Logique s quentielle Logique asynchrone Logique synchrone Logique programm e Structure d'un API. Fiabilit , S curit , Disponibilit . L'UNITE CENTRALE. Introduction Fonctions logicielles de l'Unit Centrale Le processeur La m moire Le cycle de fonctionnement La s curit de fonctionnement LES COUPLEURS INDUSTRIELS . G n ralit s Coupleurs d'entr es Coupleurs de sorties Architecture d'E/S. Coupleurs intelligents Synth se MISE EN ENERGIE D'UN SYSTEME AUTOMATISE. Alimentation lectrique Alimentation pneumatique TS CRSA automatismes Introduction la logique programm e Page N 1. TS CRSA automatismes LOGIQUES. La partie commande labore des ordres partir des mesures et des consignes selon la loi de commande de l'automatisme.

2 Celle-ci, pour des proc d s logiques caract ris s par la nature tout ou rien ou binaire des informations, est constitu e d'un ensemble d' quations Bool ennes. Dans les proc d s continus caract ris s par des grandeurs analogiques, il s'agirait d' quations fonctionnelles du type quations diff rentielles ou fonctions de transferts. L'automaticien dispose de nombreux outils technologiques pour r aliser la commande de son syst me. On les classe g n ralement en deux cat gories : les solutions c bl es et les solutions programm es. Les outils c bl s de toutes technologies, malgr leurs qualit s prouv es, souffrent d'un certain nombre de limitations : l'encombrement (poids et volume), le manque de souplesse pour la mise au point et l' volution des commandes, la difficult pour ma triser les probl mes complexes ainsi que ceux li s au d pannage, le co t des composants avec rentabilit financi re limit e aux fonctions simples en raison de l'apparition des technologies programm es.

3 Les techniques programm es se distinguent par un seuil de rentabilit constamment d croissant. Ce sont des outils informatiques destin s traiter de l'information. L'utilisation en gestion et en calcul est connue. Les applications techniques rel vent de l'informatique industrielle. Depuis 1970 environ, l'automaticien dispose d'un outil sp cialis : L'API : Automate Programmable Industriel L'informatique industrielle est une discipline conjuguant les th ories de l'automatique et les moyens de l'informatique dans le but de r soudre des probl mes de nature industrielle en particulier ceux li s au traitement de l'information en temps r el. Informatique industrielle Microprocesseur Microordinateur Automate programmable Technologies possibles pour la r alisation de la PC. Page N 2. TS CRSA automatismes COMBINATOIRE. D finition Equations La logique combinatoire se caract rise par des quations de la forme : Si = f ( e1, e2.)

4 En ). Exemples d'op rateurs combinatoires ENTRE DEUX INFORMATIONS. COMPARATEUR ARITHMETIQUE. Les deux nombres seront exprim s en binaire pur, on veut savoir si: A a1 a0. B b1 b0. $ Analyse Page N 3. TS CRSA automatismes $ Equations $ Sch ma Page N 4. TS CRSA automatismes DE CODES. Les ensembles logiques ne peuvent traiter des informations que si elles sont sous forme binaire (0 ou 1). Il en r sulte que tout probl me, avant d' tre pr sent la machine doit tre transcrit sous forme binaire, c'est le codage. De m me le r sultat donn sous forme binaire par le syst me de traitement de l'information doit tre transcrit dans le langage original seul exploitable par l'homme c'est le d codage. Enfin le syst me de traitement de l'information peut avoir travailler avec diff rents codes binaires c'est le transcodage. TRANSCODAGE. $ Transcodeur Binaire / GRAY.

5 $ Analyse Page N 5. TS CRSA automatismes $ Equations $ Sch ma Page N 6. TS CRSA automatismes III. LOGIQUE SEQUENTIELLE. D finition Dans un syst me combinatoire, la valeur de la sortie d pend uniquement des entr es, il ne garde pas en m moire ce qui c'est pass avant. Dans un syst me s quentiel, la valeur de la sortie d pend des entr es et du temps, il y a une m moire. S = f (e, t). On ne va pas garder la variable t comme continue, on va la quantifier et s'int resser au "temps". comme un ordre de succession. On va donc cr er des variables suppl mentaires que l'on bouclera sur les entr es par l'interm diaire d'un bloc m moire. On aura un syst me (n + x) entr es et m sorties. L' tat de la sortie l'instant (t), d pend de l'histoire ant rieure du syst me. Les excitations secondaires E(t), misent en place dans la nouvelle commande permettent de m moriser cette histoire.

