TP d'automatismes : Traitement de Surface durée : 6h
Traitement de Surface pour pièces métalliques Traitement de Surface pour pièces métalliques
→ Reprises et sauts de séquences sur un grafcet
→ Opérations sur fronts
→ Programmation structurée avec variables globales
→ Gestion d'un module d'E/S déportées en Profibus
→ Mise en œuvre d'un pupitre tactile avec WInCC
1. 1. P P RÉSENTATION RÉSENTATION DU DU SYSTÈME SYSTÈME
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Partie Opérative :
L'objet de l'étude est la réplique d'un système de traitement de surface pour des pièces métalliques. Celles-ci doivent passer successivement à travers plusieurs bain pendant des durées déterminées afin de conférer des propriétés particulières (protection contre l'oxydation, résistance etc...).
Fig.
1 : Synoptique du système.
Zone de
Chargement Zone de
Déchargement
Bac 1 Bac 2 Bac 3 Bac 4
Encoches pour la dépose des pièces
Crémaillère motorisée pour la montée/descente du transporteur
Chariot motorisé sur rails pour le déplacement latéral
des pièces à traiter
La chaîne comporte 4 bains, une zone de départ comportant les pièces non traitées, une zone d'arrivée servant à stocker les pièces après leur traitement.
Le fonctionnement attendu est le suivant :
Après un appui sur « départ cycle » (Bouton poussoir S1), les pièces vont passer successivement dans les différents bacs :
– 15 s dans le bac n°1
– 20,5 secondes dans le bac n°2
– 17 secondes dans bac n°3
– 5 s secondes dans bac n°4
Pour éviter les risques de ballant, le démarrage et l'arrêt du chariot se font en petite vitesse lorsqu'une pièce est chargée. La zone correspondant à la petite vitesse autour d'un emplacement est délimitée par les capteurs d'approche.
Les autres déplacements horizontaux se font en grande vitesse.
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Partie Commande :
La partie commande est basée sur une architecture Siemens bâtie autour d'un réseau Profibus DP. Elle comporte :
– un API S7-315F 2PNDP (IP : 192.168.0.153) qui gère l'automatisation du système, à travers les entrées/sorties suivantes :
Nom : Adresse : Rôle :
HLIM %I4.1 Indique que le l'élévateur arrive en butée horizontale (gauche ou droite) LAPP %I4.3 Capteur d'approche gauche d'un emplacement
CTR %I4.4 Élévateur centré sur un emplacement RAPP %I4.5 Capteur d'approche droit d'un emplacement
VLIM %I4.6 Indique que l'élévateur arrive en butée arrive en butée verticale (haute ou basse) DCY %I4.7 Bouton poussoir « départ cycle »
MONTER %Q4.1 Commande de la montée de l'élévateur DESCENDRE %Q4.2 Commande de la descente de l'élévateur
GAUCHE %Q4.3 Commande du déplacement vers la gauche de l'élévateur DROITE %Q4.4 Commande du déplacement vers la droit de l'élévateur
RAPIDE %Q4.5 Commande la vitesse de déplacement rapide en combinaison avec 1 des 4 actions précédentes
ALARME %Q4.6 Alarme sonore signalant un défaut sur le système
– un module d'entrées-sorties déportées ET200s chargé de gérer un pupitre opérateur destiné afficher le bac en cours de traitement. Celui-ci gère les sorties suivantes :
Nom : Adresse : Rôle :
Bac1 Q0.0 Voyant indiquant qu'une pièce est en cours de traitement dans le bac 1 Bac2 Q0.1 Voyant indiquant qu'une pièce est en cours de traitement dans le bac 2 Bac3 Q0.2 Voyant indiquant qu'une pièce est en cours de traitement dans le bac 3 Bac4 Q0.3 Voyant indiquant qu'une pièce est en cours de traitement dans le bac 4
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Partie Relation :
– Un pupitre tactile TP 177B (IP : 192.168.0.154) qui permettra d'afficher les durées écoulées pour chaque
bain.
L'architecture globale du contrôle / commande de cette installation utilise un réseau Profibus DP à 1,5Mbps pour l'échange d'informations entre la CPU, les E/S déportées et l'IHM :
2. 2. P P RÉPARATION RÉPARATION
Q1) Réalisez, sur papier, le grafcet correspondant à un traitement "un par un" des pièces, c'est à dire que chaque pièce est traitée de façon individuelle d'un bout à l'autre de la chaîne. Vous utiliserez un compteur afin de minimiser le nombre d'étapes de votre grafcet.
Q2) Recherchez sur internet les réponses aux questions suivantes concernant le protocole de communication Profibus :
CPU (315F-2PN/DP)
Adresse Profibus : 2 (Maître)
IHM
Adresse Profibus : 3
E/S déportées Adresse Profibus : 4
• Combien d'équipements peuvent être reliés sur un réseau profibus DP ? Quels types d'équipements ?
• Qu'est-ce qu'une station active ?
