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Utilisation des blocs fonctionnels pour mettre en œuvre des projets d'automatisation flexibles et rentables

Commandes évolutives pour machines de faible à moyenne complexitéLivre Blanc

Ulrich Kanngießer1ère édition

2 EATON – Commandes évolutives pour machines de faible à moyenne complexité

Livre Blanc WP050002FRMai 2020

Utilisation des blocs fonctionnels pour mettre en œuvre des projets d'automatisation flexibles et rentables

Sommaire

1 Langages de programmation des modules logiques 04

2 Fonctions de programmation graphique 05

3 Texte structuré (ST) 05

4 Programmation EDP sur l'appareil 06

5 Modularisation matérielle et logicielle 07

6 Haute dynamique des moteurs - fonctions d'interruption 08

7 easySoft7 – outil logiciel universel pour le développement de projets 08

8 Outils de visualisation - affichage de texte 09

9 Simulation 10

10 Conclusion 10

Auteur

Ulrich Kanngießer

Auteur de guides pratiques et animateur de séminaires

3EATON – Commandes évolutives pour machines de faible à moyenne complexité


Automatisation intelligente – modules logiquesLes modules logiques sont désormais bien ancrés dans de nombreux domaines de l'automatisation et grâce à leur utilisation facile, les nombreuses options et l'apprentissage rapide, ils ont permis de réaliser d'importantes économies de coûts. Dans le passé, cependant, le nombre d'entrées et de sorties disponibles du système de commande s'est souvent avéré insuffisant, ou bien les blocs fonctionnels nécessaires pour des applications plus spécialisées manquaient. Si tel était le cas, ou si les experts en charge n'aimaient tout simplement pas travailler avec le schéma à contacts ou le diagramme de bloc fonctionnel, les concepts d'automatisation créés avec ces méthodes devaient souvent être convertis en un autre système de commande.

Il n'est pas judicieux de se dispenser entièrement de modules logiques, car un automate type ne peut pas être utilisé simultanément pour la commande, la visualisation et la configuration tout en servant (dans le langage de programmation EDP) d'appareil de programmation.

La dernière génération de modules logiques offre une plus grande flexibilitéLes modules logiques bénéficient des récentes innovations en matière de technologie de mise en réseau, des options de visualisation intégrées et d'une plus grande évolutivité au niveau des entrées/sorties. Les constructeurs de modules logiques proposent des modules technologiques pour des applications spécialisées, par exemple pour prendre en charge les fonctions de mesure, les tâches de commande, les systèmes de variation et bien d'autres.

Les constructeurs proposent généralement les blocs fonctionnels suivants :

• blocs fonctionnels de données et de registre,

• blocs fonctionnels en boucle ouverte et en boucle fermée,

• modulation de largeur d'impulsion et émission d'impulsions,

• fonctions de mise à l'échelle et de conversion.

Néanmoins, ces blocs fonctionnels prédéfinis ne suffisent pas à couvrir toutes les applications possibles. C'est pourquoi il est d'autant plus important que les utilisateurs puissent créer leurs propres blocs fonctionnels personnalisés (UF), en fonction de la logique d'un langage de programmation de niveau supérieur. Ces UF sont non seulement capables de gérer des technologies spécifiques à l'utilisateur, mais offrent également aux utilisateurs un avantage technique. La programmation avec du texte structuré (ST) offre la flexibilité requise pour ces diverses tâches, qui peuvent désormais être mises en œuvre à l'aide du nouveau module logique easyE4.

Coûts des modules logiquesDans les projets d'automatisation modernes, les coûts de développement de logiciels, de mise en service, de maintenance du système et du logiciel d'application dépassent de loin ceux du système de commande. Les entreprises doivent investir beaucoup de temps et d'efforts si l'ensemble de la mise en service doit être effectuée par des spécialistes système et de l'informatique. En outre, le temps de mise en service peut également être réduit en choisissant une procédure basée sur des modules logiciels testés. Par conséquent, on ne peut qu'insister sur les avantages de simulations complètes et performantes.

Résumé : Les modules logiques modernes ne sont plus limités aux plus petites applications. En fait, ils offrent une alternative économique aux tâches de plus en plus complexes en créant pour l'utilisateur final une valeur ajoutée considérable à un coût avantageux.

Dans les cas suivants, cet aspect sera illustré à l'aide de l'exemple du nouveau module logique easyE4.



1 Langages de programmation des modules logiques

Le choix du langage de programmation devrait toujours être fondé sur la tâche à accomplir, ainsi que sur l'expertise du personnel chargé de la mise en service et de la maintenance. Les méthodes de programmation graphique (schéma à contacts ou schéma fonctionnel) sont claires et faciles à apprendre. Cependant, ces langages de programmation ne sont pas très populaires auprès des spécialistes système lorsqu'il s'agit de tâches plus complexes telles que les calculs approfondis, les décisions alternatives, les constructions de boucle et la gestion des données.

