Presentation_N1Automatisme industriel .pptx

Formation TIA Portal niveau 1
Réalisé par :
 NAJIBA ABIDELLAOUI
 OMAR FEKI

Entrées Analogique Entrées Discrète
Sorties Analogique Sorties Discrète
 Détecter une information
 Exécuter une action
Input
Output
fonctionne de façon cyclique

IE IS
CPU
1. Microprocesseur
2. Mémoire de Programme
3. Mémoire de Données
Capteur Pré actionneur
Entrées TOR
Entrées Analogique
MIE
Sorties TOR
Sorties Analogique
MIS
IE + CPU + IS + BLOC ALIMENTATION = API
Définition d’un Automate Programmable Industrielle : API
Microcontrôleur + Mémoire de
programme + Mémoire de Données = CPU
Formation niveau 1

16
S7 200 S7 300 S7 400 S7 1200 S7 1500
Analyse et
spécification
Contexte
Général
S7 PLCs
Formation niveau 1

Siemens S7- 200
Logiciel de Programmation
CPU 221
CPU 222
CPU 224
CPU 224XP
CPU 226
Modèles
Câble de
Programmation
Formation niveau 1

Siemens S7- 300 Logiciel de Programmation
SIMATIC MANAGER
Modèles
Câble de Programmation MPI
CPU 3XX CPU3XXC CPU3XXC-2 DP CPU3XXC-2 PN/DP
Formation niveau 1

Vitesse :
187,5 kb
Couleur
Blanc
Vitesse :
12 Mb
Couleur
Violet
Vitesse :
100 Mb
Couleur
Vert
Formation niveau 1

P
S
3
0
7
5
A
O
u
t
d
o
o
…
P
L
C
_
1
I
M
3
6
0
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1
D
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6
x
2
4
V
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1
D
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2
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V
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_
2
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1
6
x
2
4
V
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_
3
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2
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4
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1
6
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2
4
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D
C
/
0
.
5
…
D
O
1
6
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2
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D
C
/
0
.
5
…
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I
1
2
x
B
I
T
_
1
A
O
1
2
x
B
I
T
_
1
Partie Hardware
Châssis_0
Coupleur pour châssis de base, pour 3 châssis d'extension max.
Connecteur de Bus
I
M
3
6
5
_
1
o
u
Formation niveau 1
Siemens S7- 300

P
S
3
0
7
5
A
O
u
t
d
o
o
…
P
L
C
_
1
I
M
3
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5
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D
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2
4
V
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D
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2
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2
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x
2
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3
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2
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4
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V
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C
/
0
.
5
…
D
O
1
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x
2
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D
C
/
0
.
5
…
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I
1
2
x
B
I
T
_
1
A
O
1
2
x
B
I
T
_
1
Coupleur de Châssis IM 365 IM S-R
I
M
3
6
5
_
1
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
1
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
2
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
3
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
4
D
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1
6
x
2
4
V
D
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/
0
.
5
…
D
O
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x
2
4
V
D
C
/
0
.
5
…
A
I
1
2
x
B
I
T
_
1
A
O
1
2
x
B
I
T
_
1
Extensible avec un seul Châssis
On peut atteindre jusqu’à 16 Modules E/S
Distance Maximale de Câble entre les deux Châssis est 1M
IM 365_1
Formation niveau 1

Coupleur de Châssis IM 360 IM S / IM 361 IM R
P
S
3
0
7
5
A
O
u
t
d
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o
…
P
L
C
_
1
I
M
3
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0
_
1
D
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1
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x
2
4
V
D
C
_
1
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
2
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
3
D
I
1
6
x
2
4
V
D
C
_
4
D
O
1
6
x
2
4
V
D
C
/
0
.
5
…
D
O
1
6
x
2
4
V
D
C
/
0
.
5
…
A
I
1
2
x
B
I
T
_
1
A
O
1
2
x
B
I
T
_
1
Châssis_0
Châssis_1
I
M
3
6
1
_
1
Châssis_2
Châssis_3
I
M
3
6
1
_
1
I
M
3
6
1
_
1
Extensible jusqu’à 3 Châssis
On peut atteindre jusqu’à 32 Modules E/S
Distance Maximale de Câble entre les deux Châssis est 10M
Formation niveau 1

SIMATIC MANAGER
 P-Bus : il assure la communication entre le CPU est Les modules I/O
 C-Bus : il assure la communication entre le CPU est les modules de
communication CP et les modules FM
 Il y aura deux types de nappes intégré dans le rack :
 On trouve 3 Types des racks dans le s7400 :
 CR : Central Rack
 ER : Expansion Rack
 UR : Universal Rack
Formation niveau 1

