TP d`Automatisme

DUT GEII - 1° année
M2102
TP d'Automatisme
•
TP1 : Chaîne de Bouchonnage automatisée
•
TP2: Gestion d'un château d'eau
•
TP3 : Manipulateur Pneumatique 5 mouvements
•
TP4 : Tracker Solaire
•
TP5 : Étude d'un système de Tri Postal
•
TP6 : Portail Automatisé
IUT de Toulon
Département GEII
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ARS2
TP1 : Chaîne de bouchonnage
UE23
TP1 : Chaîne de Bouchonnage
→ grafcets concurrents, technologie des détecteurs
1. Présentation:
La partie opérative simule un processus de bouchonnage de bouteille. Les bouteilles sont représentées par des
pièces en aluminium alors que les bouchons sont en plastique.
Les bouchons et les bouteilles sont amenés dans un ordre indifférent par un convoyeur à chaîne. Ils atteignent
ensuite une zone de tri, dans laquelle les bouchons sont séparés des bouteilles.
Sur le convoyeur à bande on trouve une zone d’assemblage permettant de réaliser le bouchonnage.
Les pièces arrivent ensuite dans la zone de vérification. Dans cette zone sont repérés les bouchons isolés, ainsi
que les bouteilles non bouchées. La zone d’éjection a alors pour rôle de ne laisse passer que les bouteilles
bouchées, c'est à dire qu'elle doit éjecter les bouteilles seules ou les bouchons seuls.
Les bouchons ou bouteille seules seront éjectées à l’aide du solénoïde d’éjection alors que les bouteilles
correctement bouchées seront stockées dans la caissette située en bout du convoyeur à bande.
Enfin, la zone d’éjection ne laisse passer que les bouteilles bouchées.
Sur un pupitre on trouve les boutons de Marche, Arrêt et Arrêt d’urgence.
Automate :
ICT3 :
Les entrées et sorties utilisées dans cette première partie sont listées dans les tableaux suivants :
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ARS2
TP1 : Chaîne de bouchonnage
Désignations
Capteurs Zone tri :
UE23
Entrées API
Symboles
Fonctionnement
Présence Bouteille (Induction)
%IX0.0
Pbzt
24v si bouteille
Présence bouchon ou bouteille (IR)
%IX0.1
Pbbzt
24v si bouchon ou bouteille
Retour Solénoïde tri
%IX0.2
Rszt
24v si retour vérin
%IX0.3
Pbza
24v si pièce
Marche (contact)
%IX0.9
Marche
Arrêt (contact)
%IX0.10
Arret
0v si arrêt enfoncé
Détection bouteille bouchée (Capacitif)
%IX0.4
Dbbzv
0v si assemblage correct
Détection bouteille (Inductif)
%IX0.5
Dbzv
24v si bouteille
Barrière LED IR (IR)
%IX0.6
Blizv
24v si pas de pièce
Détection pièce (IR)
%IX0.7
Dpze
24v si bouchon ou bouteille
Retour Solénoïde
%IX0.8
Rsze
24v si retour vérin
Capteurs Zone assemblage :
Présence bouchon (IR)
B.P pupitre :
24v si marche enfoncé
Capteurs Zone Vérification :
Capteurs Zone éjection :
Désignations
Sorties API
Symboles
Convoyeur à chaîne
%QX0.0
Convchaine
Convoyeur à bande
%QX0.1
Convbande
Solénoïde d'éjection
%QX0.2
Soleject
Solénoïde de tri
%QX0.3
Soltri
Solénoïde rotatif
%QX0.4
Solrotatif
La partie commande est composée du matériel suivant :
IUT de Toulon
–
Automate 750-849 (adresse IP : 192.168.0.162)
–
Carte d'E T.O.R 750-430
–
Carte d'E T.O.R 750-432
–
Carte d'S T.O.R 750-530
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ARS2
TP1 : Chaîne de bouchonnage
UE23
L'automatisation de ce système est décomposé en 4 tâches, correspondant chacune à 1 grafcet :
Tache 1 : Mise en route des convoyeurs sur appui bouton Marche, Arrêt des convoyeurs sur appui bouton Arrêt
Tache 2 : Tri entre bouchons et bouteilles. Les bouteilles étant en aluminium, elles sont détectées par un capteur à
induction. Une étape d'attente d'environ 2 secondes après sa détection est nécessaire au passage de la bouteille.
Les bouchons, quant à eux, sont poussés dans le magasin à l’aide du solénoïde de tri.
Tache 3 : Assemblage des bouchons et bouteilles. S'il n'y a pas de bouchon présent en zone d'assemblage, une
action sur le solénoïde rotatif permet de faire descendre un bouchon du magasin dans la zone d’assemblage.
Tache 4 : Éjection des bouchons ou bouteilles seules : Après être passée dans la zone de vérification, où les pièces
passent d'abord devant la barrière IR puis devant les deux autres capteurs; les bouteilles ou bouchons non
assemblés sont éjectés.
2. Préparation.
1. Relevez les différents types de détecteurs utilisés dans le système, ainsi que les principales caractéristiques
de chacune de ces technologies. Justifiez les choix réalisés en fonction du type de pièce à détecter.
2. Réalisez sur papier les grafcets G1, G2, G3 et G4 correspondants aux tâches 1, 2, 3 et 4 (Faire attention aux
états actifs des capteurs)
3. Programmation & Test.
3. Créez un projet CoDeSys, choisissez la cible correspondant à votre API, choisissez le langage CFC pour le
programme principal.
