TP1 Tapis Profibus Variateur[1]

Commande variateur de vitesse Micromaster sous réseau Profibus DP L’installation étudiée est un système de tri composé d’un convoyeur motorisé via profibus, qui amène des pièces sur des emplacements précis indiqués par un télémètre laser. L’automatisation est assuré via un A.P.I 314C-2 DP de la société Siemens. Un bus de terrain Profibus DP permet de raccorder les différents éléments (capteurs, électrovannes,variateur...).

1 Enoncé du problème 1.1 Etat au repos L’état du système de tri au repos est défini comme suit :
Le moteur du convoyeur est arrêté ;
Le télémétrer laser est en fonctionnement.

1.2 Cycle Dés qu’une pièce est détectée sur le convoyeur par le capteur, on effectue le cycle suivant : Vconvoyeur en m/s 0,5 m/s [50 Hz] 0,05 m/s [5Hz] t 0,5 s

0,5 s

0,8 m Pièce détectée

0,5 m

Laser

Tapis

1.3 Acquisition de la position L’information envoyée par le laser arrive sur le module analogique 4-20 mA de l’API qui convertie cette donnée analogique en une information numérique sur 12 bits de poids forts (mot EW115). Cette dernière n’est pas dans le format nécessaire au traitement, il faut donc l’adapter à l’aide de plusieurs opérations de conversion, afin d’utiliser un formalisme plus proche de nos besoins, il faut effectuer les opérations suivants :
Décalage vers la droite d’un entier de 16 bits ;
Convertir entier de 16 bits en un entier de 32 bits ;
Convertir entier de 32bits en réel. La caractéristique du laser est de la forme y(x) = ax + b, il faut donc effectuer deux fonctions arithmétiques sur le nombre 32 bits de type donnée REAL :
Multiplication pour le coefficient directeur 2,15 ;
Addition pour un offset de 294. On dispose alors de l’information distance parcourue : mot MD40. La mise en forme de la distance laser 800 mm (respectivement 500 mm) sera convertie en entier 32 bits et transférer dans le mot MD20 (respectivement MD24) avant d’effectuer le traitement dans le programme.

JMR PR

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1.4 Retour fréquence variateur micromaster La fréquence de sortie du variateur est un mot d’entrée analogique pour l’API composé de 16 chiffres binaires (mot PEW330). Elle est normalisée pour que 4000Hex (16384dec) corresponde à une fréquence de 50 Hz , il faut effectuer les opérations suivantes :
Convertir entier de 16 bits en un entier de 32 bits ;
Convertir entier de 32bits en réel.
Diviser le nombre réel par 328.
Convertir le résultat de la division (réel) en entier supérieur le plus proche.
Affecter la valeur dans le mot utilisé par le programme « MW2 »

1.5 Consigne fréquence variateur micromaster Le mot consigne fréquence MW0 (utilisé par le programme) sera communiqué au variateur par le mot de sortie analogique PAW330 (composé de 16 chiffres) après mise à l’échelle. Cf annexe communication avec le Micomaster par Profibus DP (mot PZD2).

1.6 Configuration mise en service du variateur Pour que le variateur effectue les cycles de fonctionnements, il faut que certains bits de configuration soient actifs :
Dans le mot PAW328, on mettra les paramètres de mise en service via un mot MW80
Dans le mot PEW328 on lira le retour des paramètres variateur que l’on affectera à un mot MW70
Pour avoir des renseignements complémentaires voir doc « Communication MM4 par Profibus »

1.7 Programmation On utilisera la structure suivante pour le programme :
OB1 : autorisation de FC1, FC2, et FC3 ;
FC1 : grafcet principal (bloc à réaliser) ;
FC2 : gestion de la mesure laser (bloc à réaliser) ;
FC3 : gestion de la commande du moteur (bloc à réaliser) ; Le bloc OB1, étant le bloc d’organisation appelé à chaque cycle automate, il devra alors contenir tous les FCs et FBs utilisés pour qu’ils soient traités. Le bloc FC1 traduira l’évolution du grafcet, il retranscrira toutes les transitions du grafcet. Le mot MW10 « mot grafcet » prendra donc la valeur de l’étape active, et évoluera en fonction de sa valeur actuelle et des réceptivités. Ensuite, chaque action sera placée dans le bloc FC correspondant et sera conditionnée par la valeur du mot grafcet.

