Travaux Pratiques API [PDF]

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N°1 But Etudier et Utiliser les temporisations d’un automate programmable industriel. Outils mis à disposition Automate programmable SIEMENS S7-200 Logiciel de programmation MicroWin STEP 7-200 Aide en ligne du logiciel Manuel de référence de la programmation avec STEP 7 MicroWin 1- Introduction Les temporisations sont des outils permettant de gérer des événements et des actions guidés par le temps L’automate S7-200 dispose de deux types de temporisations : Temporisation sous forme de retard à la montée TON Temporisation sous forme de retard à la montée mémorisé TONR Consulter l’aide en ligne et la documentation écrite et déterminer le mode de fonctionnement de chaque type de temporisation 2- Commande d’un feu de circulation On désire commander les feux de carrefour de la figure suivante à l'aide automate programmable industriel.

Le cycle de fonctionnement de ce feu de carrefour étant le suivant Initialement :

Nouveau cycle :

Vva Jva Rva Rva Vva

Rpa Rpa Vpa Vpa Rpa

Rvb Rvb Vvb Jvb Rvb

Vpb Vpb Rpb Vpb Vpb

Les durées sont les mêmes pour les véhicules et les piétons des deux voies. Durée du vert véhicule Durée du jaune véhicule Durée du rouge véhicule

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7s 3s 10 s

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Durée du rouge Piéton Durée du vert Piéton • • • •

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10 s 10 s

Etablir un Grafcet de fonctionnement de cet automatisme. Etablir Les équations des étapes et des sorties Dresser le programme en langage LADDER de cet automatisme. Tester le programme sur l'automate

3- Utilisation du Mémento spécial SM0.5 Le bit SM0.5 est un mémento spécial en lecture seule. il se constitue une horloge 1s (0.5 s à l’état haut et 0.5 s à l’état bas) On souhaite utiliser ce bit pour faire un clignotement des voyants vert piéton Vpa et Vpb et ceci pendant 3 s avant le rouge piéton. Modifier le programme de la partie 2 afin d’assurer ce fonctionnement

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N° 2

But Réaliser et simuler des schémas de commande électriques et pneumatiques. Outils mis à disposition - Logiciel de dessin et de simulation de circuits de commande - Aide en ligne du logiciel I- Schémas électriques I.1- Réaliser et simuler chacun des circuits élémentaires suivant - Contact normalement ouvert

- Contact normalement fermé

- Contacts en série (ET logique)

- Contacts en parallèle (OU logique)

I.2- Réaliser et simuler chacun des systèmes suivants S = a.bc.d .e + a.b.c S = a⊕b S = a+b+c

Remarque Il est conseillé de simplifier les équations avant de les câbler JAOUADI Maher

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II- Schémas pneumatiques Réaliser et simuler chacun de deux circuits suivants. Examiner le fonctionnement des distributeurs. Que remarquez-vous ? - Commande d’un vérin simple effet

- Commande d’un vérin double effet

III- Découverte Bobines clignotantes – Contacts temporisés III.1- Réaliser un circuit permettant de tester le fonctionnement d’une bobine clignotante, puis celui d’un contact temporisé. Quelles sont les applications possibles de tels équipements ? III.2- On souhaite réaliser un compteur binaire modulo 8 en utilisant trois voyants x, y, z , un bouton poussoir m pour la mise ne marche, un bouton poussoir a pour l’arrêt, et des bobines clignotantes. Les voyants doivent s’allumer et s’éteindre suivant le cycle présenté ci-dessous. ( 0 voyant éteint, 1 voyant allumé). Le compteur doit effectuer un cycle toues le 16 s.

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Cycle du compteur X 0 0 0 … 1 0

Y 0 0 1 … 1 0

Z 0 1 0 … 1 0 et ainsi de suite : cycle suivant

IV- Schémas mixtes (électro-pneumatiques) On souhaite réaliser la commande d’une presse fonctionnant comme suit : Lorsqu’un on appui sur le bouton de mise en marche m, la presse descend (sortie du vérin ) un voyant de signalisation s’allume. 30 seconde après elle remonte le voyant s’éteint. Réaliser et simuler le fonctionnement de ce système. Quelles améliorations fonctionnelles et de sécurité suggérez-vous d’ajouter ?

