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7/23/2019 automate programmable.docx

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Prface

Automate Programmable : contrle industrielle ore aux lecteurs uneintroduction la programmation de l'API avec un accent sur desapplications relles d'automatisation de processus industriels. La

conguration matrielle !iemens !"#$%&& et de la otall( IntegratedAutomation )IA* Portal sont utiliss tout au long du livre. +neconguration petit et peu co,teux de formation sur l-alimentation siemensprocesseur entres#sorties discr/tes deux points des entresanalogi0ues processeur intgr d'un processeur d'un carte de sortie designal analogi0ue processeur intgr 1uit interrupteur 23 4 255 plug#insimulateur 1umaine Interface #mac1ine )67I* 0uatre ports module decommutateur 8t1ernet et un ordinateur portable de programmation sontutilis pour illustrer les concepts de programmation et la mise en 9uvrede certaines parties de proets d'automatisation remplis par les auteurs

dans les $; derni/res annes. Les auteurs apprcient grandement lesoutien gnreux de !iemens lors de la production de ce livre ( comprisun examen tec1ni0ue d'experts de l'ouvrage ralis par la socit. < la nde c1a0ue c1apitre est un ensemble de 0uestions de devoirs et designpetit laboratoire programmation dbogage ou des proets demaintenance. +n vaste proet de conception dtaill dans le c1apitre. = ledernier c1apitre. ous les programmes et congurations de s(st/mesutiliss dans ce livre sont pleinement mises en 9uvre et testes. Le site>eb du livre ???.m1professional.com4ProgrammableLogic@ontrollerscontient un multimdia 7icrosoft Po?erPoint prsentation avec plusieurs

simulateurs interactifs. Les lecteurs sont encourags passer par laprsentation et la prati0ue avec les simulateurs de bien comprendre lesconcepts de programmation PL@ couverts. +ne introduction aux conceptsde contrle de processus et l'automatisation est fournie au c1apitre. $.@1apitre % dtaille les bases de la programmation de la logi0ue de relais. Ilcouvre galement l'arc1itecture et le fonctionnement des automates.@onguration le fonctionnement et la programmation des temporisateurset les compteurs sont au centre de @1ap. . Le site >eb du livre contientdes simulateurs tr/s utiles pour les dirents t(pes de temporisateurs PL@:23#B8LAC 255#B8LAC et minuteries rmanentes. Le site contientgalement des simulateurs supplmentaires illustrant des concepts traitsdans trois premiers c1apitres du livre ( compris dmarrage du moteur 4arrDt et commande avant 4 arri/re. Le c1apitre E est consacr lacouverture des mat1mati0ues des logi0ues sont couramment utilisoprations de commande en mettant l'accent sur leur utilisation dans desapplications industrielles en temps rel. Programmation Ladder la foislogi0ue ladder PL@ et I67 est discut en dtail dans le c1apitre. ;.@onception modulaire de la programmation structure est prsent enmettant l'accent sur les normes et la scurit industrielles. La couvertureest spci0ue pour le processeur !iemens !"#$%&& le !I7AI@ basepanneau 67I et le protocole PF25I38 8t1ernet mais les concepts sontapplicables d'autres s(st/mes. @aisses de s(st/me et de dpannage


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sont gnralement les tGc1es les plus diHciles et c1ronop1ages dansl'automatisation de contrle de processus industriels applications. Lec1apitre contient des tec1ni0ues de conception et de dpannagecommunes. Il traite galement des 0uestions criti0ues de la validation lesdangers les normes de scurit et la protection contre les dfaillances

matrielles 4 logicielles ou des d(sfonctionnements. Programmationanalogi0ue et instrumentation associe sont couvertes au c1apitre. ".@onguration l'interface mise l'c1elle l'talonnage et des interfacesutilisateur associes sont bri/vement couvertes. Le c1apitre J prsenteune introduction compl/te ouverture et en boucle ferme de contrle deprocessus numri0ue. Les suets abords comprennent capteursactionneurs commande marc1e 4 arrDt le contrle de rtroaction lerglage PIB et les mesures d'un bon contrle. @e c1apitre est destin fournir aux utilisateurs une compr1ension de la Kgrande image d'uns(st/me de contrle en termes de tGc1es s(st/me les exigences et lesattentes globales. Il peut le mieux servir Advanced 8ngineering 4tec1nologie la science informati0ue ou les tudiants en tec1nologie del'information comme une condition pralable pour les fondements et lesmains sur les activits couvertes dans les sept premiers c1apitres du livre.Il peut galement servir d'autres lecteurs comme un plafond pour lescomptences ac0uises dans les c1apitres prcdents. Le livre se terminepar une tude de cas compl/te au @1ap. =. Le cas dcrit en dtail lesspcications d'un canal d'irrigation contrle du niveau d'eau en aval.Produit de niveau de la spcication pour le s(st/me nal de conception 4mise en 9uvre avec la documentation associe de couverture. Le proetest une petite partie d'un proet beaucoup plus vaste mis en 9uvre par lesauteurs dans un pa(s africain il ( a plus de $& ans. outes lesimplmentations sont refaites en utilisant le !(st/me !iemens !"#$%&&.Les rcents progr/s dans le contrle de processus industriel ont produitplus intelligent et compact matriel automate 0ue celui 0ue nous avonsadopt dans ce livre le s(st/me !iemens !"#$%&&. @es progr/s ontgalement mis disposition tr/s convivial logiciel de dveloppement pourla programmation structure de l'c1elle la communication laconguration la conception modulaire la documentation et le dpannagedu s(st/me global et ont cr de nombreuses possibilits de carri/resstimulantes et enric1issantes dans les domaines de la tec1nologie @PL etde l'automatisation des processus. @e livre est destin une s0uence dedeux#0uatre ou un cours d'un semestre de 0uatre crdits dans un milieuuniversitaire avec l'espoir d'1ebdomadaires des activits prati0ues detravail en laboratoire. Il peut galement Dtre utilis pour un deux semainess0uence de formation industrielle dans un petit groupe de rglage avec laconguration ad0uate de formation pour les utilisateurs. Les possibilitsde carri/re dans le domaine exigeant de contrle et d'automatisation PL@ncessitent l'ac0uisition des comptences dans ce livre avec uneexprience prati0ue suHsante.


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@1apitre $

Introduction auxs(st/mes decontrle PL@ et

automatisation@e c1apitre est une introduction au monde des automates et de leurvolution au cours des ;& derni/res annes comme le meilleur c1oix et laplus dominante parmi tous les s(st/mes disponibles pour les applicationsde contrle des procds et de l'automatisation.2bectifs du c1apitre

@omprendre les concepts de contrle de processus. AppreneM l'1istoire d'automates et de la logi0ue de relais. @omprendre l'arc1itecture matrielle de l'automate. AppreneM caractristi0ues cGbls et des s(st/mes PL@.

+n contrleur de logi0ue programmable )PL@* est une unit de calcul microprocesseur 0ui peut eectuer des fonctions de commande dedirents t(pes et dirents niveaux de complexit. Le premier s(st/mede PL@ commerciale a t dvelopp dans les annes $="& pourremplacer les contrles de relais cGbls utiliss dans les grandes usinesd'assemblage de fabrication. L'utilisation initiale des automates couvert

lignes d'assemblage automobiles moteurs raction et de grandesusines c1imi0ues. Automates sont utiliss auourd'1ui dans de nombreusestGc1es ( compris la roboti0ue s(st/me de convo(eurs contrle de lafabrication de contrle de processus les centrales lectri0ues traitementdes eaux uses et les applications de scurit. @e c1apitre est uneintroduction au monde des automates et de leur volution au cours des ;&derni/res annes comme le meilleur c1oix et la plus dominante parmi tousles s(st/mes disponibles pour les applications de contrle des procds etde l'automatisation.


