Brevet FR2512981A1 — publié le 19830318

La présente invention conte ne un séquenceur pour la commande du fonctionnement dune installation. Les séquenceurs sont utilisés pour commander la mise en oeuvre des differen-tes séquences d'un cycle de fonctionnement d'une machine,d'une installaton, etc.. Les applications les plus différentes sont envisageables et les séquences commandées par le séquenceur peuvent être des opérations de duree relativement courtes ou relativement longues. C'est ainsi que, dans les installations de traitement de liquides, tels que des eaux usées, on peut utiliser un séquenceur pour la commande des diverses séquences d'un cycle de traitement. Il existe actuellement deux types de- séquenceurs Le séquenceur traditionnel se compose d'un certain nombre de circuits de temporisation de type RC, dans lesquels on regle la temporisation à l'aide d'un potentiomêtre réglage de la résistance R) de façon à modifier la constante de temps du circuit. Les différents circuits de temporisation sont successivemnt mis en oeuvre par commutation soit mécanique, soit électronique. L'inconvénient de ce type de séquenceur réside dans les limites de son application et la précision de son fonctionnement. Les limites d'application de tels séquenceurs concernent à la fois le nombre de voies de sortie du séquenceur, c'est à-dire le nombre de séquences ou de dispositifs distinctssque l'on peut commander à l'aide du séquenceur et, d'autre part, la plage de temporisation à registre unique. En effet, les circuits de temporisation sont prévus pour un ordre de grandeur de temporisation donnée et il est difficile d'utiliser le même séquenceur lorsque les ordres de grandeur des temporisations varient de 1 à 10 ou de 1 à 100. Le second inconvénient grave de tels séquenceurs connus est leur réglage relativement peu précis puisqu'il s'agit de potentiomètres. De tels séquenceurs ne peuvent ben se régler qu'avec l'expérience de leur utiLnsation. En d'autres termes, lorsqu'on modifie la durée d'une séquence d'un cycle, il faut de nouveau attendre les essais pratique pour corriger la temporisation ainsi modifiée. I1 est également possible de commander un cycle formé de plusieurs séquences à l'aide d'un micro-processeur. De tels systèmes sont connus sous le nom de "microprocesseur de processus ou de procédé". Les inconvénients de cette solution sont la relative complexité des circuits et, par suite, leur coût relativement élevé et, d'autre part, la difficulté d'introduction des données et plus généralement, du programme de fonctionnement de l'installation à commander, pour un utilisateur non spécialisé dans le domaine de l'informatique et notamment des microprocesseurs. La présente invention a pour but de créer un séquenceur de construction simple, peu coûteux, qui puisse être réglé par un personnel non spécialisé, et qui s'adapte à de multiples applications. A cet effet, l'invention concerne un séquenceur caractérisé en ce qu'il se compose d'une mémoire reliée par l'intermédiaire d'un circuit de traitement à un circuit d'introduction des données du cycle, d'un circuit d'essai, d'un circuit d'affichage et de codage, d'un circuit de base de temps, d'un interface d'entrée, d'un circuit de changement de registre et d'un interface de sortie. Comme ce séquenceur utilise uniquement une mémoire et non un microprocesseur, le circuit est beaucoup plus simple et, par suite, la commande du séquenceur, c'est-à-dire l'introduction des données de temporisation ou autres, des séquences d'un cycle, peuvent se faire très simplement. Comme par ailleurs, le déroulement d'un cycle est commandé par une base de temps, il suffit de modifier la base de temps pour adapter le temps unitaire servant à fixer la temporisation de chaque séquence, à l'application particulière. Cela permet de fabriquer des séquenceurs en grande série, les adaptations à chaque type d'applications se faisant par l'ajus- tement du circuit de base de temps. De plus, on peut mettre en mémoire les données de plusieurs cycles dans différents registres pour commander plusieurs ensembles ayant des paramètres identiques ou différents à l'intérieur d'une même installation. Ce séquenceur permet des réglages de temporisation très précis, et la durée des temporisations assurées par le séquenceur est, pour les mêmes raisons, très précise, par exemple inférieure à 6 % pour des températures comprises entre 10 et 500 C. Comme l'introduction des données d'un cycle peut se faire par commande à l'aide d'une clé ou d'un tableau de commande que l'on peut interdire une fois le réglage effectué, on évite toute intervention accidentelle dans le déroulement d'un cycle, risquant de modifier les données de chaque sequence du cycle. Comme le séquenceur comporte une commande d'interdiction des sorties et une commande de fonctionnement normal/ rapide, il est facile de vérifier les données introduites dans la mémoire, pour s'assurer de l'introduction correcte, avant que le séquenceur ne soit libéré pour commander l'installation. Ces moyens de vérification et la mise en oeuvre de ceux-ci sont extrêmement simples dans le séquenceur, selon 1' invention. Le comptage des séquences et le décomptage du temps de chaque