Type et Taille des adresses
Formation niveau 1

Symbole Définition
E
EB
EW
ED
Bit d’Entrée
Octet d’Entrée
Mot d’Entrée
Double Mot d’Entrée
Q
QB
QW
QD
Bit de Sortie
Octet de Sortie
Mot de Sortie
Double Mot de Sortie
M
MB
MW
MD
Bit mémoire Utilisateur
Octet mémoire
Mot mémoire
Double Mot mémoire
DBX
DBB
DBW
DBD
Bit dans un bloc de donnée
Octet dans un bloc de donnée
Mot dans un bloc de donnée
Double Mot dans un bloc de donnée
T
Z
Temporisateur
Compteur
IW
AW
ID
AD
Mot de périphérie d’entrée
Mot de périphérie De sortie
Double Mot de périphérie d’entrée
Double Mot de périphérie De sortie
Adressage
Mémoire Image Entrée
Mémoire Image sortie
Mémoire des momentos
Mémoire des données
globales

Les objets E, Q, M, DB, PI et PA sont rangés dans des octets ( 8 bits ), on peut accéder à un BIT, à un OCTET, à un MOT
de 16 bits ou à un DOUBLE MOT ( 32 bits )
 M4.3 correspond au bit 3 de l’octet 4, on peut le tester en combinaison ET, OU avec un autre bit, on peut lui affecter le
résultat d’une combinaison, on peut le mettre à « 1 » ou à « 0 ».
 MB4 correspond aux 8 bits de l’octet 4, on peut comparer sa valeur, on peut l’additionner, le soustraire, le multiplier, le
diviser, on peut lui affecter le résultat d’une opération
 MW2 correspond au 16 bits constitué par les octets 2 (poids fort) et 3 (poids faible)
 MD1 correspond au 32 bits constitué des octets 1, 2, 3 et 4
Exemples :
Adressage
Formation niveau 1

Mémoire d’un CPU Siemens S7
Exemple d’adressage de la zone de mémoire(Mémoire système):
MIE ( I ) Mémento ( M )
0
0
0
0
7 7
1
2
3
1023
1
2
3
255
Octet
Bit
Octet
Bit
I1.2 M2.6
Formation niveau 1

Mémoire d’un CPU Siemens S7
Activité: Indiquez les adresses des sélections des zones mémoires suivantes:
1
5
2
3
4
MIS DB1
0
0
7
1
2
3
0
0
7
1
2
3
4 4
Formation niveau 1

2/ Indiquer l’adresse des sélections suivantes:
Activité:
1
1
2 2
3 3
4
4
5 5
6
6 0
7 0 7 1
1
2 2
3 3
4
4
5 5
6
6 0
7 0 7
MD26
?
? ?
? ? ?
Types des données
Formation niveau 1

TIA PORTAL
 L'automate SIMATIC S7-1200 est un
automate compact qui se programme avec le
logiciel d'ingénierie TIA Portal de Siemens, La
CPU combine un microprocesseur, une
alimentation intégrée, des circuits d'entrée et
de sortie, un PROFINET intégré, des E/S
simple et autre rapides pour la commande de
mouvement, ainsi que des entrées analogiques
tous ça intégrées dans un boîtier compact en
vue de créer un contrôleur puissant.
CPU 12xxC AC/DC/RLY
DC DC
Ou Ou
Alimentation
Interface d’entrée
Interface de Sortie
Formation niveau 1

Programmer avec les
logiciels Siemens
Les Blocs de programme:
OB, FB, FC, DB
Formation niveau 1

Rôles des 4 blocs de programmes :
Sigle Nom Rôle Détail / Exemple
Organisation
Bloc
Bloc
d’organisation
commande le traitement
cyclique de tous les blocs de
programmes
Chaque 150 milliseconde (ms) parcourir tous les
blocs et exécuter les blocs
Function Bloc Bloc
Fonctionnel
bloc de programme qui
exécute des actions, avec
sauvegarde des données
Action physique, mouvement mécanique: actionner
un moteur, sortir un vérin, ouvrir une vanne, etc...
FunCtion Fonction bloc de programme qui
exécute des actions, sans
sauvegarde des données
Control les états des sortie, comptage... mais sans
mémoire de données
Data Block Bloc de
données
sauvegarde des données du
programme
Vitesses, position, infos vers l‘écran, synoptique
envoi/ réception des données de communication
réseau
Formation niveau 1