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$. Prsentation du s(st/me de contrle+n s(st/me de contrle est un dispositif ou un ensemble de structuresdestines grer commande directe ou de rglementer lecomportement des autres appareils ou s(st/mes. Le s(st/me de contrle

complet peut Dtre considre comme un processus multi vari 0ui a uncertain nombre d'entres et de sorties 0ui peuvent aecter lecomportement du processus. 5igure $.$ montre cette vue fonctionnelle dess(st/mes de contrle. @ette section est prvue comme une br/veintroduction aux s(st/mes de contrle. Bu matriel supplmentaire seraaborde plus en dtail au c1apitre. ".

5igure $.$ : Nue fonctionnel de s(st/me de contrle

.$ AperOu du processusBans le monde industriel le processus de mot se rf/re un ensembleinteraction des oprations 0ui conduisent la fabrication ou ledveloppement de certains produits. Bans l'industrie c1imi0ue processussignie 0ue les oprations ncessaires pour prendre un assemblage demati/res premi/res et les amener ragir d'une certaine faOon prescrite

pour produire un produit nal sou1ait tels 0ue l'essence. Bans l'industriealimentaire des mo(ens de traitement de prendre les mati/res premi/reset les oprer d'une mani/re telle 0u'un des rsultats de produitscomestibles de 1aute 0ualit. Bans c1a0ue utilisation et dans tous lesautres cas dans les industries de transformation le produit nal doit avoircertaines proprits spci0ues 0ui dpendent des conditions desractions et des oprations 0ui les produisent. Le contrle de mot estutilis pour dcrire les mesures ncessaires pour assurer 0ue lesconditions rglementes produisent les bonnes proprits dans le produit.+n procd peut Dtre dcrit par une 0uation. !upposons 0ue nous

laissons un produit dni par un ensemble de proprits P$ P% ... Pn.@1acune de ces proprits doit avoir une certaine valeur pour 0ue leproduit soit correct. Bes exemples de proprits sont des c1oses telles 0uela couleur la densit composition c1imi0ue et de la taille. Le processuspeut Dtre suppos avoir m variables caractrisant son comportementuni0ue. @ertaines de ces variables peuvent aussi Dtre classes commeentre de sortie de la proprit des processus et param/tres du s(st/meinternes ou externes. Les 0uations suivantes expriment une proprit deprocessus et d'une variable en fonction de variables de processus et letemps :


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2Q

Pi R la proprit du processus i/me

vi R la variable de processus i/me

t R temps

Pour produire un produit a(ant les proprits spcies certaines outoutes les variables de processus de m doit Dtre maintenu des valeursspci0ues en temps rel. 5igure $.% montre le dbit d'eau libre traversun rservoir semblable l'coulement de la pluie dans un s(st/me

maison de goutti/re. Les actes de rservoir de mani/re ralentir la vitessed'coulement travers la structure de la tu(auterie. Le dbit de sortie estproportionnel la c1arge d'eau dans le rservoir. Le niveau d'eau dans lerservoir augmentera mesure 0ue l'entre augmente de dbit. Bans lemDme temps le dbit de sortie augmente avec une augmentation notabledu niveau d'eau du rservoir. 8n supposant un rservoir suHsammentgrand la stabilit du niveau sera atteinte lors0ue le dbit est gal l'coulement sortir. @e procd simple trois variables primaires : aSucoul et le niveau du rservoir. Les trois variables peuvent Dtre mesureset le cas c1ant galement peuvent Dtre contrls. Le niveau rservoir

est dit Dtre une variable auto#rgul.

5igure $.%. Processus d'coulement de l'eau de rservoir

@ertaines des variables dans un processus peuvent prsenter la propritd'auto#rgulation par le0uel ils seront naturellement maintenir unecertaine valeur dans des conditions normales. Petites perturbations neseront pas aecter la stabilit du niveau du rservoir en raison de lacaractristi0ue d'auto#rglementation. +ne petite augmentation dans le

rservoir aSux provo0uera une lg/re augmentation du niveau de l'eau.+ne augmentation du niveau d'eau va provo0uer une augmentation dans


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le rservoir sortie 0ui nira par produire un nouveau niveau du rservoirstable. B'importantes perturbations dans le Tux d'entre du rservoirpeuvent imposer des c1angements indsirables dans le niveau durservoir. @ontrle de variables est ncessaire pour maintenir lesproprits du produit le niveau du rservoir dans notre exemple dans les

spcications. 8n gnral la valeur de la variable v d'un dpend en fait deplusieurs autres variables du processus ainsi 0ue sur le temps

.% 5onctionnement de la commande manuelleBans un s(st/me de contrle manuel les 1umains sont impli0us dans lesuivi du processus et de la mise en 9uvre des dcisions ncessaires pourapporter des c1angements sou1aits dans le processus. Pourtant lesordinateurs et les tec1nologies numri0ues avances peuvent Dtre utilisspour automatiser une grande varit d'opration de transformation lestatut la commande et les fonctions de soutien dcisionnel. Bes capteurs

et instruments de mesure sont utiliss pour surveiller l'tat des direntesconditions variables de processus tandis 0ue les lments de contrlenal ou actionneurs sont utiliss pour forcer des c1angements dans leprocessus. @omme le montre la 5ig. $ les 1umains fermer la boucle decommande et tablir la connexion entre les valeurs mesures lesconditions dsires et l'activation de besoin des lments de rglagenal.

5igure $. !(st/mes de contrle manuel.

Le contrle manuel est largement disponible et peut Dtre eHcace pour lesapplications simples et petites. Le co,t initial de ces s(st/mes pourrait

Dtre relativement plus petit 0ue celle de ceux automatiss mais le co,t long terme est gnralement beaucoup plus lev. Il est diHcile pour lesoprateurs pour obtenir le mDme contrle 4 0ualit en raison de direntsniveaux d'expertise de domaine ainsi 0ue des c1angements inattendusdans le processus. Le co,t de l'opration et de la formation peutgalement devenir un fardeau si certaines fonctions sont automatises. Laplupart des s(st/mes commencent par utiliser la commande manuelle ouexistait prcdemment avec mode manuel. Les propritaires du s(st/me ac0urir et ac0ui/rent de l'exprience de contrle de processus dans letemps et utiliser cette connaissance par la suite d'apporter des

amliorations de processus et ventuellement d'automatiser le s(st/mede contrle. L'introduction des ordinateurs numri0ues dans la boucle de


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contrle a permis le dveloppement de s(st/mes de contrle plus souples( compris les fonctions de niveau suprieur et des algorit1mes avancs.8n outre la plupart des s(st/mes de contrle complexes actuels nepourraient pas Dtre mises en 9uvre sans l'application du matrielnumri0ue. @ependant la simple s0uence de dtection de contrle et de

commande pour l-asservissement classi0ue devient plus complexe. Ainsi+n s(st/me en temps rel est celui dans le0uel l'exactitude d'un rsultatdpend non seulement de la correction du calcul logi0ue mais aussi sur letemps au cours de la0uelle les direntes tGc1es sont excutes. Le tempsest l'une des entits les plus importantes du s(st/me et il ( a descontraintes de temps associes des tGc1es du s(st/me. @es tGc1es ontnormalement contrler ou ragir aux vnements 0ui ont lieu dans lemonde extrieur 0ui se passe en temps rel. Ainsi une tGc1e en temps reldoit Dtre capable de suivre les vnements externes avec les0uels il estconcern. 5igure $.E montre un s(st/me manuel simple de contrle. Leniveau dans le rservoir reprsent varie en fonction de la vitessed'coulement travers la soupape d'entre et le dbit travers la vannede sortie. Le niveau est le contrle ou la grandeur de rgulation 0ui peutDtre mesur et rgul par la commande de soupape et au rglage du dbitd'entre ou de sortie ou les deux. Les deux valves peuvent Dtre motorisset activs partir d'une interface oprateur simple d'utilisation. Lesvariations de position de la vanne sont atteintes grGce une entred'oprateur sur la base de conditions de processus en temps relobservs. 3ous verrons par la suite 0ue l'oprateur peut facilement Dtrelimin.

