PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Tutoriel PLCopen 1 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Harmoniser la manière de voir le contrôle Le futur est là Eelco van der Wal Managing Director PLCopen Trad. : J. M. Boissard PLCopen 2 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Fiction? Imaginez … * * * • Vous travaillez dans le domaine du contrôle industriel Avec 4 marques de manufacturiers Chacun utilisant un dialecte différent pour chacun de ses langages Luttant pour harmoniser vos programmes entre vos programmeurs, vos ingénieurs électrique et votre personnel d’entretien dans l’usine • * et découvrant que vos concurrents font mieux que vous Pourquoi? Qu’est-ce qui cloche ? PLCopen 3 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming C’est la jungle !!!!!! Tous ces problèmes peuvent être résolus en grande partie par un standardisation. . . Et un tel standard existe PLCopen 4 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 “La meilleure chose qui pouvait arriver dans le contrôle industriel” “The best thing that happened to industrial control” Sugar Lantic on Automation Maillist PLCopen 5 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Les 7 parties du standard IEC 61131 -1 Présentation générale, définitions -2 Quincaillerie (Hardware) -3 Langages de programmation -4 Guides d’utilisation -5 Spécifications du service de messagerie (communications) -7 Logique floue (Fuzzy Logic) -8 Guides d’implémentation PLCopen 6 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Langages de programmation / Programmation du contrôle industriel L’interface entre le programmeur et le système de contrôle PLCopen 7 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Langages de programmation / Programmation du contrôle industriel. . . avec le support pour les gens. . . avec chacun leur approche PLCopen 8 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? PLCopen 9 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Utilisateur? Quels utilisateurs? Procédé séquentiel Procédé continu VOUS ? ? Intégrateur de système Formation Programmation Maintenance PLCopen 10 printed at 10/31/2021 Installation http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Utilisateur? Quels utilisateurs? • Lignes de production automobile • Usine d’épuration • Industrie Agroalimentaire et conditionnement • Fabrication de câble • Stérilisation de procédés pharmaceutique ou de fabrication de semiconducteurs • Manège de parc d’attraction • Usine de traitement de déchets radioactifs Cette grande diversité exige beaucoup de différentes compétences, de différentes approches PLCopen 11 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u. Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) PLCopen 12 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires ré-utilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) PLCopen 13 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) u Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires ré-utilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) Réduire les erreurs d’interprétation et de compréhension PLCopen 14 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) u Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires ré-utilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) u Réduire les erreurs d’interprétation et de compréhension Réutiliser des techniques de programmation dans différents environnements (Contrôle industriel général) PLCopen 15 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) u Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires ré-utilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) u Réduire les erreurs d’interprétation et de compréhension u Réutiliser des techniques de programmation dans différents environnements (Contrôle industriel général) Combiner harmonieusement différents composants, et procédures de différents projets, locations, compagnies ou pays PLCopen 16 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) u Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires ré-utilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) u Réduire les erreurs d’interprétation et de compréhension u Réutiliser des techniques de programmation dans différents environnements (Contrôle industriel général) u Combiner harmonieusement différents composants, et procédures de différents projets, locations, compagnies