1.1 Modularisation logicielle

Outre les capacités spécifiques des langages de programmation et la possibilité de les combiner, les concepts d'automatisation économiques s'appuient sur l'option de création de modules logiciels. Lorsque les utilisateurs définissent leurs propres blocs fonctionnels, ils doivent décider s'ils veulent simplement combiner des éléments de langage individuels (tels que des contacts ou des affectations de bobine) et des modules, ou s'ils veulent utiliser un langage de programmation basé sur du texte pour créer des blocs fonctionnels complexes qui peuvent être gérés dans une bibliothèque. L'importation et l'exportation de ces blocs fonctionnels personnalisés testés réduisent le temps de mise en œuvre ainsi que les coûts globaux, en raison de la réutilisation pour de futurs projets.

Il peut être utile pour les utilisateurs de créer leurs propres modules logiciels pour diverses raisons, et ces raisons seront brièvement expliquées ci-après.

Les modules réutilisables réduisent considérablement le temps de développement des circuits dotés de systèmes de verrouillage et de surveillance identiques, comme dans les commandes de pompe ou de variateur, l'automatisation des bâtiments, la CVC, l'éclairage, etc. Vous pouvez également créer des blocs fonctionnels définis par l'utilisateur (UF) dans le schéma à contacts ou le schéma fonctionnel afin de pouvoir les réutiliser plus tard.

C'est le principe de la construction de machines et de l'intégration de systèmes, où les techniques de réflexion et de normalisation modulaires (tapis roulants, entrepôts de palettes, stations de transfert tourneurs automatiques dans la fabrication du fromage, etc.) sont utilisées pour réduire les coûts, raccourcir les temps de mise en service et éviter les erreurs. Sur la base de cette approche modulaire, des modules logiciels sont en cours de développement pour correspondre aux composants mécaniques et les représenter.

Une autre raison pour laquelle les utilisateurs peuvent vouloir créer leur propre UF est que les blocs fonctionnels existants proposés par le fabricant sont simplement insuffisants pour les fonctions requises ou la complexité de la tâche à accomplir. Dans ce cas, un langage de programmation performant comme le texte structuré (ST) est nécessaire pour pouvoir mettre l'application en œuvre à l'aide d'un module logique.

Une autre raison est d'utiliser efficacement les ressources système du module logique (par exemple, les temps de cycle ou la mémoire). Les blocs fonctionnels prédéfinis proposent une large gamme de fonctions et leur application est universelle, mais ils nécessitent également davantage de ressources système. Les blocs fonctionnels définis par l'utilisateur, en revanche, sont conçus pour des fonctions spécifiques et sont optimisés pour l'application en question.

Pourquoi la modularisation est-elle particulièrement intéressante dans les modules logiques ? Le fonctionnement de ces petits systèmes d'automatisation n'est pas basé sur la programmation, mais sur l'appel, la connexion et la configuration de blocs fonctionnels prédéfinis (compteurs, relais temporisés, contrôleurs, etc.). Si ces blocs sont utilisés de manière cohérente, des solutions de ce type peuvent être déployées même pour des tâches très importantes tout en restant complètes et traçables.

1.2 Schéma à contacts

Le schéma à contacts (LD) est un langage de programmation graphique normalisé pour les automates programmables (API), basé sur les schémas de l'ingénierie électrique générale. Le LD permet la connexion d'actionneurs (contacteurs, vannes, etc.) et de leurs verrouillages les uns avec les autres. Il forme la base de la formation électrotechnique et correspond aux schémas traditionnels avec des éléments et des appareils électromécaniques. Dans les diagrammes des contacts d'aujourd'hui, cette méthode de représentation est combinée au diagramme de bloc fonctionnel. Cependant, il est important de faire la distinction entre l'actuel schéma à contacts libres et la version précédente du schéma à contacts, qui se caractérisait par un nombre limité de contacts en série.

1.3 Schéma fonctionnel

Le schéma fonctionnel (FBD) est une autre option de programmation graphique. Il utilise des symboles de l'algèbre booléenne et les affiche dans des schémas de blocs fonctionnels. Cela permet d'afficher la structure logique des programmes d'automates de manière claire et transparente. Le schéma fonctionnel est particulièrement adapté si un grand nombre de blocs fonctionnels doivent être configurés et connectés. Cependant, certaines entreprises préfèrent ce langage simplement pour des raisons historiques.

1.4 Texte structuré

La possibilité de développer de puissants blocs fonctionnels personnalisés prédéfinis dans du texte structuré (ST) représente une avancée de taille dans le domaine de l'automatisation. En définissant, en créant et en intégrant leurs propres blocs fonctionnels, les utilisateurs peuvent mettre en œuvre des technologies spéciales au même niveau que celles d'un bloc fonctionnel de fabricant. Cela permet aux utilisateurs de réduire les coûts et de stocker leur savoir-faire de manière évolutive et réutilisable. Le ST est basé sur les travaux d'Isaac Nassi et de Ben Shneiderman, qui ont rendu obsolètes les sauts et les reconnexions dans la conception de logiciels.