5igure$ E commandes manuelles de niveau du rservoir

. Automate#!(stem Uuilding UlocVsLa boucle de rgulation ferme reprsente sur la 5ig. $; compose decin0 blocs suivants :


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5igure $.; le contrle en boucle ferme.

W Processus

W 7esure

W dtecteur d'erreur

W lment contrleur

W @ontrle

8n commande manuelle l'oprateur est prvu pour eectuer la tGc1e dedtection et de contrle d'erreur. 2bservations et mesures prises par lesoprateurs peuvent man0uer la fois la co1rence et la abilit. Leslimites de commande manuelle peuvent Dtre limines grGce la mise en9uvre des s(st/mes en boucle ferme et les stratgies de contrle des

processus associs. Les dtails de ces stratgies seront fournis dans @1ap.". La gure $.; montre un sc1ma de principe d'un contrle en boucleferme une seule variable. Le contrleur peut Dtre implmente enutilisant diverses tec1nologies ( compris les circuits cGbls de relais lesordinateurs numri0ues et plus souvent les s(st/mes PL@.

Il est impossible d'obtenir un contrle parfait mais dans le monde rel iln-est pas ncessaire. 3ous pouvons touours vivre avec de petites erreursau sein de notre ventail de 0ualit acceptable. +n four une tempraturedsire de ;&& X @ peut obtenir les mDmes rsultats E==== X @. Bans la

plupart des cas nous sommes limits par la prcision et le co,t descapteurs rels. Il n'( a aucune ustication pour dpenser plus d'argentpour raliser des gains indsirables 4 inutiles dans les processions. 8rreursen temps rel sont utilises pour uger de la 0ualit de la conception dus(st/me et de son contrleur associ. Les erreurs peuvent Dtre mesuresde trois faOons comme expli0u par les dnitions suivantes :

o 8rreur absolue R point de consigne # valeur mesureo 8rreur comme pour cent de point de consigne R erreur absolue 4

consigne Y $&&o 8rreur comme pour cent de gamme R erreur absolue 4 plage Y $&&o Plage R valeur maximale # valeur minimale


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Les erreurs sont souvent exprimes en pourcentage de la plage et parfoiscomme un pourcentage de point de consigne mais rarement comme unevaleur absolue. 8n outre la plupart des variables de processus sontgalement couramment 0uantis en tant 0ue pourcentage de la plagednie. @ette 0uantication permet d'interfaces universelles informati0ues

d'entre#sortie PL@ indpendamment de la nature p1(si0ue des dispositifssensoriels et d'actionnement. +n module d'entre analogi0ue a(antplusieurs fentes automate d'entre peut accueillir et la temprature duprocd la pression la vitesse du moteur la viscosit et bien d'autresmesures de la mDme faOon. Les c1apitres suivants dtaillent le matriel etle logiciel PL@ appli0ue du monde rel des applications de contrleindustriel. 7Dme si la mise au point de la mise en 9uvre sera sur les(st/me !iemens !"#$%&& les concepts abords seront applicables d'autres automates avec tr/s peu ou pas de modication. Les normesinternationales et le succ/s des arc1itectures de s(st/mes ouverts sont lesprincipales raisons de la nature universelle de la tec1nologie PL@d'auourd'1ui et sa compatibilit.

%. Prsentation des s(st/mes cGblsAvant l'utilisation gnralise des automates de contrle de processus etl'automatisation les s(st/mes de contrle de relais cGbls ou analogi0uescontrleurs mono#boucle ont t utiliss. @ette section prsentebri/vement les s(st/mes de relais et la logi0ue utilise dans le contrledes processus. Il est important 0ue vous comprenieM relais fondamentauxan 0ue vous a(eM une pleine apprciation du rle des automates remplacer les relais ce 0ui simplie la commande de processus deconception 4 mise en 9uvre et l'amlioration de la 0ualit des processusau s(st/me beaucoup plus faible de co,t global. La couverture dans cettesection est limite des fonctionnalits et des applications sans beaucoupde dtails soit de caractristi0ues lectri0ues ou mcani0ues.

$ Felais classi0ue@ette section montre comment un relais fonctionne rellement. +n relaisest un commutateur lectromagnti0ue 0ui comporte une bobine et unensemble de contacts associs tel 0ue reprsent sur la 5ig. $.. Les

contacts peuvent Dtre soit normalement ouvert ou normalement ferm. +nc1amp lectromagnti0ue est gnr une fois 0ue la tension est appli0ue la bobine. @e c1amp lectromagnti0ue gn/re une force 0ui tire lescontacts du relais les obligeant faire ou dfaire la connexion de circuitexterne contrle. @es dispositifs actionns lectri0uement sont utilissdans les automobiles et les applications industrielles pour contrler si undispositif de 1aute puissance est allum ou teint. Alors 0u'il est possibled'avoir un dispositif tel un grand s(st/me de moteur ou d'inTammationindustrielle aliment directement par un circuit lectri0ue sans l'utilisationd'un relais un tel c1oix est ni s,r ni prati0ue. Par exemple dans une usine

une commande de moteur peut Dtre place loin de la 1aute tension et sonmoteur lectri0ue source d'nergie pour des raisons de scurit. Bans ce


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cas il est plus prati0ue d'avoir le contrle d'un circuit de relais lectri0uede faible puissance les contacts de relais de forte puissance 0ue deraccorder l'23+ interrupteur lectri0ue de forte puissance Birectement partir de la Mone de @ontrle du moteur et son alimentation indpendante.

5igure $. relais industriels t(pi0ues.

5igure $." montre un relais de commande @F$ avec deux contactsnormalement ouverts )@F$#$* et normalement ferms )@F$#%*. !ur le ctgauc1e de la gure la puissance ne soit pas appli0ue la bobine )@F$*et les deux contacts sont dans l'tat normal. !ur le ct droit de la gure

la puissance est appli0ue la bobine et les deux contacts sont dansl-tat basculer .

5igure $." relais avec deux contacts normalement ouverts et normalementferms.

