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Automatisation d'usine et de machines

PAC soft PLC Win-GRAF : programmation IEC 61131-3 sur un PAC ICP DAS

Ce que sont les PAC Win-GRAF, les langages IEC 61131-3 et options d'E/S proposés, et quand un PAC est plus adapté qu'un automate classique.

PAC soft PLC Win-GRAF : programmation IEC 61131-3 sur un PAC ICP DAS
Photo : Farzad Nazifi · CC0 · Wikimedia Commons

Un soft PLC exécute des programmes de commande IEC 61131-3 sur un ordinateur industriel, au lieu d'un matériel automate dédié. ICP DAS propose cette approche avec les PAC Win-GRAF : des contrôleurs programmables d'automatisation intégrant le runtime Win-GRAF. Cet article explique ce qu'est un soft PLC Win-GRAF, quels langages et fonctions d'ingénierie il offre, comment les E/S sont ajoutées, et quand un PAC est un meilleur choix qu'un automate classique.

Ce qu'est un soft PLC Win-GRAF

Chaque PAC Win-GRAF combine un processeur, un système d'exploitation et un runtime Win-GRAF SoftLogic embarqué. Le programme de commande est écrit sur un PC dans le Win-GRAF Workbench, transféré vers le PAC et exécuté par cycles, comme sur un automate. Le système d'exploitation dépend de la famille : Windows CE 7.0 sur les WP-5238-CE7, WP-8x28-CE7 et WP-9x28-CE7, Windows CE 6.0 sur les XP-8x38-CE6, Windows 10 IoT Enterprise sur les XP-9xx8-IoT, et Linux avec le noyau temps réel Xenomai sur le RPAC-2658M.

Comme le PAC dispose d'un système d'exploitation complet, d'autres logiciels peuvent fonctionner en parallèle du programme de commande. Les modèles Windows CE prennent en charge des applications écrites en VB.NET ou C# avec Visual Studio 2008, qui échangent des données avec l'application Win-GRAF, par exemple pour une IHM ou la gestion de données. Pour les machines construites autour d'un PC, le Win-GRAF PC Runtime transforme un PC Windows standard ou industriel en soft PLC. Il est fourni avec une clé USB, et le Workbench n'est pas inclus dans ce package.

Langages et fonctions d'ingénierie

Le Win-GRAF Workbench prend en charge les cinq langages définis par la norme IEC 61131-3 :

  • Ladder (LD) pour la logique discrète, facile à suivre pour les électriciens
  • Diagramme de blocs fonctionnels (FBD) pour le flux des signaux et les boucles de régulation
  • Texte structuré (ST) pour les calculs, les boucles et le traitement des données
  • Grafcet (SFC) pour les séquences d'étapes
  • Liste d'instructions (IL), principalement pour du code existant, car la troisième édition de la norme le déclare obsolète

Plusieurs langages peuvent être utilisés dans un même projet, un programme peut être converti dans un autre langage, et deux versions d'un projet peuvent être comparées. Les tâches s'exécutent selon des niveaux de priorité, et le code réutilisable peut être conservé dans des bibliothèques utilisateur.

Le runtime des PAC ajoute des fonctions utiles lors de la mise en service et de l'exploitation : modification en ligne, variables rémanentes, commande par programmateur, liaison de données, accès aux fichiers et journalisation, et protection de l'application. Côté communication, les PAC proposent un serveur OPC UA, un maître et un esclave Modbus TCP, un maître et un esclave Modbus RTU, DCON et des protocoles définis par l'utilisateur pour les appareils série.

Extension d'E/S : emplacements locaux et modules déportés

La plupart des PAC Win-GRAF disposent d'emplacements pour les modules d'E/S PAC d'ICP DAS, de sorte que le contrôleur et ses E/S locales forment un seul bloc sur rail DIN. Les WP-8x28-CE7 et XP-8x38-CE6 acceptent les modules parallèles I-8K et série I-87K, les WP-9x28-CE7 et XP-9xx8-IoT acceptent les modules I-9K et I-97K, et le WP-5238-CE7 compact utilise une carte d'extension XV-board. Le tableau ci-dessous indique le nombre d'emplacements.

Les E/S déportées se raccordent via les ports série et Ethernet. En tant que maître Modbus RTU, le PAC peut interroger des modules M-7000 ou tM sur RS-485 ; en tant que maître Modbus TCP, il peut lire des modules ET-7000, ET-7200 ou ET-2200, et la prise en charge DCON couvre la série I-7000. Une machine peut ainsi utiliser des E/S locales pour les signaux du coffret principal et des E/S réparties à proximité des capteurs et actionneurs.

Pour le mouvement, ICP DAS propose également des contrôleurs EtherCAT basés sur Win-GRAF avec des blocs fonctionnels PLCopen. L'EMP-2848M pilote jusqu'à 128 esclaves EtherCAT et 16 axes avec des cycles descendant à 500 µs, et la série EMP-9xx8 gère jusqu'à 32 axes avec un cycle de 0,5 ms.