1.5 Combinaison des langages de programmation

Seul, aucun des langages de programmation n'est idéal pour résoudre tous les problèmes liés à la mise en œuvre d'un projet d'automatisation et pour répondre aux attentes de tous les intervenants. Un langage de programmation très abstrait, tel que le texte structuré, est utile pour les spécialistes, mais crée une dépendance à l'égard des experts. Pour cette raison, il est utile de combiner les langages de programmation les uns avec les autres selon les besoins. Les ingénieurs expérimentés apprécieront la possibilité d'écrire des règles complexes ou du code de traitement des données en langage ST, tandis que le travail des électriciens est facilité s'ils peuvent utiliser le schéma à contacts qu'ils connaissent pour vérifier et modifier les verrouillages et les paramètres. Les blocs fonctionnels créés en ST peuvent être intégrés au LD, au FBD ou encore au ST.

1.6 Comparaison des langages et méthodes de programmation

Bien que le schéma à contacts et le diagramme de bloc fonctionnel soient très similaires et utilisent également la même terminologie (bobines, contacts, etc.), le ST se base sur les langages de programmation basés sur du texte qui sont maintenant couramment utilisés dans la formation technique et l'ingénierie. Bien que le LD et le FBD puissent être comparés et échangés à tout moment, le ST diffère considérablement en termes de tâches à effectuer, d'options de création et de modification de programmes et d'exigences imposées au programmeur ou à l'ingénieur de mise en service.



Résumé : Ce n'est qu'en combinant les différents langages de programmation que le plein potentiel des modules logiques peut être exploité. La diversité qui en résulte contribue à réduire les délais de mise en œuvre, à réduire le degré de dépendance vis-à-vis des experts, à une plus grande acceptation des utilisateurs et à des solutions performantes à moindre coût. Cela permet l'application cohérente du principe de la modularisation dans la construction de machines.

2 Fonctions de programmation graphique

Les méthodes de programmation graphique sont utiles si la mise en service d'un système implique principalement de tester les verrouillages et de configurer les blocs fonctionnels de fabricant et/ou définis par l'utilisateur. Traditionnellement, les entreprises comptent un grand nombre de personnes qui connaissent le LD et le FBD ainsi que leur application, et cette connaissance ne se limite généralement pas aux électriciens formés.

2.1 Schéma à contacts – LD

Le schéma à contacts est l'un des programmes les plus anciens et les plus traditionnels de la technologie d'automatisation et est donc à la fois largement connu et accepté. Même les électriciens qui n'ont pas travaillé avec des systèmes d'automatisation auparavant ont connaissance du schéma à contacts dans le cadre de leur travail quotidien, et grâce à la dernière génération de modules logiques, ce schéma offre désormais des options de programmation encore plus flexibles et performantes.

Comme le diagramme de bloc fonctionnel, le schéma à contacts est structuré autour des réseaux, qui sont utilisés dans l'automatisation depuis de nombreuses années. Dès qu'un nouveau réseau de schéma est créé, un numéro généré par le système apparaît dans l'en-tête avec l'étiquette de saut personnalisable. En outre, un commentaire libre peut également être attribué. Il s'agit déjà là du premier élément d'un système modulaire.

L'étiquette de saut (ou l'étiquette simplement) est nécessaire en cas de sauts et, en plus du numéro de réseau, elle sert également à identifier le réseau en question. Les sauts sont parfois inévitables dans le schéma à contacts, et ce n'est que dans le ST qu'ils peuvent être complètement évités.

Fig. 1 : Réseau en langage de schéma à contacts

2.2 Schéma fonctionnel - FBD

Le schéma fonctionnel utilise des modules logiques standard pour représenter les éléments logiques. Ces modules sont connectés aux composants électroniques dans le schéma logique. Le nombre d'entrées et de sorties des modules logiques peut être ajusté à l'aide des touches [+] ou [-]. Cette option crée un degré élevé de flexibilité de programmation et rend le programme ou le schéma plus convivial et compréhensible.

Fig. 2 : Réseau en FBD : la fonction AND peut être étendue à l'aide de la touche « + »

2.3 Configuration des blocs fonctionnels

En langage LD ainsi qu'en FBD (et également en ST), la configuration des blocs fonctionnels définis par l'utilisateur et le fabricant se fait uniformément sous le schéma, dès que le blocs fonctionnel correspondant a été sélectionné.

Toutefois, dans le cadre de cette configuration, les utilisateurs n'affectent pas seulement les variables ou les valeurs nécessaires, mais sélectionnent et définissent également les fonctionnalités. Cette configuration uniforme facilite la manipulation du système et permet d'apprendre à l'utiliser rapidement.

