TRAVAUX PRATIQUES : Présentation du logiciel ISIS Proteus

Lycée Technique Ibn Soulaimane Rasmouki Classe : TCT Matiére :SI

Fonction : Traiter 1 2016/2017

TRAVAUX PRATIQUES : Présentation du logiciel ISIS Proteus

I) Réalisation du montage électronique :

On désire faire la simulation du schéma logique de l’exercice 6 sur le logiciel ISIS :

1) Lancer le logiciel ISIS

2) Sur le logiciel de simulation Aller à Bibliothèque et cliquer sur prendre un composant… :

3) Ensuite chercher les composants à utiliser dans le montage en écrivant leur nom dans mots- clés, et choisir le composant convenable à partir des Resultats :

a) Porte logique ET à deux entrées : AND_2.

b) Porte logique ET à trois entrées : AND_3.

c) Porte logique OU à deux entrées : OR_2.

d) Porte logique inverseur : NOT

e) Moteur électrique à commander par les deux sorties M et D : motor (L’image suivante montre le choix du moteur à utiliser dans la simulation du circuit de l’exercice 5).

4) Après avoir choisi tous les composants nécessaires, on apporte aussi de la Bibliothèque les variables des 4 entrées Mg, Dg, m et d en écrivant: LOGICSTATE

5) On relie les différents composants selon le câblage désirée en appuyant par la souris à l’extrémité du composant.

6) Finalement on lance la simulation en appuyant sur le bouton PLAY en bas de l’écran.

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 1

Module 3 : CHAINE D’INFORMATION

La chaîne d’information assure la coordination des actions de la partie opérative en lui envoyant des ordres et reçoit en retour des comptes rendus. Elle échange des informations avec l’opérateur par l’intermédiaire

d’organes de dialogue (voyants et organes de commande). La chaîne d’information est constituée des fonctions génériques :

Acquérir, Traiter et Communiquer

qui contribuent à l’évolution du cycle de travail du système automatisé.

Partie 1 : FONCTION ACQUERIR

Dans un système automatisé, l'acquisition d'informations est la première fonction générique de la chaîne d'information. Elle permet principalement de :

➢ Lire l'état du milieu extérieur et de la Partie Opérative du système grâce aux

capteurs

Exemples : Capteur présence voiture, capteurs fin de course, capteur de la vitesse du vent …

➢ Recevoir les consignes de l'utilisateur du système grâce aux

constituants de dialogue

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 2

I) Présentation :

Leur rôle est d'associer à un phénomène physique (position, présence, vitesse, débit, température, pression, effort, luminosité, …) une image que la partie commande peut interpréter (signal souvent de nature électrique).

La fonction permettant de passer de l’un à l’autre peut être différente selon le capteur considéré.

II) Nature de l’information fournie par un capteur :

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 3

III) Capteurs logiques :

1) Capteurs avec contact : Détecteur (ou interrupteur) de position à action mécanique

2) Capteurs sans contact (de proximité) : a) Détecteurs photoélectriques :

Un détecteur photoélectrique permet de détecter sans contact tous les matériaux opaques (non

transparents), il se compose essentiellement d'un émetteur de lumière (diode électroluminescente) associée à un récepteur sensible à la lumière reçue (phototransistor).

On a vu sur le produit support un détecteur photoélectrique de type ………. , il reste encore deux autres types :

● système Reflex:

Le même boîtier renferme l’émetteur et le récepteur du faisceau lumineux dont la réflexion est assurée par un réflecteur.

● Système barrage :

L’émetteur et le récepteur sont d’une part et d’autre de l’objet à détecter qui coupera le faisceau lumineux. La portée peut aller jusqu’à 30métres.

● Système proximité :

L’émetteur et le récepteur sont dans le même boitier. C’est l’objet lui-même qui assure la réflexion du faisceau

lumineux. La cible doit être réfléchissante et la portée est de l’ordre de 1,5 m (variable selon le pouvoir réfléchissant de l’objet et de sa couleur).

b) Détecteurs inductifs :

Ces détecteurs fonctionnent grâce à la variation d’un champ électromagnétique perturbé par la proximité d’un objet métallique, ils permettent de détecter les objets de matériaux conducteurs seulement.