séquence, permet non seulement de commander l'installation par l'interface de sortie, mais également d'afficher la séquenceen cours et le temps restant dans chaque séquence. Comme les données de temporisation occupent pour les n pas ou séquences du séquenceur, un registre qui correspond à une fraction seulement (l/m) de la mémoire on peut donc ranger (n.m) pas de séquence. Le choix d'un registre se fait à l'aide d'une commande d'entrée (interface de codage des registres). Un ou plusieurs registres peuvent être associés à un ensemble donné que le séquenceur doit commander dans l'installation. Ainsi en cours d'exécution d'un cycle, on peut sauter d'un registre à l'autre pour tenir compte de l'état de l'ensemble commandé, après l'exécution d'une séquence etc... Cela donne une très grande souplesse d'utilisation et une extension considérable par rapport à un sequenceur classique n'ayant qu'un seul jeu de pas (par exemple 16). Ainsi, lorsqu'un ensemble d'une installation ne nécessite pas tous les n pas d'un cycle, on affichera un temps nul pour les pas non utilisés ; ces pas seront parcourus à très grande vitesse par le séquenceur mais celui-ci ne commandera pas les sorties correspondantes. Le séquenceur est ainsi adapté à l'utilisation tout en ayant des possibilités d'extension sans incidence gênante sur le prix de revient de l'ensemble. Par le même procédé, il est possible de faire des sauts de pas. En résumé, le séquenceur selon l'invention présente non seulement une structure et une utilisation très simples, mais une très grande possibilité d'adaptation aux applications les plus différentes, tout en étant d'une précision de fonctionnement et d'un coût relativement faible par rapport aux moyens connus. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels l'unique figure est un schéma d'ensemble du séquenceur, selon l'invention. De façon générale, le séquenceur se compose d'une mémoire 1, d'un circuit de traitement 2, d'un circuit d'introduction des données du cycle 3, d'un circuit d'essai 4, d'un circuit d'affichage et de codage 5, d'un circuit de base de temps 6, d'un interface de sortie d'alarme d'un interface d'entrée 8, d'un interface de sortie de séquencejet d'un interface de codage de registre 12. La mémoire 1 se compose d'une mémoire de temporisation 11, proprement dite, reliée à l'interface de codage des registres 12 à entrées C1 ... C8. Lorsque l'installation commandée par le séquenceur se compose de plusieurs ensembles, on associe à chaque ensemble un registre particulier de la mémoire, le choix de ce registre se faisant au moment voulu à l'aide de l'interface 12. On peut également associer plusieurs registres à un même ensemble. L'intérêt de plusieurs registres associés à un même ensemble commandé par le séquenceur peut être, soit de disposer d'un plus grand nombre de pas, soit de pouvoir inscrire des variantes ou des dérivations de séquences dans des registres distincts pour sauter des parties de séquences etc... A titre d'exemple pour un cycle de 16 pas et une mémoire à huit registres, on a de multiples possibilités entre les extrêmes, à savoir 8 cycles distincts à 16 pas et un cycle à 16 X 8 pas (128). La mémoire de temporisation 11 est reliée au circuit d'introduction du programme 3 et au circuit de traitement 2. Le circuit de traitement 2 se compose d'un compteur de séquence 20 relié à un bloc de découplage 21, lui-même relié à la mémoire de temporisation Il. La sortie de la mémoire de temporisation 11 est reliée à une mémoire tampon 22, elle-mêrne reliée à un compteur de temps 23, relie au circuit d'affichage et de codage 5. Le compteur de séquence 20 est relié à l'interface d'entrée 8 et au circuit de positionnement automatique au pas 24, ainsi qu'au décodeur de séquence 25. Le bloc de découplage 21 est relié au circuit de contrôle de présence de tension 26. La mémoire tampon 21 est reliée aux circuits d'introduction 3. Le compteur de base de temps 23 qui est de préférence un compteur en code B, C, D, travaillant par décomp tage, reçoit d'une part l'horloge du circuit de base de temps 6 et fournit un signal d'affichage de temporisation au circuit d'affichage et de codage 5, ainsi qu'un signal à l'oscillateur de lecture pas à pas 27 qui attaque le circuit de mixage 28. Le circuit de mixage 28 est, en outre, relié à l'interface d'entrée 8. En sortie le circuit de mixage est relié au compteur de séquence 20. La commande de présence de tension 26 fournit également un signal au circuit de base de temps 6. Le circuit d'introduction des données du cycle 3 se compose d'un poussoir d'avance de pas 30, d'un circuit d'interdiction de sélection réglage/exploitation 31 et d'une commande de mise en mémoire de temporisation 32. Le poussoir d'avance pas à pas 30 est relié par l'intermédiaire de l'interface 33 au compteur de séquence 20 Le circuit d'interdiction de selection 31 est relie par un interface 34 au circuit de mixage des entrées 28. Le circuit de mise en mémoire de temporisation 32 est relié, par l'intermédiaire d'un interface 35, d'une part directement à la mémoire de temporisation 11, d'autre part à la memoirewtampon 22 en combinaison avec la sortie de l'interface 34 du circuit d'interdiction 31 et