Module
STOR
• Programme de démarrage : appel et traitement de l’OB 100
(traitement unique, par ex. après la mise sous tension)
• La MIS est transférée aux modules de sortie TOR
Ecriture de la mémoire image des sorties
(MIS) dans les modules de sortie TOR
Appel et traitement de l’OB1
Certains événements (alarme horaire, alarme de processus,
etc.) peuvent éventuellement interrompre le traitement
et déclencher l’appel d’autres OB.
Lecture de l’état des entrées sur les modules ETOR et
stockage des états logiques dans la mémoire image (MIE)
Démarrage du temps
de surveillance du cycle
Cycle
de
la
CPU
Traitement cyclique du programme
Module
ETOR
Formation niveau 1

Utilisation des 4 blocs de programmes :
Machine
Etiquetage de
bouteilles de
Lait
Réception des
bouteilles
Etiquetage
Encartonnage
Séquences Organes Externe
Fonctions mécaniques
Organes Interne
Fonctions virtuelles
Affichage des défauts
Comptage des bouteilles
Contrôle du moteurs
Contrôle des distributeurs
pneumatiques
Convoyeur à Bande 1
Vérin de Levage
Applicateur
Impression des codes à barre
Palettisation
Vérin de Levage
Traitement Cyclique de
toutes les séquences
Bloc de Programme qui
exécute des actions
Avec Sauvegarde Sans Sauvegarde
Formation niveau 1

Rôles des 4 blocs de programmes :
Sauvegarde des données
du programme
Formation niveau 1

Fonctionnement du système :
Il s’agit d’un système utilisé dans les usines de production des boissons liquides. Il décrit une partie du processus
assurant les fonctions de remplissage et de bouchage des bouteilles.
Le système est réalisé autour de :

Un tapis roulant permettant le déplacement des bouteilles.

Un poste de remplissage P1 commandé par l’électrovanne EV.

Un poste de bouchage P2 commandé par un vérin presseur 1D à double effet.
 Le déclenchement de la chaîne d’embouteillage se fait par action sur l’interrupteur Dcy.
 Le moteur "Avance Tapis : M" tourne d’un pas jusqu’à l’action du capteur "Tapis en position : FCTP".
Une bouteille est alors présente à chacun des postes P1(détecter par PBV) et P2(détecter par PBP).
 Les opérations de remplissage et de bouchage s’effectueront simultanément sur les deux bouteilles :
Application_1 : Chaine de remplissage et de Bouchage des Bouteilles

Application_1 : Chaine de remplissage et de Bouchage des Bouteilles
Variables
d’entrées
Variables de Sorties
DCY M
FCTP EV
PBV 1D+
PBP 1D-
FR
VH
VB
Le remplissage se fera en deux étapes :

Ouverture de l’électrovanne EV ;
 Fermeture de l’EV après le remplissage de la bouteille. Le capteur
FR permettra de contrôler le niveau de remplissage des bouteilles.
Le bouchage se fera en deux étapes :

Descente du vérin presseur 1D+ ;

Remonte du vérin 1D- après l’enfoncement du bouchon.
Il est à noter que le cycle ne recommencera que si les deux opérations
de remplissage et de bouchage sont achevées.

0
1
11
12
13
14
21
22
23
M
DCY
FCTP
PBP PBP
1D+
1D-
VB
VH
EV
PBV
FR
PBV
1
Formation niveau 1

31
DÉFINITION
• Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de
Commande des étapes et
Transitions)
est l'outil de représentation
graphique d'un cahier des charges.
• Il a été proposé par l'ADEPA (en 1977
et normalisé en 1982 par la NF C03-
190).
Formation niveau 1

Le GRAFCET est une représentation alternée
d'étapes et de transitions. Une seule transition
doit séparer deux étapes.
Une étape correspond à une situation dans laquelle
les variables de sorties conservent leur état.
Une transition indique la possibilité d'évolution
entre deux étapes successives. A chaque
transition est associée une condition logique 23
Formation niveau 1

RÈGLES DE SYNTAXE
Règle N°1 : situation
initiale
Cette représentation indique que l'étape est
initialement activée (à la mise sous tension de la
partie commande).
La situation initiale, choisie par le concepteur, est la
situation à l'instant initial.
33
Formation niveau 1

franchissement d'une transition
15
16
Action A
Action B
a
Pour franchir
la transition 15 - 16...
…il faut que :
1. La transition soit validée
2. la réceptivité « a » soit
VRAIE
La transition est
FRANCHISSABLE
L’étape 15 est active
L’action associée à
l’étape
15 est effective
La transition 15-16
est
validée
Formation niveau 1

Principe d’évolution
15
16
Action A
Action B
a
Franchissement de la
transition
Activation de l’étape 16:
L ’action B devient
effective
Désactivation de l’étape
15:
L ’action A n’est plus
effective
35
Formation niveau 1

