API II-1 (1).pptx cours et explications donnés

CHAPITRE I
COURS
 Introduction
 Révision:
 Logique combinatoire
 Logique séquentielle
 Le GRAFCET
 Mise en équations du GRAFCET
 Mise en œuvre du GRAFCET

LOGIQUE COMBINATOIRE
 Numération et Codage
 Variables
 Numération
 Codage
 Codage Binaire
 Codage Hexadécimale
 Codage BCD
 L’algèbre de Bool
 Définition
 Les opérations de base
 Exercices

 Type de variables
 Variable discrète:
Variable qui prend ses valeurs dans un ensemble S
de cardinalité C fini, et non vide
.
 Variable Booléenne:
Variable discrète dont la cardinalité de l’ensemble S
est C=2. Les éléments de cet ensemble peuvent
prendre deux valeurs seulement: 0 ou 1 (« Vrai ou
Faux », « Oui ou Non », « Ouvert ou Fermé »)
.

 Mot Binaire:
Un mot binaire de n digits est un ensemble
ordonné constitué de n variables booléenne. Le
nombre de combinaisons possible est alors: .
Exemple:
Si on prend n = 4, on aura un mot binaire de 4
digits (bits) avec une possibilité de
combinaisons.
Les combinaisons possibles: 0000, 0001, 0010, 0011,
0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011,
1100, 1101, 1110 et 1111.
2n
4
2 16


 Numération:
La numération permet de représenter un nombre
(ou un mot) par la juxtaposition ordonnée de
variables pris parmi un ensemble.
Les systèmes de numération les plus utilisés sont:
 Système décimal: Ou à base 10 car il comprend 10 chiffres:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
 Système binaire: A base 2, car il comprend 2 symboles : 1,
0.
 Système octal: A base 8, car il comprend 8 chiffres: de 0 à 7.
 Système hexadécimal: A base 16, car il comprend 16
symboles: de 0 à 9 et A, B, C, D, E, F.

 Codage:
Un nombre décimal est un nombre exprimé dans
le système décimal (à base 10). Le codage est
l’opération de transformation de l’écriture d’un
nombre décimal dans une autre base B
quelconque.
 Codage binaire:
Le système binaire est le système de codage utilisé
en électronique et informatique. On dispose de 2
symboles: 0 et 1
.

 Codage hexadécimal:
Le codage hexadécimal est apparu avec la logique
programmée. Il est largement utilisé en programmation
.
On dispose de 16 symboles: 0 à 9 et les lettres A à F
.
 Codage octal:
Le codage octal est utilisé par les informaticiens. On dispose
de 8 symboles: 0 à 7
.
 Codage BCD:
Utilisé en électronique et en informatique pour coder des
nombres d'une façon relativement proche de la
représentation humaine usuelle (en base 10). En BCD, les
nombres sont représentés en chiffres décimaux et chacun
de ces chiffres est codé sur quatre bits

 Exemples:
A=24 (en décimal)
.
 Représentation en binaire: 11000
 Représentation en hexadécimal: 18
 Représentation en octal: 30
 Représentation en BCD: 24

 Les fonctions logiques standards
 AND (le ET logique)
 Equation: A=B AND C (B.C).
 Table de vérité:
 Symbole logique:
B C A
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
&

 OR(le OU logique)
 Equation: A=B OU C (B+C).
B C A
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
≥
1

 XOR(le OU EXCLUSIVE logique)
 Equation: A=B XOR C.
B C A
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
=
1

 NOT
 Equation: A=NO(B)
B A
0 1
1 0
1

LOGIQUE SEQUENTIELLE
 Définition:
Dans la logique séquentielle, l’état des sorties
dépond des états des entrées en plus de l’état
précédent des sorties. Par contre, dans la logique
combinatoire, l’état des sorties dépond seulement
des états des entrées.
 Bascules mise à 1 Mise à 0 (RS):
Deux types:
 Mise à 0 prioritaire:
Q=(S+X)./R
 Mise à 1 prioritaire:
Q=S+X./R

 Variables
 Numération
 Codage
 Codage Binaire
 Codage Hexadécimale
 Codage BCD
 L’algèbre de Boole
 Tableau de vérité
 Tableaux de karnaugh
Aucune m
ém
oire

SYSTÈME AUTOMATISE
Un système automatisé se compose de deux
parties indépendantes qui dialoguent entre
elles:
 une partie opérative PO.
 une partie commande PC
PROCESSUS
Commande
Pupitre de
Commande
Capteurs
Actionneurs
Partie Commande Partie Opérative
Logique
câblée
API
Logique
Micro-
programmée

Exemples de capteurs
Les capteurs transforment la variation des grandeurs physiques liées au
fonctionnement de l’automatisme en signaux électriques
.
Capteur de proximité à
ultrasons
Capteur d’humidité Détecteur de gaz
Capteur de niveau de
liquide
Cellule photoélectrique
Détecteur de choc Capteur à contact
Bouton poussoir
Bouton d’arrêt
d’urgence

Exemples d’actionneurs
Les actionneurs transforment l’énergie reçue en énergie utile
.
Moteur pas à pas Voyants
Electrovann
e
Buzzer
Afficheur 7 segments
Vérin
Vérin
rotatif
Ventilate
ur
Résistance
chauffante

Modélisation des systèmes
séquentielles

Cahier des charges
 Il s'agit des conditions imposées au
réalisateur (concepteur et fournisseur), par le
client (demandeur et acheteur) en vue de
création ou de modification d'une installation
automatisée.
 Le cahier des charges ne peut se limiter à la
partie technique ; des clauses d'ordres
commercial, juridique et financier y sont
également consignées.