Fig. 3 : Processus de réglage et de configuration des blocs fonctionnels (relais temporisés dans cet exemple) identique pour les différentes méthodes de programmation

2.4 Limites des méthodes de programmation graphique – sauts

Des structures plus complexes, y compris le bouclage, sont également possibles en LD ou FBD, mais uniquement conjointement avec des instructions de saut. Cependant, ces dernières ne sont plus utilisées dans les technologies logicielles actuelles. Au lieu de cela, des constructions prêtes à l'emploi et généralement acceptées telles que des décisions alternatives (IF… THEN ... ;) ou des constructions de boucle standard ou des décisions de cas telles que « WHILE... », « CASE… », etc. sont utilisées.

3 Texte structuré (ST)

Le but du texte structuré sont l'efficacité élevée, l'utilisation facile et l'apprentissage rapide, comme c'est le cas pour un module logique.

L'efficacité des blocs fonctionnels intégrés constitue la marque de qualité des modules logiques, qui portent également de nombreux noms différents, selon le fabricant. L'une des options d'extension des fonctionnalités d'un périphérique existant consiste à se tourner vers le fabricant pour obtenir des blocs technologiques complémentaires. Cependant, il est beaucoup plus intéressant pour les utilisateurs de créer leurs propres modules fonctionnels protégés à l'aide d'un langage basé sur du texte, comme le texte structuré. L'easyE4 d'Eaton propose cette option, qui correspond également au jeu de commandes existant, au modèle de mémoire (mémoire interne et mémoire interne réseau) et aux opérandes du module.



3.1 Adressage indirect des opérandes

La plage de langages a été optimisée pour répondre aux exigences d'un module logique, les tâches de traitement de données plus complexes pouvant être réalisées au moyen d'un accès pointeur (pointeur ou index) aux opérandes easyE4.

Exemple d'adressage direct en ST « easy » :

La valeur de MW100 est transmise à MW51 : MW51 : = MW100 ;

Exemple d'adressage indirect en ST « easy » :

La valeur de MW déterminée par MW20 (pointeur) est transmise à MW51 : MW51 : = MW[MW20] ;

A cet effet, les créations de boucle et les décisions alternatives permettent d'utiliser les possibilités étendues d'adressage indirect.

3.2 Programmation - décisions alternatives et créations de boucles

Depuis les années 1970, les sauts et les reconnexions sont considérés comme obsolètes et des structures ont été développées pour rendre les sauts totalement obsolètes. Ces structures sont connues sous le nom de structogrammes ou graphes NSD (Nassi-Shneiderman diagrams) et ont abouti aux logiciels correspondants.

Description : application d'une boucle WHILEUn groupe de mots mémoires (WORD) (MW100 à MW109) doit être recherché pour trouver une valeur spécifique. Si la valeur est trouvée, l'adresse du MW doit être stockée dans le MW97 et un bit de message M10 doit être défini.

MW99 < 110 et pas M10

Valeur de test atteinte ?

OuiNon

Transférer le numéro MW

définir le bit de message

Incrémenter MW99

Fig. 4 : Graphe NSD pour « rechercher une valeur »

Fig. 5 : Programme associé (WHILE – boucle) dans la version easyE4 du langage de texte structuré

Ces concepts avancés ont également été adoptés dans la version easyE4 du langage ST. Cela inclut les décisions de cas telles que les instructions IF… THEN… et CASE… OF, ainsi que les instructions de boucle telles que WHILE… DO, FOR… NEXT, et les constructions REPEAT… UNTIL. Dans le logiciel easySoft7, ces constructions de langage sont représentées graphiquement sous forme de modules de texte.

Fig. 6 : ST pris en charge par les blocs de texte prédéfinis

Résumé : Grâce aux modules logiques d'aujourd'hui, le dessin manuel des schémas appartient au passé. Le ST fournit aux programmeurs et aux ingénieurs de mise en service un outil performant optimisé pour des tâches plus complexes qui n'étaient auparavant pas possibles.

4 Programmation EDP sur l'appareil

Les modules logiques ont toujours été dotés de touches d'affichage et de programmation. En d'autres termes, ils offraient une unité de commande entièrement programmable, une unité de programmation et une unité de commande et d'affichage dans un seul appareil.

Le langage de programmation EDP permet d'effectuer l'ensemble du processus de programmation sur un ordinateur. De plus, l'EDP peut également être utilisé pour simuler le logiciel d'application et le visualiser sur un PC. Cependant, les techniciens qui mettent l'automate en service trouveront généralement utile de pouvoir vérifier l'état actuel des liaisons logiques, de régler les paramètres et d'effectuer une reprogrammation sans PC ou autre aide, simplement par le biais d'un navigateur, d'une tablette ou d'un smartphone.