4. Entrez la configuration matérielle conformément aux cartes d'entrées/sorties présentes sur votre rack
automate, puis saisissez les mnémoniques conformément au tableau de la page 2.
5. Programmez G1 dans un sous-programme en langage SFC, et réalisez son appel dans PLC_PRG.
6. Chargez le programme dans l'API et testez son fonctionnement. Mettre le programme au point en cas de
dysfonctionnement.
7. Reprenez la démarche des questions 5 et 6 pour G2.
8. Reprenez la démarche des questions 5 et 6 pour G3.
9. Reprenez la démarche des questions 5 et 6 pour G4.
4. Gestion du stock de bouchons en magasin.
1. Modifiez G1 et PLC_PRG afin que les convoyeurs s'arrêtent s'il y a 5 bouchons dans le magasin (plein).
2. Modifiez G2 et PLC_PRG afin que le tri soit inopérant s'il y a 5 bouchons dans le magasin (plein).
3. Quelle est selon vous la meilleur solution ?
4. Modifiez G3 afin de répondre au fonctionnement suivant :
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ARS2
TP1 : Chaîne de bouchonnage
UE23
- S'il y a au moins un bouchon dans le magasin, un bouchon est libéré lorsqu'une bouteille passe devant
la zone de tri.
- Sinon, le solénoïde rotatif reste fermé.
5. Supervision.
Nous allons dans cette partie programmer un écran de visualisation destiné à superviser le système. Cet écran
présentera en temps réel :
– Le nombre de bouchons présents dans le magasin,
– Le nombre de bouteilles bouchées depuis le début du cycle,
– Le nombre de pièces éjectées au rebut.
1. Programmez dans PLC_PRG les compteurs nécessaires aux 3 comptages précédents.
2. A l'aide du manuel simplifié, créez une visualisation permettant d'afficher les valeurs courantes de ces 3
compteurs.
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ARS2
TP2
S2
TP2 : Gestion d'un château d'eau
→ Priorités tournantes, MLI
1. Présentation.
Le système étudié représente la fourniture en eau d'une commune à partir d'eau souterraine. L'eau est extraite
grâce à deux pompes de forage, et suit un circuit de traitement pour être stockée dans un réservoir de 1800 m 3
en fin :
Utilisateurs
Les deux pompes de forage sont asservies aux niveaux du réservoir de1800 m3. Le débit de sortie du réservoir est
toujours inférieur au débit des deux pompes.
Ce réservoir dispose de 2 poires de niveaux (NB et NH) correspondant aux niveaux bas, et haut.
Les deux forages sont équipés de deux capteurs et d’ une pompe chacun :
•
Forage1 : NBF1 (niveau bas forage 1) et NHF1 (niveau haut forage 1) et pompe P1
•
Forage2 : NBF2 (niveau bas forage 2) et NHF2 (niveau haut forage 2) et pompe P2
Les pompes ne doivent pas fonctionner sans eau. Cela signifie que si un forage a un niveau inférieur à NBF on ne
doit pas utiliser la pompe. En revanche, si on doit choisir entre les deux pompes on prendra plutôt celle qui
correspond au forage comportant le plus d’eau.
Le fonctionnement automatique est lié au niveau de l’eau dans le réservoir. Le remplissage s’effectue de la façon
suivante (Le capteur NTB n'est pas utilisé):
•
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niveau de l’eau supérieur à NH : pas de pompe en service
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TP2
•
niveau de l’eau entre NH et NB : pompe P1 ou P2 par permutation
•
niveau de l’eau inférieur à NB : pompes P1 et P2 en service.
S2
Quand le niveau est compris entre NH et NB, la permutation consiste à prendre la pompe qui n’a pas été utilisée la fois
dernière, sauf:
•
•
si un forage est à sec (NBF et NBH déactivés)
•
si un forage a moins d'eau que l'autre (NBF1 et /NHF1 alors que NBF2 et NHF2)
La partie commande est composée du matériel suivant :
– Automate 750-843 (adresse IP : 192.168.0.170)
– 1 Carte 2 S TOR 750-501
– 1 Carte 2 S sorties MLI 750-511
– 1 Carte 8 E TOR 750-430
2. Préparation.
3. Les pompes étant alimentées en 12V, proposez un schéma de câblage pour la commande de ces pompes en MLI au
moyen des cartes 750-511 (annexe 2). Ce schéma mettra en œuvre un transistor bipolaire sur chaque voie (pompe
1 et pompe 2) pour l'amplification de puissance.
4. Donnez les valeurs à écrire sur les octets de poids fort des sorties de la carte 750-511 pour commander les pompes
à:
- 10% de leur valeur nominale
- 20% de leur valeur nominale
- 75% de leur valeur nominale
5. Établir le grafcet de fonctionnement normal du système, sans permutation des pompes : si le niveau d'eau est
compris entre NH et NB c’est la pompe 1 qui fonctionne quelques soient les niveaux d’eau dans les forages (sauf si
il n'y a plus d'eau dans le forage 1).
6. Établir le grafcet de fonctionnement normal du système, avec permutation des pompes.
3. Utilisation en mode Manuel.
1. Créez un projet CoDeSys correctement configuré, avec les mnémoniques indiqués en annexe 2, et un programme
principal en langage CFC.
2. Chargez le programme (vide) afin de tester tous les capteurs de niveau d'eau en forçant les sorties de la carte 750511 avec les valeurs calculées dans la préparation pour tester les pompes.
→ Attention: Ne pas faire déborder le réservoir!!!