ou pays Accroitre l’interconnectivité des procédés (protection de l’investissement) PLCopen 17 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Quels sont les avantages d’un tel standard ? u Réduire le gaspillage de ressources humaines (dans la formation, le déverminage, la maintenance et la documentation) u Se concentrer sur la solution du problème via la conception de programmes modulaires réutilisables (Réduction de l’investissement pour l’application et de la dépendance aux fournisseurs) u Réduire les erreurs d’interprétation et de compréhension u Réutiliser des techniques de programmation dans différents environnements (Contrôle industriel général) u Combiner harmonieusement différents composants, et procédures de différents projets, locations, compagnies ou pays u Accroître l’inter connectivité des procédés (protection de l’investissement) PLCopen 18 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Les Avantages clés de IEC 61131 -3 • Programmes structurés – par l’utilisation de configurations, ressources et des unités d’organisation de programmes UOP (sections) Program Organization Units (POUs) • Strucure solide des données – à travers l’utilisation de langages qui restreignent les opérations aux types de variables appropriées • Contrôle de l’exécution – par le découpage en tâches • Conduite de séquences complexes – par les grafcets (Sequential Function Charts, SFC) • Encapsulation – par l’utilisation de structures et de données complexes des UOPs (POUs), PLCopen 19 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Un exemple: Système de contrôle de fermentation Courtoisie de Omron Electronics PLCopen 20 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Procédé de fermentation agitateur Valve d’alimentation Remplissage Agent acide Agent basique Senseur de température Senseur de p. H Bande chauffante Valve de sortie du produit Vidage PLCopen 21 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Décomposition du procédé de fermentation • Séquence principale e. g. Principales séquences: - remplissage, chauffage, brassage, fermentation, tirage, nettoyage. • Contrôle des valves e. g. Opération des valves de remplissage et de vidage • Contrôle de Temperature pour contrôller la température du réservoir et moduler le chauffage • Contrôl de l’agitateur pour activer le moteur de l’agitateur selon les consignes de la séquence principale • Control du p. H pour contrôller l’acidité du produit à fermenter et ajouter au besoin un agent acide ou basique PLCopen 22 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Programme du contrôle de la fermentation Cont. Température Chauffe Heat Set. Point Capteur de température PV Refroidi Cool Capteur de p. Hr Control du p. H Agent acide Séquence principale Départ Arrêt Durée Start Temp Stop p. H Duration Agitation Set. Point PV Add. Acid Agent basique Add. Alkali Contrôle de l’agitateur Vitesse de l’agitateur Fill. State Set. Point Motor. Speed PV Vitesse d’agitation Contrôle des valves Remplissage State Fill Positions des valves Harvest PLCopen 23 printed at 10/31/2021 Vidage http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Séquence principale (SFC) Montre les principales phases du procédé PLCopen 24 printed at 10/31/2021 S 1 N Initialisation S 2 N Remplir S 3 N Chauffer S 4 N Fermenter S 5 N Vider S 6 N Nettoyer http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Survol. . . PLCopen 25 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Le Standard IEC 61131 -3 Éléments communs Common Elements Langages de programmation Programming Languages PLCopen 26 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Le Standard IEC 61131 -3 Éléments communs Common Elements Langages de programmation Programming Languages PLCopen 27 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Les Langages de Programmation IEC 61131 -3 Texte structuré Liste d’instruction Instruction List LD A ANDN B ST C C: = A AND NOT B Diagramme bloc Function Block Diagram AND A Structured Text Diagramme en echelle Ladder Diagram A B C C -| |--|/|--------( ) B PLCopen 28 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Les éléments communs comprennet : u. Variables, Types de données et Déclarations u. Configuration, Ressources et Tâches u. Fonctions, Fonction Blocs et Programmes u. Grafcet (Sequential Function Charts) PLCopen 29 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments