1. 2 3 Contrôle informatisé dune chaine de production Réseaux locaux industriels.

3 Contrle informatis dune chaine de production Rseaux locaux industriels

4 Contrle automatis dune unit de production

5 Capteur fluidique de proximit

6 Contrle automatis dune unit de production Capteur fuite

7 Contrle automatis dune unit de production Capteur fuite

8 Capteur capacitif Contrle automatis dune unit de production

9 Capteur inductif

10 Systme barrage Systme reflex Systme de proximit (rflexion directe) Capteurs optiques Contrle automatis dune unit de production

11 Codeur rotatif incrmental Contrle automatis dune unit de production

12 Codeur rotatif absolu Contrle automatis dune unit de production

13 Contrle automatis dune unit de production Exemples de practionneurs

14 Contrle automatis dune unit de production Fonctions des actionneurs

15 Contrle automatis dune unit de production Actionneurs courants

16 Contrle automatis dune unit de production Effecteurs courants

17 Contrle automatis dune unit de production Exemples dAPI (Automates programmables industriels)

18 Contrle automatis dune unit de production APIs modulaires

Principaux constructeurs ABB (Sude) ALLEN-BRADLEY (Etats Unis) ALSTHOM/CEGELEC (France) FUJI ELECTRIC (Japan) GENERAL ELECTRIC-FANUC (Etats Unis / France) Hitachi (Japan) HONEYWELL (Etats Unis) MITSUBISHI (Japan) OMRON (Etats Unis) SIEMENS (Allemagne) TOSHIBA (Japan) GROUPE SCNEIDER (Allemagne) GOULD/MODICON (Etats Unis) MERLIN GERIN (France) SQUARE D (Etats Unis) TELEMECANIQUE (France). Automate Programmable Industriel

20 Automate Programmable Industriel Cycle de fonctionnement Lecture des entres Excution du programme Traitement des demandes de communication Excution des autotests Ecriture des sorties

Bornes de sortie Bornes dentre Alimentation Sorties dalimentation pour capteurs 24Vcc/180mA Interface de programmation Slecteur de mode Stop, Term, Run Connecteur pour module dextension Potentiomtre analogique Bornes de sortie 21 Automate Programmable Industriel API Siemens S7-200(CPU 222)

22 Automate Programmable Industriel Exemple de programme en langage Ladder

Famille des automates Siemens S7-200 CaractristiquesCPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM Dimensions (mm)90*80*62120.5*80*62190*80*62 Mmoire de programme4096 octets 8192 octets 16384 octets Mmoire de donnes2048 octets 5120 octets 10240 octets Sauvegarde de la mmoire50 heures E/S intgres locales6E / 4S8E / 6S14E / 10S24E / 16S Modules dextension0 module2 modules Compteurs rapides Une phase Deux phases 4 30 kHz 2 20 kHz 4 30 kHz 2 20 kHz 4 30 kHz 2 20 kHz 4 30 kHz 2 20 kHz 4 30 kHz 2 20 kHz Sorties dimpulsions (CC)2 20 kHz Potentiomtres analogiques11222 Horloge temps relCartouche Intgre Interfaces de communication1 RS-485 Virgule flottanteOui Taille de la mmoire image dE/S TOR 256 (128 Entres, 128 sorties) Vitesse dexcution boolenne0.37 microseconde/opration

Modules dextensionTypes Modules TOR Entres Sorties Combinaisons 8*ECC 8*ECA 16*ECC 4*SCC 4*relais 8*SCC 8*SCA 8*relais 4*ECC/4*SCC 8*ECC/8*SCC 16*ECC/16*SCC 4*ECC/4*relais 8*ECC/8*relais qw16*ECC/16*relais Modules TOR Entres Sorties Combinaisons 4*E analogiques 4*E thermocouples 2*E RTD 2*S analogiques 4*E analogiques / 1*S analogiques Modules intelligents Positionnement Modem PROFIBUS-DP Ethernet Internet Autres modulesInterface AC Modules dextension pour les automates Siemens S7-200

AFFICHEUR DE TEXTE TD200

Figure 3.4. Afficheur tactile TP070

Espace de donnes des automates S7-200 Objets de donnes Compteurs rapides (HC) Accumulateurs (AC) Sorties analogiques (AQ) Entres analogiques (AI) Compteurs (C) Temporisations (T) Relais squentiels SCR (S) Mmoire de donnes Mmentos spciaux (SM) Mmentos internes (M) Mmoire image des sorties (Q) Mmoire image des entres (I) Mmoire des variables locales (L) Mmoire des variables globales (V)