2 Travail demandé 2.1 2.2 2.2 2.4 2.5

Charger le fichier « structure_tp_GEII_2009 ». Traduire le bloc FC1 en langage grafcet. Rechercher le bloc FC2 et FC3. Tester le programme avec la fonction visualisation. Tester le programme avec la table des variables.

JMR PR

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3 Tables des mnémoniques Opérandes

Mnémoniques

Types de données

Commentaires

E 0.0 E 0.3 E3.1

Motconv_arrêt Init_prog Capt_petitcolis_no

BOOL BOOL BOOL

E3.5

Capt_petitcolis_nc

BOOL

PEW330

Fréquence_sortie_MM 440e Retour_config_Var Fréquence_consig_M M440 Retour_consig_MM44 0

INT

Fréquence de sortie du variateur MM440

INT INT

Retour du mot d’état du variateur Affectation de la consigne au variateur

INT

Retour de la consigne au variateur

EW115

Mesure_non_conditio nnée

REAL

Valeur de la mesure du capteur non conditionnée

MW0 MW2 MW10 MW70 MW80

Mot frequence Mot retour freq Mot grafcet Mot etat_var Mot config_var

INT INT INT INT INT

mot de consigne de fréquence du moteur mot de retour de l'information fréquence moteur Mot gestion étape du grafcet Mot retour état variateur Mot configuration variateur

M4.0

Marche/arret variateur

BOOL

MD20 MD24 MD40

Mesure_distance_1 Mesure_distance_2 Mesure

INT INT

Mise en service du variateur 0=>arrêt et 1=>marche Mesure distance avant la première décélération Mesure distance avant l’arrêt Mesure du laser

PEW328 PAW330 PAW328

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Arrêt du moteur convoyeur Remet le grafcet en étape initiale Capteur laser pour une hauteur de 10 cm, contact normalement ouvert Capteur laser pour une hauteur de 10 cm, contact normalement fermé

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4 Annexes 4.1 Communication avec le Micromater par Profibus DP La structure des données utiles dans la transmission cyclique se subdivise en deux parties qui peuvent être transmises dans chaque télégramme:
La zone des données process (PZD), c.-à-d. des mots de commande et des valeurs de consignes et/ou des informations d'état et des valeurs de mesure.
La zone des paramètres (PKW) pour lire / écrire des valeurs de paramètre. A l'aide de la zone des paramètres, l'utilisateur accède librement par le bus à tous les paramètres se trouvant dans le variateur. Ainsi, les télégrammes de transmission cyclique des données présentent la structure de base suivante:

La communication du variateur sera configurée en PPO1 :

Soit dans le cadre de notre application : PPO1

PPO1

PPO1

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PKE Identification de paramètre

IND Indice

PWE Valeur de paramètre

PZD1 Mot d’état

PZD2 Mot de consigne

Adresse des MOTS pour aller de l’API vers le variateur MM400 PAW320 PAW322 PAW324 et PAW328 et PAW330 et PAW326 PAW329 PAW331 Adresse des MOTS de Périphérique pour retour du Variateur vers l’API PEW320 PEW322 PEW324 et PEW328 et PEW330 et PEW326 PEW329 PEW331 IUT Châteauroux \ Département GEII \ TP ARS2 \ Page 4

Commande variateur de vitesse Micromaster sous réseau Profibus DP 4.1.1

Affectation des bits du mot de commande n°1 : PAW328 via MW80

MW81.0

MW81.1

Bit 0

1

Valeur Signification

Remarques

1

Marche

0

Arrêt1

Met le variateur à l’état « prêt au service », le sens de rotation sera défini par le bit 11 Mise à l’arrêt, décélération suivant la rampe, suppression des implusions pour f < fmin

1

Condition de fonctionnement Arrêt 2

0

MW81.2

2

1

Condition de service Arrêt 3

0

MW81.3

3

1 0

1

Libérer le fonctionnement Bloquer le fonctionnement

6

1

Condition de fonctionnement Bloquer générateur de rampe Débloquer géné de rampe Arrêt générateur de rampe Libérer la consigne