communs Variables • Representation symbolique via les étiquettes (labels) • Zone réservées pour le mapping des E/S • Le code est indépendant du hardware Qu’est-ce que ceci? 0101 1010 PLCopen 30 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments communs Types de données comme: BOOL BYTE INTEGER : SINT, DINT, LINT USINT, UDINT, ULINT REAL, LREAL DATE TIME_OF_DAY DATE_AND_TIME STRING PLCopen 31 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Déclaration de variable u Les variables sont déclarées par une étiquette textuelle: l Un but: local (ou global) l Passage paramètres explicites par des variables (entrées ou sorties) l allocation de la mémoire u Lors de leur déclaration on peut y inclure les valeurs initiales u Associées au Unité d’Organisation de Programme (Fonction, Bloc Fonction ou Programme) PLCopen 32 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Déclaration de variable Mot clé Usage de la variable VAR Interne à l’unité d’organisation (POU) VAR_INPUT Origine externe, non modifiable dans l’unité VAR_OUTPUT Générée par l’unité aux entités externes VAR_IN_OUT Origine externe, mais peuvent être modifiée par l’unité VAR_EXTERNAL Fournie par configuration via VAR_GLOBAL Déclaration variable globale VAR_ACCESS Déclaration du chemin d’accès RETAIN Variables rétentives CONSTANT Constante (ne peu pas être modifiée) AT Assignement d’une location PLCopen 33 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Déclarations de variable : exemple VAR CONDITION_RED : BOOL; IBOUNCE : WORD; MYDUB : DWORD; AWORD, BWORD, CWORD: INT; OKAY : STRING[10] : = ‘OK’; END_VAR PLCopen 34 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments Communs Types de données & Variables Mais aussi: Vos propres types de données… Et types dérivés PLCopen 35 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Types de données dérivés Dérivation directe depuis des types élémentaires e. g. : TYPE R : REAL ; END_TYPE Type de données énumérés, e. g. : TYPE ANALOG_SIGNAL_TYPE : (SINGLE_ENDED, DIFFERENTIAL) ; END_TYPE Sous-groupe de type de données (Sub-range), e. g. : TYPE ANALOG_DATA : INT (-4095. . 4095) ; END_TYPE Types de données en tableau (Array), e. g. : TYPE ANALOG_16_INPUT_DATA : ARRAY [1. . 16] OF ANALOG_DATA ; END_TYPE PLCopen 36 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Vos propres types de données: types dérivés PLCopen 37 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Vos propres types de données: types dérivés TYPE ANALOG_DATA : INT (-4095. . 4095) ; END_TYPE PLCopen 38 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Vos propres types de données: types dérivés TYPE ANALOG_SIGNAL_TYPE : (SINGLE_ENDED, DIFFERENTIAL) ; END_TYPE PLCopen 39 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Variables directes : % Préfixe défaut I Q M X None B W D L Signification Entrée Sortie Bit mémoire Bit de mot Byte (8 bits) Word (16 bits) Double word (32 bits) Long (quad) word (64 bits) PLCopen 40 printed at 10/31/2021 Type par BOOL BYTE WORD DWORD LWORD http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments Communs Éléments communs Types de données & Variables Configuration Ressources Tâches PLCopen 41 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Communication Function PLCopen 42 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Ressource Communication Function PLCopen 43 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Ressource Tâche Communication Function PLCopen 44 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Ressource Tâche Programme Chemin du contrôle de l’exécution Communication Function PLCopen 45 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Ressource Tâche FB Fonction Bloc Programme FB FB Chemin du contrôle de l’exécution Chemin d’accès Communication Function PLCopen 46 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 Modèle de programme Configuration Ressource Tâche Chemin d’accès de. Variable FB Fonction Bloc Programme FB FB Variables directes et globales Variable Chemin du contrôle de l’exécution Chemin d’accès Fonctions de Communication PLCopen 47 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 vs PLC conventionnel Configuration Ressource Tâche Chemin d’accès de. Variable FB Fonction Bloc Programme FB FB Variables directes et globales Chemin d’accès Fonctions de Communication PLCopen 48 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Configuration