Cela étant dit, la méthode de programmation EDP n'autorise pas les sous-routines et n'est pas compatible avec les langages de programmation décrits ci-dessus. Toutefois, un dispositif programmé en EDP peut être intégré dans un réseau de pointe « easy », avec toutes les options de communication proposées (échange de données).

Fig. 7 : L'utilisation d'un PC pour la programmation offre une plus grande flexibilité que la saisie de données sur le module logique.

4.1 Diagnostic en ligne – EDP

La méthode de programmation EDP offre l'avantage unique que le schéma peut être affiché sur l'appareil lui-même. Par conséquent, le suivi de l'état est également possible par le biais d'un navigateur Web, à condition qu'une connexion Ethernet soit disponible.

MW97 : = 0; // MOT mémoire avec ConcordMW97 : = 88; // Valeur à rechercherMW99 : = 100; // Régler le pointeur sur StartM10 : = FALSE; // Bit - la valeur est correcte - RESET// Rechercher la valeur à l'aide de la boucle WHILEWHILE MW99 < 110 AND NOT M10 DO IF MW98 = MW [MW99] THEN // Valeur de test atteinte MW97 = MW99; // La valeur atteint MW-No à MW97 M10 : = TRUE; // Valeur de bit définie atteinte END_IF ; MW99 ;= MW99 + 1 ; // Incrémenter le pointeur END_WHILE;



Fig. 8 : Suivi de l'état en EDP par le biais d'un navigateur Web sur un PC, une tablette ou un smartphone

4.1.1 Programmation sur l'appareil et programmation Web

Les mêmes actions peuvent être effectuées à l'aide d'un navigateur Web que sur l'appareil lui-même, y compris la programmation ou la reprogrammation. Normalement, les modules logiques ne sont pas programmés directement sur l'appareil. Néanmoins, cette option est disponible et peut être utile dans certaines situations difficiles.

Fig. 9 : Reprogrammation par le biais d'un navigateur Web

Résumé : L'option permettant de programmer le module logique directement depuis l'affichage permet des interventions rapides et fournit une bonne vue d'ensemble. Cependant, l'option de programmation de l'appareil depuis un PC offre une plus grande flexibilité. En fonction de l'application considérée, cette option ou ce mode de fonctionnement peuvent être sélectionnés.

5 Modularisation matérielle et logicielle

La modularisation a contribué de manière significative à réduire les coûts et les temps de développement et de mise en service dans le domaine de la construction de machines et de l'ingénierie des systèmes. Avec des composants de machine uniformes et standardisés, des quantités de production plus élevées deviennent possibles. Ces composants simplifient également la planification et la construction de machines. En même temps, les installations de production peuvent être conçues avec un degré élevé de flexibilité pour de futures extensions ou conversions. Par conséquent, les systèmes modulaires renforcent la sécurité des investissements.

L'easyE4 répond à toutes ces exigences, grâce au logiciel de développement easySoft7, au matériel périphérique et au concept de mise en réseau (connexions easyConnect locales et easyNET ou Modbus distantes).

5.1.1 Modularisation matérielle

La modularisation matérielle permet une configuration variable, c'est-à-dire que l'étude centralisée ou distante du module logique dépend uniquement dans une certaine mesure du nombre d'entrées et de sorties. Les facteurs déterminants sont les besoins d'installation du client final, les exigences de montage et de câblage, les tests fonctionnels prévus et le temps de mise en service disponible.

5.1.2 Modularisation logicielle

Les ensembles machine et système peuvent être représentés en tant que modules fonctionnels définis par l'utilisateur, ce qui permet la création de logiciels en conformité avec l'approche d'une solution mécanique. En d'autres termes, tout comme une installation de production est assemblée à partir de systèmes préfabriqués, le logiciel est également assemblé à partir de modules éprouvés (les blocs fonctionnels définis par l'utilisateur, "UF").

Programme principal établissant Interruption-routine

Même programme principal

Fonction utilisateur UF arbitraire

LDLD

UF01 ST

UF02 LD

UF03 FBD

UF04 ST

UF05 FBD

FBDFBD

STST

EDP

Fig. 10 : Conceptions de logiciels modulaires et méthodes de programmation applicables

5.1.3 Modularisation des réseaux

L'easyE4 connecte les appareils individuels (et donc les modules mécaniques) par le biais de réseaux easyNET et, si nécessaire, y compris par MODBUS TCP/IP, à l'aide du même câble Ethernet. L'easyE4 offre ces options de mise en réseau sans frais supplémentaires.La configuration du réseau doit également suivre la logique « easy » pour s'assurer que la technologie ne crée aucune dépendance à l'égard des experts. Pour cette raison, les utilisateurs peuvent compter sur des blocs fonctionnels prédéfinis (PT, GT ou PUT GET) et disposent également de nombreuses variables qui sont automatiquement échangées par le biais du réseau Ethernet easyNET. Cela signifie que presque aucun effort de programmation supplémentaire n'est requis, qu'il s'agisse d'une approche centrale ou distante.