28 M1.5 MB4 MW4 MD4 76543210 M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 Accs aux donnes dans les API S7-200

Programme 3.3. Accs par octet la mmoire Q M0.0 R seau 1 M0.1 R seau 2 MOV_B EN ENO IN OUT IB0QB0 MOV_B EN ENO IN OUT VB1000QB1 Programme 3.4. Initialisation dun registre de commande de linterface 0 de communication srie SM0.1 R seau 1 MOV_B EN ENO IN OUT 16#09SMB30 Exemples de rseaux 29

Programme 3.5. Accs aux accumulateurs I0.0 R seau 1 R seau 2 R seau 3 I0.1 I0.2 DEC_W EN ENO IN OUT AC1VW100 INV_D EN ENO IN OUT AC3VD250 MOV_B EN ENO IN OUT AC2VB200 AC2 (Accs en octet) 07 Figure 3.7. Bits accds des diffrents accumulateurs par le programme 3.5 AC1 (Accs en mot) 0 15 AC3 (Accs en double mots) 031 Accs aux accumulateurs 30

Exercice 31 1- Donnez le programme en langage Ladder form des trois rseaux suivants: Rseau 1: Lorsque M0.0=0, ce rseau transfre le contenu du double mot mmoire VD150 dans le double mot mmoire LD100, lui retranche 1 et le range dans le double mot mmoire suivant et range la valeur hexadcimale 160A5020 dans le double mot daprs. Rseau 2: Range dans la case mmoire V50 loctet compos sur les entres (I0.0 . I0.7) lorsque lentre I2.0=1, il range aussi une copie dans AC0. Rseau 3: Affiche le mot rang dans VW120 sur 16 diodes LED montes en cathode commune sur les sorties (Q0.0 . Q1.7) lorsque I2.1=0. 2- Comment devient le rseau 3 si les diodes sont branches en anode commune?

LES COMPTEURS 32 Les compteurs incrmentaux CU : I0.0 Cxx (courante) R : I0.1 Chronogramme 3.1. Signaux gnrs par le programme 3.7 Cxx (bit) : Q0.0 0 1 2 3 4 5 6 0 Programme 3.7. Exemple dapplication dun compteur incrmental Rseau 1 CU CTU R PV 4 I0.0 I0.1 Rseau 2 CxxQ0.0 Cxx Incrments sur les fronts montants de CU. Lorsque Cxx (courante) PV, Cxx(bit) est activ. Cxx (courante) est remise zro lorsque lentre R est active ou que lopration Mettre 0 est excute. Le compteur incrmental arrte le comptage lorsquil atteint la valeur maximale 32767. A la mise sous tension, Cxx(bit)=0 et la valeur en cours peut tre conserve.

LES COMPTEURS 33 Les compteurs dcrmentaux Chronogramme 3.2. Evolution de la valeur courante et du bit de comptage suivant les entres (Programme 3.8) Programme 3.8. Exemple dapplication dun compteur dcrmental Rseau 1 CD CTD LD PV 3 I0.0 I0.1 C1Q0.0 Rseau 2 Decrments sur les fronts montants de CD. Lorsque Cxx (courante) = zro, Cxx (bit) est activ. Lorsque lentre de chargement LD est active, le compteur remet Cxx (bit) 0 et charge PV dans Cxx (courante). Le compteur sarrte lorsquil atteint zro et le bit de compteur Cxx est alors mis 1. A la mise sous tension, Cxx (bit)=0 et la valeur en cours peut tre conserve.

LES COMPTEURS 34 Les compteurs incrmentaux/dcrmentaux Incrments sur les fronts montants de CU et dcrments sur les fronts montants de CD Chronogramme 3.3. Evolution de la valeur courante et du bit de comptage suivant les entres (Programme 3.8) Programme 3.9. Exemple dapplication dun compteur incrmental/dcrmental Rseau 1 CU CTUD CD R PV 4 I0.0 I0.1 I0.2 Rseau 2 C48 Q0.0 C48