6 Les vecteurs d'entr es e(t) et de sorties S(t) sont les repr sentations des informations respectivement acquises du proc d par les capteurs et qui lui sont appliqu es par les actionneurs. Les vecteurs d' tat es(t). r sument le pass du proc d et sa situation pr sente. L' tat est en quelque sorte la m moire du syst me. Equations La logique s quentielle demandera deux types d' quations: des quations caract ristiques des sorties du proc d . des quations caract ristiques de l' tat du syst me l'instant (t). Ces deux types d' quations logiques auront la forme suivante: Si = f (e0, e1, . en-1, es0, .. esx-1). Ei = f (e0, e1, . en-1, es0, .. esx-1). S(t): variable de sorties du syst me e(t): variable primaire d'entr e du syst me E(t): Excitation ou fonction secondaire es(t): variable secondaire d'entr e g n r e par la fonction secondaire Page N 7.

7 TS CRSA automatismes Etat stables et tat transitoires $ Etude d'un relais monostable Dans un automatisme assurant une succession de s quences il est indispensable de consid rer les retards apport s par le temps de r ponse des diff rents organes. Dans l'exemple ci-contre, on consid re: - les tats stables: la valeur de la variable d'entr e et celle de la variable de sortie sont constantes dans le temps. - Les tats transitoires: la valeur de la variable de sortie va rejoindre la valeur logique de la variable d'entr e. Page N 8. TS CRSA automatismes $ Etude d'un relais bistable Etat stable Etat transitoire Repr sentation des fonctions s quentielles $ Chronogramme ou diagramme des temps $ Table de v rit . $ Grafcet $ R seau de PETRI. etc .. Page N 9. TS CRSA automatismes Fonctions s quentielles asynchrones finition Dans une fonction s quentielle asynchrone chaque nouvelle combinaison des variables d'entr es est aussit t prise en compte par le circuit.

8 Moire monostable m s a fonction m moire Remarque : On supposera que l'intervalle de temps qui s pare deux changements d' tats des entr es m et a est toujours sup rieur au temps de r ponse global de l'ensemble de la m moire. 1 er CAS M moire marche prioritaire $ Traduction du cahier des charges sous forme logique (diagramme des temps). Page N 10. TS CRSA automatismes $ Analyse du fonctionnement mise en quation $ Sch ma 2 em CAS M moire arr t prioritaire $ Traduction du cahier des charges sous une forme logique (diagramme des temps). Page N 11. TS CRSA automatismes $ Analyse du fonctionnement mise en quation $ Sch ma $ Symbole normalis . $ Exemple d'application Page N 12. TS CRSA automatismes moire bistable Bascule /R/S / Bascule R S . Bascule /R /S. $ Sch ma $ Fonctionnement Table de v rit . $ Symbole normalis . $ Montage d'application Page N 13.

9 TS CRSA automatismes $ Utilisation de la bascule RS (montage anti rebonds). Bascule RS. $ Symbole normalis . Page N 14. TS CRSA automatismes Al as de fonctionnement e S. 1 2 3 4 5. Examinons le comportement de la fonction auxiliaire Y lors du passage de l' tat 3 l' tat 4: Les temps de propagation des signaux dans un circuit ajout s aux temps de commutation font appara tre des al as de fonctionnements qui, dans notre exemple pourraient faire voluer la commande non pas de 3 vers 4 mais de 3 vers 2, remettant la fonction Y z ro au lieu de la maintenir 1. Page N 15. TS CRSA automatismes Fonctions s quentielles synchrones finition Dans une fonction s quentielle synchrone la prise en compte d'une nouvelle combinaison des variables d'entr es ne s'effectue que sur l'ordre d'une entr e de commande. On ma trise maintenant les instants de commutations l'aide de l'entr e de commande.

10 Les circuits synchrones ne sont pas sujets aux al as. Bascule RSH. $ Sch ma $ Fonctionnement $ Symbole Page N 16. TS CRSA automatismes Bascule D. $ Sch ma $ Fonctionnement $ Symbole Cette bascule D est active sur le niveau 1 du signal de commande H 'elle est dite bascule D type LACH. Page N 17. TS CRSA automatismes Remarque Il existe aussi une bascule D qui n'est active uniquement sur le front montant ou le front descendant du signal de commande H '. Elle est dite bascule D type EDGE. Cr ation d'un front montant Cr ation d'un front descendant $ Symboles Page N 18. TS CRSA automatismes $ Fonctionnement Page N 19. TS CRSA automatismes Exemple d'application D tection du sens de d placement d'un syst me Page N 20. TS CRSA automatismes PROGRAMMEE. Supposons qu'un op rateur r alise manuellement la commande d finie par le chronogramme tudi.