Quel PAC Win-GRAF choisir

FamilleSystème d'exploitationProcesseurE/S localesRemarques
WP-5238-CE7Windows CE 7.0Cortex-A8, 1 GHzXV-boardCompact, 4 ports série, alimentation 12 à 48 VDC
WP-8x28-CE7Windows CE 7.0Cortex-A8, 1 GHz1, 4 ou 8 emplacements, I-8K/I-87KSortie VGA, entrées d'alimentation redondantes
WP-9x28-CE7Windows CE 7.0Cortex-A8, 1 GHz2, 4 ou 8 emplacements, I-9K/I-97K format standardBoîtier métallique, sortie VGA
XP-8x38-CE6Windows CE 6.0x86 bi-cœur, 1 GHz0, 1, 3 ou 7 emplacements, I-8K/I-87K format standardRedondance double PAC
XP-9xx8-IoTWindows 10 IoT Enterprise, 64 bitsIntel Atom E38451, 3 ou 7 emplacements, I-9K/I-97KVGA et HDMI, redondance double PAC
RPAC-2658MLinux avec XenomaiCortex-A9 quadri-cœur, 1 GHzE/S déportées via Modbus ou DCON3 ports Gigabit Ethernet, redondance double PAC
ViewPAC VP-1238/4238/6238-CE7Windows CE 7.0Cortex-A8, 1 GHz3 emplacements, I-8K/I-87K format standardÉcran de 5,7, 10,4 ou 15 pouces, face avant IP65

Quand un PAC est plus pertinent qu'un automate classique

Un PAC Win-GRAF se programme comme un automate, donc le choix porte moins sur la logique de commande que sur les autres tâches que doit accomplir le contrôleur. Un PAC convient bien lorsque :

  • La commande et le traitement des données relèvent d'un seul appareil, par exemple la journalisation dans des fichiers, une base SQL locale sur les modèles Windows CE, ou OPC UA vers un MES.
  • La machine dialogue avec de nombreux appareils sur différents ports et protocoles, y compris des instruments série avec leur propre protocole.
  • Une interface opérateur est nécessaire directement sur le contrôleur, via la sortie VGA avec eLogger HMI ou sur un ViewPAC doté d'un écran intégré.
  • Des logiciels spécifiques en C# ou VB.NET doivent partager des données avec le programme de commande.
  • Une redondance du contrôleur est requise, grâce à la redondance double PAC des XP-8x38-CE6, XP-9xx8-IoT ou RPAC-2658M.

Un automate classique est souvent le choix le plus simple lorsque le standard de l'usine impose une plateforme automate et ses outils d'ingénierie, ou lorsque le personnel de maintenance n'est formé que sur cette plateforme. Les fonctions de sécurité nécessitent un contrôleur ou un relais certifié à cet effet, quelle que soit la plateforme qui gère le reste de la machine.

Les utilisateurs de PAC ISaGRAF anciens doivent noter qu'ICP DAS indique qu'ISaGRAF ne peut pas fonctionner sur les PC Windows 7 et 8 en 64 bits et recommande Win-GRAF comme alternative.

Envoyez au service commercial technique une brève description de la machine, le nombre d'E/S et les protocoles concernés, et nous vous proposerons un PAC Win-GRAF et des modules d'E/S adaptés.

Produits pour cette application

e-USB404 4-Port USB 3.1 Gen 1 Expansion Module, e-Bus x4
e-USB404 CR e-USB404 Module d'extension 4 ports USB 3.1 Gen 1, e-Bus x4

Le e-USB404 CR ajoute quatre contrôleurs hôtes USB 3.1 Gen 1 indépendants à un automate programmable AXP-9000-IoT via un seul emplacement e-Bus x4. Il s'adresse aux ingénieurs qui ont besoin de plusieurs périphériques USB fonctionnant simultanément, en particulier des caméras de vision USB qui génèrent de gros volumes de données d'image.Chaque port dispose de son propre contrôleur et d'un voyant LED d'état, et les quatre connecteurs Type-A sont accessibles en façade pour un câblage simple. Chaque port fournit 5 V jusqu'à 900 mA, avec protection contre les surcharges et les courts-circuits. L'alimentation de chaque port peut être activée et désactivée logiciellement via le SDK, ce qui permet de réinitialiser un périphérique USB bloqué pour la récupération après défaillance.Modes de transfert : SuperSpeed (5 Gbit/s), High Speed (480 Mbit/s), Full Speed (12 Mbit/s) et Low Speed (1,5 Mbit/s)Compatible avec Microsoft Windows 7/8.1/10 et LinuxTempérature de fonctionnement -25 ~ +60 °CLes usages typiques incluent la capture d'images en inspection par vision industrielle, l'inspection optique automatisée, le contrôle qualité et l'imagerie médicale.ApplicationsInspection par vision industrielleInspection optique automatiséeContrôle qualitéImagerie médicale

Prix régulier : 256,00 € par pièce · remise sur quantité à partir de 10 pcs
Sur commandeLivraison sous environ 2-3 semaines
I-8014CW-G Current Input Module, 8-ch Differential, 16-bit 250 kS/s
I-8014CW-G CR I-8014CW-G Module d'entrée en courant, 8 voies différentielles, 16 bits 250 kE/s

