Automate Programmable 2e partie - Principes de fonctionnement

1. Automate Programmable2e partie - Principes de fonctionnement

2. Automate Programmable Aux États-Unis, vers 1969, l’industrie automobile demande un contrôleur reprogrammable

3. Le cahier des charges Condition d’utilisation en milieu industriel: bruit électrique, poussière, température, humidité, … Contexte: dans les années ‘60, les ordinateurs exigent un environnement particulier.

4. 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”)

5. Ce que les automates offrent aujourd’hui 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)

6. Ce que les automates offrent aujourd’hui 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

7. 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 d’une utilisation complexe.

8. Ce que les automates offrent aujourd’hui Langage de programmation très simple: “LADDER” - Diagrammes échelle

9. Le cahier des charges Coûts acceptables Contexte: dans les années ‘60, les ordinateurs sont d’un coût plutôt astronomique.

10. Les précurseurs Allen Bradley 60% du marché Nord-Américain Siemens Modicon ALSPA (1971 - France) Télémécanique (1971 - France)

11. Organisation fonctionnelle Schéma de l’automate

12. Organisation fonctionnelle Entrées Sorties Digitales Sortie DC Entrées DC Mémoire Automate non-modulaire

13. Organisation fonctionnelle Automate modulaire

14. Module d’alimentation Ce module génère l’ensemble des tensions nécessaires au bon fonctionnement de l’automatisme

15. L’unité centrale Module de l’automate constitué de : processeur: microprocesseur ou microcontrôleur mémoire: ROM, RAM, EPROM, E2PROM

16. L’unité centrale : Processeur Fonctions: Lecture des informations d’entrée Exécution de la totalité des instructions du programme en mémoire Écriture des actions en sortie

17. L’unité centrale : Processeur Types d’instructions disponibles : Logique Arithmétique Transfert de mémoire Comptage Temporisation Scrutation pas à pas

18. L’unité centrale : Processeur Types d’instructions disponibles : Lecture immédiate des entrées Écriture immédiate des sorties Branchements, sauts Test de bit ou de mot Interruption Contrôle P.I.D.

19. L’unité 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 d’application

20. L’unité centrale : Mémoire RAM Entrée des données (écriture) Sortie des données (lecture) Adresse Type de mémoire: RAM: Random Access Memory

21. L’unité centrale : Mémoire ROM Sortie des données (lecture) Adresse Type de mémoire: ROM: Read Only Memory

22. L’unité centrale : Mémoire Type de mémoire: PROM: Programmable Read Only Memory Mémoire qui ne peut être programmée qu’une 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.

23. L’unité 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

24. L’unité centrale : Mémoire CPU 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

25. L’unité centrale Mode de fonctionnement synchrone : Lecture synchrone de toutes les entrées Écriture synchrone à toutes les sorties Fonctionne de façon cyclique

26. L’unité 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 l’exécution 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 l’API. Dans le cas de débordement, l’application est déclarée en défaut, ce qui provoque l’arrêt immédiat de l’API.

27. L’unité 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

28. L’unité centrale Remise à 0 du chien de garde Lecture des entrées Exécution du programme Écriture aux sorties Traitement séquentiel :

29. L’unité centrale Temps de scrutation Temps de réponse Temps de scrutation vs Temps de réponse : temps Opérateur appui sur bouton Prise en compte Effet en sortie

30. Les interfaces de communication Canal 1 de transmission Canal 2 de transmission Canal n de transmission • But: • permettre le dialogue avec d’autres automates, des imprimantes, des calculateurs, des consoles de visualisation, des consoles de programmation Moyen données données Génération Transfert Detection

31. Les interfaces de communication • Communication sérielle: • Transmission de chaque bit à la queue leu-leu

32. Les interfaces de communication • Trame de transmission: • Sans communication, niveau logique de la ligne = 1

33. Les interfaces de communication • Trame de transmission: • Bits de départ (de niveau 0) indiquant début du message

34. Les interfaces de communication • Trame de transmission: • Message de 7 ou 8 bits • Bit de parité • Détection d’erreur

35. Les interfaces de communication 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 • Bit de parité: • Parité paire • Nombre de 1 transmits pair • Parité impaire • Nombre de 1 transmit impair

36. Les interfaces de communication 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 • Bit de parité: • En cas d’erreur, détection possible • Ex: parité paire

37. Les interfaces de communication • Trame de transmission: • Bits d’arrêt (de niveau 1) • Utile lorsque les trames se suivent sans délais

38. 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

39. Les interfaces de communication • Transmission « Half Duplex » • Transmission « Full Duplex »

40. Les interfaces de communication • Liens réseaux: • Ethernet • MAP III • GM • Devicenet • Controlnet • Profibus • ...

41. Les cartes d’entrées logiques • Organisation (partie 1):

42. Les cartes d’entrées logiques • Redresseur: • Transforme la tension CA en tension CC.

43. Les cartes d’entrées logiques • Protection contre l’inversion de tension: • Évite de détruire la carte suite à une erreur de câblage.

44. Les cartes d’entrées logiques • Mise en forme du signal: • Détecteur à seuil de tension.

45. Les cartes d’entrées 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

46. Spécifications • Conversion analogue - numérique

47. 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

49. 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

50. Résolution • = plus petit changement de signal détectable •  le plus petit signal • Résolution = • Résolution (8 bits)= Plus petit incrément------------------------nombre total d'incréments 1 ------256 = 0.0039 = 0.39 %