4. Utilisation sans permutation des pompes.
1. Créez un sous-programme « Graf_Regul » en langage SFC, répondant au fonctionnement simplifié du chateau
d'eau (question 3 de la préparation). Les actions seront programmées en langage ST (actions programmées
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TP2
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continues, cf document de prise en main).
Le débit des pompes est ajusté en fonction de la réserve d'eau présente dans les forages :
–
Si une pompe doit être activée et que le niveau dans le forage correspondant est haut (NHF1 ou NHF2 actif),
alors la pompe est activée à 100%;
–
Si une pompe doit être activée et que le niveau dans le forage correspondant est moyen (niveaux compris entre
NBFi et NHFi), alors la pompe est activée à 75%;
–
Aucune pompe ne peut être activée si le niveau d'eau dans le forage correspondant est en dessous de NBFi.
2. Compétez les actions du sous programme « Graf_Regul » afin de répondre au fonctionnement décrit ci-dessus.
3. Testez le fonctionnement de votre programme.
4. Modifiez « Graf_Regul » pour que si le niveau est compris entre NH et NB on actionne la pompe correspondant au
forage avec le plus d'eau avec une priorité pour le forage 1.
5. Priorité tournante.
Afin d'optimiser la gestion des pompes, et notamment leur usure, on adopte le fonctionnement suivant :
Si le niveau des forages est sensiblement équivalent on permute les pompes 1 & 2. La permutation consiste à
prendre la pompe qui n’a pas été utilisée la fois dernière (quand le niveau est compris entre NH et NB).
1. Créez une variable booléenne "Prio" dans "Graf_Regul ", représentant l'attribution de la priorité (priorité à P1 si
Prio='1', P2 sinon).
2. Modifiez « Graf_Regul » afin de basculer "Prio" à '1' ou à '0' en fonction de la dernière pompe utilisée seule Vous
utiliserez pour cela des actions mémorisées.
3. Prendre en compte ces variables au niveau des réceptivités du grafcet pour choisir la pompe à activer. Testez le
bon fonctionnement de votre programme.
6. Supervision.
1. En vous aidant du chapitre 5 du document de prise en main, et de l'aide intégrée au logiciel CoDeSys (chapitre
« CoDeSys visualisation »), Réaliser une supervision du système permettant de :
- visualiser l'état des capteurs de niveau dans les forages
- visualiser l'état des capteurs de niveau dans le réservoir
- visualiser le rapport cyclique de commande de chacune des pompes
- visualiser le temps de fonctionnement de chaque pompe
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TP2
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Annexe 1 : Carte PWM 750-511
Les Mots de sortie
%QW1 (pompe 1) et
%QW3 (pompe 2)
permettent de fixer les
rapport cyclique des
sorties de la carte. Si
l'on utilise que les
poids forts de ces mots,
on agira alors sur
%QB3 et %QB7.
Annexe 2 : Liste des E/S
Entrées TOR
Sorties TOR
%IX4.0
NH
Niveau haut réservoir
%QX4.0
H1
Voyant 1
%IX4.1
NB
Niveau bas réservoir
%QX4.1
H2
Voyant 2
%IX4.2
NHF1
Niveau haut forage1
%IX4.3
NBF1
Niveau bas forage1
%QB3
Rcy1
Commande Pompe 1
%IX4.4
NHF2
Niveau haut forage 2
%QB7
Rcy2
Commande Pompe 2
%IX4.5
NBF2
Niveau bas forage 2
%IX4.6
S1
Bouton poussoir 1
%IX4.7
S2
Bouton poussoir 2
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Sorties PWM
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TP3
S2
TP3 : Manipulateur Pneumatique 5 Mouvements
→ Modes de Marche, Actionneurs Pneumatiques
1. Présentation.
La partie opérative étudiée consiste en un bras manipulateur mu par des vérins pneumatiques, dont la fonction est de
saisir des pièces cylindriques depuis un poste de chargement, de les mener à un poste de matriçage où ils subiront une
opération de matriçage, et enfin d'évacuer ces pièces.
Ordres en
provenance
du pupitre de
contrôle
Signalisation
à destination
du pupitre de
contrôle
Commande à
destination
des actionneurs
Informations issues
des capteurs
API Wago 750-849
Manipulateur Pneumatique 5 mouvements
•
•
•
Le schéma pneumatique des actionneurs est présenté en annexe 1
La liste des entrées et sorties du système est disponible en annexe 2
Un extrait du schéma électrique est donnée en annexe 3
•
La partie commande est composée du matériel suivant :
–
–
–
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Automate 750-849 (adresse IP : 192.168.0.164)
2 Carte 16 Entrées TOR 750-1405 (choisir « 16 DI Generic » si la référence n'est pas
disponible dans CoDeSys)
1 Carte 16 Sorties TOR 750-1504 (choisir « 16 DO Generic » si la référence n'est pas
disponible dans CoDeSys)
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TP3
S2
•
Le cycle de fonctionnement normal est le suivant :
–
Si une pièce est présente au poste de chargement, et que les conditions initiales* sont vérifiées, un appui sur
Dcy provoque, si une pièce est présente au poste de chargement :
–
–
–
–
–
–
–
–
–
L'ouverture de la pince,
l'avancée de la pince (sortir le vérin X) jusqu'en butée droite,
La fermeture de la pince,
Le retour de la pince en arrière (rentrer le vérin X)
Le déplacement en diagonal face au poste de matriçage (sortie en parallèle des vérins Y et Z)
L'avancée du bras jusqu'au poste de matriçage (sortir le vérin X)
Le matriçage de la pièce (sortir le vérin de matriçage puis le rentrer)
L'évacuation de la pièce : Recul, puis ouverture de la pince
Le retour en position (0,0,0)
*conditions initiales : position X=0, Y=0, Z=0; pince ouverte et en position horizontale.