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N° 3

But Elaborer et simuler des GRAFCETS pour la commande du système MENTOR Outils mis à disposition - Maquette d’ascenseur MENTOR - Logiciel Mentor GRAPH - Documentation en ligne du logiciel I- Introduction Le système MENTOR est composé d’une maquette d’ascenseur muni d’entrées sorties logiques. Elle peut être commandée à partir d’un PC à travers une carte d’interface et un logiciel de commande. L’utilisateur élabore un GRAFCET de commande qui peut être simulé pour vérification. Par la suite exécutée sur la maquette. II- Initialisation Ecrire un GRAFCET permettant d'initialiser la cabine dans le niveau 1 (niveau le plus bas) quelque soit sa position au début du fonctionnement. La course de la cabine est représentée par la figure suivante : - Sur-course haut - Niveau 4

- Niveau 3

- Niveau 2

- Niveau 1 - Sur-course bas 2- Etude des divergences et convergences en OU Après remise dans les conditions initiales, faire monter la cabine à l'étage d'où provient l’appel (cabine ou colonne). Puis la faire descendre de nouveau au premièr étage

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3- Etude des temporisations Après remise dans les conditions initiales réaliser un aller retour entre les étages 1 et 3. Quand la cabine passe à un étage, elle devra s'arrêter et le témoin correspondant devra s'allumer pendant 3 s Remarque : Faire attention aux témoins de l'étage n°2 à utiliser alternativement dans le sens de la montée et de la descente. On ne tiendra compte que du témoins bas de l'étage 3.

4- Utilisation des compteurs Après remise dans les conditions initiales faire cinq aller-retour entre le premier et le deuxième étage. A l'arrivée au deuxième étage la cabine doit y rester pendant 3 s

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N° 4

But Réaliser des traitements arithmétiques à l’aide d’un automate programmable industriel. I- Les opération d’addition, soustraction et multiplication Les opérations arithmétiques vous permettent d’effectuer des calculs dans vos programmes. On dispose de cadres de fonctions arithmétiques permettant l’addition et la soustraction de nombres entiers de 16 et de 32 bits. La fonction de multiplication multiplie deux nombres entiers de 16 bits et fournit un résultat entier de 32 bits. I.1- Additionner entiers de 16 bits

Opérandes IN1, IN2 (mots) OUT (mot) Description La boîte ADD_I (Additionner entiers de 16 bits) additionne deux nombres entiers de 16 bits IN1 et IN2 et fournit un résultat de 16 bits (OUT), comme illustré dans l'équation : IN1 + IN2 = OUT I.2- Soustraire entiers de 16 bits

Opérandes IN1, IN2 (mots) OUT (mot) Description

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La boîte SUB_I (Soustraire entiers de 16 bits) soustrait deux nombres entiers de 16 bits IN1 et IN2 et fournit un résultat de 16 bits (OUT), comme illustré dans l'équation : IN1 - IN2 = OUT VI.3- Multiplier entiers de 16 bits

Opérandes IN1, IN2 (mots) OUT (double mot) Description La boîte MUL (Multiplier entiers de 16 bits) multiplie deux nombres entiers de 16 bits IN1 et IN2 et fournit un résultat de 32 bits (OUT), comme illustré dans l'équation : IN1 * IN2 = OUT Remarque Certains opérandes d'entrée et de sortie se chevauchant sont incorrects. Application Contrôle de qualité On souhaite contrôler la qualité de pièces produites dans un centre d’usinage. La qualité porte sur les dimensions (hauteur h) et diamètre d) des pièces produites On définie une hauteur de référence hc et un diamètre de référence dc auxquels on doit comparer les dimensions de pièces à contrôler. Les pièces seront classées selon trois classes de qualité - Classe A Les pièces de cette classe doivent satisfaire les condition suivantes : hc − 1 ≤ h ≤ hc + 1