5igure $.J montre un circuit simple de relais pour commander une cloc1e l'aide d'un interrupteur unipolaire uni0ue par le biais )!P!*. 8n appu(antsur le commutateur entraZne la cloc1e sonne. +n relais est gnralementutilis pour contrler un prip1ri0ue 0ui ncessite une 1aute tension ouattire courant important. Le relais permet le plein pouvoir de l'appareilsans avoir besoin d'un interrupteur mcani0ue 0ui peut transporter le

courant lev. +n commutateur est normalement utilis pour contrler lect de faible puissance le ct relais bobine. 3oteM 0u'il ( a deux circuits


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distincts : le fond utilise le courant continu )B@* de faible puissance tandis0ue le 1aut utilise le courant alternatif )A@* de 1aute puissance. Les deuxcircuits sont relis uni0uement par couplage de c1amp lectromagnti0ue.Le ct courant continu de faible puissance est connect la bobinetandis 0ue le ct courant alternatif de grande puissance dans cet

exemple se situe dans le domaine loin de la salle de contrle. Les deuxparties sont normalement alimentes par deux sources indpendantesdans une application automatise d'installation industrielle t(pi0ue. Uiens,r il n-est pas rentable de remplacer le relais dans cet exemple avec unautomate mais il le fait pour une application relle avec des centaines oudes milliers de dispositifs d'entre#sortie )I 4 2*.

5igure $.J circuit de relais simple..E !(stem Logi0ue des relais

!(st/mes logi0ues de relais sont des structures de contrle approprispour les applications industrielles et municipales. Les oprations 4procds 0ui seront contrls par des s(st/mes logi0ues de relais sontcGbls contrairement aux s(st/mes de contrle de logi0ue programmable.@es s(st/mes sont rigides et peuvent Dtre diHciles modier apr/s ledploiement. Parce 0ue le fonctionnement du relais automates estconstruit directement dans le dispositif il est facile de dpanner les(st/me lors0ue des probl/mes surviennent. @es s(st/mes de contrlesont dvelopps avec des fonctionnalits xes pour des applicationsspci0ues. 8n r/gle gnrale les grandes pompes et moteurs seront0uips de commande de relais cGbl pour les protger contre lesdommages en vertu de surc1arges et autres conditions de travailindsirable. !(st/mes PL@ apporter la souplesse voulue et permettent desamliorations futures continue de la 0ualit dans le processus. 5igure $.=montre deux circuits de relais pour la mise en 9uvre de deux entres : 8et 2+ logi0ues fonctions respectivement. @1a0ue relais dispose de deuxbobines magnti0ues et un normalement ferm )3@* ensemble de

contacts associe. Les deux entres sont connectes un ct de c1acunedes deux bobines et l'autre extrmit de la bobine est relie la masse.


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Les contacts sont relis d'une mani/re prdnie pour produire la sortiedsire en fonction des deux entres. Les entres A et U peuvent Dtre soitau niveau du sol )& 4 logi0ue bas 4 fausse logi0ue* ou le niveau [ N )$ 41aute logi0ue 4 vraie logi0ue*. Le produit et l'arrangement de la logi0ue [N )logi0ue 1aut* 0ue lors0ue les deux entres sont 1autes alors 0ue le

produit ou la conguration de la logi0ue de masse )logi0ue bas* seulementlors0ue les deux entres sont faibles. 3oteM 0ue le fonctionnement durelais impli0ue lectri0ues )bobines et alimentation* et mcani0ue)contacts mobiles* @omposants.

5igure $.= )a* et la fonction logi0ue. )b* la fonction logi0ue 2+.

!c1mas pour les circuits logi0ues de relais sont souvent appels

diagrammes logi0ues. +n circuit logi0ue de relais est un sc1ma lectri0ueconstitu de lignes 4 rseaux 4 c1elons dans le0uel c1acun doit avoir unecontinuit pour permettre au dispositif de sortie prvue. +n circuit t(pi0uese compose d'un certain nombre de rseaux avec un contrle de c1a0uesortie. @1a0ue sortie est contrle par une combinaison de conditionsd'entre ou de sortie )par exemple les commutateurs et les relais decontrle* connects en srie en parall/le ou en srie#parall/le pourobtenir la logi0ue sou1aite conduire la sortie. Felais sc1mas logi0uesreprsentent l'interconnexion p1(si0ue des appareils. Il est possible deconcevoir un sc1ma logi0ue de relais directement partir de la

description narrative d'une s0uence d'vnements de commande deprocessus. Bans les diagrammes logi0ues en c1elle une bobine de relaislectromcani0ue est indi0ue par un cercle et les contacts actionns parla bobine sous forme de deux lignes parall/les. @ompte tenu de cettenotation les sc1mas logi0ues de ligne de relais pour le 8 et 2+ logi0uessont des fonctions reprsentes sur la gure. $$&.


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5igure $.$& diagrammes de ligne de la logi0ue de relais.

Les dsignations L$ et L% dans ce sc1ma logi0ue se rf/rent aux deuxples d'une alimentation de $%& Nac. L$ est le ct c1aud del'alimentation et L% est du ct de la terre 4 neutre. Les prip1ri0ues desortie sont touours relis L%. ous les surc1arges de l'appareil 0uidoivent Dtre inclus doit Dtre montr entre le dispositif de sortie et L% !inon le prip1ri0ue de sortie doit Dtre le dernier composant avant L%.Prip1ri0ues sont touours aHc1s entre L$ et le prip1ri0ue de sortie.Bispositifs relais de contrle de contact peuvent Dtre connects soit ensrie en parall/le ou une combinaison des deux appels srie#parall/le.

.; Application contrle de relaisLes relais sont largement utiliss dans les applications de contrle desprocds et de l'automatisation. Les Automates gagnent beaucoup

d'acceptation dans les & derni/res annes et progressivement remplacla plupart des anciens s(st/mes de contrle base de relais cGbls. Il estimportant 0ue vous comprenieM les anciens s(st/mes de contrle de relaisde sorte 0ue vous pouveM apprcier et faire la transition vers le pluspuissant plus facile mettre en 9uvre moins co,teux entretenir et lecontrle de PL@ able. @ette section documente deux applications decontrle de relais simples. 5igure $.$$ montre le sc1ma de ligne pour uneapplication commune du relais lectromcani0ue dc circuit de commandede moteur. +n commutateur bouton#poussoir 32 momentane dmarrele moteur et un autre bouton#poussoir 3@ arrDte le moteur. Le contact de

relais de commande est utilis pour verrouiller le bouton de dmarrageapr/s il est libr. +n autre contact associ au mDme relais est utilis pourdmarrer le moteur. 8n appu(ant sur le bouton#poussoir d'arrDt toutmoment interrompt le Tux d'lectricit vers le moteur et l'amener arrDter.


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5igure $.$$ commandes de moteur. B@

+ne autre application est reprsente sur la 5ig. $.$%. Le sc1ma de laligne illustre comment un relais cGbl est utilis pour contrler deuxveilleuses. Le contrle sou1ait est accomplie

l'aide de deux bouton#poussoir PU$ dmarre l'opration et PU% metten tout moment.

5igure $.$% relais de commande deux veilleuses.