2. Préparation :
2. Identifiez sur le schéma pneumatique, pour chacune des actions, l'association 'vérin+distributeur' utilisée. En
déduire si la commande du mouvement est bistable ou monostable.
3. Établir le grafcet de fonctionnement normal du système.
4. Entourez sur l'extrait de schéma électrique fourni en annexe, les éléments correspondant :
- A la prise en compte de l'arrêt d'urgence par la P.C,
- A la coupure d'alimentation de la P.O suite à un arrêt d'urgence.
5. Donnez le nom des variables drapeau à utiliser pour figer et réinitialiser un grafcet en langage SFC dans
l'environnement de programmation CoDeSys.
3. Fonctionnement Normal.
1. Créez un projet CoDeSys, dont la configuration matérielle est conforme à votre rack automate et dont le
programme principal PLC_PRG est en langage CFC.
2. Créez un sous programme « GPN» en SFC correspondant au fonctionnement normal.
3. Appelez « GPN » dans « PLC_PRG » e appelez l'enseignant avant de charger le programme dans l'API.
4. Pré positionner le P.O dans les conditions initiales avant de démarrer le programme en forçant les sorties.
5. Testez le fonctionnement de votre grafcet.
4. Mode manuel.
Le mode manuel permet de piloter le système au moyen du pupitre opérateur. Dans ce mode, les différents actionneurs
peuvent être testés individuellement (cf ** dans l'annexe 2 pour voir les entrées utilisées), à condition qu'aucun
mouvement ne soit dommageable pour la partie opérative :
- Le vérin X doit être rentré pour que les mouvements en Y et en Z soient autorisés ;
- Le vérin X ne peut être sorti si une pièce est présente au poste de chargement ou au poste de matriçage et que la pince
est fermée ;
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- Le vérin W ne peut être sorti si le vérin de matriçage est sorti, et vice-versa
Enfin, les fin de course doivent être pris en compte pour les différents mouvements ; et l'on choisira des commandes
mémorisées pour les actionneurs monostables.
1. Créez un sous-programme « Manu » en langage Ladder répondant au fonctionnement ci-dessus.
2. Appelez l'enseignant pour tester.
5. Gestion de l'arrêt d'urgence.
L'appui sur l'arrêt d'urgence ou l'ouverture de la porte doit provoquer le figeage de la P.O et de son grafcet de
commande. Lorsque le défaut a disparu, l'appui sur DCY maintenu pendant 3s provoque la réinitialisation du grafcet GPN
et le passage en mode manuel. Un nouveau cycle ne pourra être relancé que si les conditions initiales sont vérifiées. (par
ailleurs, l'opérateur peut basculer en mode manuel à tout moment lors du fonctionnement automatique.
1. Créez un sous-programme « GS » qui traduit l'énoncé ci-dessus en un grafcet de sécurité.
2. Coordonnez l'appel de vos différents sous-programmes (GPN, MANU et GS) dans PLC_PRG, en gérant de façon
appropriée les sorties utilisées par plus d'un sous-programme.
3. Déclarez les variables drapeau nécessaires dans GPN, et vérifiez le fonctionnement global avec l'enseignant.
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Annexe 1 : Schéma Pneumatique partiel
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Annexe 2 : Liste des E/S
Entrées TOR
Adresse
Mnémonique
Sorties TOR
Désignation
Adresse
Mnémonique
Désignation
%IX0.0
AZR
Axe Z Rentré
%QX0.0
V_Def
Voyant Défaut
%IX0.1
AZS
Axe Z Sorti
%QX0.1
S_Mat
Sortie vérin Matriçage
%IX0.2
Sel_AY
Sélection Axe Y **
%QX0.2
R_Mat
Rentrée vérin Matriçage
%IX0.3
AU
Arrêt d'urgence
%QX0.3
O_P
%IX0.4
AP
Action Plus **
%QX0.5
V_Dcy
%IX0.5
MMan
Mode Manuel
%QX0.6
S_Z
Sortie vérin Axe Z
%IX0.6
Int_P
Interrupteur Porte
%QX0.8
R_Z
Rentrée vérin Axe Z
%IX0.7
AYR
Axe Y Rentré
%QX0.9
RH_P
%IX0.11
Mat_R
Vérin Matriçage Rentré
%QX0.10
S_Y
Sortie vérin Axe Y
%IX0.14
PPM
Pièce Présente au Matriçage
%QX0.13
S_X
Sortie vérin Axe X
%IX0.15
ppc
Pièce Présente au Chargement
%QX0.7
R_Y
Rentrée vérin Axe Y
%IX1.0
Sel_AX
Sélection Axe X **
%IX1.1
Sel_AZ
Sélection Axe Z **
%IX1.3
AM
Action Moins **
%IX1.4
MAu
Mode Automatique
%IX1.5
Dcy
Départ Cycle
%IX1.6
AYS
Axe Y Sorti
%IX1.10
Mat_S
%IX1.11
pf
%IX1.13
AXS
%IX1.14
Sel_P
Sélection Pince **
%IX1.15
AXR
Vérin Axe X rentré
IUT de Toulon
Ouverture Pince
Voyant Dcy
Rotation Horizontale Pince
Vérin Matriçage sorti
Pince fermée
Vérin Axe X sorti
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TP3
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Annexe 3 : Extrait du schéma électrique de commande
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TP
S2
TP4 : Tracker Solaire
→ entrées analogiques, commande de moteur
1. Présentation du système.
•
Introduction :
Le système à commander a pour but la production et la gestion d'énergie électrique. L'énergie est produite à partir d'un
panneau photovoltaïque qui est connecté à un régulateur permettant la charge de batteries.