MW81.7

7

0 1

Bloquer la consigne Acquiter le défaut

MW80.0

8

0 1

Sans signification Marche par à-coups à droite

MW80.1

9

0 1

MW80.2

10

MW80.3

11

MW81.4

4

0

MW81.5

5

1 0

MW81.6

Suppression immédiate des implusions, arrêt du moteur par ralentissement naturel

Arrêt rapide : décélération avec temps de descente minimale Déblocage de la régulation et des impulsions du variateur Blocage de la régulation et suppression des impulsions du variateur

La sortie du GR est mise à 0 (freinage le plus rapide possible), le variateur reste à l’état MARCHE

Gel de la consigne actuelle à la sortie du GR La valeur sélectionnée à l’entrée du GR est validée

PAW328

0 1 0 1 0

MW80.4 MW80.5

12 13

1

MW80.6

14

0 1

MW80.7

15

0 1 0

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La valeur sélectionnée à l’entrée du GR est mise à 0 Le défaut est acquitté avec un front montant, puis le variateur passe à l’état « blocage d’enclenchement »

Marche par à-coups à gauche Consigne valable Consigne invalide Inversion de la consigne Pas d’inversion de la consigne

Le maître transmet des consignes valables Le moteur tourne à gauche avec un variateur de consigne positive Le moteur tourne à droite avec un variateur de consigne positive Non utilisé

Potentiomètre motorisé ↑ Potentiomètre motorisé ↓ Cde sur site (BOP/AOP) Cde à distance

Commande sur site active Commande à distance active

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Commande variateur de vitesse Micromaster sous réseau Profibus DP

4.2 Notions informatiques de base 4.2.1

Bit Bit est l’abréviation de chiffre binaire. Le bit est la plus petite unité d’information binaire (base 2), il peut prendre l’état de signal "1" ou "0".

4.2.2

Octet On utilise la notion d’OCTET pour une unité composée de 8 chiffres binaires. Un octet a donc une taille de 8 bits.

4.2.3

Mot Un mot est une suite de chiffres binaires qui entretiennent une relation définie et qui sont vus comme une unité. La longueur d’un mot correspond à 16 chiffres binaires.

Un mot a donc la taille de 2 octets ou encore de 16 bits. 4.2.4

Double mot Un double mot a une longueur de mot de 32 chiffres binaires. Un double mot a donc la taille de 2 mots, de 4 octets, ou encore de 32 bits.

4.2.5

Adresse de bit Afin qu’on puisse accéder aux bits élémentaires, chaque bit d’un octet est attribué à un chiffre, l’adresse de bit. On numérote ainsi l’adresse du bit le plus à droite 0. En incrémentant de 1 vers la gauche, on numérote les autres bits, pour arriver à l’adresse de bit 7 tout à gauche.

4.2.6

Adresse d’octet Même les octets élémentaires reçoivent des numéros, les adresses d’octet. De plus, l’opérande est aussi identifié, afin que par ex. EB 2 représente l’octet d’entrée 2 ou que AB 4 représente l’octet de sortie 4.

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Commande variateur de vitesse Micromaster sous réseau Profibus DP Les bits élémentaires sont adressés de manière unique par la combinaison d’adresse de bit et d’octet. L’adresse de bit est séparée de l’adresse d’octet par un point. A droite du point se trouve l’adresse de bit, à gauche de celui-ci l’adresse de l’octet.

4.2.7

Adresse de mot Le numérotage des mots donne l’adresse de mot. En employant des mots, par ex. des mots d’entrées (EW), des mots de sortie (AW), des mots de mémoire interne (MW) etc., l’adresse du mot est toujours la plus petite adresse des 2 octets correspondants. Par ex, un mot se composant de EB2 et de EB3, a pour adresse EW2.

Lors du traitement de mot, il faut faire particulièrement attention : par ex. le mot d’entrée 0 et le mot d’entrée 1 se recoupent dans un octet. En outre, on commence à compter les bits en commençant par la droite. Par ex., le bit 0 de EW1 est E2.0. Le bit 1 de E2.1. ... Le bit 7 de E 2.7. Le bit 8 de E1.0. ... Le bit 15 de E1.7. Entre les bits 7 et 8, il y a ainsi un « saut ». 4.2.8

Adresse de double mot Le numérotage des doubles mots donne l’adresse des doubles mots. En employant des mots doubles, par ex ED, AD, MD etc. l’adresse de mot double est toujours l’adresse de mot la plus petite des deux mots correspondants.

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