Noici les tapes criti0ues pour cet exemple : W l'absence de courant aurelais de commande les contacts sont dans un tat normal. Les contactsne sont pas ouverts et les contacts 3@ sont ferms. Le tmoin lumineuxvert reOoit de l'nergie et allume comme indi0u par la lumi/re deremplissage vert. Le vo(ant rouge est teint comme indi0u. W Fung $:

+ne fois le PU$ !AF est enfonc @F$ de la bobine devient d(namiser@eci son tour rend contacts @F$#$ proximit et alimente @F$ la 3@#


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!2P sur le bouton PU%. W Lors0ue @F$ d(namise l'tat des contacts decommutateur les contacts non fermer et les contacts 35 ouverte. @ela vateindre la lumi/re verte sur l'anneau % et allumer la lumi/re rouge sursonn . W Lors0ue le bouton d'arrDt est enfonc le relais de commandeperd de la puissance et les contacts passer l'tat normal. Il en rsulte

tournant la lumi/re verte sur et la lumi/re rouge o

. Bmarreurs magnti0ues+n dmarreur magnti0ue est utilis pour contrler la forte puissance dumoteur comme illustr la 5ig. $.$. rois des moteurs magnti0uescontacts de dmarrage sont utiliss pour relier les trois p1ases del'alimentation 1aute tension. 8n outre les relais de surc1arge sontp1(si0uement attac1s la protection de surc1arge du moteur. 5igure$.$E montre le circuit de dmarrage du moteur de faible puissance.Bmarrer et arrDter bouton#poussoir commutateurs dmarrer et arrDter

le moteur travers le contrle de son dmarreur magnti0ue. @ontactdmarreur magnti0ue 7#E est utilis pour verrouiller l'action dedmarrage du moteur.

5igure $.$ circuit de moteur 1aute puissance.

5igure $.$E faible puissance circuit de dmarrage du moteur.

5igure $.$; prsente un sc1ma de ligne d'un dmarreur#inverseurmagnti0ue contrl par des boutons poussoirs inverss et avant. 8nappu(ant sur le bouton#poussoir avant complet le circuit avant de la

bobine de L$ L%. Uobine d'excitation 5 son tour aliment deuxcontacts auxiliaires 5#$ et 5#%. 5#$ fournit un verrou autour de la bobine


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avant bouton#poussoir 5 maintenir sous tension. Le contact 35 5#% vaempDc1er le moteur de fonctionner dans le sens inverse si le bouton demarc1e arri/re poussoir est enfonc avant 0ue le bouton#poussoir d'arrDtalors 0ue le moteur est en marc1e dans la direction avant. La partieinfrieure de la gure. $.$; prsente un sc1ma de la ligne du dmarreur

inversion magnti0ue contrl par des boutons poussoirs inverss etavant.

5igure $.$; @ontrle d'inverser dmarreur de moteur.

Appu(er sur le bouton#poussoir inverse complet le circuit inverse bobinede L$ L%. 8nergisant bobine F son tour alimente deux contactsauxiliaires F#$ et F#%. F#$ fournit un verrou autour de l'inverse boutonpoussoir en maintenant F de la bobine sous tension. Le 3@ F#% contactempDc1er le moteur de courir dans la direction avant si le bouton demarc1e arri/re poussoir est enfonc avant 0ue le bouton#poussoir d'arrDttandis 0ue le moteur tourne dans le sens inverse. !'il vous plaZt consulterle site >eb du livre

???.m1professional.com4ProgrammableLogic@ontrollers pour unsimulateur interactif illustrant l'avant 4 arri/re fonctionnement du moteur.L'inversion du sens de la marc1e du moteur est ralise par commutationdes deux p1ases de la tension d'entre du moteur. Lors0ue la bobine Fd(namise F#% F# et F#E sont ferms L$ connecte L $ % et L%pour d'amener le moteur fonctionner en sens inverse. Nerticalcommande de grille pour la rgulation en aval du niveau d'eau est unetelle application 0ui fait usage de cette inversion de la direction du moteurde course. +ne augmentation sou1aite du niveau de l'eau en avalncessite tourner le moteur dans une certaine direction ce 0ui provo0ue

la porte de se dplacer vers le 1aut. 5aire tourner le moteur dans le sensoppos provo0ue le niveau d'eau en aval de diminuer. 7ouvements dans


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les deux sens sont atteints par un seul moteur. @es moteurs sont c1argeslourdes des dispositifs de 1aute puissance 4 actionneurs avec une largeutilisation dans les applications de contrle des procds etl'automatisation industrielle. Le co,t t(pi0ue pour c1a0ue moteur estlev et ils viennent prDt 0uip d'un dmarreur magnti0ue avec toute

l'instrumentation ncessaire et l'0uipement de protection telles 0ue lescontacts de relais de surc1arge.

." $ Latc1 and +nlatc1 @ontrol Fela(Nerrouillage et dverrouillage relais de contrle fonctionnent exactementcomme la bascule de set#reset couverte dans la conception de logi0uenumri0ue. !et est la bobine de verrouillage et de rinitialisation est labobine de dverrouillage. Il est conOu pour maintenir l'tat de contactlors0ue l'alimentation est retire de la bobine comme reprsent sur la5ig. $$. 5igure $.$" montre le sc1ma logi0ue de ligne pour le

verrouillage et de dverrouillage du relais de commande.

+ne fois 0ue le bouton de dmarrage est enfonc la bobine L reOoitl'nergie et plein d'nergie. Apr/s 0ue le bouton#poussoir !AF est librla bobine L ne reOoit pas le pouvoir mais maintient l'tat excit.@ontacteM#L se fermera et provo0uer moteur 7 excuter. Pour arrDter lemoteur 7 le bouton#poussoir d'arrDt doit Dtre press pour c1anger l'tat

du relais de verrouillage#dverrouillage l'tat dverrouill. Le bouton#poussoir commutateurs de dmarrer et arrDter sont verrouills par


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cGblage. !oit l'action peut Dtre activ tout moment mais amais les deuxen mDme temps. Le !AF )verrou* et !2P )dverrouillage* peuvent Dtregnrs par des vnements logi0ues de programme au lieu des deuxbouton#poussoir montrs comme la temprature dans un racteurc1imi0ue dpassant une certaine gamme ou le niveau dans un tambour de

la c1audi/re tant en dessous d'un certain seuil.

. AperOu PL@@ette section est prvue comme une br/ve introduction aux automatesleur 1istoire 4 l'volution des arc1itectures matrielles 4 logicielles et lesavantages attendus de leur utilisation par rapport d'autres c1oixdisponibles pour le contrle de processus et l'automatisation.

$ \u'est#ce 0u'un automate ]+n contrleur logi0ue programmable )PL@* est un ordinateur industriel 0ui

reOoit des entres de prip1ri0ues d'entre et puis il value les entrespar rapport la logi0ue du programme stocV et gn/re des sorties pourcontrler les dispositifs de sortie prip1ri0ues. Les modules d'8 4 ! et unbloc#diagramme fonctionnel API sont montrs dans la 5ig. $.$J.Prip1ri0ues sont c1antillonns et l'automate table image d'entrecorrespondant est mis our en temps rel. Le programme de l'utilisateurc1arg dans la mmoire automate travers le dispositif deprogrammation rsout la logi0ue d'application prdnie et met our latable de logi0ue interne de sortie. Les prip1ri0ues de sortie sontentraZns en temps rel en fonction des valeurs mises our de la table de

sortie.