Le panneau est placé sur un axe mis en rotation par un moteur à courant continu, ce qui permet de suivre la course du
soleil au cours de la journée. La quantité d'énergie récupérée est ainsi nettement supérieure à celle obtenue avec un
panneau fixe (gains de l'ordre de 20 à 30%).
L'énergie emmagasinée dans les batteries est utilisée pour alimenter un système d'éclairage si le niveau de charge des
batteries est suffisant. Dans le cas contraire le système bascule automatiquement sur une alimentation connectée au
réseau.
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M2102
•
TP
S2
Description de la partie commande.
Désignation :
Référence :
API
Rôle :
750-841 (..FW12)
exécute le programme d'automatisation et assure la
supervision du système. Adresse IP : 192.168.0.168
Carte de commande moteur
750-636
Pilote le moteur afin de positionner l'axe du panneau
solaire entre -60° et +60°.
Carte 4 entrées TOR
750-432
fournit au programme l'état des détecteurs présents sur
la P.O
Carte 8 sorties TOR
750-530
Permet de commander le choix de la mesure de
batterie, le basculement de l'alimentation
Carte 2 entrées analogiques 0-5A
750-475/0020-0000
Carte 2 entrées analogiques 0-30V
750-483
•
Assure la mesure du courant de charge des batteries,
ainsi que le courant délivré par le panneau solaire.
Permet de mesurer la tension aux bornes des batteries
ainsi que la tension délivrée par le capteur de position
angulaire.
Liste des Entrées/sorties du système.
Mnémonique :
Adresse :
FC1
%IX0.15
Fin de course : axe en butée Est
FC2
%IX0.14
Fin de course : axe en butée Ouest
Sel_bat
%QX3.0
Commande du relai de sélection de la batterie à mesurer (tension)
Sel_source
%QX3.1
Commande du relai de sélection de la source d'énergie à utiliser pour
l'éclairage (batteries ou réseau)
Depl_Est
%QX0.1
Mise en rotation du moteur : déplacement du panneau vers l'EST
Depl_Ouest
%QX0.0
Mise en rotation du moteur : déplacement du panneau vers l'OUEST
V_bat
%IW5
Mesure de la tension aux bornes des batteries
V_pos
%IW6
Mesure de la tension aux bornes du potentiomètre de position.
Imot
%IW3
Mesure du courant consommé parle moteur
Ipan
%IW4
Mesure du courant délivré par le panneau
IUT de Toulon
Fonction :
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TP
S2
2. Cahier des charges.
•
Positionnement du panneau :
Pour la phase de test correspondant au TP, le positionnement sera géré de la manière suivante :
–
Initialement, le panneau est ramené en butée "Est".
–
Toutes les 15s, la panneau effectue une rotation de 15° vers l'ouest.
–
Le système s'arrête lorsque la butée Ouest est atteinte, et redémarre si un nouveau départ est demandé.
•
Mesure de la tension des batteries :
Le programme mesure sur la même entrée analogique, tour à tour (toutes les 2,5s), la tension aux borne de la batterie 1,
puis de la batterie 2.
•
Gestion de l'alimentation :
–
Les batteries sont choisies comme source si les tensions aux bornes des 2 batteries sont supérieures à 12,5V.
–
L'alimentation "réseau" est choisie si la tension aux borne d'une des deux batteries descend en-dessous de
12,3V.
•
Supervision :
Un écran de visualisation permet de superviser :
–
L'état de charge des batteries, en affichant sous forme de jauge la tension (en volts) présente aux borne de
chacune des batteries;
–
Le courant de charge des batteries et le courant consommé par l'éclairage, en affichant sous forme de graphe
déroulant ces valeurs (en Ampères).
3. Préparation.
1. Établir le grafcet "G_suivi" de positionnement du panneau, conformément au fonctionnement décrit dans le cahier
des charges.
Le tableau suivant décrit le comportement des entrées analogiques :
Plage de valeurs à mesurer
Plage des valeurs délivrées par la carte d'entrées analogiques
-60° < Position angulaire < +60°
14700 < %IW6 < 6400
0V < Tension batteries < 30V
0 < %IW5 < 32767
0A < Courants < 5A
0 < %IW3 ; %IW4 < 32767
IUT de Toulon
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TP
S2
2. En vous aidant de ce tableau, établir les relations entre les mot d'entrée des cartes analogiques et...
–
la position angulaire (en degrés) de l'axe de rotation du panneau
–
la tension des batteries,
–
les courants (batterie et lampes)
Ces relations sont de la forme :
Valeur_a_mesurer = a x Mot_d_entrée + b
3. Indiquez le rôle de chacun des éléments du schéma suivant :
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TP
S2
4. Programmation.
1. Créez un projet CoDeSys correctement configuré, avec la configuration et les mnémoniques indiqués en page 2, et
un programme principal en langage CFC.
La structure finale programme principal, sera la suivante :
•
Le programme "calc_pos" (langage ST) calcule, dans une variable "Pos" au formar "REAL", la position angulaire
du panneau en degrés à partir de la tension délivrée par le capteur de position potentiomètrique, en utilisant la
relation trouvée à la question 2 de la préparation.
•
Le bloc fonctionnel G1 (langage SFC) gère le positionnement du panneau (point 1 du cahier des charges).