Les réseaux easyNET individuels peuvent communiquer entre eux en tant que groupe (groupe NET), et cette approche modulaire peut également être utilisée pour concevoir des systèmes de production à grande échelle et d'autres systèmes.

Résumé : La conception matérielle, le logiciel d'application et les réseaux disponibles prennent tous en charge la mise en œuvre de systèmes modulaires.

6 Moteurs hautement dynamiques - blocs fonctionnels d'interruption

En règle générale, les machines et les systèmes sont évalués en fonction de leur productivité, de leur vitesse et de leurs variations quotidiennes de sortie (temps de configuration).

Les compteurs, comme ceux utilisés dans les mesures de distance ou les systèmes de convoyage, nécessitent des réactions rapides en temps réel, et il en va de même si les entrées doivent être commutées pour permettre le positionnement précis des emballages, pièces à usiner ou produits. Les processus utilisés pour les mesures de vitesse, le suivi et le positionnement des pièces, ainsi que pour la pesée, nécessitent des temps de réaction courts, voire des fonctions d'interruption. C'est pourquoi le nouveau module logique easyE4 est doté d'une fonction d'interruption intégrée.

Les routines d'interruption permettent au module logique de réagir sans délai aux signaux externes, messages d'erreur ou signaux similaires et d'exécuter les réponses correspondantes, à la manière d'un automate.

Des routines d'interruption commandées par compteur de signaux, par front ou par compteur temporisé sont disponibles et semblables à celles d'un automate plus complexe.

IC - Interruption contrôlée par compteur

ID - Interruption contrôlée par front

IT - Interruption contrôlée en durée

Blocs fonctionnels d’interruption

Fig. 11 : Exemples d'utilisation d'interruptions intégrées pour démarrer des routines programmables : une routine d'interruption déclenchée par un compteur, une interruption déclenchée par un front de signal (par exemple, la vitesse d'un tapis roulant) et une interruption déclenchée par le temps

6.1 Programmation des routines d'interruption

Le traitement des interruptions suit également le concept « easy » qui se base sur des blocs fonctionnels modulaires et s'appuie sur des méthodes de programmation familières. Les réponses d'interruption nécessaires peuvent être définies à l'aide des routines correspondantes. La programmation s'effectue en langage de schéma à contacts, schéma fonctionnel ou texte structuré.

Toutefois, le volume des langages individuels a été adapté aux exigences des routines d'interruption. Dans chaque routine d'interruption, les entrées et les sorties du bloc fonctionnel et les entrées et sorties physiques de l'unité de base sont disponibles. Il est donc logique de réserver le niveau d'E/S de l'unité de base aux processus plus rapides.

Résumé : Les modules logiques modernes permettent de mettre en œuvre avec succès des processus complexes et extrêmement précis de manière économique.

7 easySoft7 – outil logiciel universel pour le développement de projets

easySoft7 est l'outil universel de développement de projets pour les appareils easyE4, ainsi que pour les connexions réseau associées et les réglages nécessaires. Outre les capacités des méthodes de programmation disponibles (LD, FBD, ST, EDP), les facteurs déterminants pour le coût et la performance d'une solution d'automatisation sont les outils utilisés pour créer le projet et développer le logiciel d'application.

Les exigences relatives aux outils de développement d'automatisation modernes vont donc bien au-delà de la programmation et vont de la sélection des appareils à la simulation des programmes créés par les utilisateurs. C'est pourquoi il est logique d'utiliser le terme « environnement de développement intégré » (IDE).

7.1 Fonctions d'easySoft7

Les fonctions des plateformes de développement modernes sont les suivantes :• définition des conceptions de projet :

• mise en place des configurations des appareils,• contrôle de l'accès par le Web,• configuration des transferts d'e-mails,

• création de programmes pour tous les appareils de projet à l'aide des différentes méthodes de programmation (LD, FBD, ST) ;

• transfert de programmes et communication :• formatage des cartes SD et administration des données, • transfert des données enregistrées vers un ordinateur,• analyse, détection et identification des participants IP du

réseau,• simulation :

• vérification des fonctions logiques,• test et documentation des visualisations,• vérification des calculs mathématiques,• vérification de la robustesse de l'adressage indirect des

opérandes,• tests ne pouvant pas être réalisés lorsqu'un système

est en cours d'exécution (par exemple, définir les points d'arrêt).