LE GRAFCET
Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de
Commande par Etapes et Transitions)
est un diagramme fonctionnel dont le but est de décrire
graphiquement, suivant un cahier des charges, les différents
comportements de l'évolution d'un automatisme séquentiel.
 Il est indépendant de matérialisation
technologiq
ue
 Il traduit de façon cohérente le cahier des
charges
 Il est bien adapté aux systèmes automatisés

Les concepts de base
 Le GRAFCET se compose d'un ensemble :
1. d'étapes auxquelles sont associées des actions (activités) ;
2. de transitions auxquelles sont associées des réceptivités ;
3. des liaisons orientées reliant les étapes aux transitions et les
transitions aux étapes.
 Le GRAFCET utilise des niveaux de représentations :
 Point de vue système ou CDC
 Point de vue partie opérative
 Point de vue partie commande
 Point de vue partie automate

GRAFCET point de vue système
 Le GRAFCET point de vue système a pour
particularité de pouvoir être fait par tout le monde
même les personnes n’ayant aucune connaissance en
automatisme ou en électricité. C’est ce que
l’opérateur ou une tierce personne peut voir.

GRAFCET point de vue Commande
 Le GRAFCET point de vue commande, mets en évidence
les organes électriques, mécaniques, pneumatiques, etc…
qui servent à décrire les différentes étapes/ transitions du
GRAFCET. C’est la retranscription technique du GRAFCET
point de vue système.
 Avant de pouvoir réaliser ce GRAFCET, il est nécessaire de
créer une table de variables afin d’affecter les noms de
variables des différents capteur/actionneurs utilisées.

GRAFCET point de vue Automate
 Dans un automate, il y des bornes de
sorties, reliées à une carte de sortie. Sur
ces bornes de sorties, on câble tous ce qui
est pré-actionneur. A savoir, bobine de
contacteur, électrovanne, voyant … Sur
les bornes de la carte d’entrée, on
branche tous ce qui est information pour
l’automate. Ceci peut être un capteur, un
bouton poussoir … Avant de faire çà, il
faut affecter les entrées et les sorties.

GRAFCET point de vue Automate
E0.0.E0.1
S A4.0
E0.2
S A4.1
E0.0

Un train arrive
Le système est en attente
Signal lumineux et signal sonore
Baisser la barrière et laisser les signaux
Signal lumineux et signal sonore
Lever la barrière
Temporisation de 10
secondes
Barrière baissée
Le train est passé
Barrière levée

51
1
2
3
4
5
SS
BB
LB
ATTENTE
SL
tp
t/2/10s
SS SL
bb
SS SL
tl
bl
CAPTEURS ACTIONS
tp TRAIN PROCHE SS SIGNAL SONORE
bb BARRIERE BAISSEE SL SIGNAL LUMINEUAX
tl TRAIN LOIN BB BAISSER BARRIERE
bl BARRIERE LEVEE LB LEVER BARRIERE

20:56 52
1
2
3
4
5
S A4.0
S A4.2
N A4.3
S A4.1
E0.0
t/2/10s
E0.
1
R A4.2
E0.2
E0.3
CAPTEURS ACTIONS
tp E0.0 SS A4.0
bb E0.1 SL A4.1
tl E0.2 BB A4.2
bl E0.3 LB A4.3
R A4.0 R A4.1
SS SL
BAISSER BARRIERE
LEVER BARRIERE

Mise en Œuvre du GRAFCET
 Logique câblée.
 Par câblage avec relais, portes logiques, bascules, etc…
 Simple ou complexe.
 Modification du programme (GRAFCET) longue et
couteuse.
 Logique micro-programmée.
 A l’aide d’un programme sur un microcontrôleur (ou
microprocesseur).
 Automate programmable.
 Le programme est écrit à l’aide d’une console et sauvegardé sur
l’automate programmable.
 Câblage minimale.
 Modification simple et rapide du programme.
 Possibilité de connexion en réseau.

 Le GRAFCET est traduit en fonction de composants
électronique/électrotechnique câblés ensemble pour exécuter le
GRAFCET de fonctionnement du processus.
 Le circuit ainsi réalisé effectue les règles d’évolution du GRAFCET.
 Une étape est représentée par une bascule SR.
 La sortie de la bascule est l’état de l’étape.
 Pour évoluer d’une étape vers la prochaine étape la réceptivité doit
être vraie et l’état de l ’étape précédente doit être activé.
 Autant de bascules que d’étapes.
 Prévoir une entrée pour initialiser le GRAFCET.
S Q
R /Q

 Exemple de séquence unique:
S Q
01
R /Q
S Q
02
R /Q
S Q
03
R /Q
S Q
04
R /Q
&
≥
1
Init
&
d
a
&
b
&
c
≥
1
Init
≥
1
Init
≥
1
Init
init

 Réalisation pratique d’une bascule SR:

 Exemple de parallélisme:
S Q
R /Q
S Q
R /Q
&
b
S Q
R /Q
&
Etape
4
Etape
5
Etape
3

 Exemple de sélection de séquence:
S Q
R /Q
S Q
R /Q
&
b
S Q
R /Q
Etape
4
Etape
3
&
c
≥
1
Etape
5

Mise en équation du GRAFCET
 Etape 1: Mise en œuvre des équations de
franchissement des transitions.
 Exemple: FT(1)=X1 & a, FT(2)=X2 & b, etc…
 Etape 2: Mise en œuvré des équations des étapes.
 Exemple: X2= [FT(1) OU (X2 & /FT(2))] & /init.
 Etape 3: Mise en œuvre des combinaison de sorties.
 Exemple: Action2=Etats de X1, X2, … (si nécessaire
combiné avec les autres conditions
)

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