Interfaces standard pour les prip1ri0ues d'entre et de sortie sontdisponibles pour l'automatisation de toute application existante ounouvelle. @es interfaces sont ralisables avec tous les t(pes d-automates

0uel 0ue soit le fournisseur c1oisi. @apteurs et actionneurs permettentl'automate l'interface avec toutes sortes de 23 4 255 dispositifs


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analogi0ues et grGce l'utilisation des 8 4 ! 2F analogi0ue#numri0ue )A4 B* convertisseurs numri0ue#analogi0ue )B 4 A* des convertisseurs etdes circuits d'isolement appropries. 8n de1ors de l'entre d'alimentationet les interfaces d'8 4 ! tous les signaux l'intrieur de l'automate sonttension numri0ue et basse. Btails du matriel et des interfaces API

seront discuts plus tard dans @1apitres. % ; " et J. Bepuis le premierdploiement d'automates il (a 0uatre dcennies les anciens et lesnouveaux fournisseurs ont concouru produire plus de s(st/mes de pointeet plus facile utiliser avec le dveloppement et de la communication desoutils conviviaux associs. 5igure $.$= montre un c1antillon d'automatesindustriels et populaires rels. Nous devrieM remar0uer la diversit destailles et des capacits bien videmment associs permettant ainsi nonseulement un 1bergement de co,t mais aussi permettant la conceptionet la mise en 9uvre des s(st/mes de contrle distribus complexes. Laplupart des fournisseurs permettent l'intgration d'autres automates dansle cadre d'un s(st/me de contrle distribu en rseau. Il est galementpossible de mettre en 9uvre tr/s grand contrle du s(st/me sur uns(st/me PL@ avec un grand nombre de c1Gssis et modules relis entre eux

>iVipdia indi0ue 0ue ^un contrleur logi0ue programmable )PL@* ou unautomate programmable est un ordinateur numri0ue utilis pourl'automatisation des processus lectromcani0ues tels 0ue le contrle demac1ines sur les c1aZnes de montage de l'usine des man/ges ou desluminaires.^ Automates sont utiliss dans de nombreuses industries etmac1ines. @ontrairement aux ordinateurs usage gnral le PL@ estconOu pour les dispositions d'entre et de sortie multiple plages detemprature tendues l'immunit au bruit lectri0ue et la rsistance aux

vibrations et aux c1ocs. Programmes de lutte fonctionnement de lamac1ine sont gnralement stocVs dans une batterie de secours#up ou


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de la mmoire non volatile. +n automate est un exemple d'un s(st/me entemps rel cGbl parce 0ue les rsultats de sortie sont produits en rponse des conditions d'entre dans un temps born autrement l'oprationentraZnera involontaire. La plupart des composants lectromcani0uesncessaires pour les s(st/mes de relais de commande cGbl sont

compl/tement limins rsultant en grande rduction de l'espace laconsommation d'nergie et les besoins d'entretien. +n automate est undispositif 0ui peut remplacer les circuits de relais s0uentiels ncessairesre0uises pour le contrle des processus. L'automate fonctionne enc1antillonnant ses entres et selon leur tat actionner ses sorties pourapporter les c1angements sou1aits dans le s(st/me contrl. L'utilisateurentre un programme gnralement par l'intermdiaire d'un logiciel 0uipermet aux s(st/mes de contrle an d'atteindre les exigences. \ue fairesi le processus devait galement compter combien de fois lesinterrupteurs tourns individuellement 23 ] 3ous aurions emplo(er ungrand nombre de compteurs externes avec les minuteries externes. outcela exigerait un vaste cGblage de l'nergie et de l'espace et les besoinsd'entretien co,teux. @omme vous pouveM le voir plus le processus plusde la ncessit 0u'il ( a pour les automates. Nous pouveM simplementprogrammer l'automate de compter ses entres et tourner les solno_despendant le temps spci.

.J PL@ arc1itecture+n automate t(pi0ue consiste principalement en une unit centrale detraitement )@P+* l'alimentation lectri0ue la mmoire le module de

communication et des circuits appropris pour traiter des donnes d'8 4 !.L'API peut Dtre considr comme une boZte intelligente avoir des centainesou des milliers de relais spars compteurs minuteries et lesemplacements de stocVage de donnes. @es compteurs minuteries relaiset ne existent pas p1(si0uement mais ils sont des entits interneslogiciels de simulation. Les relais internes sont stimuls par emplacementsde bits dans les registres de mmoire. La gure $.%$ reprsente unsc1ma de principe simpli d'une arc1itecture t(pi0ue matriellegnri0ue PL@.


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7odules d'entre de l'API sont gnralement mis en 9uvre en utilisant destransistors et ne existent p1(si0uement. Ils reOoivent des signaux decommutateurs et capteurs externes grGce des contacts. @es modulespermettent l'API pour interfacer et se faire une ide en temps rel de l'tatdu processus. Les modules de sortie sont gnralement mis en 9uvre enutilisant des transistors et triodes d'utilisation de courant alternatif )FIA@*pour passer la puissance reli la bobine de sortie lors0ue le bit derfrence de .output est NFAI. Ils envoient des signaux 23 4 255 poursolno_des externes des lumi/res des moteurs et d'autres appareils. @esmodules permettent l'API pour interfacer et rguler en temps rel le

processus contrl. Les compteurs sont logiciel simul et ne existent pasp1(si0uement. Ils peuvent Dtre programms pour compter 1aut le bas oules deux 1aut et en bas des vnements 4 impulsions. @es compteurssimules sont limits dans leur vitesse de comptage mais adapt pour laplupart des applications en temps rel. La plupart des fournisseurs orentPL@ modules de comptage grande vitesse 0ui sont bas sur le matrielet peuvent accueillir des vnements extrDmement rapides. @ompteurst(pi0ues incluent up#compteurs dcompteurs et 1aut 4 bas#compteurs.)imers* sont galement des logiciels simule et n-existent pasp1(si0uement. Les t(pes les plus communs sont le retard au

dclenc1ement retard au dclenc1ement et minuteries rmanentes.Incrments de temporisation varient mais gnralement sont plusgrandes 0ue $4$&&& de seconde. La plupart des applications de contrledes procds font un usage intensif des temporisations et des compteursdans une varit de faOons et les applications 0ui seront dtailles dans lec1apitre. . Le stocVage des donnes est une mmoire 1aute vitesse 4Fegistre attribu simplement stocVer des donnes. @es registres sont1abituellement utiliss dans les mat1mati0ues ou la manipulation dedonnes comme stocVage temporaire. Ils sont galement utiliss pourstocVer des valeurs associes avec des minuteries des compteurs 4 2

signaux I et les param/tres de l'interface utilisateur. ampons de tGc1esde communication et de rseautage et de l'interface utilisateur connexes


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font aussi usage de stocVage 1aute vitesse. Ils ont aussi gnralementpeuvent Dtre utiliss pour stocVer des donnes et des programmes lors0uel'alimentation est retire de l'automate. Au dmarrage les mDmescontenus 0ui existaient avant 0ue l'alimentation a t retire seronttouours disponibles.