35 LES TEMPORISATEURS

36 LES TEMPORISATEURS

40 Q0.0 Q0.1 Q0.2 On considre le programme de la figure 2 et on considre les signaux dentre donns dans la figure 1. Donner sur cette mme figure 1 les signaux de sortie. 1min2min3min I0.4 I0.5 I1.0 I0.6 Figure 1. Evolution des signaux dentre et de sortie dun automate S7-200 Figure 2. Programme de temporisation et de comptage Rseau 3 CU CTUD CD R PV I0.4 I0.5 I0.6 Rseau 5 C48 Q0.2 C48 3 Rseau 4 C48 > 5 Q0.1 Rseau 1 IN TOF PT 300 I1. 0 Rseau 2 T38 Q0.0 T38 Exercice

41 Les contacts et les bobines

42 Les contacts et les bobines

43 Les contacts et les bobines (Solution)

44 Blocs bistables avec mise 1 ou 0 prioritaire

45 Oprations de comparaison

46 Comparaison de chanes

47 Oprations arithmtiques

48 Oprations arithmtiques (sur des entiers)

49 Oprations arithmtiques (sur des rels)

50 Oprations arithmtiques (multiplication et division)

51 Oprations arithmtiques (multiplication et division)

52 Oprations numriques sur des rels

53 Oprations numriques sur des rels

54 Oprations dincrmentation et de dcrmentation

55 Oprations dincrmentation et de dcrmentation

56 Combinaisons logiques

57 Combinaisons logiques

58 Oprations de transfert

59 Transfert en bloc

60 Dcalage et rotation

61 Dcalage et rotation

62 Exercice Tableau 2 110 111 114 112 113 118 119 122 120 121 115 116 117 1000 1120 147F 1255 13E3 Adresse (dcimal) Contenu (hexa) Tableau 1 On suppose que les cases mmoire V sont comme dcrit dans le tableau 1. Remplissez le tableau 2 par les rsultats de lexcution du rseau 1. Programme en LADDER . Programme en LIST On considre le rseau suivant dun programme S7200

63 Oprations sur registre dcalage

64 Oprations sur registre dcalage

65 Oprations sur chanes

66 Tables : Insertion des donnes

67 Tables: Extraction des donnes (FIFO)

68 Tables: Extraction des donnes (LIFO)

69 Tables : Initialisation

70 Formats de tables

71 Chercher dans table

72 Exercice : Cration dune table Donnez le programme permettant de crer une table de 20 entres. Le premier emplacement de mmoire de la table contient la longueur de la table (dans ce cas, 20 entres). Le deuxime emplacement de mmoire contient le nombre en cours dentres dans la table. Les autres emplacements contiennent les diffrentes entres. Une table peut comporter jusqu 100 entres. Cela ninclut pas les paramtres dfinissant la longueur maximale de la table ou le nombre effectif dentres (ici VW0 et VW2). La CPU incrmente ou dcrmente automatiquement le nombre effectif dentres dans la table (ici VW2) chaque commande. Avant de travailler sur une table, on dfinit le nombre maximal dentres de la table. Sinon, on ne peut pas insrer dentres dans la table. Aussi, toutes les commandes de lecture et dcriture doivent tre actives sur front. Lindice (VW106) doit tre dfini 0 avant de commencer une recherche dans la table. Si une occurrence est trouve, lindice sera gal au numro de lentre de table correspondante ; en revanche, en labsence doccurrence correspondante, lindice sera gal au nombre dentres en cours pour la table (VW2).

73 Programme de cration dune table

74 Exercice 1-Donnez un programme S7-200 qui ajoute 8 au mot mmoire VW100 et enregistre le rsultat sur 16 bits dans le mot VW102. Ce mot est divis par la suite par 5, le quotient est rang dans le mot mmoire VW112 et le reste est rang dans le mot VW110. Cette opration est ralise chaque fois quon appuie sur un bouton poussoir fermeture reli lentre I2.0. 2-Donnez un programme S7-200 qui ralise la fonction (x+8)/5 sur le mot VW10 et range le rsultat comme suit : le quotient dans VW20 et le reste dans VW30.

75 Exemple

76 Exemple

77 Exemple

78 Exemple

79 Exemple

80 Exemple: Formalisme du problme

87 Exercice Un affichage publicitaire est ralis sur un panneau contenant 32 lampes command par un automate S7200. Chacune des lampes est commande par une sortie logique Qi.j, i=03, j=07. Lorsquun bouton de marche fermeture reli I0.0 est appuy, le systme prend le nom de lentreprise partir de 4 cases successives de la mmoire et laffiche comme suit : V10.0 Q0.0 V13.7 Q3.7. Par la suite, lautomate fait tourner laffichage de 8 pas vers la gauche chaque demi-seconde. Laffichage est arrt et les lampes sont teintes lorsquon appuie sur un bouton darrt ouverture branch I0.1. Donnez un programme en langage Ladder permettant cet affichage.