des éléments u. Configuration u. Ressources u. Tâches u. Variables globales u. Chemins d’accès PLCopen 49 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Configuration, Ressources et Chemins d’accès (-Déclaration) CONFIGURATION … END_CONFIGURATION VAR_GLOBAL … END_VAR (within CONFIGURATION) RESOURCE … ON … END_RESOURCE VAR_GLOBAL … END_VAR (within RESOURCE) PERIODIC TASK NON-PERIODIC TASK PLCopen 50 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments Communs ÉLÉMENTS COMMUNS Types de données & Variables Configuration, Ressources, Tâches Unités d’organisation de programmes (POU) * Fonctions * Fonction Blocs * Programmes PLCopen 51 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Fonctions …. . * Fonctions Standards ADD, SQRT, SIN, COS, GT, MIN, MAX, AND, OR, etc. * Fonctions définies: FUNCTION SIMPLE_FUN : REAL VAR_INPUT A, B : REAL; C : REAL : = 1. 0; END_VAR SIMPLE_FUN : = A*B/C; END FUNCTION PLCopen 52 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming …. & Blocs Fonction u. Blocs Fonction Standard PLCopen 53 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming …. & Blocs fonction u. Blocs fonction standards u. Blocs fonction additionnels PLCopen 54 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming …. & Blocs fonctions u. Blocs fonction additionels u. Blocs de fonction définis PLCopen 55 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming …. & Blocs fonctions u. Blocs fonction additionnels u. Blocs de fonction définis u. Les blocs de fonctions sont réutilisables à volonté… PLCopen 56 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Exemple de bloc fonction REAL Hysterisis XIN 1 Q XIN 2 EPS BOOL Q 1 0 EPS XIN 2 PLCopen 57 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Exemple de bloc fonction FUNCTION_BLOCK HYSTERISIS REAL Hysterisis XIN 1 Q XIN 2 EPS VAR_INPUT BOOL XIN 1, XIN 2 : REAL; EPS : REAL; (* Hysterisis band *) END_VAR VAR_OUTPUT Q : BOOL : = 0 END_VAR IF Q THEN Q IF XIN 1 < (XIN 2 -EPS) THEN 1 END_IF; Q : = 0 (* XIN 1 decreasing *) ELSIF XIN 1 > (XIN 2 + EPS ) THEN 0 Q : = 1; (* XIN 1 increasing *) EPS END_IF; END_FUNCTION_BLOCK XIN 2 PLCopen 58 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Programmes : conception hiérarchisée Start : BOOL; Emergency : BOOL; Limit : INT; Automation application INPUT OUTPUT IN_OUT EXTERNAL FUNCTION_BLOCK PROGRAM Type Local GLOBAL INPUT FUNCTION Type PLCopen 59 printed at 10/31/2021 Local http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Modèle de Programmation PLCopen 60 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming IEC 61131 -3 : Éléments Communs ÉLÉMENTS COMMUNS a. o. Types de données Variables Unités d’organisation de programmes * Fonctions * Blocs Fonction * Programmes Configuration, Ressources, Tâches Grafcet (SFC) * Étapes * Transitions * Blocs d’action PLCopen 61 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Grafcet Sequential Function Chart, SFC u Technique graphique puissante pour DÉCRIRE l’évolution séquentielle d’un programme de contrôle u Utile pour décomposer un problème de contrôle u Montre clairement le cheminement et aussi très efficace pour un diagnostique rapide PLCopen 62 printed at 10/31/2021 Step 1 N FILL Transition 1 Step 2 S Empty Transition 2 Step 3 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Grafcet Sequential Function Chart, SFC u Technique graphique puissante pour DÉCRIRE l’évolution séquentielle d’un programme de contrôle Step 1 u Utile pour décomposer un problème de contrôle u Montre clairement le cheminement et aussi très efficace pour un diagnostique rapide u Les éléments de base sont les ÉTAPES avec les BLOCS D’ACTION et les TRANSITIONS avec leur RÉCÉPTIVITÉS N FILL Transition 1 Step 2 S Empty Transition 2 Step 3 u Choix de séquences et séquences parallèles PLCopen 63 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Le Standard IEC 61131 -3 Descendant Éléments Communs Langages de programmation Ascendant PLCopen 64 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org

PLCopen Standardization in Industrial Control Programming Les environnements de programmation au standard IEC 1131 -3 La plus part offrent: uÉcrans graphiques de programmation u. Plusieurs fenêtres simultanées usouris umenus déroulant u. Aide contextuelle u. Vérification du code durant la conception PLCopen 65 printed at 10/31/2021 http: //www. plcopen. org