FONCTIONNEMENT AUTOMATE

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1 FONCTIONNEMENT AUTOMATE

2 I. Constitution d'un automate

3 UNITE CENTRALE E/S COM Les automates sont le souvent de type modulaire : - une unité centrale - des cartes E/S - et de communication en fonction des besoins de chaque application

4 Programme Utilisateur Données Utilisateur
UNITE CENTRALE E/S COM Programme Système Données Système Programme Utilisateur Données Utilisateur Unité Arithmétique et Logique Réalise les calculs Ex : addition, fonction OU, ... Programme Système Données Système Programme Utilisateur Données Utilisateur Unité Arithmétique et Logique M.I.E. et M.I.S. mémoires images des Entrées et des Sorties Programme Système Données Système Programme Utilisateur Données Utilisateur Gérées par l'utilisateur soit par programme soit directement par table d'animation, tableau des constantes,… Ex : %M0 (bit mémoire) %MW0 (mot mémoire) Programme Système Données Système Programme Utilisateur Réalisé par l'utilisateur : modules de programme Chart, Post, SR,... Programme Système Implanté par le constructeur, définit le mode de fonctionnement de l'automate Programme Système Données Système Implantées par le constructeur, permettent d'accéder à certaines fonctions prédéfinies Ex : %S6 (changement d'état cadencé) %SW124 (type de défaut UC)

5 UNITE CENTRALE E/S COM Programme Système Données Système Programme Utilisateur Données Utilisateur Unité Arithm. et Logique M.I.E. et M.I.S. Cartes Entrées Boutons et capteurs Voyants et pré-actionneurs (distributeurs, contacteurs) Cartes Sorties Actionneurs (vérins, moteurs) Entrées Boutons et capteurs

6 UNITE CENTRALE E/S COM Programme Système Données Système Programme Utilisateur Données Utilisateur Unité Arithm. et Logique M.I.E. et M.I.S. Cartes Sorties Entrées Interfaces de communication - Console de programmation - Console de maintenance - Autres automates - Autres équipement,...

7 II. Les Entrées-Sorties physiques

8 CARTE ENTREES E1 E2 E3 E4 24 V= UNITE CENTRALE 0 V

9 CARTE ENTREES UNITE CENTRALE 24 V E1 0 V E2 24 V E3 0 V E4 24 V=

10 CARTE SORTIES 24 V= UNITE CENTRALE M11 S11 : 0 V

11 UNITE CENTRALE CARTE SORTIES S11 : 24 V M11 24 V=

12 III. Les Différentes phases du fonctionnement
PHASE A : LECTURE DES ENTREES III. Les Différentes phases du fonctionnement III. Les Différentes phases du fonctionnement

13 CARTE ENTREES UNITE CENTRALE Mémoire Image des Entrées (MIE) E1 n° état E1 E2 E2 E3 E3 E4 E4 Automate en STOP

14 Passage de l'automate en RUN
CARTE ENTREES UNITE CENTRALE Mémoire Image des Entrées (MIE) E1 n° état E1 1 E2 E2 E3 E3 1 E4 E4 Adaptation et filtrage des signaux Passage de l'automate en RUN

15 III. Les Différentes phases du fonctionnement
PHASE B : TEST DES ENTREES PAR LE PROGRAMME UTILISATEUR

16 Traitement des Entrées et évolutions possibles des grafcets
UNITE CENTRALE MIE PROGRAMME n° état E1 1 23 E2 E1 E3 1 24 E4 Traitement des Entrées et évolutions possibles des grafcets

17 Traitement des Entrées et évolutions possibles des grafcets
UNITE CENTRALE MIE PROGRAMME n° état E1 1 23 E2 E1 E3 1 24 E4 Traitement des Entrées et évolutions possibles des grafcets

18 III. Les Différentes phases du fonctionnement
et ECRITURE DES SORTIES PAR LE PROGRAMME UTILISATEUR

19 Traitement des Sorties
UNITE CENTRALE PROGRAMME MIS n° état %X24 S11 S11 S12 S13 S14 Traitement des Sorties

20 Traitement des Sorties si %X24 est active
UNITE CENTRALE PROGRAMME MIS n° état %X24 S11 S11 1 S12 S13 S14 Traitement des Sorties si %X24 est active

21 III. Les Différentes phases du fonctionnement
PHASE C : AFFECTATION DES SORTIES

22 Relayage des sorties et maintien en état
UNITE CENTRALE CARTE SORTIES MIS n° état S11 S11 1 S12 S12 S13 S13 S14 S14 Relayage des sorties et maintien en état