88 Oprations SCR (relais squentiels) Lopration Charger relais squentiel (LSCR) signale le dbut dun segment SCR et lopration Fin de relais squentiel (SCRE) signale la fin dun segment SCR. Toute la logique entre les oprations LSCR et SCRE dpend de la valeur de la pile SCR pour son excution. La logique entre SCRE et lopration LSCR suivante ne dpend en aucune faon de la valeur de la pile SCR. Lopration Changement de relais squentiel (SCRT) permet de passer la main dun segment SCR actif un autre segment SCR. Lexcution de lopration SCRT en prsence dun flux de signal remet 0 le bit S du segment actuellement actif et met 1 le bit S du segment rfrenc. La remise 0 du bit S du segment actif naffecte pas la pile SCR au moment o lopration SCRT sexcute. Ainsi, le segment SCR reste excit jusqu ce quon le quitte.

89 Exemple : Oprations SCR Dans lexemple suivant, le mmento Premier cycle (SM0.1) met S0.1 1, ce qui sera ltat 1 actif lors du premier cycle. Aprs un retard de 2 secondes, la temporisation T37 provoque une transition ltat 2. Ce changement dsactive le segment SCR Etat 1 (S0.1) et active le segment SCR Etat 2 (S0.2).

90 Divergence dun graphe squentiel Il est possible de raliser une divergence du graphe squentiel dans un programme SCR en utilisant plusieurs oprations SCRT valides par la mme condition de transition, comme illustr dans lexemple ci contre

91 Convergence de branches squentielles On parle de convergence de branches lorsque deux branches squentielles ou plus doivent fusionner en un graphe squentiel unique. Dans ce cas, toutes les branchesen entre doivent tre acheves avant lexcution de ltat suivant.

92 Divergence dun graphe squentiel en fonction dune condition de transition un graphe squentiel peut tre dirig vers une branche squentielle parmi plusieurs possibles, selon la condition de transition qui devient vraie en premier. Une telle situation est dcrite dans la figure ci contre qui montre un programme SCR quivalent.

Si le systme nest pas arm, le programme fait clignoter le tmoin lumineux (Q0.0) lorsque le contact pour la zone 1 (I0.0) ou le contact pour la zone 2 (I0.1) est ouvert. 96

Lorsque le systme est arm (cl sur la position En fonction ou Arm, ce qui active I0.2), le programme doit dmarrer une temporisation de retard qui donne au propritaire 90 secondes pour quitter la maison. Pendant ce temps de retard, le programme ne ragit pas lorsque le contact pour lune ou lautre zone (I0.0 ou I0.1) souvre. 97

Deux actions sont possibles une fois la squence de notification lance : Si le propritaire dsarme le systme (en tournant la cl sur Hors fonction ou Dsarm, ce qui dsactive I0.2), le programme met les sorties zro (Q0.0 et Q0.2) et remet les temporisations zro. 98

le systme na pas t dsarm dans un intervalle de 60 secondes, le programme active lalarme et le composeur du modem (Q0.1 et Q0.3). 99

Si lalarme durgence (I0.3) est active, le programme active lalarme et le composeur du modem (Q0.1 et Q0.3). Il agit ainsi indpendamment de ltat du commutateur darmement/dsarmement (I0.2) et nexcute pas, dans ce cas, la squence de notification qui fournit un temps de retard permettant de dsarmer le systme. 100

Si le systme est dsarm (cl sur Hors fonction ou Dsarm , ce qui dsactive I0.2) aprs activation de lalarme (Q0.1), le programme dsactive les sorties (Q0.1 et Q0.3) et remet les temporisations zro. 101

Comme les sorties sont mises 1 directement, le programme se sert des m mentos (M) pour sauvegarder les r sultats de la logique de commande (figure 3-9). A la fin du programme, ces bits mettent les sorties 1 ou 0. 102

a-LADDERb- LIST Figure 3.17. Les contacts en LIST Le langage LIST Les contacts et les bobines a-LADDER b- LIST Figure 3.18. Les bobines en LIST 103