•
Le bloc fonctionnel G2 (langage SFC) commute le relai de sélection de la batterie à mesurer, afin d'aiguiller
alternativement l'une ou l'autre des tensions (aux bornes de B1 et B2) vers l'entrée analogique EA1. Ce
programme permet en outre de stocker dans 2 variables les tensions correspondantes en volts. (point 2 du
cahier des charges).
•
Le programme "Éclairage" (langage CFC) gère la mise sous tension des lampes L1 et L2, en choisissant la source
d'alimentation adéquate (point 3 du cahier des charges).
2. Créez le programme "calc_pos" en langage ST, et implantez le calcul conformément au cahier des charges.
Appelez ce programme dans PLC_PRG, chargez le programme dans l'API et validez son fonctionnement.
3. Créez le programme "suivi_soleil" en langage SFC, et implantez le grafcet conformément au cahier des charges.
Appelez ce programme dans PLC_PRG, chargez le programme dans l'API et validez son fonctionnement.
4. Créez le programme "Mesure_batt" en langage SFC, et implantez le grafcet conformément au cahier des charges
(les calculs seront réalisés dans des étapes d'entrée en langage ST - cf document de prise en main).
Appelez ce programme dans PLC_PRG, chargez le programme dans l'API et validez son fonctionnement.
5. Créez le programme "Eclairage" en langage CFC, et implantez le logigramme conformément au cahier des
charges. Les blocs fonctions "TP" et "RS" vous seront utiles (consultez l'aide de CoDeSys pour connaître leur
fonctionnement). Appelez ce programme dans PLC_PRG, chargez le programme dans l'API et validez le
fonctionnement.
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TP
S2
5. Supervision.
L'objectif de cette partie est de représenter les valeurs utiles (tension des batteries, courant de charge et courant
consommé) à l'écran. La supervision à créer aura l'allure suivante :
1. En vous aidant du dernier chapitre du document de prise en main, et de l'aide de CoDeSys, créer cette page de
visualisation (point 4 du cahier des charges).
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TP
S2
TP5 : Étude d'un système de Tri Postal
→ Automatismes communicants
1. Présentation du système.
La partie opérative à automatiser est un système de tri postal. Les colis sont identifiés par un numéro lu sur un
code-barre, puis convoyés et aiguillés vers trois destinations possibles, deux destinations perpendiculaires au
convoyeur et la dernière en fin de bande transporteuse.
L’évacuation des colis ainsi que leur chargement sur la bande transporteuse est assurée par des vérin s
pneumatiques.
La bande transporteuse est mue par un moteur asynchrone triphasé piloté par un variateur de vitesse ATV11.
L’ensemble des capteurs et actionneurs sont connectés sur un bus AS-i, le lecteur de code-barre infra-rouge étant
quant à lui relié à la partie commande via une liaison série RS-232.
•
La partie commande comporte :
–
–
–
IUT de Toulon
Contrôleur Wago 750-841 (FW12), adresse IP : 192.168.0.163, muni :
1 carte « coupleur ASi » : 750-655 (12 octets)
1 carte RS232C : 750-650 / 003-000 (5 octets)
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•
TP
S2
Liste des variables du système:
Description
Nom
type
v_1A
sortie TOR
fc_1S1
entrée TOR
v_2A
sortie TOR
fc_2S1
entrée TOR
v_3A
sortie TOR
fc_3S1
entrée TOR
Mise en marche du convoyeur (Action / Sortie)
MA
sortie TOR
Arrêt d'urgence (Capteur / Entrée)
AU
entrée TOR
Détecteur IR : Présence Colis au poste de lecture de code
SLC
entrée TOR
Détecteur IR : Présence Colis au poste de chargement
SPC
entrée TOR
Détecteur IR : Présence Colis au poste d'évacuation vers le bac 1
SPE1
entrée TOR
Détecteur IR : Présence Colis au poste d'évacuation vers le bac 2
SPE2
entrée TOR
n° du colis présent au poste de lecture de code-barre
Code
variable (INT)
Vérin (1) de poussée vers le poste de lecture (Action / Sortie)
Fin de course du vérin 1 (Capteur / Entrée)
Vérin (2) de Tri vers le 1° bac (Action / Sortie)
Fin de course du vérin 2 (Capteur / Entrée)
Vérin (3) de Tri vers le 2° bac (Action / Sortie)
Fin de course du vérin 3 (Capteur / Entrée)
•
Adresse
(Var. Interne)
Le tri des colis suivant sera adopté :
Lorsqu'un colis est présent au poste de chargement, il est envoyé sur le convoyeur par le vérin 1. Le convoyeur est alors
mis en route.
Le colis passe alors devant le détecteur infra-rouge du poste de lecture. En fonction du code lu, il sera :
- aiguillé vers le 1° bac sil porte le n°39 ;
- aiguillé vers le 2° bac sil porte le n°51 ;
- emmené par le convoyeur jusqu'au bac n°3.
Le convoyeur est arrêté jusqu'à ce qu'un nouveau colis soit présent au poste de chargement.
2. Préparation :
1. Rappelez les principaux intérêts du bus ASi.
2. A l'aide du cours (Chap. 6), complétez le tableau suivant en indiquant le nom des entrées / sorties du système dans
les cases correspondantes du tableau p.24
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
%IW4
%QW4
%IW5
%QW5
3. Complétez la colonne "adresse" du tableau précédent.
4. Établir le Grafcet de fonctionnement normal GP en langage SFC.
•
Le tri des colis suivant sera adopté :
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TP
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Lorsqu'un colis est présent au poste de chargement, il est envoyé sur le convoyeur par le vérin 1. Le convoyeur est alors
mis en route.