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 4 c) Détecteurs capacitifs :

Les capteurs capacitifs sont des capteurs de proximité qui permettent de détecter des objets métalliques ou isolants. Lorsqu'un objet entre dans le champ de détection du capteur, il provoque des oscillations en modifiant la capacité du condensateur du capteur.

d) Détecteurs magnétiques (ILS) :

Un détecteur magnétique (appelé aussi : Interrupteur à Lame Souple (I.L.S.)) est constitué d'un boîtier à l'intérieur duquel est placé un contact électrique métallique souple sensible aux champs magnétiques.

Lorsque l’aimant passe à côté du capteur, le contact électrique se ferme et l’information est donnée à la partie commande.

IV) Capteurs analogiques :

La vitesse du vent Vitesse

du vent

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 5

Partie 2 : FONCTION TRAITER

I) Présentation :

Dans la chaîne d’information, les informations (comptes rendus et consignes) issues de la fonction

«acquérir» doivent être TRAITÉES puis COMMUNIQUÉES à l’environnement. A cette fin, des solutions technologiques spécifiques sont utilisées.

La connaissance de la nature des informations circulant entre les divers éléments est indispensable.

II) Les types de traitement des informations existant :

- Logique câblée : ce type de traitement est figé et en conséquence réservé aux systèmes simples ou liés à la sécurité. Il est réalisé par des circuits électriques câblés ou des cartes électroniques.

-Logique programmée : ce type de traitement réalisé par un programme permet des adaptations et des évolutions par programmation. Il est réalisé par des:

I) Variable logique :

Une variable logique est une variable qui ne peut prendre que deux états distincts : 0 ou 1 Exemple : Une lampe peut être soit éteinte : L= 0 ,ou allumée L= 1

Un interrupteur peut être ouvert : I = 0 , ou fermé : I = 1

L’algèbre de Boole est l’outil mathématique pour étudier ces dispositifs et les circuits logiques représentent l’outil technologique pour réaliser pratiquement les opérations de cette algèbre.

Les circuits qu'on va étudier dans ce chapitre sont dits

"combinatoires", car l'état de leurs sorties ne dépend que de l'état des entrées.

Question : Exprimer l’équation logique qui permet l’ouverture de la barrière automatique en entrée :

……….

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 6

I) Opérateurs logiques de base :

On présente trois opérateurs combinatoires de base :

✓ L’inversion : Non (NOT) ;

✓ La somme logique : OU (OR) ;

✓ Le produit logique : ET (AND).

1)

Opération inversion Non (NOT) :

2)

Opération ET (AND) :

3)

Opération OU (OR) :

Application : 1) Donner l’équation logique de l’ouverture de la barrière automatique en entrée :

2) Représenter cette équation sous forme d’un schéma à contacts :

3) Représenter cette équation en utilisant les symboles des opérateurs logiques de base.

Variable Signification

B1 Présence véhicule en entrée T Appui sur Télécommande C Code entrée sur le Clavier H3 Voyant parking complet KA4 Relais ouverture barrière

F = A (A barre)

F = A . B (A et B)

F = A + B

(A ou B)

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 7

III) Autres opérations :

1) Opération NON-ET (NAND) :

2) Opération NON-OU (NOR) :

3) Opération OU exclusif (XOR) :

Exercice d’application : Système d’alarme d’une maison : Ce système est composé de :

- Deux capteurs de présence « S1 » et « S2 ».

- Un bouton « S3 » d’activation de l’alarme.

- Une sonnerie « H4 ».

Fonctionnement : Si un des deux capteurs est actionné et que l’alarme est activée alors la sonnerie retentie.

1) Tracer la table de vérité représentant le fonctionnement du système.

2) Donner à partir de la table de vérité l’équation logique de fonctionnement du système.

3) Tracer le schéma logique (logigramme) de cette équation.