23 IV. Notion de scrutation

24 traitement programme :
Les phases A, B et C peuvent être visualisées par un chronogramme A lecture Entrées STOP > RUN - lecture MIE - franchissement transitions - écriture MIS B traitement programme : C affectation Sorties

25 Ce cycle A-B-C est répété :
on parle de "scrutation cyclique du programme" C B A

26 La durée d'une scrutation est d'environ 10 à 100 ms
Scrutation (n) Scrutation (n+1)

27 V. Analyse des événements

28 V. Analyse des événements INCIDENCE SUR LA PRISE EN COMPTE DES ENTREES

29 Cas n°1 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

30 E1 Image E1 Le programme se déroule,
il effectue le traitement de la scrutation (n-1) Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

31 E1 Image E1 Scrutation (n) : lors du traitement des entrées,
l'image E1 reste à 0 puisque l'entrée physique E1 est absente Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

32 E1 Image E1 L'entrée physique passe à l'état 1
mais l'image E1 n'est pas réactualisée : elle reste à 0 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

33 E1 Image E1 Scrutation (n+1), traitement des entrées :
l'entrée E1 étant toujours présente, l'image E1 passe à l'état 1 et sera maintenue pendant toute la durée de cette scrutation Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

34 E1 Image E1 Un test de E1 est demandé par le programme utilisateur :
2 E1 Un test de E1 est demandé par le programme utilisateur : l'image de E1 étant à l'état 1, c'est cet état qui est pris en compte (état 1) Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

35 1 2 E1 Un test de E1 est demandé une seconde fois par le programme utilisateur : l'image de E1 étant à l'état 1, c'est cet état qui est pris en compte (état 1) bien que l'entrée physique E1 ne soit plus présente 8 9 E1 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Ainsi : on obtient la stabilité des entrées lors d'une scrutation donnée

36 E1 Image E1 Traitement des entrées pour la scrutation (n+2) :
l'entrée physique E1 ayant disparu, l'image de E1 est remise à 0 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

37 L'image de E1 conserve cet état durant toute la scrutation suivante ...
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

38 E1 Image E1 … même si E1 passe à l'état 1 Scrutation (n)

39 Cas n°2 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

40 Soit l'entrée E1 : elle s'active en cours de scrutation (n) ...
Image E1

41 E1 Image E1 … elle disparaît au cours de cette scrutation.
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

42 E1 Image E1 Lors du traitement des entrées en scrutation suivante,
l'image E1 conserve son état à 0 puisque E1 a disparu Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

43 E1 Image E1 La mémoire image E1 n'a été à l'état 1
ni lors de la scrutation (n), ni lors de la scrutation (n+1) Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

44 E1 Image E1 Du point de vue du programme,
le passage momentané de l'entrée E1 n'aura pas été pris en compte Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

45 Cas n°3 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

46 Soit l'entrée E1 : elle s'active en cours de scrutation (n) ...
Image E1

47 E1 Image E1 … elle est toujours active lors du traitement des entrées
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1

48 E1 Image E1 L'image E1 passe à l'état 1 ... Scrutation (n)

49 Observation d'après les cas 2 et 3 :
… et conserve cet état pendant la scrutation suivante même si E1 disparaît Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Observation d'après les cas 2 et 3 : Selon le moment d'arrivée d'une entrée brève, elle sera prise en compte ou non

50 V. Analyse des événements INCIDENCE SUR L'ACTIVATION DES SORTIES

51 Soit une instruction de programme qui consiste à activer la sortie S11
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11

52 Lors de la scrutation (n-1), le programme ne demande pas à activer S11 :
l'image S11 reste à l'état 0 Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11

53 Progr. ( ) Image S11 S11 Traitement des sorties :
l'image S11 étant à 0, la sortie physique n'est pas activée Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11

54 Progr. ( ) Image S11 S11 Le programme continue sa scrutation S11
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11

55 les mêmes instructions sont à nouveau exécutées
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11

56 Si les conditions sont cette fois réunies pour obtenir S11...
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11

57 Image S11 S11 Progr. ( ) ( ) … l'image de S11 passe à l'état 1 ... S11
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11

58 Image S11 S11 Progr. ( ) ( ) … et est mémorisée S11 S11 Scrutation (n)
( ) S11 ( ) S11

59 Image S11 S11 Progr. ( ) ( ) Traitement des sorties :
la sortie physique est activée ... Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11

60 … et mémorisée jusqu'au traitement des sorties de la prochaine scrutation
Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11

61 Si lors de la scrutation (n+1) la sortie doit être maintenue,
l'image S11 est remise à l'état 1 Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11