Le colis passe alors devant le détecteur infra-rouge du poste de lecture. En fonction du code lu, il sera :
- aiguillé vers le 1° bac sil porte le n°39 ;
- aiguillé vers le 2° bac sil porte le n°51 ;
- emmené par le convoyeur jusqu'au bac n°3.
Le convoyeur est arrêté jusqu'à ce qu'un nouveau colis soit présent au poste de chargement.
3. Préparation :
1. Rappelez les principaux intérêts du bus ASi.
2. A l'aide du cours (Chap. 6), complétez le tableau suivant en indiquant le nom des entrées / sorties du système dans
les cases correspondantes du tableau p.24
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
%IW4
%QW4
%IW5
%QW5
3. Complétez la colonne "adresse" du tableau précédent page 23.
4. Établir le Grafcet de fonctionnement normal GP en langage SFC.
4. Gestion de la liaison série pour le lecteur de codes barres.
1. Créez un projet CoDeSys correctement configuré en ajoutant les cartes d'E/S utilisées.
2. Ajouter au projet la bibliothèque « Scanner_01 » du répertoire « Applications ».
La fonction « BARCODE_SCANNER » va être utilisée pour la lecture du code-barre :
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M2102
TP
Nom
Type
S2
Format
Rôle
bCOM_PORT_NR
Paramètre d'entrée
Octet
N° du port série utilisé sur le
Wago 750-841
cbBAUDRATE
Paramètre d'entrée
COM_BAUDRATE (type défini
dans « SerComm.lib »)
Débit binaire de l'interface
cpPARITY
Paramètre d'entrée
COM_PARITY (type défini dans Contrôle de Parité utilisé
« SerComm.lib »)
cfFLOW_CONTROL
Paramètre d'entrée
COM_FLOW_CONTROL (type
défini dans « SerComm.lib »)
Type de contrôle de flux utilisé
bStartChar
Paramètre d'entrée
Octet
Code ASCII du caractère d'en-tête
bEndChar
Paramètre d'entrée
Octet
Code ASCII du caractère de fin
strCommand
Paramètre d'entrée
Chaîne de caractères
Châine permettant de définir une
commande à envoyer au lecteur
pour sa configuration (non utilisé
ici)
xStartCommand
Paramètre d'E/S
Bit
Bit déclenchant l'envoi de la
commande ci-dessus
xNewData
Paramètre d'E/S
Bit
Bit mis à '1' par la fonction
lorsqu'un nouveau code est lu
(doit être remis à '0' par
l'utilisateur)
strBarCode
Paramètre de Sortie
Chaîne de caractères
Valeur du code lu sur l'étiquette
3. Définir le paramétrage de la fonction à utiliser, sachant que :
- Le débit de la communication est de 9600 bps
- le lecteur est relié à la carte 750-650, qui correspond au port série n°2 (le COM1 étant le port intégré à la CPU)
- Il n'y a pas de parité
- 1 bit de STOP
- Pas de contrôle de flux
- La chaîne de caractères envoyée par le lecteur correspond aux codes ASCII des chiffres du code, entourés par le
caractère '*' (au début et à la fin)
4. Validez le paramétrage de cette fonction en chargeant votre programme et en vérifiant que les codes sont
correctement affichés dans votre programme.
5. Utiliser la fonction « STRING_COMPARE » afin de générer 2 variables booléennes qui seront utilisées pour les
réceptivités du grafcet gérant l'aiguillage des colis.
5. Gestion du bus Asi et programme de tri.
1. Ajouter la bibliothèque « iecsfc.lib » à votre projet et créez un sous programme « TRI » en langage SFC.
2. Créez un programme SFC nommé "Tri"
3. Déclarez les variables d'entrée/sortie du système (SPC, v1_a etc...) aux adresse trouvées en préparation comme
variables internes de votre sous programme.
4. Programmez le grafcet de tri.
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5. Définir les variables d'entrée de votre sous programme qui vont vous permettre de récupérer les valeurs
booléennes relatives à l'aiguillage des colis générées en Q21).
6. Appelez votre sous programme « TRI » depuis le programme principal, et reliez-le aux autres éléments.
7. Chargez votre programme dans le contrôleur et ajustez votre programme afin d'obtenir un fonctionnement
acceptable (ajout d'étapes d'attente lorsque cela est nécessaire etc...)
6. Arrêt d'Urgence.
Nous allons dans cette partie réinitialiser le grafcet lorsque l'arrêt d'urgence est enclenché.
1. En étudiant le schéma électrique du système, indiquer si la coupure des actionneurs est gérée par
l'automate. Selon vous pourquoi ?
Les variables drapeau permettent d'agir sur un programme SFC pour le figer, le ré-initilaiser etc...
2. Donnez le nom de la variable drapeau permettant de remettre à zéro un grafcet.
3. Programmez la gestion de l'arrêt d'urgence en utilisant cette variable drapeau.
7. Visualisation.
Nous allons dans cette partie créer une page de visualisation offrant les principales informations du programme :
– État des capteurs et des actionneurs
– Comptage des colis dans chacun des bacs
– N° du colis en cours de traitement
1. Créez la page de visualisation demandée.
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TP6 : Portail automatisé
→ Comptage matériel & logiciel
1. Présentation du système.
La partie opérative à automatiser portail à battants motorisé :
Chacun des deux battants est mu par un vérin électrique (1) entraîné par un moteur à courant continu, et est muni d'un
codeur incrémental (délivrant 350 impulsions sur la course du vérin) permet de connaître sa position angulaire.
