Exercices Corrigés pour les Débutants en Langage Ladder

Voici une série d’exercices corrigés pour les débutants en langage ladder. Ces exercices couvrent les concepts de base, tels que les contacts, les bobines, les temporisateurs, et les compteurs. Chaque exercice est accompagné d’une solution détaillée.

Exercice 1 : Contrôle d’une lampe

Énoncé :
Créez un programme ladder qui allume une lampe lorsque le bouton poussoir est enfoncé.

Éléments :

• Bouton poussoir : PB1 (NO)
• Lampe : L1

Solution :

|----[ PB1 ]--------------------( L1 )--------------------|

Explication :

• Quand le bouton poussoir PB1 est enfoncé (NO), la lampe L1 s’allume.

Exercice 2 : Arrêt d’une machine

Énoncé :
Créez un programme qui arrête une machine lorsque le bouton d’arrêt est pressé.

Éléments :

• Bouton d’arrêt : STOP (NO)
• Machine : MACHINE1

Solution :

|----[ STOP ]--------------------( MACHINE1_OFF )----------|

Explication :

• Lorsque le bouton d’arrêt STOP est pressé, la sortie MACHINE1_OFF est activée, ce qui arrête la machine.

Exercice 3 : Démarrage d’une machine avec interlock

Énoncé :
Créez un programme qui démarre une machine seulement si le bouton de démarrage est pressé et si la sécurité est active.

Éléments :

• Bouton de démarrage : START (NO)
• Sécurité active : SAFETY (NO)
• Machine : MACHINE1

Solution :

|----[ START ]----[ SAFETY ]----------------( MACHINE1_ON )----|

Explication :

• La machine MACHINE1 ne démarre que lorsque START et SAFETY sont tous deux activés.

Exercice 4 : Utilisation d’un temporisateur

Énoncé :
Créez un programme qui active une alarme pendant 10 secondes après qu’un capteur de mouvement a détecté un mouvement.

Éléments :

• Capteur de mouvement : MOTION_SENSOR (NO)
• Alarme : ALARM
• Temporisateur : TON1 (10 secondes)

Solution :

|----[ MOTION_SENSOR ]-------[ TON1 ]--------------( ALARM )-------|
|                 |                                      |
|                 |------( TON1_START )-----------------|

Explication :

• Lorsque MOTION_SENSOR est activé, le temporisateur TON1 démarre. Si le capteur reste actif pendant 10 secondes, l’alarme ALARM s’active.

Exercice 5 : Compteur de produits

Énoncé :
Créez un programme qui compte le nombre de produits passant par un capteur et affiche le total sur un compteur. Le compteur doit se réinitialiser lorsque le bouton de réinitialisation est pressé.

Éléments :

• Capteur : PRODUCT_SENSOR (NO)
• Compteur : COUNTER (max 10)
• Bouton de réinitialisation : RESET (NO)

Solution :

|----[ PRODUCT_SENSOR ]----------------( COUNTER_INC )-------|
|----[ RESET ]------------------------( COUNTER_RESET )------|

Explication :

• Chaque fois que PRODUCT_SENSOR détecte un produit, le compteur COUNTER s’incrémente.
• Lorsque le bouton RESET est pressé, le compteur COUNTER est réinitialisé à zéro.

Exercice 6 : Système de sécurité

Énoncé :
Créez un programme qui active une alarme de sécurité si un capteur de porte est ouvert et si un système de sécurité n’est pas désactivé.

Éléments :

• Capteur de porte : DOOR_SENSOR (NO)
• Système de sécurité désactivé : SECURITY_OFF (NO)
• Alarme : SECURITY_ALARM

Solution :

|----[ DOOR_SENSOR ]----[ NOT SECURITY_OFF ]----------( SECURITY_ALARM )----|

Explication :

• Si le capteur de porte DOOR_SENSOR est ouvert et que SECURITY_OFF est inactif, l’alarme de sécurité SECURITY_ALARM s’active.

Exercice 7 : Alternance de deux lampes

Énoncé :
Créez un programme qui fait clignoter alternativement deux lampes lorsque le bouton de démarrage est enfoncé.

Éléments :

• Bouton de démarrage : START (NO)
• Lampes : LAMP1, LAMP2
• Temporisateur : TON_BLINK (1 seconde)

Solution :

|----[ START ]-----------------------------------[ TON_BLINK ]--------|
|                 |                                           |
|                 |------( LAMP1_ON )-----------------------|
|                 |------( LAMP2_OFF )----------------------|

Explication :

• Lorsque le bouton START est pressé, le temporisateur TON_BLINK commence. LAMP1 s’allume pendant 1 seconde, puis LAMP2 s’allume pendant 1 seconde, et ainsi de suite.

Exercice 8 : Séquence d’opérations

Énoncé :
Créez un programme qui active un moteur, puis une fois le moteur en marche, active un convoyeur après 5 secondes.

Éléments :

• Moteur : MOTOR (ON)
• Convoyeur : CONVEYOR (ON)
• Temporisateur : TON_DELAY (5 secondes)

Solution :

|----[ MOTOR_ON ]------------------[ TON_DELAY ]----------------( CONVEYOR_ON )----|

Explication :

• Lorsque le moteur MOTOR est activé, le temporisateur TON_DELAY démarre. Après 5 secondes, le convoyeur CONVEYOR s’active.

Ces exercices fournissent une bonne base pour comprendre le langage ladder. Ils peuvent être réalisés dans un simulateur de PLC ou directement sur un automate programmable, permettant aux débutants de se familiariser avec les concepts de programmation de manière pratique.

