Automates Programmables Industriels (API) - Notes PDF

# Automates programmables industriels (API) ## Définition - C'est un dispositif électronique programmable destiné à la commande et la supervision des processus industriels. - En anglais, il est appelé PLC (Programmable Logic Controller). ## Logic - Il s'agit d'un système logique séquentiel. - Un...

# Automates programmables industriels (API) ## Définition - C'est un dispositif électronique programmable destiné à la commande et la supervision des processus industriels. - En anglais, il est appelé PLC (Programmable Logic Controller). ## Logic - Il s'agit d'un système logique séquentiel. - Un API peut être vu comme un ordinateur industriel spécialisé. - Il s'agit d'un système logique séquentiel. - La partie numérique programmable est appelée *logique programmable*. ### Types de logique - **Logique combinatoire**: La sortie dépend seulement des entrées. - **Exemple**: Porte AND - Entrées et sorties binaires: | A | B | Q | |---|---|---| | 0 | 0 | 0 | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 0 | | 1 | 1 | 1 | - **Logique séquentielle**: La sortie future dépend des entrées et de la sortie actuelle. - **Exemple**: Bascule JK | J | K | Q⁺ | |---|---|---| | 0 | 0 | Q | | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | Q | ## Entrées et sorties d'un API - **Entrées**: - *Capteurs*: Mesures d'entrée (TOR). - **Sorties**: - *Programmes*: Précautions, alarmes, consigne, interface. ## Automate en commande - **Entrées**: - Partie *opérative* : La tâche à effectuer. - **Sorties**: - Partie *commande* : D'autres processus. - **API**: - *Consignes* : Mesures. - *Sorties* : La sortie du système. ## Constitution d'un API ### Unité centrale: CPU (Central Processing Unit) - **CPU**: - *Unité de contrôle*: Gestion des instructions des programmes. - *UAL*: Effectue les calculs des programmes. - *Registre CPU*: Mémoire. - **Rôle**: Traiter les instructions des programmes stockés en mémoires. ### Mémoires - **Unité centrale**: Processeur + périphériques. - Les processeurs des API ne sont pas très performants / processeurs des nouveaux PC actuels. - Par exemple, le PLC 103 de Würth possède 2 processeurs 80386. - Des processeurs spécialisés pour les API existent: - **ASIC**: Application Specific Integrated Circuit. - **Avantages**: - Réduit le temps de traitement. - Le temps de traitement dépend plus des circuits d'interfaçage que de l'unité centrale. - **Rôle**: Stockage des programmes et des données qu'ils utilisent. #### Types de mémoires dans un API - **ROM**: Read Only Memory -> mémoire à lecture seule. - **Rôle**: Stockage du système d'exploitation. - **RAM**: Random Access Memory. - **Rôle**: Contient le programme qui s'exécute, la mise à jour de l'API. - **EPROM**: Electriciel Programmable ROM. - **Rôle**: Copie du programme qui ne s'efface pas après la coupure du circuit. Cette copie est transférée d'une ROM dans l'EPROM. - **Avantages**: La EPROM est utilisable par PC. - **Entrées/sorties**: Analogique / numériques. - **Numériques**: Digitales, binaires, logiques, booléennes. - **TOR**: Tout ou rien. - **Les E/S**: Sont regroupées par module par voie de liaison filaire de différentes caractéristiques physique (niveaux de tensions +12V / -12V, +5V / -5V). - **Les liaisons électriques doivent être protégées des parasites et des surtensions électriques.** - **Les sorties doivent être protégées contre la surcharge et l'inversion de polarité.