Voici une série d’exercices et un TP complet sur le contrôle d’une machine avec interlock en utilisant le langage ladder, adapté aux étudiants souhaitant développer leurs compétences en automatisation industrielle. Le sujet porte spécifiquement sur la programmation de systèmes industriels où le démarrage d’une machine est conditionné par des éléments de sécurité (interlock).
Objectif :
Créer un programme ladder simple pour démarrer une machine uniquement lorsque :
START_BUTTON
(NO).SAFETY
(NO).MACHINE_ON
(bobine pour activer la machine).Créez un programme ladder pour ces conditions. Lorsque les deux contacts (START_BUTTON
et SAFETY
) sont activés, la machine démarre. Si le système de sécurité est inactif (contact SAFETY
non activé), la machine ne doit pas démarrer.
Solution attendue :
|----[ START_BUTTON ]----[ SAFETY ]----( MACHINE_ON )----|
Explication :
START_BUTTON
simule le bouton de démarrage.SAFETY
est l’interlock de sécurité qui doit être actif pour démarrer la machine.MACHINE_ON
est activée, et la machine démarre.Objectif :
Modifier le programme précédent pour inclure un bouton d’arrêt d’urgence. Si ce bouton est pressé, la machine s’arrête immédiatement, même si START_BUTTON
et SAFETY
sont activés.
EMERGENCY_STOP
(NO).Ajoutez le bouton d’arrêt d’urgence à votre programme ladder. Si EMERGENCY_STOP
est activé (fermé), la machine doit s’arrêter immédiatement.
Solution attendue :
|----[ START_BUTTON ]----[ SAFETY ]----[ NOT EMERGENCY_STOP ]----( MACHINE_ON )----|
Explication :
EMERGENCY_STOP
est utilisé pour arrêter la machine lorsqu’il est activé.EMERGENCY_STOP
est activé (contact fermé), le courant ne peut plus passer à travers MACHINE_ON
, et la machine s’arrête.Objectif :
Ajouter une temporisation de 5 secondes avant le démarrage de la machine une fois que le bouton de démarrage et la sécurité sont activés.
TON1
(Temporisation de 5 secondes).Modifiez votre programme pour inclure une temporisation de 5 secondes entre le moment où le bouton de démarrage et l’interlock de sécurité sont activés, et le démarrage de la machine.
Solution attendue :
|----[ START_BUTTON ]----[ SAFETY ]----[ NOT EMERGENCY_STOP ]----[ TON1 ]----( MACHINE_ON )----|
TON1
: Déclenche un délai de 5 secondes avant l’activation de la bobine MACHINE_ON
.Explication :
START_BUTTON
, SAFETY
, et NOT EMERGENCY_STOP
sont activés, le temporisateur TON1
démarre.MACHINE_ON
s’active, démarrant ainsi la machine.Objectif :
Vous devez programmer deux machines (MACHINE_1
et MACHINE_2
) qui démarrent de manière séquentielle. MACHINE_2
ne peut démarrer que 10 secondes après le démarrage de MACHINE_1
.
MACHINE_1_ON
.MACHINE_2_ON
.TON2
(temporisation de 10 secondes pour démarrer MACHINE_2
).Créez un programme ladder où :
Solution attendue :
|----[ START_BUTTON ]----[ SAFETY ]----( MACHINE_1_ON )-----------------------|
|----[ MACHINE_1_ON ]----[ TON2, 10s ]----( MACHINE_2_ON )--------------------|
Explication :
MACHINE_1_ON
est activé, TON2
commence à compter 10 secondes.MACHINE_2_ON
est activé, démarrant ainsi la deuxième machine.Dans ce TP, les étudiants doivent programmer un système de contrôle d’une chaîne de production. Le système comprend trois machines qui doivent démarrer séquentiellement en fonction des conditions de sécurité et des temporisations.
Dans une chaîne de production :
START_BUTTON
(NO).SAFETY
(NO).EMERGENCY_STOP
(NO).MACHINE_1_ON
.MACHINE_2_ON
.MACHINE_3_ON
.TON1
(5 secondes pour machine 2), TON2
(10 secondes pour machine 3).Analyse du système :
Programmation :
Logique ladder :
START_BUTTON
et SAFETY
sont activés.EMERGENCY_STOP
arrête immédiatement toutes les machines.Exemple de solution :
|----[ START_BUTTON ]----[ SAFETY ]----[ NOT EMERGENCY_STOP ]----( MACHINE_1_ON )----|
|----[ MACHINE_1_ON ]----[ TON1, 5s ]------------------------------------( MACHINE_2_ON )----|
|----[ MACHINE_2_ON ]----[ TON2, 10s ]-----------------------------------( MACHINE_3_ON )----|
|----[ EMERGENCY_STOP ]-------------------------------------------------( MACHINE_OFF )----|
START_BUTTON
et SAFETY
.EMERGENCY_STOP
, et assurez-vous que toutes les machines s’arrêtent instantanément.Rédigez un rapport détaillant :
Pour les étudiants ayant maîtrisé les bases, ce TP peut être enrichi avec des fonctionnalités avancées afin de simuler un environnement de production industriel plus complexe.