F = A . B

F = A + B

F = A.B + A.B = A

B

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 8

IV)Simplification des fonctions logiques :

Pour pouvoir réaliser pratiquement un circuit de commande combinatoire pour un système avec le minimum de matériel et le moindre coût, on doit simplifier la fonction logique de la commande du système, pour cela on utilise en général 2 méthodes :

● La méthode algébrique

● La méthode graphique à base du tableau de Karnaugh

1)Méthode algébrique :

Cette méthode utilise les propriétés de l’algèbre de Boole, parmi les propriétés les plus utilisées :

Nom de la propriété

Fonction ET Fonction ou

L ‘associativité

A.(B.C) = (A.B).C A+(B+C) = (A+B)+C

La distributivité du ET/ OU

A.(B+C) = (A.B)+(A.C)

La distributivité du OU/ET

A+(B.C) = (A+B).(A+C)

Les éléments neutres

A.1 = A A+0 = A

Forçage (absorbants)

A.0 = 0 A+1 = 1

La complémentarité

A.A = 0 A+A = 1

L’idempotence

A.A = A A+A = A

Théorème de De Morgan

A.B = A + B A+B = A . B 2) Méthode graphique : Tableau de Karnaugh

●Exemple de simplification par tableau de KARNAUGH : On considère la table de vérité suivante : 1) Donner, à partir de la table de vérité, l’équation logique de la sortie S : 2) Simplifier graphiquement, en utilisant le tableau de KARNAUGH l’équation logique de S :

● Principe de simplification par tableau de KARNAUGH : Le tableau de Karnaugh d’une fonction logique est la transformation de sa table de vérité sous forme d’une table contractée à 2 dimensions.

Le passage de la table de vérité au tableau de Karnaugh se fait selon la procédure suivante : ● Chaque ligne de la table de vérité correspond à une case du tableau de Karnaugh ;

● Les cases sont disposées de telle sorte que le passage d'une case à une case voisine se fasse par changement de l'état d'une seule variable à la fois.

La méthode consiste à réaliser des groupements de 2

CASES VOISINES (verticalement ou horizontalement) contenant des 1.

a b S

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 9 Exercices d’application :

1) Simplifier l’équation suivante :

2) On considère la table de vérité suivante, Simplifier par le tableau de Karnaugh l’équation de M.

3) Déterminer pour chacun des tableaux de KARNAUGH l’équation logique simplifiée :

4) Tracer le logigramme de chacune des équations précédentes en utilisant les deux types de symboles :

a b c M

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

a bc 00 01 11 10 0

1

a bc

0

1 0 0 1

1

1 0 1 0

a bc

0

1 0 0 1

1

1 0 0 1

ab cd 00 01 11 10

00 1 0 1 1

01 0 0 1 1

11 0 0 1 1

10 1 0 1 1

ab cd 00 01 11 10

00 0 1 1 0

01 1 1 1 1

11 0 0 0 0

10 0 1 1 0

M

D

H

F

N

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 10

I) Introduction :

Le traitement de l’information par la logique programmée réalisé permet de modifier le fonctionnement par programmation sans changer le composant.

Plusieurs composants peuvent réaliser ce type de traitement, on cite en particulier :

Les microprocesseurs (µP), les microcontrôleurs (µC), les automates programmables industriels (API)…..

II) Nature de l’information traitée par les composants programmables :

Les composants programmables traitent principalement des informations Numériques binaires (0 ou1).

1) Système binaire :

Ce système dit de base 2 comprend deux symboles différents : 0 et 1. Chacun d’eux est aussi appelé bit .

Pour écrire un chiffre on peut utiliser seulement ces deux symboles.

Tout ceci est très bien, mais que vaut le chiffre (11001)2 dans la base10 (qui est la base naturelle) ? Tout d'abord nous allons décomposer le nombre dans sa base (comme ci-dessus). Nous avons donc :

N = 12

+ 12

+ 02

+ 02

+ 12

Il ne reste plus qu'à calculer ce que nous venons d'écrire, ainsi

N=(11001)

= (25 )

.