3. 3. P P ROGRAMME ROGRAMME D D 'A 'A UTOMATISATION UTOMATISATION
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Fonctionnement Normal :
Le fonctionnement normal fera appel aux blocs et fonctions suivants :
• FB1 (CONT) : Sert à détecter le changement d'état d'un détecteur/bouton poussoir. Indispensable notamment car on dispose d'une seule information pour les fins de course « haut » et « bas » ainsi que pour « gauche » et « droit » .
• FB2 (GRAPH) : Permet de mémoriser l'appui les demandes de marche/arrêt.
• FB3 (GRAPH) : Décrit le cycle normal décrit ci-dessus dans la présentation du système.
• OB1 (LOG): Tâche principale. Réalise l'appel des différents sous programmes précédents (et instancie les blocs de données associés).
Q3) Créez un projet TIA Portal. Définissez le matériel conformément au poste de TP.
Q4) Programmez ces différents blocs fonctionnels et testez leur fonctionnement. Pour FB2, bous devrez mettre en œuvre un compteur dans le GRAPH. Pour cela, consultez l'aide de s7-graph pour connaître la syntaxe permettant de programmer une fonction de comptage dans une action.
➢ Module d'E/S déporté Profibus :
Un pupitre opérateur est relié à ce module. Il doit permettre à un opérateur distant du système de savoir dans quel bain est le pièce en cours de traitement. Le pupitre dispose donc d'un voyant par bain (H1, H2, H3 et H4).
Lorsque la pièce est dans un bain, le voyant correspondant doit clignoter à une fréquence de 2 Hz.
Q5) Dans « appareils & Réseaux », ajoutez le module d'E/S déportées IM 151-1 HF avec les cartes correspondantes :
Q6) Paramétrez la liaison profibus suivante dans « appareils & réseaux » . Créez un réseau profibus DP. Cliquez sur les ports de communication MPI/DP et configurez-les en DP, puis reliez-les entre eux :
Q7) Réglez les adresses et débits donnés dans la présentation. Définissez la CPU comme maître sur la liaison.
Q8) Vérifiez que les adresses CEI des variables Bac_1 à Bac_4 correspondent bien à un module de sortie du module IM 151.
Q9) Programmez un bloc répondant au fonctionnement ci-dessus et testez son fonctionnement. Vous utiliserez l'octet de « memento de cadence » (cf aide du logiciel) pour créer une base de temps de 2Hz.
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Alarme :
Step 7 offre la possibilité de programmer différents types de routines d'interruptions via les blocs d'organisation.
On peut par exemple provoquer le lancement d'un programme chaque minute/heure/jour/mois/année. Cela peut être utilisé pour planifier des opérations de maintenances par exemples. Pour adapter la fréquence de déclenchement à la durée du TP, nous allons déclencher toute les minutes une interruption grâce au bloc OB10.
Les blocs de programme suivants vont être créés dans cette partie :
• OB10 (SCL): Bloc d'alarme horaire
• FB3 (CONT) : Traitement de l'interruption
Q10) Validez l'alarme horaire dans la configuration matérielle de la CPU, et configurez-là toute les minutes :
Créez et programmez le bloc OB10 en langage SCL. Celui-ci aura pour seul rôle d'activer la sortie ALARME pour signaler le passage dans OB1.
Un second bloc fonctionnel sera chargé de traiter cette interruption, de façon à répondre au fonctionnement suivant :
- Au bout de 10s d'activation, l'alarme provoque l'arrêt du grafcet
- L'opérateur peut désactiver l'alarme en maintenant dcy enfoncé pendant 2s
Q11) Programmez le fonctionnement demandé en créant FB4.
4. 4. P P ROGRAMMATION ROGRAMMATION DE DE L L 'IHM 'IHM
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Cahier des Charges:
L'interface tactile disposera des pages suivantes :
- Vue 1 : Page d'accueil. Permet la navigation vers les vues «tempos » et «superv ».
- Vue 2 : « tempos ». Permet le réglage de la durée des 4 bains, entre 1s et 30s à l'aide de 4 curseurs.
- Vue 3 : « superv ». Affiche l'état des détecteurs du système ainsi que la durée écoulée dans le bain en cours.
Q12) Ajoutez l'IHM à votre projet (« Appareils & Réseaux ») et configurez sa liaison profibus conformément aux données de la présentation.
Q13) Utilisez l'assistant afin de définir l'arborescence de vos vues (Clic-Droit sur le pupitre opérateur puis
« Démarrer l'assistant Pupitres Opérateurs »…
Q14) Programmez la vue « tempos » puis compilez et testez son fonctionnement.
→ Aide : Pour créer un curseur lié à une variable, dans la fenêtre de droite « accessoires », partie « éléments » faire glisser un « curseur » sur votre vue, puis cliquez dessus :
Q15) Programmez la vue « superv» puis compilez et testez son fonctionnement.
→ Aide : Pour lier la couleur d'un objet à un booléen, dans la fenêtre de droite « accessoires », partie « Objets de base » faire glisser un « cercle » sur votre vue, puis cliquez dessus :