TEMP_SENSOR
) avec une condition d’arrêt automatique (TEMP_ALARM
) qui stoppe la machine. Solution attendue : |----[ TEMP_SENSOR > TEMP_MAX ]-----( TEMP_ALARM )----|
|----[ TEMP_ALARM ]-----------------( MACHINE_OFF )----|
|----[ PRODUCT_SENSOR ]------------------[ CTU, COUNTER ]------------------|
|----[ COUNTER >= 100 ]-----------------( MAINTENANCE_SIGNAL )------------|
DISPLAY_STATUS
) qui activent des messages d’état sur l’écran selon les conditions de la machine.Capteur de Température et Sécurité :
Comptage de Produits et Maintenance :
Écran de Supervision :
Pour les étudiants ayant réalisé des extensions, le rapport final doit inclure des sections supplémentaires :
Ces extensions permettent aux étudiants de l’EPFL de pousser leur maîtrise de la programmation ladder dans des scénarios industriels plus complexes. Les extensions ajoutent des compétences en supervision, sécurité avancée, et suivi de production. A l’issue de ce TP, les étudiants apprennent à concevoir un système complet et robuste, répondant aux exigences industrielles modernes en termes de sécurité, de fiabilité, et d’optimisation des processus.
Voici un Travail Pratique (TP) conçu pour les étudiants universitaires en Belgique, dans le cadre d’un cursus en Génie Électromécanique, Automatisation Industrielle ou Électronique. Ce TP est conçu pour initier les étudiants aux systèmes de contrôle automatisé avec un automate programmable industriel (API/PLC) en utilisant le langage ladder.
Développer les compétences des étudiants en programmation ladder pour automatiser un processus de mélange et de transfert de liquides. Les étudiants devront programmer un système capable de :
Ce TP met en avant l’importance des temporisations, des capteurs de niveau et des conditions de sécurité pour un processus automatisé en milieu industriel.
Vous travaillez pour une entreprise de fabrication de produits chimiques qui a besoin d’un système de mélange automatisé pour garantir des proportions précises et une qualité constante. Le système doit remplir une cuve de mélange avec deux liquides dans des proportions de 60 % pour le liquide A et 40 % pour le liquide B, puis mélanger le contenu et transférer le mélange final vers une cuve de stockage.
Le processus de mélange comprend les étapes suivantes :
Remplissage de la cuve :
LEVEL_HIGH
) détecte lorsque la cuve est pleine.Mélange :
Transfert :
LEVEL_LOW
) détecte lorsque la cuve est vide.Entrées :
START_BUTTON
(NO).EMERGENCY_STOP
(NO).LEVEL_LOW
(NO).LEVEL_HIGH
(NO).Sorties :
PUMP_A
(pour remplir avec le liquide A).PUMP_B
(pour remplir avec le liquide B).MIXER
(pour mélanger les liquides).PUMP_TRANSFER
(pour vider la cuve de mélange).Remplissage :
PUMP_A
et PUMP_B
démarrent lorsque le bouton de démarrage est pressé et que le capteur LEVEL_LOW
est activé.PUMP_A
fonctionne jusqu’à atteindre 60 % de la capacité de la cuve, puis PUMP_B
complète les 40 % restants.LEVEL_HIGH
est activé, les pompes s’arrêtent.Mélange :
LEVEL_HIGH
est activé, MIXER
démarre et fonctionne pendant 15 secondes.MIX_TIMER
) arrête l’agitateur après le temps de mélange.Transfert :
PUMP_TRANSFER
se met en marche pour vider la cuve.LEVEL_LOW
indique que la cuve est vide.Sécurité :
EMERGENCY_STOP
est activé, toutes les pompes et l’agitateur doivent s’arrêter immédiatement.Implémentez les étapes du processus dans un programme ladder. Voici une structure suggérée pour chaque étape.
|----[ START_BUTTON ]--------------------( SYSTEM_START )-----------------|
|----[ EMERGENCY_STOP ]------------------( SYSTEM_STOP )------------------|
|----[ SYSTEM_START ]----[ LEVEL_LOW ]--------( PUMP_A_ON )---------------|
|----[ PUMP_A_TIME_REACHED ]------------------( PUMP_B_ON )---------------|
|----[ LEVEL_HIGH ]---------------------------( PUMPS_OFF )---------------|
PUMP_A
.PUMP_B
complète les 40 % restants jusqu’à ce que LEVEL_HIGH
s’active.|----[ LEVEL_HIGH ]----[ MIX_TIMER, 15s ]----( MIXER_ON )-----------------|
|----[ MIX_TIMER_DONE ]-----------------------( MIXER_OFF )---------------|
MIXER
s’arrête.|----[ MIX_TIMER_DONE ]----[ LEVEL_HIGH ]----( PUMP_TRANSFER_ON )---------|
|----[ LEVEL_LOW ]---------------------------( PUMP_TRANSFER_OFF )--------|
LEVEL_LOW
détecte une cuve vide, la pompe s’arrête.Utilisez un simulateur de PLC pour tester chaque étape du processus. Assurez-vous que le programme fonctionne correctement et respecte les conditions de sécurité et de remplissage.
PUMP_A
et PUMP_B
respectent les proportions de 60 % / 40 % et s’arrêtent lorsque la cuve est pleine.MIXER
fonctionne pendant 15 secondes une fois la cuve remplie.PUMP_TRANSFER
se déclenche après le mélange et s’arrête lorsque la cuve est vide.EMERGENCY_STOP
pour vérifier que toutes les opérations s’arrêtent immédiatement.Les étudiants doivent présenter un rapport détaillant :
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