STRUCTURES DE BASE
Divergence et convergence en ET (séquences simultanées)
Divergence en ET : lorsque
la transition A est franchie,
les étapes 21 et 24 sont
actives.
Convergence en ET : la
transition B sera validée
lorsque les étapes 23 et 26
seront actives. Si la réceptivité
associée à cette transition est
vraie, alors celle-ci est
franchie.
REMARQUES :
Après une divergence en ET, on trouve une convergence en ET.
Le nombre de branches parallèles peut-être supérieur à 2.
La réceptivité associée à la convergence peut-être de la forme = 1.
Dans ce cas la transition est franchie dès qu'elle est active. 34
Formation niveau 1

Divergence et convergence en OU (aiguillage)
Divergence en OU :
l'évolution du système vers
une branche dépend des
réceptivités A et B
associées
aux transitions.
Convergence en OU :
après l' évolution dans une
branche, il y a
convergence vers une
étape commune.
REMARQUES :
A et B ne peuvent être vrais simultanément (conflit).
Après une divergence en OU, on trouve une convergence en OU.
Le nombre de branches peut-être supérieur à 2.
La convergence de toutes les branches ne se fait pas obligatoirement au
endroi
t.
51
Formation niveau 1

Saut en avant (saut de phase)
Le saut en avant permet
de sauter une ou
plusieurs étapes
lorsque les actions à
réaliser deviennent
inutiles.
38
Formation niveau 1

Saut en arrière (reprise de phase)
Le saut en
arrière permet
de reprendre
une séquence
lorsque les
actions à réaliser
sont répétitives.
39
Formation niveau 1

LES 3 NIVEAUX DU
GRAFCET éme
2
Niveau
1er Niveau 3éme Niveau
Grafcet Point de
vue :
SYSTEME
Grafcet Point de
vue :
OPERATIVE
Grafcet Point de
vue :
COMMANDE
Formation niveau 1

S = Q * R
R = Q
n
n
n-1 n
n+1
Activation
Désactivation
Formation niveau 1

S = Q1 * 1S1
R = Q3
0
DCY
e
15 S = Q3 * Q13 * d
R = Q15
S = Q0 * dcy
R = Q2 * Q12
2
2
14
14
1
1

S = Q0 * dcy
R = Q2 + Q12
1
1
S = Q3 * e + Q13 * f
R = Q15
14
14
0
DCY
e
15
S = Q9 * g
R = Q11 + Q13
10
10
9
g
d
14
S = Q12 * c + Q10 * a
R = Q14
13
13
_
Formation niveau 1

S = Q10 * a + Q12 * c
R = Q12
11
11
S = Q11 * b
R = Q11+ Q13
12
12
_
Formation niveau 1

24 VDC
0 VDC
ARR MAR1 MAR2
24 VDC
0 VDC
L N
Application_2 (Avec Pratique) : Démarrage deux sens de marche

/////////////OB de Démarrage//////////////
un OB de démarrage est un bloc d'organisation spécial
qui s'exécute une fois au démarrage du programme. Les OBs de démarrage s‘execute donc avant le bloc cyclique OB1.
Un OB de démarrage n'est pas cyclique, il s'exécute une seule fois (au démarrage du programme).
S'il existe plusieurs OB de démarrage, ils sont appelés dans l'ordre de leur numéro d'OB en commençant par le plus
petit.
Une fois le traitement du programme de démarrage terminé, le système d'exploitation lit la mémoire image des entrées
et démarre le programme cyclique.
Les OB de démarrage sont utilisés généralement pour initialiser notre projet.
/////////////OB 20 d'alarme temporisé//////////////
(Time Delay Interrupt OB20)
Un OB d'alarme temporisée est un bloc d'organisation spécial qui interrompt le traitement du programme cyclique après
l'écoulement d'un temps défini.
EN : Entrée d'activation
RET_VAL : Etat de l'instruction
SIGN : identification qui s'affiche lors de l'appel du bloc
d'organisation d'alarme temporisée
DTIME : Temps de retard (1 à 60000ms)
OB_NR : Numéro de l'OB aui est exécuté après un temps
de retard
Formation niveau 1

/////////////OB 30 d'alarme Cyclique//////////////
Les OB d'alarmes cycliques interrompent le traitement du programme cyclique à intervalles
de temps définis.
/////////////OB 10 d'alarme Horaire//////////////
( Time of Day OB10 )
Les OB alarmes horaires peuvent être appelés périodiquement ou une fois à un moment précis.
les OB d'alarmes horaires sont déclenchés une fois à une heure précise ou périodiquement.
/////////////OB 80 d‘erreur de temps//////////////
( Time Error Interrupt OB80 )
Les OB alarmes horaires peuvent etre appelés périodiquement ou une fois à un moment précis.
les OB d'alarmes horaires sont déclenchés une fois à une heure précise ou périodiquement.
Formation niveau 1

///////////// OB 40 d'alarme du processus //////////////
(Hardware interrupt OB 40)
Les OB d'alarme du processus interrompent le traitement cyclique du programme en réponse à un evènement
matériel.