** ## Fonctions de base d'un API - **Fonctions d'arithmétiques sur les mots**: - **Mot**: Ensemble de plusieurs bits - byte. - **Mot de 8 bits**: 1 octet. - **Nombres entiers**: 16 bits. - **Fonction de calcul**: - Addition - Soustraction - Multiplication - Division - Sampleint à 10h à 0 - Inversion - **Fonctions de communication**: - **Émission**: Envoi de données par les sorties - Mode d'échange. - **Réception**: Lecture - Mode d'échange. - Utilisé par un protocole. - **Autres fonctions**: - **Comptage**: A partir d'une larbage (synchrone) ou d'un événement extérieur (asynchrone). - **Exemple**: Ajouter un nombre dans un carton. - **Temporisation**: Attendre un certain temps. - **Exemple**: Chauffer un produit pendant 10 min. - **Capteur**: Mémorise le nombre d'occurrences d'un évènement. - **Exemple**: - Nombre de pieds - Nombre de phrases - Nombre de défauts - **Temporisation**: Selon une base de temps choisie. - **Exemple**: Temps de réaction sur un nombre d'impulsions de l'horloge. - **Branchement**: Goto - saut avant. ## Langages - **Pour programmer les API**: - **Langages à contacts (ID)**: Ladder Diagram. - **Blocs fonctions (FBD)**: Function Bloc Diagram. - **Liste d'instructions (IL)**: Instruction list. - **Langage littéral structuré (ST)**: Structured text. ### Avantages - **Faciles**: Possibilité d'être informatisé, apprentissage rapide. ### Langage API - *norme internationale* - **Normes**: - **Types**: Définis. - **Caractéristique des types**: - Débute par % : `I:` entrée, `Q:` sortie, `M:` mémoire. - La lettre du type `I`, `Q`, `M`. - `: `Symbole des variables. - `*` Interpréte. ## Langages graphiques et non graphiques - **Objectif**: *Face à l'aggraphographie et aux langages graphiques ou non-graphiques?* - La norme définit: - **Le *ET* booléen**: La copression de la logique. - **La sortie logique**: Ne dépend que des entrées. - **Bloc fonction**: L'appareil logique se retrouve sur un papier. - **Programmes**: Sagite plusieurs sorties et se branche internaiquement. - **Programme**: Diverses parties écrites éventuellement dans des langages différents. - **Langages**: - **Graphiques**: - **Langage à contact (Ladder Diagram: LD)** : Logiciels utilisés pour programmer les automates programmables industriels ; il s'inspire des anciens schémas électriques de relais. - **Avantages**: - Inspiré des armoires à relais -> ancienne gestion des automatismes. - Populaires aux USA. - Electrique / mécanique. - Ressemble à un schéma électrique. - **Littéraux**: - **Structure textuelle**: La forme la plus simple de programmation. - **Avantages**: - Les instructions sont énumérées les unes en dessous des autres. - Facile à lire. - **Exemple**: - (): Bobine (électroaimant) - `-||`: Contact normallement ouvert (NO) - ferme la valve. - `-|/|`: Contact normallement fermé (NF) - ferme la valve si un véhicule arrive. - **Exemple**: - `%I1005`: Entrée. - `%I1012`: Autre entrée. - `%Q1008`: Sorties. - **La sortie physique Q8 est à '1'* si: - `%I 15` est à '1' et `%I 112` à '0'. - **Mise en série**: ET logique. - **Mise en parallèle**: OU logique. - **Action d'un utilisateur**: - **Appui sur un bouton**: La sortie logique est activée. - **Temporisation**: - Le temps s'écoule - `%J 15`: Le signal de temps est à 15. - **Exemple**: - Le temps s'écoule. - Le temps est à 1. - **LABEL B**: L'étiquette. - **Saut conditionnel**: Saut vers le réseau étiqueté LABEL B. ## Blocs fonctions de Function Bloc Diagram: FBD / FBP - **Principe du langage a-relais**: On utilise des blocs fonctionnels. - **Entrées**: - `%I1`: Entrée. - `%M1G`: Mémoire. - **Sorties**: - `%QX1R`: Sortie. - `%Q1R`: Sortie. - **≥1**: Ou logique. - **Symbole fonctionnel**: - *blocs fonctionnels* peuvent contenir : - Un autre bloc fonctionnel. - Langage à contact LD. - Liste d'instructions. - Littéral structuré. - **Avantages**: - **Réduction de la complexité**: L'utilisation de blocs fonctionnels permet de simplifier les diagrammes et de les rendre plus clairs. - **Réutilisation des blocs**: Les blocs fonctionnels peuvent être réutilisés dans d'autres programmes. - **Diagramme fonctionnel en sigle**: Grafcet - **SFC**: Sequential Function Chart. - **Applications industrielles**: Enchaînement d'opérations = séquences. - **Utiliser le grafcet**: - **État-transition**: *Gérez des événements* (modifications) - **Action**: *Gérer des actions* (modifications, spécifications)