7.2 Options avancées de création de programmes en ST

Les programmeurs expérimentés ont tendance à préférer le ST parce qu'il leur permet de créer des programmes à l'aide d'un simple éditeur de texte. Les traitements de texte (tels que Microsoft Word) sont généralement équipés de fonctions étendues de copie, de recherche et de remplacement, ainsi que de modules de texte et d'options de macro. Le code programme et les commentaires correspondants peuvent ensuite être transférés (copiés) vers la plateforme de développement de l'appareil d'automatisation et vérifiés pour détecter des erreurs de syntaxe à l'aide du traitement de texte standard (programmation). Le logiciel peut ensuite être testé en simulation avec définition des points d'arrêt. Un autre avantage est le transfert conditionnel de codes programme à partir d'autres systèmes d'automatisation programmables en ST.



7.3 Outils de création de logiciels d'application

Outre easySoft7 utilisé pour développer le logiciel d'application, la plateforme informatique et le système d'exploitation requis doivent également être pris en compte. easySoft7 n'est pas exigeant en termes de processeur et extension mémoire du PC et/ou portable. Bien que Windows 7 s'utilise de moins en moins, ce système d'exploitation et les ordinateurs plus anciens ne posent pas de problème à l'installation d'easySoft7.

7.4 Développement de projets par le biais d'un navigateur Web

Un autre outil de mise en service possible est Internet en combinaison avec un navigateur Web. Dans toutes les méthodes de programmation (LD, FBD, ST, EDP), les états des opérandes ainsi que les blocs fonctionnels prédéfinis et définis par l'utilisateur peuvent être lus et définis à l'aide d'un navigateur Web fonctionnant sous Windows, Apple, Android, etc. Le navigateur Web peut également afficher des visualisations en couleur et les touches P activées peuvent être utilisées en conséquence. Si la programmation a été réalisée en EDP, l'appareil peut même être reprogrammé par le biais du navigateur Internet.

Résumé : Les besoins matériels pour le développement du logiciel utilisateur ne sont pas très élevés ; l'environnement de programmation easySoft7 est performant, les exigences PC sont mineures et les options de navigateur Internet évolutives.

8 Outils de visualisation - affichage de texte

Les systèmes d'automatisation modernes sont non seulement utilisés pour les tâches de commande, mais aussi pour la mise en œuvre de niveaux d'affichage et de fonctionnement simples. Une caractéristique spécifique des modules logiques et systèmes d'automatisation intelligents est qu'ils sont équipés d'un écran et de touches qui peuvent être utilisés pour implémenter une IHM simple.

Les outils nécessaires sont intégrés à easySoft7. Le formulaire de configuration s'ouvrant lorsqu'un bloc fonctionnel est appelé, active les outils de création d'une interface utilisateur simple en couleur.

8.1 Conception de la visualisation

La visualisation intégrée peut être configurée avec divers objets et en plusieurs langages. Le principe est le même que pour la programmation : efficacité et apprentissage rapide. Néanmoins, la gestion structurée du langage est possible (les visualisations peuvent être conçues en plusieurs langages) et des textes de message variables sont également disponibles. L'affichage multicolore n'est qu'une des nombreuses fonctions disponibles.

8.1.1 Éléments et objets

Les écrans d'affichage sont créés à partir de différents objets ou éléments dotés de plusieurs options (affichage uniquement ou affichage et fonctionnement), et ils peuvent également être affichés dans différentes couleurs.

Fig. 12 : Le mot « alarm », le graphique à barres et un changement du vert au rouge sont utilisés pour indiquer la présence d'un message d'alarme

Éléments d'affichage :• Affichage de la valeur• Graphique à barres• Affichage binaire• Défilement de caractères• Texte déroulant• Texte du message• Affichage de la date et de l'heure• Affichage du relais temporisé

Éléments d'entrée :• Saisie de valeur• Bouton-poussoir à accrochage• Sélection du message texte• Saisie de la date et de l'heure• Saisie du relais temporisé

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Fig. 13 : Création d'une visualisation : l'affichage est une fonction importante des modules logiques



8.1.2 Conception d'interfaces homme-machine

Les options de visualisation décrites ci-dessus présentent un intérêt particulier pour les systèmes et la construction de machines, car elles permettent aux utilisateurs de créer leurs propres menus de mise en service, y compris les contrôles de processus avec des fenêtres de position, la surveillance des performances et de nombreuses autres fonctions. Comme l'affichage intégré du module logique n'est pas toujours suffisant pour faire fonctionner une machine ou un système, des affichages externes supplémentaires sont souvent nécessaires. Ainsi, il est possible de transférer les informations d'affichage vers un écran tactile au moyen de l'interface Ethernet intégrée. Aucun logiciel de visualisation supplémentaire n'est requis sur ces appareils si la représentation IDE d'easyE4 est jugée suffisante. Cela permet de mettre en œuvre des interfaces homme-machine économiques. Et grâce à l'option d'installation d'un logiciel de visualisation supplémentaire sur les écrans tactiles ou d'utilisation de différentes tailles d'affichage, la facilité d'utilisation est garantie.