Etude des valeurs analogiques
Formation niveau 1

ession,Temperature,Ni
ve
•Les signaux binaires ne peuvent prendre que deux états logiques : l'état
•logique 1
•("tension présente") et l'état logique 0 ("aucune tension présente").
Dans la technique d'automatisation, des signaux non seulement binaires
mais aussi analogiques doivent souvent être lus, traités et transmis.
•Contrairement aux signaux binaires, les signaux analogiques peuvent
•prendre toutes les valeurs contenues dans une plage définie.
•Les grandeurs analogiques possibles sont par ex:
•Pr au..
Signal analogique Signal logique (TOR)
Formation niveau 1

Les automates ne peuvent traiter des valeurs analogiques que sous
forme de configurations binaires.
Afin que la CPU puisse traiter la valeur de courant ou de tension
acquise, un convertisseur analogique-numérique (CAN) intégré au
module d'entrées analogiques la convertit en un nombre entier de
16 bits.
les données numériques peuvent être compris entre:
0 à 27648 pour les signaux unipolaire
-27648 à 27648 pour les signaux bipolaire
Formation niveau 1

Utilisation de modules analogiques
grandeu
r
physiqu
e
Grandeu
r
physiqu
e
Signal
ana
normalis
é
• Pressure
• Températur
e
• Débit
• Vitesse
• Valeur
pH
• Viscosit
• etc.
± 500mV
± 1V
± 5V
± 10V
± 20mA
4 to
20mA
etc.
Actionneu
r
normalis
é
CNA
Module de sorties analogiques
Module d’entrées analogiques Programme utilisateur
Processus
Capte
u r
Transduct
e
u
r
Mémorisatio
n du
résultat
Conversion
mémorisatio
n QW…..
QW…..
QW…..
… Module de sortie analogique
SITRAIN
TIA-PRO2 / Valeurs ana et opérations arithmétiques Page 54 Siemens AG © 2014
Lecture dans la mémoire image ou
directement sur le module d‘entrée…

Le niveau de tension/courant acceptable par module d’entrée
analogique
SIMATIC varie selon les gammes standard suivant:
Tension:
• 0 à 10V
• -10V à +10V
Courant:
• 0 à 20mA
• 4 à 20 mA
• -20mA à +20mA
Formation niveau 1

Normalisation des valeurs analogiques
Pour le traitement ultérieur des valeurs analogiques numérisées, il est
souvent nécessaire de calculer la grandeur de processus réelle au lieu
des incréments (par ex. 10 V = 27648 incréments)
On appelle "normalisation" ou encore "mise à l'échelle" la
conversion d'une plage de valeurs (par ex. -27648 à +27648
incréments) en grandeur physique initiale (par ex. 0 à 500 litres).
Blocs de normalisation
STEP 7 offre un bloc de programme dédié à la normalisation de
valeurs
analogiques.
La fonction ‘SCALE CONVERT’, fourni avec STEP 7, permet d'entrer des
valeurs limites inférieure et supérieure (par ex. 0 à 500 litres).
Formation niveau 1

Une CPU ne traite des informations que sous forme numérique.
C'est pourquoi la valeur analogique est convertie en un profil
binaire. La conversion est effectuée par un CAN (convertisseur
analogique- numérique) intégré au module d'entrées analogiques.
Pour les produits SIMATIC, le résultat de cette conversion est
toujours mis à disposition de la CPU sous forme d'un mot à 16 bits.
Les paramètres les plus importants d'un CAN sont sa résolution
et sa vitesse de conversion.
① Valeur
analogique
② Valeur
numérique
Formation niveau 1

La résolution des CAN
La résolution indique en combien d'incréments la valeur analogique est
divisée sur cette courbe en escalier.
Plus la résolution d'un module est haute, plus les incréments sont petits et
plus le
signal analogique est finement numérisé.
Formation niveau 1

La résolution des CAN
Un module avec une résolution de 16 bits (= 15 bits + signe) a donc
un incrément de 0,3 mV.
Formation niveau 1

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