Exemple :

Convertir en décimal le mot binaire suivant : N = (10010101)2

Vocabulaire :

1 octet = 8 bits (Octet = Byte en anglais) 1 ko = 2

octets = 1024 octets (kilo) 1 Mo = 2

octets= 1048 576 octets(Méga) 1 Go = 2

octets = 1073 741 824octets (Giga)

2) Système Hexadécimal :

C'est un système de base 16, il comporte donc 16 symboles : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E , F Comme nous avions déjà les 10 premiers symboles, pour compléter on a décidé de prendre les premières lettres de l'alphabet.

Les valeurs des différentes lettres sont : A=10, B=11, C=12, D=13, E=14 et F=15.

Pour écrire un nombre, nous avons donc toutes les combinaisons possibles à partir de ces symboles.

Exemples de nombres hexadécimaux (A12EF)16 (123)16 (ABCDEF)16

Exemple :

Convertir en décimal le nombre hexadécimal suivant : (1AB)16

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 11 3)Conversion de la base 10 vers la base 2 ou 16 :

La méthode de division est la plus utilisée ; elle consiste à faire des divisions successives du nombre (N)10 par 2 ou 16 ; jusqu’à obtenir un quotient nul. Les restes des divisions successives, écrits dans l’ordre inverse, constituent le nombre N dans la base 2 (N)2 ou dans la base 16 (N)16

Exemples :

●Convertir le nombre décimal N = (22)10 en binaire : ●Convertir le nombre décimal N=(703)10 en hexadécimal:

4) Conversion entre hexadécimal et binaire :

La conversion de l’hexadécimal en binaire est très simple, il suffit de faire correspondre un mot de quatre bits (quartet) à chaque chiffre hexadécimal.

Pour passer du binaire à l’hexadécimal, il suffit de faire l’inverse, c'est-à-dire découper le nombre binaire en groupes de 4 bit en partant de la droite.

Exemples :

●Convertir en binaire le nombre hexadécimal suivant : N = (4D7F)16

● Convertir en hexadécimal le nombre binaire suivant : N = (11011101100)2

Binaire Décimal Hexadécimal

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 12

III) automate Programmable Industriel :

1) Fonction globale : ● Actigramme A_0

Un API est un système numérique spécialisé, conçu pour contrôler, dans un environnement industriel, divers types de machines ou de procédés :

• Il possède des entrées et des sorties analogiques et numériques

• Il effectue des opérations logiques, arithmétiques, séquentielles, de comptage et de temporisation

• Il effectue ces opérations suivant des instructions sauvegardées dans une mémoire programmable.

2) Structure interne :

Traiter les informations

Information Acquise

Ordres et messages

API

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 13 a)L’alimentation :

Elle assure la distribution d'énergie aux différents modules.

b) Mémoires :

Elles permettent de stocker le système d'exploitation (ROM ou PROM), le programme (EEPROM) et les données système lors du fonctionnement (RAM).

c) L’unité centrale de traitement :

A base de microprocesseur, elle réalise toutes les fonctions logiques, arithmétiques et de traitement numérique (transfert, comptage, temporisation ...).

d)Le bus interne :

Il permet la communication de l'ensemble des blocs de l'automate, la communication est de type parallèle.

e) La console de programmation :

C'est généralement un PC où est installé le logiciel de programmation spécifique à l'API.

Ce logiciel permet d'éditer le programme, de le compiler et de le transférer à l'automate.

3)Cycle d'exécution d'un automate :

Durant son fonctionnement, un API exécute le même cycle de fonctionnement qu'on appelle "cycle automate" ; la durée de ce cycle est typiquement de 1 à 50 ms :

• Avant chaque traitement, l'API lit les entrées et les mémorise durant le cycle automate ;

• Il calcule les équations de fonctionnement du système en fonction des entrées et d'autres variables et les mémorise ;

• Les résultats sont recopiés dans les sorties.

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 14

Partie 3 : FONCTION COMMUNIQUER

I) Présentation de la fonction communiquer :

La fonction communiquer est chargée de :

● Envoyer des messages vers l’utilisateur ou vers d’autres systèmes ● Transmettre des ordres vers la chaine d’énergie (fonction distribuer)

Question : Sur le système de la Barrière automatique, quels sont les composants qui réalisent la fonction communiquer ?