.= Femplacement du s(st/me cGbl@omme indi0u dans la section prcdente les automates ont tintroduites pour remplacer les relais cGbls. Bans cette section nousallons prsenter le processus de remplacement de la commande logi0uede relais avec un automate. L'exemple 0ue nous allons utiliser pourdmontrer ce processus de remplacement peut ne pas Dtre tr/s rentablepour l'utilisation d'un automate mais il fera la dmonstration des conceptsfondamentaux. @omme indi0u prcdemment la premi/re tape consiste crer le processus logi0ue relais sc1ma 4 organigramme. Automates

ne comprennent pas ces sc1mas mais la plupart des vendeursfournissent le logiciel pour convertir des diagrammes logi0ues d'c1elle encode mac1ine 0ui prot/ge les utilisateurs d'avoir apprendre le codespci0ue au processeur PL@. 3anmoins nous devons traduire toutelogi0ue de processus dans les s(mboles standards de l'automatereconnaZt. Bes termes tels 0ue s?itc1 solno_de relais cloc1e le moteuret les autres prip1ri0ues p1(si0ues ne sont pas reconnus par desautomates. Au lieu de cela l'entre la sortie la bobine contactcalendrier compteur et autres termes sont utiliss. Biagrammes Ladder#logi0ues utilisent s(mboles standards et adresses associes pour

reprsenter uni0uement les dirents lments et les vnements. Beuxbarres verticales reprsentant L$ et L% couvrent l'ensemble dudiagramme et sont appels les barres omnibus d'alimentation 4 tension.ous les rseaux 4 c1elons commencent l'extrDme gauc1e L$ et passer la droite se terminant L%. 5lux d'alimentation de gauc1e droite travers des circuits ferms disponibles. 8ntres tels 0ue des commutateurssont caractrises par le s(mbole d'un relais de contact comme le montrela 5ig. $%%. Produit tel 0ue la cloc1e est attribu le s(mbole de bobined'un relais. L'alimentation @A 4 @@ est une source d'alimentation externe etainsi ne montre pas dans le sc1ma logi0ue relais. L'automate excute

la logi0ue et tourne une sortie 23 ou 255 en utilisant une interface decommutation FIA@ sans aucun gard l'appareil p1(si0ue connect cette sortie.


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Le PL@ doit connaZtre l'emplacement de c1a0ue entre de sortie ou unautre lment utilis dans l'application. Par exemple l oQ sontl'interrupteur et la cloc1e va Dtre p1(si0uement connect l-automate ]L'automate a pr adresses 8 4 ! spcies dans une grande varit de

formes et de tailles signaux d'interface avec tous les t(pes de dispositifs.Pour l'instant supposons 0ue l'entre )le bouton#poussoir* sera ti0uet^&&&&^ et la sortie )la cloc1e* sera ti0uet ^&;&&.^ La derni/re tapeconvertit le sc1ma en une s0uence logi0ue des vnements racontantl'automate ce faire lors0ue certains vnements ou conditions en tempsrel sont satisfaits. Bans l'exemple nous voulons videmment la cloc1esonne lors0ue le bouton#poussoir est enfonc. +ne connexion lectri0ue la cloc1e est faite alors 0ue le commutateur de bouton poussoir estpress. +ne fois 0ue le bouton#poussoir est libr la connexion del'alimentation lectri0ue de la cloc1e est enleve. La seule exigence pour

ce petit s(st/me de travail est d'avoir le bouton poussoir connect aumodule d'entre PL@ et d'avoir la cloc1e cGble au module de sortie del'automate comme on le verra plus tard. 5igure $.% montre le sc1malogi0ue pour cet exemple simple. Plus d'exemples de contrle industriel etde discussions approfondies permettront d'illustrer ce concept dans lesc1apitres suivants.

.$& PL@ Ladder Logic

Automates utilisent un programme logi0ue relais 0ui est similaire ausc1ma de ligne utilis dans les s(st/mes de contrle de relais cGbls.


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5igure $.%E dcrit le circuit de commande pour un programme logi0ue relais sonn 0ui est compos de trois sections de base : le signal ladcision et l'action. Le module d'entre automate anal(se les signauxd'entre et la @P+ excute le programme logi0ue relais par rapport l'tat de l'entre et rend une dcision. Les mises our des modules de

sortie et les lecteurs tous les prip1ri0ues de sortie. Les sectionssuivantes montrent 4 2 connexion de terminaux I et dcrivent l'8 4 !numri0ue format d'adressage.

@omme le montre la 5ig. $%; )a* les dispositifs d'entre sont relis aumodule d'entre par l'intermdiaire du c1aud )L$* tandis 0ue le neutre estreli directement au module d'entre. 5igure $.%; )b* montre les sortiescGbls vers le module de bornes de sortie les sorties sont connectes au

module de borne de sortie et le neutre )L%* est relie des dispositifs desortie. La gure montre deux entres numri0ues un commutateur aupied et un commutateur de pression et deux sorties une lectrovanne etune veilleuse.

.$$ 7anual4Auto 7otor @ontrol 2peration5igure $.% montre un contrle manuel 4 automati0ue d'un moteur induction trip1as. Alors 0ue le 7 4 A +n interrupteur est maintenu enposition manuelle en appu(ant sur le bouton#poussoir de dmarrage

alimente le dmarreur magnti0ue 7$. Parce 0ue le Bmarrer bouton#poussoir est un commutateur momentan 32 l'alimentation du dmarreur


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magnti0ue est maintenue par le lo0uet avec le contact 7$#$ auxiliaireautour du bouton Bmarrer pousser. Lors0ue le commutateur 4 A 7 estplac dans la position A+2 le module de sortie numri0ue reOoit la lignec1aude )L$* travers le commutateur A+2. \uand la ligne logi0ue dansle logiciel pour la sortie 7$ est F+8 la commutation de L$ se produit et

le dmarreur magnti0ue est sous tension provo0uant le fonctionnementdu moteur. `tat du moteur peut Dtre surveill avec contacts 32 7$#%laires entre la ligne c1aude )L$* et le module d'entre numri0ue. Lap1ase neutre est relie directement au module d'entre. Les conditions desurc1arge du moteur ce 0ui est gnralement dplo( dans le moteurpour la protection et le fonctionnement de la scurit sont runies etprsentes dans la connexion de cGblage de la gure PL@. $%. @escaractristi0ues de scurit et de protection font partie de l'exigence descurit standard pour la plupart des moteurs industriels

Les gures $.%" et $.%J montrent les rsultats de la conversion d'un relaisde commande cGbl un contrle logi0ue relais PL@. Le premier

exemple met en 9uvre une commande de moteur simple l'aidemomentane !AF et boutons poussoirs !2P. Le bouton de dmarrageest un contact 32 0ui se ferme lors0ue l'interrupteur est enfonc et ouvre0uand il est libr. Le bouton d'arrDt est un contact 35 0ui apparaZt lors0uel'interrupteur est enfonc et ferme 0uand il est libr. Le deuxi/meexemple montre un contrle lectrovanne simple en utilisant !AF et!2P boutons poussoirs momentans. L'lectrovanne est active lors0uele bouton de dmarrage est enfonc et dsactiv par l'actiond'interrupteur d'arrDt.


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.$% @onguration !"#$%&&5igure $.%= montre la conguration !iemens PL@ utilis pour dmontrerdes concepts matriels et logiciels couverts dans le contrle de processuset l'automatisation. L'unit de formation est galement utilise pourmettre en 9uvre dboguer et documenter tous les exemples les devoirsles laboratoires et les proets tout au long de ce livre.