et dc − 1 ≤ d ≤ dc + 1

- Classe B Pour les pièces n’appartenant pas à la classe A et satisfaisant les condition suivantes : hc − 3 ≤ h ≤ hc + 3

et dc − 3 ≤ d ≤ dc + 3

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- Classe C ou pièces à rejeter Pour les pièces n’appartenant ni à la classe A ni à la classe B. Le système doit lire les mesures d’une pièce à partir de la console et afficher la classe de qualité de cette pièce comme suit, sur des voyants commandés par les Sorties Q0.0 pour la classe A Q0.1 pour la classe B Q0.2 pour la classe C Travail demandé Ecrire un programme pour un automate S7-200 permettant de réaliser ce fonctionnement. II- Les opération d’incrémentation et de décrémentation Les opération d’incrémentation et de décrémentation vous permettent d’additionner ou de retirer la valeur 1 à une valeur de mot ou de double mot II.1- Incrémenter mot

Opérandes IN (mot) OUT (mot) Description La boîte INC_W (Incrémenter mot) ajoute 1 à la valeur du mot d'entrée IN et charge le résultat dans un mot (OUT), comme illustré dans l'équation : IN + 1 = OUT II.2- Décrémenter mot

Opérandes

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IN (mot) OUT (mot) Description La boîte DEC_W (Décrémenter mot) retire 1 de la valeur du mot d'entrée IN et charge le résultat dans un mot (OUT), comme illustré dans l'équation : IN - 1 = OUT Application Compteur / Décompteur On souhaite réaliser un compteur/décompteur modulo 256 en utilisant les 8 premières sorties de l’automates. - L’entrée I0.0 servira à l’activation du système (0 arrêt, 1 marche) - L’entrée I0.1 servira au changement au sens du comptage (0 positif, 1 négatif) - L’entrée I0.2 servira à la remise à 0 du compteur. - L’entrée I0.3 servira comme entrée de comptage.

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N° 5

But Pratiquer Manipuler les entrées et les sorties analogiques Outils mis à disposition Automate programmable SIEMENS S7-200 Logiciel de programmation MicroWin STEP 7-200 Aide en ligne du logiciel Manuel de référence de la programmation avec STEP 7 MicroWin Alimentation stabilisée 0 à 30 V Multimètre numérique Fils de câblage Introduction Les entrées et sorties analogiques sont des valeurs de 16 bits (mots) lues ou écrites dans un module analogique. Ce module est muni de convertisseurs A/N et N/A ayant une résolution de 12 bits. - Format d’un mot de donnée d’entrée - Donnée unipolaire Bits 15

AIW xx

3

0

Valeur de donnée 12 bits

2

0

1

0

0

0

- Donnée bipolaire Bits 15

AIW xx

4

Valeur de donnée 12 bits

3

0

2

0

1

0

0

0

- Format d’un mot de donnée de sortie - Donnée unipolaire Bits 15

AIW xx

0

14

4

Valeur de donnée 11 bits

3

0

2

0

1

0

0

0

- Donnée bipolaire Bits 15

AIW xx

Valeur de donnée 12 bits

4

3

0

2

0

1

0

0

0

Les plages de tension ou de courant peuvent être configurées en utilisant les commutateurs et les potentiomètres accessibles par les fentes d’aération du module par ce module.

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Le tableau ci-dessous montre comment configurer le module d’extension à l’aide des commutateurs. Plage de tension ou de courant /Commutateur 0 à 10 V 0 à 20 mA 0à5V 0à1V 0 à 500 mV 0 à 100 mV 0 à 50 mV

1 ON ON ON ON ON ON ON

3 OFF OFF OFF OFF OFF ON ON

5 OFF OFF OFF ON ON OFF OFF

7 OFF ON ON OFF ON OFF ON

9 ON OFF OFF ON OFF ON OFF

11 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF

Câblage des entrées et des sorties analogiques Le module d’extension EM 235 comporte 3 entrées 1 sortie analogique 12 bits. La figure suivante présente montre les connexions utilisateur pour ce module.

