Les automates programmables

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1 Les automates programmables
« Structure d'un API » A T Training On Line JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

2 Structure générale interne
Console, PC, API, … Secteur Alimentation Processeur Interfaces de communication Mémoire de programme Cartes d'entrées Cartes de sorties Capteurs, Boutons, … Cartes d'entrées Cartes de sorties Cartes d'entrées Pré- actionneurs, … Cartes de sorties Mémoire de données (bits, mots, tempos, compteurs, … Bus Bus La structure interne d'un API ressemble à celle d'un ordinateur, mis à part les notion d'écrans et de lecteurs de disquette/CD/DVD. Bien que certains automates intègrent actuellement une zone mémoire Flash gérer comme un disque dur pur stocker des fichiers de données par exemple. JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

3 Base La conception d'un automate peut être :
Monobloc : souvent pour les "petits modèles" Modulaires : Rack + cartes Dans tous les cas, les éléments composants ces API sont du même type. Alimentation : transforme la tension secteur (24, 48V =, 110, 230 V~) en tension continue (4, 12, … V=) pour alimenter l'électronique des cartes. Bus : Ensemble des fils permettant la circulation des informations entre les différents constituants de l'API. (Energie, signaux, Adressage, …) Nano Schneider, S7-200 Siémens, C20 Omron… Premium Schneider, S7-300/400 Siémens, CQM1 Omron, … Le terme "petits modèles d'API" veut dire API ayant , de base, peu d'entrées/sorties. Cela ne préjuge pas des perfomances de l'API (rapidité, jeu d'instructions, possibilité de communication, …). JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

4 Processeur Processeur Encore appelé : Unité de traitement (UT),
Central Process Unit (CPU), Unité Centrale (UC). C'est le cœur de l'API Interfaces de communication Mémoire de programme Dialogue Lecture Processeur Cartes d'entrée Ecriture Mémoire de données Cartes de sortie JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

5 Alimentation et mémoires
Mémoire de programme : Contient le programme à exécuter. De type RAM, EPROM, EEPROM, Flash, …, (suivant la marque, le modèle, le choix de l'utilisateur, …). Quelque fois composé d'une zone de RAM sauvegardée par pile et d'une autre zone d'EEPROM , amovible ou non, qui sert de sauvegarde sans pile. Mémoire de données : Contient les informations dont l'API à besoin pour exécuter le programme (Valeurs des entrées, consignes) ou que l'API pilote (valeur des sorties, temporisations, compteurs, …). Quelques fois il existe une zone de bits et une zone de mots indépendantes l'une de l'autre. Une partie de cette mémoire de type RAM (mots, valeur des temporisations et compteurs) est sauvegardée en cas de coupure d'alimentation. Ces 2 zones mémoire peuvent cohabiter sur la même carte électronique ou être situées sur des cartes différentes Ces zones mémoires peuvent être de taille fixe et/ou paramétrable et/ou extensible. JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

6 Cartes d'entrées/sorties
Généralités : On distingue les cartes TOR (tout ou rien) et les cartes ANA (Analogique) Existent pour différentes tension d'utilisation : courant continu (24, 48 V), courant alternatif '10/220 V), Une carte est en général constituée de plusieurs voies, par multiples de 2 (2, 4 , 8, 16, 32, 64), Les différentes voies ont souvent des communs d'alimentation (groupe de 8, de 16 , …) Les cartes d'entrée TOR sont utilisées : - en entrées binaires pour cabler les capteurs, bouton poussoirs et commutateurs - en entrée numérique pour cabler des entrées de code (roues codeuses, sortie numérique d'un appareil de mesure,…) JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

7 Entrée d'informations Cartes d'entrées TOR Capteur,, bouton, …
Carte d'entrée Automate Bus Opto coupleur Séparation galvanique Adaptation Filtrage Mise en forme Alimen-tation Entrée d'informations Schémas théorique d'une voie d'entrée d'une carte d'entrée TOR JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

8 Cartes d'entrées TOR Permettent de fournir des informations, des ordres à l'API. Plusieurs fonctions : Connexion : bornier à vis, bornier à ressort, cosses, prises à souder, Adaptation en tension : adaptent la tension d'entrée en tension acceptable par les circuits électroniques (Redressement, limitation, mise en forme), Filtrage : pour protéger l'API des parasites ou des rebondissements de contacts, le changement d'état d'une entrée est pris en compte au bout d'un certain temps (plusieurs ms, durée quelque fois réglable) grâce à un circuit retardateur (capacité), Séparation galvanique : un coupleur optoélectronique sert à isoler électriquement l'intérieur de l'extérieur de l'API, Visualisation de l'état logique de l'entrée grâce à une diode électroluminescente. Les cartes d'entrées TOR ne sont en définitive que des détecteurs de présence de tension. L'entrée vaut la valeur logique 1 si une tension est présente. L'entrée vaut la valeur logique 0 si aucune tension n'est présente. JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