Voici un exemple de Travail Pratique (TP) basé sur le programme universitaire belge en informatique industrielle et automatisation, intégrant l’utilisation du langage ladder pour la programmation d’automates programmables industriels (API/PLC). Ce TP vise à développer des compétences pratiques en automatisation, avec des tâches couramment rencontrées dans l’industrie.

TP : Programmation d’un système de convoyeur automatisé avec un API en utilisant le langage ladder

Objectifs pédagogiques

1. Comprendre les principes de base du langage ladder pour programmer un automate.
2. Savoir utiliser des contacts, des bobines, des temporisateurs et des compteurs dans un programme ladder.
3. Être capable de programmer un automate pour contrôler un système industriel simple (convoyeur).
4. Développer des compétences en débogage et simulation de programmes ladder.

Matériel requis

• Un logiciel de simulation PLC (ex. : Tia Portal, RSLogix ou autre logiciel compatible avec le ladder).
• Automate programmable (si disponible physiquement) ou simulateur.
• Un ordinateur avec les outils de développement ladder installés.

Scénario industriel

Une entreprise de conditionnement utilise un système de convoyeur pour transporter des boîtes vers une station de remplissage. Le convoyeur doit être contrôlé de manière à s’arrêter automatiquement lorsque la boîte atteint un capteur à la station de remplissage, puis redémarrer une fois la boîte remplie.

Problématique à résoudre

Vous devez programmer un automate programmable pour contrôler le système de convoyeur avec les exigences suivantes :

1. Le convoyeur démarre lorsque l’opérateur appuie sur un bouton de démarrage.
2. Le convoyeur s’arrête automatiquement lorsque la boîte atteint un capteur à la station de remplissage.
3. Après 10 secondes (temps de remplissage), le convoyeur redémarre automatiquement pour transporter la boîte suivante.
4. Si l’opérateur appuie sur un bouton d’arrêt d’urgence, le convoyeur s’arrête immédiatement.

Tâches

Partie 1 : Analyse du système

Identifiez les entrées et les sorties nécessaires pour le système :

• Entrées :
  • Bouton de démarrage (NO) : START_BUTTON
  • Capteur de présence de boîte (NO) : BOX_SENSOR
  • Bouton d’arrêt d’urgence (NO) : EMERGENCY_STOP
• Sorties :
  • Activation du convoyeur : CONVEYOR_ON

Créez le diagramme ladder qui correspond à cette logique de fonctionnement. Utilisez des contacts NO/NC, bobines, temporisateurs et, si nécessaire, des relais auxiliaires.

Partie 2 : Programmation en langage ladder

Logique de démarrage et arrêt d’urgence :

• Si le bouton START_BUTTON est pressé, le convoyeur démarre.
• Si le bouton EMERGENCY_STOP est pressé, le convoyeur s’arrête immédiatement.

|----[ START_BUTTON ]-------------------------------------( CONVEYOR_ON )----|
|----[ EMERGENCY_STOP ]-----------------------------------( CONVEYOR_OFF )---|

Logique de capteur et temporisation :

• Lorsque le capteur détecte la présence d’une boîte, le convoyeur s’arrête.
• Un temporisateur de 10 secondes est utilisé pour simuler le temps de remplissage de la boîte.
• Après 10 secondes, le convoyeur redémarre automatiquement pour la boîte suivante.

|----[ BOX_SENSOR ]-----------------[ TON, 10s ]-----------------( CONVEYOR_STOP )----|
|                                               |
|                                               |------[ TIME_UP ]-------------------( CONVEYOR_START )----|

3. Réinitialisation du système :

• Le système peut être réinitialisé en appuyant à nouveau sur START_BUTTON après l’arrêt d’urgence.

|----[ START_BUTTON ]-----------------------------------------( RESET_SYSTEM )----|

Partie 3 : Simulation et débogage

1. Une fois le programme complété, utilisez le logiciel de simulation pour tester votre logique ladder.
2. Assurez-vous que :

• Le convoyeur démarre et s’arrête selon les conditions requises.
• Le temporisateur fonctionne correctement, en arrêtant le convoyeur pendant 10 secondes, puis le redémarre.
• Le bouton d’arrêt d’urgence arrête immédiatement le système et il est réinitialisable avec START_BUTTON.

Partie 4 : Rapport

Rédigez un rapport décrivant les étapes de développement du programme, les problèmes rencontrés et les solutions apportées. Le rapport doit inclure :

• Le schéma ladder final.
• Une explication détaillée de la logique de fonctionnement.
• Les résultats des tests de simulation.

Barème de notation

• Compréhension des concepts (20%) : Capacité à analyser le problème et à identifier les entrées/sorties nécessaires.
• Programmation ladder (40%) : Qualité de la programmation ladder, utilisation correcte des contacts, bobines, temporisateurs.
• Simulation et débogage (20%) : Test et débogage du programme en simulation, efficacité de la solution proposée.
• Rapport (20%) : Clarté et précision dans la présentation du travail, diagrammes et explications.

Conclusion

Ce TP permet aux étudiants de comprendre et d’appliquer les concepts fondamentaux du langage ladder dans un contexte industriel. La réalisation de cette tâche leur permet de simuler un scénario réaliste où le contrôle d’un système automatisé est essentiel pour l’efficacité d’une production industrielle.

Extension possible : Pour des étudiants plus avancés, vous pourriez ajouter des tâches comme l’implémentation de plusieurs convoyeurs en chaîne ou l’ajout de conditions supplémentaires pour les opérations en cas de défaillance de capteurs.

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