II) Communication des messages : Interface Homme/Machine (IHM) en sortie :

Il consiste à fournir à l'opérateur l'ensemble des informations concernant l'état du système automatisé qu’on désigne par "messages". Le dialogue Homme/Machine se fait par l’utilisation de constituants regroupés dans ce qu'on appelle "pupitre" de commande.

III) Communication entre différents composants 1) Introduction :

A l'intérieur, l'unité de traitement d'un système automatisé (API, etc.) communique les informations naturellement en parallèle sous un format de 8 bits ou plus.

Mais, pour communiquer avec le milieu extérieur, l'unité de traitement communique en général en série, ce qui réduit le câblage.

Module 3 : Chaîne d’information Tronc Commun Technologique Page 15 2) Liaison parallèle :

Pour une liaison parallèle : les données sont transmises en une seule fois sur un nombre de bits donné.

Elle permet la transmission d’informations numérique et limitée aux faibles distances et aux ambiances non perturbées.

3) Liaison série : La communication série est, en

télécommunications et en informatique, l'action d'envoyer des données successives bit après bit.

Exemples d'architectures de communication série : RS-232

Ancien, faible coût, vitesse faible.

Universal Serial Bus (USB)

Nouveau, vitesse moyenne, pour la connexion de périphériques.

FireWire

Bus véhiculant à la fois des données et des signaux de commandes

des différents appareils qu'il relie (ex : caméscope) Serial ATA

La norme Serial ATA permet de connecter une mémoire de masse à une carte mère.

HDMI

En français : Interface Multimedia Haute Définition est une norme et interface audio/vidéo entièrement numérique pour transmettre des flux chiffrés non compressés.

Série d’exercices 3 : CHAINE D’INFORMATION

1 Exercice 1 :

Tracer le logigramme (en utilisant des fonctions logiques à 2 entrées) pour chaque équation.

Exercice 2 :

Série d’exercices 3 : CHAINE D’INFORMATION

2 Exercice 3 :

Série d’exercices 3 : CHAINE D’INFORMATION

3 Exercice 4 :

Affichage majorité d’une décision :

Dans une commission qui se compose de trois membres ayant le droit de vote, les votes doivent être, entre autres, évaluées à l'aide d'un circuit logique.

Pour cela, chaque utilisateur dispose du droit de vote (Bouton Poussoir à fermeture A,B et C). Si la majorité des participants génère un "OUI" (décision affirmative), alors la lampe (H1) s'éclaire.

Si la majorité des participants génère un "NON" (décision négative), alors la lampe (H1) ne s'allume pas, elle reste éteinte.

1) Compléter la table de vérité du circuit logique à réaliser :

2) Donner l’équation simplifiée de la sortie H1 (Simplifier l’équation par la méthode algébrique puis par la méthode graphique).

3) Tracer le schéma logique permettant la commande de la lampe H1.

Exercice 5 :

1) Établir la table de vérité de ce circuit logique

2) Simplifier à l’aide du tableau de Karnaugh les équations logiques des deux sorties F1 et F2.

3) Tracer le schéma logique (logigramme) de F1 et F2.

A B C H1

Série d’exercices 3 : CHAINE D’INFORMATION

4

Exercice 6 : Système à étudier (étude de la partie commande de deux volets roulants) :

Un bâtiment industriel est équipé de volets roulants sur chacune de ses ouvertures. Chaque volet peut être commandé individuellement par 2 boutons :

- m : demande de montée.

- d : demande de descente.

L’arrêt en position intermédiaire est obtenu par action simultanée sur les 2 boutons.

L’ensemble des volets peut être commandé collectivement par un sélecteur à 2 positions :

- Mg : Demande d’ouverture générale.

- Dg : Demande de fermeture générale.

Remarque : les commandes collectives sont prioritaires sur les commandes individuelles.

1) Etablir la table de vérité de commande de l’actionneur de Monter du volet (M) et l’actionneur de Descente du volet (D)

Mg Dg m d Monter (M) Descendre (D)

Remarque : Lorsque la combinaison des états des entrées est

impossible, la sortie se notera 0.

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

2) Déterminer par le tableau de Karnaugh les équations simplifiées des deux actionneurs M et D 3) Tracer les logigrammes de M et D.