Fig. 14 : Écran externe easyE4 fonctionnant avec GALILEO, le logiciel de visualisation performant

Résumé : Les modules logiques permettent la mise en œuvre de petits affichages sur mesure qui ressemblent aux possibilités offertes par un système de visualisation à part entière, et en combinaison avec de plus grands écrans tactiles externes, ils peuvent également être utilisés pour implémenter une IHM complète.

9 Simulation

Les simulations sont un outil important pour s'assurer que le processus de mise en service commence par un logiciel aussi exempt d'erreurs que possible. Certaines erreurs, qui peuvent conduire à la fin soudaine du traitement cyclique du programme d'automatisation, peuvent ainsi être éliminées avant la mise en service réelle. Cela réduit considérablement le temps de mise en service du système et réduit également les coûts.

A cet effet, l'environnement easySoft7 est doté d'une option de simulation intégrée. Cela permet d'effectuer de nombreux contrôles avant la mise en service, qui seront expliqués en détail ci-après.

9.1 Simulation des fonctions

La simulation des fonctions du circuit est le moyen idéal de tester et de vérifier les idées d'automatisation et les stratégies de solution avant de mettre en œuvre les contrôles réels.

9.2 Définition des points d'arrêt

Il est difficile d'isoler les erreurs de calcul mathématique lors du traitement cyclique d'un automate classique. Grâce aux programmes de simulation des modules logiques disponibles aujourd'hui, il est possible d'effectuer des calculs mathématiques par instruction et de tester divers paramètres. De cette façon, des calculs mathématiques complexes peuvent être soigneusement vérifiés avant la mise en service.Les erreurs de pointeur dans l'adressage indirect sont encore plus graves. Les erreurs de fonctionnement, les appareils d'entrée défectueux ou les interruptions du bloc d'alimentation peuvent entraîner un accès incorrect du pointeur aux opérandes du logiciel, ce qui peut entraîner des dommages. Il est donc nécessaire d'examiner soigneusement les causes probables des erreurs de pointeur ainsi que les réponses sûres (robustesse du logiciel utilisateur).

9.3 Facilité de réglage et de surveillance grâce à la fonction oscilloscope

Grâce à la fonction oscilloscope du module logique, les signaux analogiques peuvent être suivis et visualisés par rapport à d'autres variables. Il est ainsi très facile de tester les signaux analogiques avant la mise en service et d'éliminer ou de détecter les sources d'erreur.

Dans cet exemple, l'oscilloscope a enregistré une rampe générée par un temps de cycle constant (bloc fonctionnel ST).

Fig. 15 : La fonction oscilloscope permet de régler et de surveiller les réglages des valeurs analogiques

9.4 Simulation de la visualisation (relais de texte)

L'ensemble de la visualisation peut être testé en mode simulation. En outre, cette option peut également être utilisée pour former le personnel de mise en service et de maintenance ou pour créer des manuels spécifiques à un projet.

Formulaire de variation

MaxErrInkr :

Agir. Formulaire/h

Retour : P1

4

Vmax : 55 cm/s

2978

Fig. 16 : Exemple d'écran de mise en service et de maintenance d'un module logique (simulation)

Résumé : La puissante fonction de simulation permet de gagner un temps précieux lors de la programmation, de la mise en service et de la livraison du projet.



10 Conclusion

Ces dernières années, certains experts ont remis en question l'utilité des modules logiques, car la programmation graphique basée sur des schémas est largement perçue comme trop restrictive et peu pratique. En outre, les appareils n'étaient souvent pas assez flexibles ou extensibles pour les applications plus complexes. Cependant, comme nous l'avons démontré, le domaine d'application des modules logiques s'est largement étendu grâce à des langages de programmation évolutifs et à l'option d'extension modulaire, et pour de nombreuses applications, même celles de complexité moyenne, ils offrent désormais une alternative économique et conviviale à un automate classique. • Le fait que les entrées et sorties TOR et analogiques de

l'easyE4 puissent être facilement étendues signifie que des changements de système ultérieurs ne seront généralement pas nécessaires.

• La modularisation du logiciel favorise la conception modulaire des systèmes et machines en facilitant d'être réutilisé dans des applications similaires, ce qui réduit considérablement les temps de mise en service.

• En utilisant leurs propres blocs fonctionnels sur mesure et protégés, les entreprises peuvent se constituer une bibliothèque spécialisée de blocs pouvant être réutilisés dans n'importe quel module logique et même, sous une forme légèrement modifiée, par un automate.

• De nombreuses autres fonctions, telles que les interruptions, la synchronisation temporelle hors grille très précise, plusieurs versions de langage au sein d'un système et l'option de visualisation intégrée, transforment les modules logiques modernes en une nouvelle classe d'appareils d'automatisation intelligents.

Lectures complémentaires

Ulrich Kanngießer : Programmierung mit Strukturiertem Text, Berlin 2018, VDE Verlag

Ulrich Kanngießer : Steuerung und Regelung mit easyE4, Berlin 2019, VDE Verlag

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