9 Conversion analogiquenumérique CAN
Cartes d'entrées ANA A conversion complète : transforme la grandeur analogique en valeur numérique, généralement sur X bits + signe Exemple pour une tension évoluant de –10 V à + 10 V, la carte fournit une valeure évoluant de 0 à 8192. Carte d'entrée Automate Bus Amplifi- cation Aquisition Traitement (échelle, racine carré, ..) Conversion analogiquenumérique CAN Capteur Entrée d'informations Il existe différents types de cartes d'entrées analogiques : - Haut niveau, pour câbler des capteurs en tension ou en courant, - adaptées au câblage des thermo-couples, - adaptées au câblages de sonde de type PT ou NI. Bien souvent les cartes d'entrées analogiques haut niveau possède la apacité de câbler plusieurs entrées (4, 8, 16). Mais bien soiuvent elle ne comportent qu'un seul CAN. Un mécanisme de multiplexage est alors mis en service. Du fait des différents traitement de la carte et du multiplexage éventuel, les conversions de valeurs ne sont pas instantannées.Sur les anciennes cartes ce temps de conversion pouvait atteindre 800 ms. Actuellement il est beaucoup plus petit, de l'ordre de quelques ms. (Vérifiez le dans la documentation du constructeur, avant de faire un choix). JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

10 Cartes d'entrées ANA Utilisées pour surveiller des valeurs de tension ou de courant fournies par des capteurs qui mesurent des grandeus physiue telles que : température, pression, niveau, … Elles sont caractèrisées par l'amplitude et la nature du signal : Tension : 0 à 10 V, -10 à +10 V, -5 à + 5 V, … Courant : 0 à 20 mA, mA Il existe 2 types principaux de carte : A détection de seuil : active un relais suivant le sens de franhissement d'un ou plusieurs seuils réglables, Seuil Variable TOR JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

11 Sortie d'informations Cartes de sorties TOR Carte de sortie Bus Relais
Fusible Charge Alimen-tation Sortie d'informations Automate Schémas théorique d'une voie de sortie d'une carte de sortie à relais JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

12 Cartes de sorties TOR Permettent d'envoyer des informations, des ordres à l'extérieur de l'API. Plusieurs fonctions : Connexion : bornier à vis, bornier à ressort, cosses, prises à souder, Mémorisation du résultat : par une bascule, Adaptation en puissance : afin d'adapter la puissance interne à la puisance désirée en sortie, et en fonction de la technologie utilisée, il existe les circuits suivants : Amplificateur à transistor ou à triac, Transistor de puissance, triacs, relais Séparation galvanique : un coupleur optoélectronique sert à isoler électriquement l'intérieur de l'extérieur de l'API, dans le cas des sorties à transistor ou à triacs. Dans le cas des sorties à relais, le relais assure directement cette fonction. Protection : pour protéger la carte et la charge, on peut trouver : Fusibles, disjoncteurs, diodes Visualisation de l'état logique de la sortie grâce à une diode électroluminescente. Attention au pouvoir de coupure des relais, il est bien souvent de l'ordre de 0,5 Ampères. Il peut atteindre 5 A, mais cela est très rare. Donc il faudra prévoir des relais ou des contacteurs "de puissance". Bien souvent aussi la protection (Fusibles, disjoncteurs, diodes , …) est à installer en dehors de l'API. JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

13 Sortie d'informations Cartes de sorties ANA
Utilisées pour piloter en tension ou en courant des actionneurs de type variateurs de vitesse, électrovannes à commande proportionnelle, … Elles donnent l'image analogique d'une valeur numérique codée sur un mot (en général 8 à 16 bits) définie par le programme de l'API : Elles sont caractérisées par l'amplitude et la nature du signal : Tension : 0 à 10 V, -10 à +10 V, … Courant : 0 à 20 mA, mA Automate Carte de sortie Bus Mémo-risation Conversion numérique analogique CNA Charge Sortie d'informations Amplifi- cation Conversion // - série & isolation galvanique Conversion série - // Les cartes de sorties possèdent quelques fois plsieus sorties (2, 4, ) sur la même carte avec bien souvent un CNA par sortie. JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1

14 Interfaces de communication
"Prises" pour connecter : La console de programmation, (programmation , mise au point, maintenance) Une console de test, (mise au point, maintenance) D'autres API (Réseau Local Industriel) Un PC (Supervision, Réseau Local Industriel) Cette "prise" peut être : Une liaison série simple, Un Port USB, Un Port Ethernet Une liaison série avec un protocle de communication spécifique : Réseau local industriel (Modbus, Profibus, …), Bus de terrain (CAN, FIP, Profibus, ...) Ces interfaces peuvent être : Intégrées à l'UC, Des cartes d'extension JMD A AUTOMATIQUE : SYST. DISCRET CO1