Applications Voltmètre numérique à échelle On se propose de réaliser un voltmètre pouvant mesurer une tension positive entre 0 et 10V. Les valeurs de tension mesurée Vm seront affichées sur les sorties logiques (Q0.0 … Q1.1) conformément à l’illustration ci-dessous : Plages de tension Vm = 0 0 ≤ Vm < 1 1 ≤ Vm < 2 2 ≤ Vm < 3 3 ≤ Vm < 4 JAOUADI Maher

Q0.0
   

Q0.1

  

Q0.2


 

Q0.3





Q0.4






Q0.5






Q0.6






Q0.7






Q1.0






Q1.1






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4 ≤ Vm < 5 5 ≤ Vm < 6 6 ≤ Vm < 7 7 ≤ Vm < 8 8 ≤ Vm < 9 9 ≤ Vm < 10

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Sortie à


     

     


    



   




  





 








Sortie à 1 

- Câbler l’entrée analogique à la source de tension variable (Attention : La tension en entrée ne doit pas dépasser la valeur maximale configurée) - Ecrire un programme en langage à contact permettant de réaliser - Charger le programme dans la CPU et Tester le.

Multiplicateur de tension avec limitation On se propose de réaliser un système qui délivre une tension d’une amplitude double de la tension appliquée à son entrée analogique. La tension de sortie devant être limitée à 10 V.

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Automates programmables industriels Travaux pratiques N° 6 But Réaliser des programmes d’automatisme en langage LIST. Outils mis à disposition Automate programmable SIEMENS S7-200 Logiciel de programmation MicroWin STEP 7-200 Aide en ligne du logiciel Manuel de référence de la programmation avec STEP 7 MicroWin Fils de câblage I- Introduction L’écriture des programmes en langage LIST se fait dans un éditeur de texte. La liste des instructions est fournie dans la documentation du logiciel STEP 7. Les autres opération de chargement, de test et de mise au point sont identiques à celles effectuées en programmation en langage CONT. II- Applications Soit l’automatisme représenté par les GRAFCET suivants. Ecrire un programme en langage LIST pour un automate SIEMENS S7-200 correspondant à cet automatisme. Préciser les bits affectés aux étapes.

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Commande d'un système de mise en paquet dans une chaîne de production Un système de mise en paquet comporte un tapis sur lequel arrive les pièce à emballer dans des paquets. Un capteur (entrée I0.0) détecte l'arrivée des pièces. Le tapis est commandé par un moteur (Sortie Q0.0) qui fonctionne tant que le système est en marche et qu'il existe un paquet vide devant le tapis. Un capteur (entrée I0.1) détecte la présence des paquets L'opérateur dispose d'une entrée marche/arrêt et d'un bouton d'arrêt d'urgence. Il est chargé de préciser une consigne correspondant à la quantité de paquets à produire. S'il démarre le système par la commande marche sans avoir précisé une consigne le système ne démarre pas et signale une erreur sur la sortie Q1.0 indiquant une consigne nulle. Si le système est arrêté avant la fin de la production un message de production inachevée est signalé sur la sortie Q1.1 Un vérin commandé par la sortie Q0.2 fait évacuer le paquet plein qui sera remplacer automatiquement par un paquet vide. Le moteur du tapis doit s'arrêter lorsque le vérin est en avant. La fin de course du vérin est détectée par un capteur relié à l'entrée I0.4. Le vérin retourne dès qu'il touche sa fin de course. Le système peut s'arrêter soit par la commande arrêt du bouton marche / arrêt soit par un arrêt d'urgence soit automatiquement à la fin de la production. Travail demandé Ecrire un programme en langage LIST permettant de commander ce système

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