Le I-8014CW-G CR est un module d'entrée analogique destiné aux ingénieurs qui ont besoin d'une mesure de courant rapide et précise sur huit voies différentielles. Chaque voie est échantillonnée avec une résolution de 16 bits, et le mode pacer monovoie atteint 250 kE/s, avec une plage d'entrée de ±20 mA et une isolation interne au module de 2500 VDC.La fonction Magic Scan permet de scanner individuellement les voies avec des plages d'entrée différentes tout en conservant une fréquence d'échantillonnage de 250 kE/s lors des scans monovoie. Elle peut fonctionner en scan standard ou en fonction Virtual Sample and Hold, une alternative à moindre coût au échantillonneur-bloqueur matériel présent sur de nombreuses cartes analogiques.Une mémoire tampon FIFO embarquée de 4 K échantillons stocke les résultats de conversion. Lorsque le nombre d'échantillons dépasse un niveau FIFO prédéfini, une interruption en informe l'hôte. Associé au mode de déclenchement externe post-trigger et au démarrage par déclenchement interne ou externe, ce module convient aux tâches d'acquisition rapides et critiques dans le temps, comme l'analyse vibratoire.ApplicationsSystèmes d'acquisition de données haute vitesseAnalyse vibratoire

Prix régulier : 428,00 € par pièce · remise sur quantité à partir de 10 pcs
Sur commandeLivraison sous environ 2-3 semaines
I-8014W-G Analog Input Module, 16/8-ch Voltage/Current, 16-bit 250 kS/s
I-8014W-G CR I-8014W-G Module d'entrée analogique, 16/8 voies tension/courant, 16 bits 250 kS/s

I-8014W-G CR est un module d'entrée analogique haute performance destiné aux ingénieurs qui ont besoin d'une acquisition rapide et précise de signaux de tension et de courant. Il offre jusqu'à 16 entrées asymétriques ou 8 entrées différentielles, sélectionnables par cavalier, avec une résolution de 16 bits et une fréquence d'échantillonnage en mode pacer monovoie de 250 kS/s.La fonction Magic Scan permet à chaque voie d'entrée d'utiliser sa propre plage d'entrée, et le balayage monovoie conserve la pleine cadence de 250 kS/s. Magic Scan peut fonctionner en balayage standard ou en fonction Virtual Sample and Hold, qui offre un fonctionnement de type échantillonneur-bloqueur sans le surcoût habituellement associé à cette fonction sur les cartes d'entrée analogique.Une mémoire tampon FIFO embarquée de 4 k échantillons stocke les résultats de conversion. Lorsque le nombre d'échantillons dépasse un niveau de FIFO prédéfini, une interruption en informe l'hôte, ce qui convient aux tâches d'acquisition critiques en temps, telles que l'analyse de vibrations. Les modes de démarrage par déclenchement interne ou externe et de déclenchement externe après déclenchement sont pris en charge.ApplicationsSystèmes d'acquisition de données haute vitesseAnalyse de vibrations

Prix régulier : 428,00 € par pièce · remise sur quantité à partir de 10 pcs
Sur commandeLivraison sous environ 2-3 semaines
I-8017DW-G Analog Input Module, 8/16-ch, 14-bit, 100 kHz, DB37 Connector
I-8017DW-G CR I-8017DW-G Module d'entrées analogiques, 8/16 voies, 14 bits, 100 kHz, connecteur DB37

Le I-8017DW-G est un module d'entrées analogiques destiné aux ingénieurs qui ont besoin d'une acquisition rapide et multivoie à partir de sources de tension ou de courant. Il accepte 8 entrées différentielles ou 16 entrées asymétriques, avec une résolution de 14 bits et une bande passante de 100 kHz.Chaque voie peut être configurée individuellement pour ±10 VDC, ±5 VDC, ±2,5 VDC, ±1,25 VDC ou ±20 mA. L'entrée en courant est sélectionnée par cavalier, et la résistance interne pour la mesure de courant différentielle est également sélectionnable par cavalier. Le module est livré avec l'entrée en tension sélectionnée par défaut. L'échantillonnage atteint 90 kS/s en mode scrutation d'une seule voie, 50 kS/s en mode interruption d'une seule voie et 16 kS/s en mode balayage de 8 voies.L'isolation est de 2500 VDC à l'intérieur du module, et chaque borne est protégée contre les décharges ESD par contact de ±4 kV. La référence I-8017DW-G-G CR comprend un connecteur femelle DB37 CA-4002F avec capot plastique, prêt pour le câblage sur site.ApplicationsSystèmes d'acquisition de données haute vitesseSurveillance et contrôle de procédésAnalyse vibratoireGénération de motifs numériques à partir d'un port d'E/S numériques

Prix régulier : 355,00 € par pièce · remise sur quantité à partir de 10 pcs
Sur commandeLivraison sous environ 2-3 semaines

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