Une balise lumineuse clignotante (4) signale lorsque le portail est en mouvement.
Une télécommande radio (6) permet de piloter le portail selon les modes suivants :
- Voiture : ouverture des deux battants, avec un léger décalage afin d'éviter le blocage ;
- Piéton : ouverture du battant droit seul
- Apprentissage : Détection des positions des butées lors de l'installation du portail.
Enfin, une cellule photo-électrique (2) interrompt les mouvements en cours si une présence est détectée entre les
bornes émettrice et réceptrice.
•
Partie commande.
- API : Wago 750-843 (adresse IP : 192.168.0.190)
- Carte réceptrice radio EnOcean : 750-642
- Carte 8 sorties TOR : 750-530
- Carte de comptage : 750-404
- Carte 4 entrées TOR : 750-432
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•
Liste des Entrées/sorties du système.
Mnémonique :
Adresse :
FERG
%QX3.0
Ouverture du battant gauche
OUVG
%QX3.1
Fermeture du battant gauche
FERD
%QX3.2
Ouverture du battant droit
OUVD
%QX3.3
Fermeture du battant droit
BAL
%QX3.6
Balise lumineuse
Secu
%QX3.5
Commande du relai d'alimentation général des sorties
PosG
%IW1
Mesure de position du battant gauche ( 0 < PosG < 350 )
CodD
%IX5.0
Signal TOR délivré par le codeur du battant droit, dont les impulsions
doivent être comptées
PosD
CEL
Fonction :
Variable interne Mot interne de mesure de position du battant droit par comptage des
impulsions du signal CodD ( 0 < PosD < 350 )
%IX5.1
Cellule photo électrique
Voit
Variable interne Commande d'ouverture / fermeture en mode "voiture" (booléen)
Piet
Variable interne Commande d'ouverture / fermeture en mode "piéton" (booléen)
2. Préparation :
Le fonctionnement normal du système est le suivant :
- A l'état initial, le portail est supposé fermé.
- Un appui sur le bouton d'ouverture "Voit" de la télécommande provoque l'ouverture complète, légèrement
décalée des deux battants : Le gauche commence à s'ouvrir jusqu'à atteindre la position PosG=100, le battant
droit débute alors son ouverture en parallèle.
- Une fois le portail ouvert, un second appui sur "Voit" provoque la fermeture, qui se déroule de façon similaire
mais en commençant par le battant droit.
- Depuis l'état initial, l'utilisateur peut également choisir le mode piéton dans le quel seul le battant gauche est
géré.
1. Établir le grafcet correspondant en langage SFC.
Le comptage des impulsions délivrées par les codeurs de position est réalisé différemment sur les battants gauche et
droit :
- Sur le battant gauche, une carte de comptage (750-404) prend en charge le comptage des impulsions délivrées par le
codeur ;
- Sur le battant droit, le codeur est relié à une carte d'entrées TOR standard, c'est donc le programme de l'API qui devra
se charger du comptage.
2. A l'aide du cours (chap 4), indiquez les avantages et inconvénients de ces deux solutions. Proposez un schéma de
câblage de la carte 750-404 permettant de gérer le sens du comptage en fonction de l'ouverture/fermeture.
3. Proposez un programme en langage CFC, mettant en œuvre un compteur décompteur CTUD permettant de calculer
IUT de Toulon
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la position du battant droit à l'aide d'un bloc CTUD.
3. test du Projet à compléter.
1. Téléchargez sur le site internet le projet "Portail Automatisé à compléter" et décompressez-le dans votre
répertoire.
2. Identifiez, sur la configuration de l'automate, les différentes cartes d'E/S utilisées et indiquez leur rôle.
3. Valider le fonctionnement des variables "Voit" et "Piet" en utilisant la télécommande et/ou la fenêtre de
visualisation.
Le sous-programme "Secu" permet d'éviter la surchauffe des moteurs de positionnement des battants.
4. Quelles sont les E/S utilisées dans ce sous programme ? Expliquez le rôle des différents blocs utilisés. Calculez les
valeurs des seuils de courant déclenchant la coupure de sécurité des battants du portail en vous aiddain de la
documentation de la carte 750-475.
4. Gestion des codeurs de position.
1. Dans le programme principal, programmez le comptage/décomptage des impulsions du battant droit
conformément à la préparation. Appelez l'enseignant pour tester.
La carte de comptage, telle qu'elle est câblée, dispose des sorties suivantes :
Nom :
Adresse :
Description :
SENS
%QX0.2
Sortie TOR du compteur câblée à son entrée UP/DOWN ; permet de
modifier le sens de comptage des impulsions
PRESET
%QX0.5
Bit de préchargement du compteur : Lorsque PRESET='1', la valeur
présente sur%QW1 (par défaut 0) est affectée « PosD ».
2. Vérifiez le fonctionnement du second codeur, et testez les sorties « Sens » et "Preset" de la carte 450-404.
5. Fonctionnement normal.
1. Créez un programme SFC traduisant le grafcet de votre préparation.
2. Appelez l'enseignant pour le test du programme.
6. Signalisation.
1. Ajoutez la bibliothèque "Util.lib" à votre projet, puis pilotez la balise lumineuse conformément au cahier des
charges, en utilisant la fonction "BLINK" dans le programme principal.
7. Sécurité de fonctionnement.
1. Proposez une modification du programme précédent permettant de bloquer tout mouvement lorsque la cellule
photo-électrique est active.
2. Testez le fonctionnement. Cette solution est-elle acceptable du point de vue de la sécurité des personnes ?
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