Programmer en ladder

Les langages normalisés :

Une même recette peut s'écrire en phrases, se dessiner en schéma ou se découper en étapes numérotées. De même, la norme IEC 61131-3 propose plusieurs langages pour écrire un programme, chacun parlant à son public :

• LD, le ladder« Échelle » : deux montants verticaux, des barreaux horizontaux ou schéma à contacts : le plus proche du schéma électrique, celui des électriciens
• FBD, les blocs fonctions : les logigrammes ET, OU du cours de logique combinatoire
• ST, le texte structuré : proche d'un langage informatique, celui des programmeurs
• SFC, les diagrammes de séquence : la traduction du GRAFCET, pour les machines qui enchaînent des étapes

La liste d'instructions (IL) a été déclarée obsolète par la norme.

Lire une ligne de ladder :
Le ladder se lit comme un schéma de commande tourné d'un quart de tour : la phase à gauche, le neutre à droite. Imaginez que le courant coule de gauche à droite, comme l'eau dans un canal : si tous les contacts sur son chemin sont fermés, il atteint la bobine, qui s'active.

Du schéma au ladder : l'auto-maintien :

C'est le montage d'auto-maintien à arrêt prioritaire du cours précédent. Le film, image par image :

1. Appui sur Marche : I0.0 passe à 1, le courant traverse Arrêt puis Marche : la bobine Q0.0 s'active.
2. Aussitôt, le contact Q0.0, placé en parallèle sur Marche, se ferme.
3. On relâche Marche : le courant passe désormais par le contact de maintien. Q0.0 reste à 1 : la mémoire est faite !
4. Appui sur Arrêt : son contact s'ouvre et coupe la ligne en amont. Q0.0 retombe, le maintien s'ouvre, tout revient au départ.

Les repères :

• I : les entrées (I0.0 Marche, I0.1 Arrêt)
• Q : les sorties (Q0.0 le contacteur de la pompe)
• M : les mémoires internes, des « relais virtuels »

Le repérage varie d'un constructeur à l'autre (%I0.0, I0.0, X0…), le principe reste le même.
Le contact de maintien Q0.0 ne coûte rien : dans l'automate, on peut utiliser l'état d'une sortie autant de fois qu'on le souhaite.

Le piège du bouton arrêt NC :

Le bouton arrêt est câblé en NCNC : Normally Closed
NF en français : Normalement Fermé (sécurité positive). Au repos, il laisse passer le 24 V : l'entrée I0.1 est donc à 1, sa LED allumée.

Bouton Arrêt	Entrée I0.1	Contact | |	Résultat
Au repos	1, LED allumée	Fermé	La marche est possible
Appuyé	0, LED éteinte	Ouvert	Arrêt
Fil coupé	0, LED éteinte	Ouvert	Arrêt : sécurité positive !

On utilise donc un contact | | pour l'arrêt, comme sur l'illustration précédente.Retenez : le programme teste l'état de l'entrée, pas la nature du contact câblé.

Mémoires SET et RESET :

Plutôt qu'un auto-maintien, on peut utiliser deux bobines spéciales :

• (S) SET : met la variable à 1, elle y reste
• (R) RESET : la remet à 0

C'est la mémoire du cours de logique séquentielle, sans câblage.

Qui est prioritaire ?
Rappelez-vous le cycle : la dernière ligne écrite l'emporte. Placez le RESET après le SET, et l'arrêt devient prioritaire ; inversez-les, et c'est la marche qui gagne.

Attention : une mémoire SET conserve son état jusqu'au RESET. Selon le réglage, elle peut même survivre à une coupure de courant. Vérifiez qu'une remise sous tension ne relance pas la machine toute seule : la norme des machines demande justement qu'un retour de tension ne provoque pas de redémarrage dangereux.

Temporisations et compteurs :

• TON : temporisation travail (retard à l'enclenchement). Comme le bouton d'un téléphone qu'il faut tenir 3 secondes pour l'éteindre : relâché trop tôt, il ne se passe rien, et le décompte repart de zéro.
• TOF : temporisation repos (retard au déclenchement). Comme le ventilateur de salle de bains qui tourne encore quelques minutes après l'extinction de la lumière.
• TP : impulsion de durée fixe. Comme une minuterie d'escalier : un appui, et la lumière reste allumée un temps donné (un nouvel appui pendant l'impulsion ne la prolonge pas).
• CTU / CTD : compteur et décompteur. Comme l'afficheur de places d'un parking, qui compte et décompte à chaque passage.

Ce sont les chronogrammes du cours précédent, sans un seul relais temporisé.

Exemple sur le château d'eau :
Une TON démarre quand la pompe s'arrête ; tant que ses 2 minutes ne sont pas écoulées, elle interdit un nouveau démarrage : le moteur est protégé des démarrages à répétition. Un compteur totalise les démarrages pour planifier la maintenance.

Le GRAFCET pour les séquences :

Dès qu'une machine enchaîne des étapes (descendre, presser, remonter…), le ladder seul devient illisible. Le GRAFCET (norme NF EN 60848) décrit la séquence comme une recette de cuisine :
faire chauffer l'eau → quand elle bout → verser les pâtes → quand 10 minutes sont écoulées → égoutter.

• Étapes : des carrés numérotés, chacune porte des actions (l'étape initiale, celle du départ, est un double carré)
• Transitions : des traits entre étapes, avec une condition à remplir (réceptivité)

Dans une séquence simple, une seule étape est active à la fois, comme le pion d'un jeu de l'oie : il n'avance que quand la condition de la case est remplie.
Exemple d'une presse :
Étape 0 : attente → condition : bi-commande appuyée et pièce présente.
Étape 1 : descente → condition : fin de course bas.
Étape 2 : remontée → condition : fin de course haut → retour à l'étape 0.
Sur une vraie presse, la commande bimanuelle est aussi une sécurité : elle passe par un module de sécurité, comme vu au chapitre 2.

Il se programme directement en SFC, ou en ladder avec une mémoire par étape.