Actions des instructions de contact sur la pile Le langage LIST Les contacts et les bobines 104

NETWORK 1 LD I0.0 A I0.1 = Q0.0 NOT = Q0.1 NETWORK 2 LD I0.2 ON I0.3 = Q0.2 NETWORK 3 LD I0.4 LPS EU S Q0.3, 1 = Q0.4 LPP ED R Q0.3, 1 = Q0.5 Traduction en langage LIST dun programme crit en schma de contact Le langage LIST Les contacts et les bobines 105

Oprations sur pile Le langage LIST Les contacts et les bobines 106

Exemples dapplication des oprations sur pile Le langage LIST Les contacts et les bobines 107

Le langage LIST Les oprations sur compteurs 108

Le langage LIST Les oprations sur temporisateur 109

Le langage LIST Les oprations sur temporisateur 110

Le langage LIST Les oprations de comparaison 111

Le langage LIST Les oprations de comparaison 112

Exercice 3 : Un bouton poussoir fermeture est reli lautomate par sa ligne dentre I0.0. Sur chaque front montant de I0.0, lautomate multiplie par 16 la valeur de lentre analogique AIW0, lui ajoute le contenu du double mot VD100. Si la somme est suprieure 1 million, une lampe branche Q0.0 est allume ; sinon cette lampe est teinte. Donnez ce programme en schma de contacts et en LIST. Le langage LIST 113

LDI1.0 EU MOVWAIW0, VW106 MUL16, VD104 +DVD100, VD104 LDD>VD100, 1000000 =Q0.0 END Programme en LIST END Rseau 3 Rseau 1 I0.0 P MUL EN ENO IN1 OUT IN2 AIW0 VD104 16 ADD_DI EN ENO IN1 OUT IN2 VD100 VD104 Q0.0 Rseau 2 VD100 >D 1000000 Le langage LIST 114

Figure 3.10. Format dun nombre rel 031302322 SigneExposant Mantisse S Les nombres rels (ou nombres virgule flottante) sont reprsents sous forme de nombres de 32 bits simple prcision dont le format est dcrit dans la norme ANSI/IEEE 754-1985 (voir figure 3.10). On y accde sous forme de doubles mots. En ce qui concerne le S7-200, les nombres virgule flottante prsentent une prcision de 6 chiffres aprs la virgule. Vous pouvez donc indiquer 6 chiffres dcimaux au maximum lorsque vous entrez une constante virgule flottante. Exemple : -3.1452 E5 S=1, Exposant=5 et Mantisse=31452. Reprsentation des nombres rels 115

Exercice 4 : Aprs chaque cinq fronts montants sur lentre I0.0, le programme lit le contenu de lentre analogique AIW1 qui est langle fait par un arbre en degrs. Le programme calcule le reste de la division de langle par 360, il le transforme par la suite en un nombre rel pour lui appliquer la fonction sinus. Selon le sinus de langle : - Sil [-1, -0.5[, le programme allume la lampe branche Q0.0, - Sil [-0.5, 0[, le programme allume la lampe branche Q0.1, - Sil [0, 0.5[, le programme allume la lampe branche Q0.2, - Sil [0.5, 1], le programme allume la lampe branche Q0.3. Le langage LIST et les nombres rels Calcul sinus, Calcul cosinus et Calcul tangente : Les oprations Calcul sinus (SIN), Calcul cosinus (COS) et Calcul tangente (TAN) valuent la fonction trigonomtrique de la valeur dangle IN et placent le rsultat dans OUT. La valeur de langle dentre doit tre exprime en radians. N.B. Pour convertir un angle de degrs en radians : multipliez langle en degrs par 1.745329E-2 (approximativement par /180) laide de lopration MUL_R (*R). 116

Rseau 1 CU CTU R PV 5 I0.0 M0.0 C10 I_DI EN ENO IN OUT AC0 AC1 Rseau 2 C10 DIV EN ENO IN1 OUT IN2 AIW1 AC0 360 DI_R EN ENO IN OUT AC1 AC2 SIN EN ENO IN OUT AC3VD100 MUL_R EN ENO IN1 OUT IN2 AC2AC3 1.745329E-2 END Rseau 8 Rseau 7 C10M0.0 Q0.3 Rseau 6 VD100 R 0.5 Q0.0 Rseau 3 VD100

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