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Les types d’automates Programmables Industriels (API)

Il existe deux types d’automate programmable industriel: le type monobloc et le type modulaire. Selon la complexité de l’automatisme à résoudre, le style monobloc, souvent moins dispendieux, peut très bien faire l’affaire. Ce dernier possède généralement un nombre d’entrées et de sorties restreint et son jeu d’instructions ne peut être augmenté. Bien qu’il soit parfois possible d’ajouter des extensions d’entrées/sorties, le type monobloc a pour fonction de résoudre des automatismes simples faisant appel à une logique séquentielle et utilisant des informations tout-ou-rien.

Par ailleurs, le type modulaire est adaptable à toutes situations. Selon le besoin, des modules d’entrées/sorties analogiques sont disponibles en plus de modules spécialisés tels: PID, BASIC et Langage C, etc. La modularité des API permet un dépannage rapide et une plus grande flexibilité. La figure 2-1 présente un automate modulaire SLC-500 de la compagnie Allen-Bradley.

Structure de l’automate programmable industriel

Un automate programmable industriel possède des interfaces internes permettant d’accepter différents capteurs et détecteurs en plus d’actionner divers éléments: les lampes, les solénoïdes, les contacteurs et les petits moteurs.

Interface d’entrée

Les interfaces d’entrées (BIT) peuvent accepter aussi bien des détecteurs fonctionnant à courant continu que ceux qui travaillent sous 120VCA ou 220VCA. De plus, les entrées analogiques (MOT) acceptent les standards de travail industriel tels le 0-10V ou le 1-5V ou encore le 4-20mA. Certains automates modulaires possèdent des modules spéciaux permettant d’interfacer directement des thermocouples ou des RTD[1].




[1] RTD Resistor Thermal Detector. Résistance thermique dont la plus commune est fait de platine et possède un résistance de 100W à 0°C. Elle varie de 0.385W/°C.


 Interface de sortie

Les modules de sorties sont munis d’interfaces encore là très versatiles. Ces dernières peuvent fournir des tensions de sorties à courant continu à l’aide d’un module NPN ou PNP ainsi que des tensions alternatives à l’aide de module à TRIAC acceptant des tensions pouvant aller jusqu’à 240VCA. Par surcroît, il existe des modules à contact sec qui peuvent manipuler des tensions C.C. ou C.A. selon le besoin et à divers niveaux de tension, d’amplitude ou de fréquence.
Pour ce qui est des sorties analogiques, elle se présente généralement sous deux formes. Sans placer plus d’importance à une qu’a l’autre, il s’agit de sortie 0-10V et 4-20mA. Quelques fois, ces sorties nécessitent des alimentations externes.

La mémoire interne

Il est primordial de comprendre que les automates programmables ne sont que de simples ordinateurs spécifiquement conçus pour la réalité industrielle et la simplicité d’accès à des entrées/ sorties.
Ainsi, puisqu'il s’agit d’un ordinateur, il possède une gamme d’instructions qui lui permettra de manipuler les variables d’entrées et de sorties. Les informations en entrées et en sorties sont représentées par des variables. Celles-ci peuvent être représentées par un seul bit ou peuvent être regroupées en mots de 8, 16 ou 32 bits, selon le modèle de l’automate.
Il est également possible de diviser la mémoire de l’automate en diverses sections. Selon son type, le nombre de sections peut varier et il serait prématuré, à ce moment, de couvrir ce sujet. Vous pourrez visualiser l’agencement mémoire d’un automate dans un prochain document. Pour l’instant mentionnons seulement que l’automate possède de la mémoire pour le programme en échelle, les informations en entrées et en sorties ainsi qu’un jeu d’instructions complet.
Ce jeu d’instructions est spécifique à l’automate utilisé, mais nous pouvons affirmer, sans trop se tromper, que tous les automates possèdent au moins les instructions de base tels les contacts à ouverture et à fermeture, les relais, les temporisateurs et les compteurs.

 La mémoire BIT

Afin de bien comprendre la structure interne d’un automate, regardons la figure 2-2 en supposant: l’interrupteur de pression est branché à l’entrée X3; la lumière est reliée à la sortie Y41.
Lorsque la pression est normale, l’entrée X3 est dite en état de repos puisque cette dernière est à 0V par l’entremise du contact ouvert. Le bit interne de l’adresse X3 est donc à un niveau logique «0». Lorsque la pression augmente et que le contact ferme, une tension se retrouve sur l’interface d’entrée et celle-ci fera changer le bit interne à un niveau logique «1». Le programme en échelle (LADDER), dans l’encadré du centre, présente un contact à fermeture X3 et un bit de sortie représenté par les parenthèses (Y41).
L’instruction du contact à fermeture X3 utilise le niveau logique du bit interne et non pas le statut ouvert ou fermé du contact du détecteur de pression. Si le bit est à 0 le contact restera ouvert. Par contre, si le bit est à 1, le contact permettra une continuité jusqu’à la sortie. À première vue, ce principe semble évident mais il n’en est pas ainsi lorsqu’on utilise un contact à ouverture.

La mémoire MOT


Les cases mémoires de type MOT regroupent généralement 8 bits, mais de plus en plus les automates apparaissant sur le marché utilisent des mots de 16, voire même de 32 bits. Ces bits sont organisés sous la forme binaire afin de représenter, avec les seules symboles 1 et 0, des nombres pouvant aller, sur 32 bits, de 0 jusqu’a 4 294 967 295.
Exemple:
Le résultat décimal du nombre binaire 0100 0101 0001 0010 est 17682(10) et 4512(16)


Cycle d’opération


Le diagramme ci-contre présente un cycle simplifié d’opération, composé de la scrutation du programme, suivi ou précédé de la scrutation des E/S.
À la scrutation des E/S, les données sont transférées du fichier des données de sortie vers les bornes externes. De plus, les bornes d’entrées sont examinées et les bits d’état associé dans le fichier de données d’entrée sont misent à jour.
À la scrutation du programme, la mise à jour de l’état des appareils externes des entrées est appliquée au programme utilisateur. Le processeur exécute la liste complète des instructions dans l’ordre croissant des lignes.

Les bits d’état sont rafraichis selon les règles de continuité logique au fur et à mesure que la scrutation du programme se déroule.
La scrutation des E/S et la scrutation du programme sont deux opérations complètement indépendantes. Aussi, toute modification d’état, se produisant sur les appareils externes d’entrées pendant la scrutation du programme, n’est prise en considération qu’à la prochaine scrutation des E/S. Si le temps de scrutation est relativement long, une variation de courte durée à l’entrée pourrait ne pas être détectée.







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