62 La sortie physique S11 garde son état sans interruption
pendant la scrutation suivante Scrutation (n) Scrutation (n+1) Image S11 S11 Progr. ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11

63 ( ) ( ) ( ) ( ) Progr. Image S11 S11
Si lors de la scrutation (n+2) les conditions pour activer S11 ont disparu, l'image de S11 reste à l'état 0, mais la sortie S11 garde son état jusqu'en fin de scrutation Scrutation (n+1) Scrutation (n+2) ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11 Progr. Image S11 S11

64 ( ) ( ) ( ) ( ) Progr. Image S11 S11
Lors de la prochaine mise à jour des sorties, S11 sera désactivée Scrutation (n+1) Scrutation (n+2) ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11 ( ) S11 Progr. Image S11 S11

65 V. Analyse des événements METHODE DE PROGRAMMATION DES SORTIES
Bonne solution

66 ? > ? > ( ) ( ) 3 4 E1 S12 S11 Equations et programmation %X3
Équation de la sortie S11 : S11 = X3 Équation de la sortie S12 : S12 = X3 + X4 %X3 ( ) S11 ? > %X3 %X4 ( ) S12 ? >

67 3 4 E1 S12 S11 Fonctionnement ( ) S11 %X3 S12 %X4

68 Fin de programme : affectation des sorties
3 4 E1 S12 S11 Fonctionnement Exemple : X3 active Sens d'évolution du programme ( ) S11 %X3 S12 %X4 Image S11 = 1 Image S12 = 1 S11 = 1 S12 = 1 Fin de programme : affectation des sorties

69 Fin de programme : affectation des sorties
3 4 E1 S12 S11 Fonctionnement Exemple : X4 active Sens d'évolution du programme ( ) S11 %X3 S12 %X4 Image S11 = 0 Image S12 = 1 S11 = 0 S12 = 1 Fin de programme : affectation des sorties

70 dans les 2 cas ( X3 active, puis X4 active )
Observation : dans les 2 cas ( X3 active, puis X4 active ) le fonctionnement est celui attendu

71 V. Analyse des événements METHODE DE PROGRAMMATION DES SORTIES
Mauvaise solution : explication

72 ( ) 3 4 E1 S12 S11 Les étudiants programment souvent ceci : S12 %X3
( ) S12 %X3 S11 %X4

73 Fin de programme : affectation des sorties
3 4 E1 S12 S11 Soit par exemple : X3 active Sens d'évolution du programme ( ) S12 %X3 S11 %X4 Image S12 = 1 Image S11 = 1 Image S12 = 0 S12 = 0 !!! Fin de programme : affectation des sorties

74 le fonctionnement n'est pas celui attendu
Observation : le fonctionnement n'est pas celui attendu

75 Conclusion sur la programmation des sorties :
1. Ecrire les équations pour chaque sortie 2. Programmer une seule équation pour chaque sortie

76 VI. Délai de réaction

77 VI. Délai de réaction Temps nécessaire entre l'apparition d'une entrée
et l'activation d'une sortie pour une équation logique : S11 = E1

78 Soit le module de programme : S11 = E1
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1

79 Scrutation (n-1) de ce module : l'entrée E1 est à l'état 0
Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1

80 Traitement des sorties : S11 reste inactive
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1

81 Scrutation (n) : apparition de l'entrée physique E1
Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1

82 Progr. E1 Image E1 Image S11 S11 ... traitement de l'équation S11=E1
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

83 L'équation réellement traitée est : image S11=image E1
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

84 Traitement des sorties : image S11 = 0, donc S11 = 0
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

85 Scrutation (n+1) : traitement des entrées
image E1 passe à 1 et reste à 1 pendant la scrutation Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

86 Nouveau traitement de l'équation S11 = E1
L'image S11 passe à l'état 1 Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

87 Traitement des sorties : l'image S11 étant à l'état 1, la sortie physique S11 est activée et maintenue durant la scrutation suivante Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

88 Progr. E1 Image E1 Image S11 S11 … l'image S11 est à l'état 1 ( ) ( )
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

89 … la sortie S11 est encore maintenue durant la prochaine scrutation
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

90 Entre l'instant d'apparition de l'entrée physique E1 ...
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

91 … et l'instant de l'activation de la sortie physique S11 ...
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

92 Progr. E1 Image E1 Image S11 S11 Il y a un délai de réaction ! ( ) ( )
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

93 Au minimum : la durée d'une scrutation
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1

94 Au maximum : la durée de 2 scrutations.
Scrutation (n) Scrutation (n+1) E1 Image E1 Progr. S11 Image S11 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1 ( ) S11 E1