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L'unit de formation reprsent sur cette gure se compose des lmentssuivants: W alimentation %E N )$*

W diode lectroluminescente )L8B* du bloc d'alimentation prDte )%*

W L8B d'tat du processeur )*

W Processeur !iemens PL@ @P+ $%$E@ B@ 4 B@ 4 B@ 8!" %$E#$A8&U& N%.&. )E*

W intgrer le module de sortie analogi0ue un acc/s : \>J& );*

W 8t1ernet 4 cGbles PF25I38 @P+ 67I et l'ordinateur deprogrammation )* W 8t1ernet 4 PF25I38 0uatre ports module de

communication )"*

W L8B de $E sorties numri0ues processeur intgr )J*

W $E#entre numri0ue No(ants du processeur intgr )=*

W Beux ports intgr module analogi0ue d-entre : le port $ )I>E* et leport % )I>* )$&* W Processeur plug#in module d'entre#s?itc1 : 1uitinterrupteurs marc1e 4 arrDt )$$*

W connexions d'alimentation %E NB@ processeur module decommutation module de communication et de l'I67 )$%*

W $%& Nac )$*


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W couleur de base !I7AI@ 67I avec six touc1es de fonction: P&& baseP3 )$E*

W >indo?s programmation ordinateur 4 portable )$;* Les 1uitcommutateurs 23 4 255 )8&.& 8&."* sont utiliss pour simuler et tester

les prip1ri0ues d'entre discrets. Les vo(ants correspondants indi0uentleur statut individuel. Les six entres numri0ues restantes )d-I$.& I$.;*peuvent Dtre relies aux dispositifs additionnels d'entre discrets. Les $Esorties 23 4 255 )\&.& \&." et \$.& \$.;* sont utiliss pour simuler ettester des dispositifs de sortie discrets. Les vo(ants correspondantsindi0uent leur statut individuel. Les deux entres analogi0ues )I>E etI>* sont relies deux potentiom/tres )& $& N* 0ui simulent lessignaux variables analogi0ues. La sortie analogi0ue est connecte unvoltm/tre faible )& $& N*. @e sont les outils et les congurations utilisespour tablir le formateur dans ce livre. B'autres congurations peuvent

Dtre mises en 9uvre et utiliss..$ @1oix de commande de processus

Automates ne sont pas les seuls appareils disponibles pour contrler unprocessus d'automatisation d'un relais de s(st/me. @ontrle et les P@peuvent Dtre utiliss pour mettre en 9uvre le mDme contrle. @1a0uec1oix peut Dtre d'avantage en fonction de l'application de contrle. @edbat a t en cours pendant une longue priode tout en un mlange detec1nologies a progress un r(t1me incro(able. Avec la tendancecontinue la baisse des prix de l'automate la taille diminue etl'amlioration de la performance le c1oix est devenu moins d'un dbat enfaveur d'automates. Pourtant les propritaires et les concepteurs s(st/medoivent se demander si un automate est vraiment exagr pour unprocessus de contrle prvu ou l'application d'automatisation. Le tableau$.$ rsume une br/ve comparaison entre les automates et les relais decontrle et rsout des probl/mes importants considrer :

ableau $.$ @omparaison PL@ et relais de contrle


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+n dispositif de commande ddi est un instrument uni0ue 0ui est ddi la commande une variable de processus telle 0ue la temprature pour unecommande de c1auage. @ontrleurs ddis utilisent gnralementdrive intgrale )PIB* commande proportionnelle et ont l'avantage d'un

tout#en#un gnralement avec aHc1age et boutons. @es contrleurspeuvent Dtre un excellent outil utiliser dans des applications simples.Automates peut rivaliser Price >ise et fonctionnellement avec cescontrleurs surtout si plusieurs contrleurs sont ncessaires. Automatesorent une plus grande souplesse et peuvent Dtre programms pour grerdes scnarios actuels et futurs. P@ peuvent galement Dtre 0uip d'unmatriel spcial et des logiciels pour utilisation dans des applications decontrle des procds. P@ peuvent fournir un avantage dans certainestGc1es de contrle relatives des automates mais leur utilisation est pasaussi rpandue 0ue les automates. !(st/me en rseau 1(bride

d'automates et P@ est largement utilis dans les grandes applications decontrle distribu. Le tableau $.% prsente une br/ve comparaison entreles automates et les P@ et rsout des probl/mes importants prendre enconsidration.

ableau $.% PL@ et le P@ de conguration s(st/me de comparaison


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6ome?orV Problems and Laborator( ProectsProbl/mes

$.$ \uelle est la signication du processus de mot dans l'industriec1imi0ue ]

$.% BnisseM les lments suivants :

a. Autorgul processus

b. Nariable de procd

c. Processus mis en pointd. variable contrle.

e. @ontrle variable

f. La dirence entre un contrle manuel et automatis

g. Uande morte

$. \uelle est la dirence entre le contrle ouverture et en boucleferme ]

$.E Bcrire la dirence entre action directe et action inverse


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@ontrle.

$.; Liste au moins 0uatre avantages de contrle PL@ pour le contrle derelais cGbl.

$. 8xpli0uer les avantages de l'utilisation d'un sc1ma logi0ue ouorganigramme de la programmation.

$." 8xpli0uer les tapes utilises dans la mise en 9uvre une seulevariable de contrle en boucle ferme.

$.J BnisseM les param/tres suivants :

a. +n. erreur absolue

b. 8rreur comme un pour cent de point de consigne

c. 8rreur comme un pour cent de gamme

$.= !i un point de consigne four R %$& X @ la valeur mesure R %&& X @plage R %&& %;& X @ rpondeM aux 0uestions suivantes.

a. \uelle est l'erreur absolue ]

b. \uelle est l'erreur comme un pour cent de point de consigne ]

c. \uelle est l'erreur comme un pour cent de ce c1oix ]

. FpteM les parties prcdentes pour une valeur de tempraturemesure de %& X @ en supposant 0ue le mDme point de consigne et la

gamme ne c1angent pas.$.$& expli0uer pour0uoi les utilisateurs de la demande code lectri0uenationale pour contrler !AF 4 !2P d'un moteur l'aide 32 4 35 bouton#poussoir momentane commutateurs au lieu de maintenir lescommutateurs.

$.$$ expli0uer ce 0ui suit :

a. La fonction d'un rgulateur de processus

b. La fonction de l'organe de rglage

c. Les principaux obectifs de contrle de processus

$.$% `tudier le circuit de la gure $.& et de rpondre aux 0uestionssuivantes :


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a. \uel t(pe porte logi0ue ne l'indicateur reprsente ]

b. \uel est l'tat )23 4 255* de l'indicateur si boutons A et U sont presses

et relGc1es une fois ]c. \uel est l'tat de l'indicateur si boutons A et U sont presss etmaintenus ferms tout le temps ]

d. \uel est l'tat de l'indicateur si le bouton#poussoir A ou U est actionnune seule fois ]

e. 7ontreM comment vous pouveM modier le circuit pour maintenir lestatut de tmoin 23 si le bouton#poussoir A ou U est press et maintenuferm.

f. 7odier le circuit de la gure de maintenir l'indicateur 23 une fois 0ueles deux boutons sont activs.

g. Aouter un bouton d'arrDt pour teindre l'indicateur et redmarrer leprocessus tout moment.

$.$ 5igure $.$ montre un sc1ma de la ligne d'un manuel circuit auto 4commande de moteur. L'exactitude circuit a t discute dans ce c1apitre)5ig. $.%*. Le bouton#poussoir !2P arrDte le moteur uni0uement enmode manuel. Le bouton#poussoir !AF dmarrer le moteur et demaintenir son statut de fonctionnement en mode manuel par la 7$#$

magnti0ue de contact de dmarreur. Le bouton de dmarrage ne peutcourir le moteur dans le mode automati0ue. @omme reprsent le circuitcomporte une erreur. @orrigeM l'erreur et d'expli0uer pour0uoi le circuitdevrait Dtre corrig.


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$.$E \uel est le statut de @F$ 7$ et !N$ dans la gure. $% dans lesconditions suivantes ]

5igure $.% 6ard?are relais de commande pour l'activation moteur etlectrovanne.

a. PU$ n-est pas pouss et L!$ est ouvert.

b. PU$ est pouss et L!$ est ouvert.

c. PU$ est pouss et L!$ est proc1e.