de l'Interface d'entrée 8. Le rôle du circuit d'introduction du cycle 3 est de permettre l'introduction manuelle des donnees du cycle de fonctionnement du séquenceur, faisant avancer d'un pas les diverses séquences, en affichant par un moyen décrit ulterieu- rement le temps correspondant à la séquence et en introduisant ce temps dans la mémoire. Pour éviter une destruction du cycle de fonctionnement du séquenceur en cours d'utilisation, le circuit d'introduction des données comporte un circuit d'interdiction de réglage/exploitation 31. Le circuit d'essai 4 est destiné à permettre la vérification et llessai du cycle de fonctionnement du séquenceur, c'est-à-dire d'activer le séquenceur et d'afficher les séquences du cycle ainsi que la durée de chaque séquence sans pour autant actionner les dispositifs reliés aux sorties. Pour cela, le: circuit d'essais 4 comporte une commande d'interdiction des sorties 40 et une commande de fonctionnement normal/rapide 41. La commande d'interdiction des sorties est reliée au décodeur de séquence 25, lui-même relié à l'interface de sortie 9, La mise en oeuvre de la commande d'interdiction des sorties 40 interdit l'envoi de tout signal à l'interface de sortie 9. La commande de fonctionnement normal/rapide 41 est reliée au circuit de base de temps 6 pour commander le fonctionnement de celui-ci soit à vitesse normale, soit à vitesse accélérée. La vitesse accélérée du circuit de base de temps entraîne un fonctionnement accéléré du séquenceur ctest-à-dire un un déroulement accéléré des séquences d'un cycle, ce qui permet de vérifier rapidement l'introduction correcte des données dans la mémoire 1. Le circuit d'affichage et de codage 5 est destiné d'une part à permettre le codage des séquences du cycle au moment de l'introduction de ces séquences dans la mémoire et, d'autre part, d'afficher les séquences et la temporisation de ces séquences. Le circuit d'affichage et de codage 5 se compose d'un moyen de codage de présélection 51 constitué par des roues codeuses. Ce moyen de codage 51 est directement relie à la mémoire de temporisation 11. Le passage des données réglées sur le moyen de codage 51 dans un emplacement de la mémoire 11 est commandé par le circuit de mise en mémoire 32 par l'intermédiaire de son interface 35. Le circuit d'affichage et de codage 5 comporte également un moyen d'affichage de séquence 52 et un moyen d'af fichage de temporisation 53. Le moyen d'affichage de séquence 52, relié au compteur de séquence 20, affiche la séquence qui est en cours d'exécution par le séquenceur. Le moyen d'affichage de temporisation 53 relié au compteur de temps 23, affiche la temporisation correspondant à la séquence en cours. Le circuit de base de temps 6 est un générateur d'horloge commandant le fonctionnement du séquenceur. Ce circuit de base de temps 6 est relié au compteur de temps 23. I1 fournit des impulsions au compteur de temps 23 qui, comme indiqué, fonctionne par décomptage à partir de la grandeur fournie par la mémoire de temporisation 11 par l'intermédiaire de la mémoire tampon 22. L'état de comptage de départ est la donnée correspondant à la temporisation. Cet état de comptage est décompté à l'aide de l'horloge fournie par la base de temps 6 jusqu'à ce que le compteur atteigne l'état 0, ce qui correspond à la fin du comptage. Le générateur de base de temps est relié au circuit de mixage des entrées 28, au circuit de contrôle de présencede tension 26 et à la commande de fonctionnement normal/rapide 41. Le circuit d'alarme 7 est relié à la sortie du compteur de temps 23 ainsi qu'à interface 8. Dans certaines conditions de fonctionnement, ce circuit d'alarme 7 déclenche un signal d'alarme. L'interface d'entrée 8 est relié à diverses sources de signaux d'entrée IJKLM, ces sources étant de façon générale, des détecteurs liés à l'installation commande par le séquenceur. Ces signaux de commande constituent des signaux d'état indiquant le bon ou le mauvais fonctionnement de l'installation pour commander la poursuite du fonctionnement du séquenceur, son avance rapide, son arrêt ou l'émission d'un signal d'alarme. De façon générale, les sources des signaux de commande I....M dépendent de l'application qui est faite du séquenceur. Ces sources ne seront pas détaillees. La commande de départ de cycle I correspond au signal émis en fin de cycle commandé par le séquenceur, de façon que cette commande I agisse sur le sequenceur pour que celui-ci commence automatiquement un nouveau cycle. La commande de départ de cycle peut également être un signal qui correspond à une certaine évolution et à un certain état du système commandé par le séquenceur. La commande de blocage de temporisation J peut être une commande de sécurité, indiquant au séquenceur qu'un incident s'est produit dans le déroulement des opérations commandées par le séquenceur et qu'il faut d'abord remédier à cet incident avant de poursuivre le comptage de l'opération en cours puis de la suite du cycle. La commande de remise à l'état initial K peut correspondre à une nécessité du système commandé par le séquenceur, nécessité selon laquelle la partie du cycle executée jusqu'à ce moment doit être reprise dès l'origine. La commande d'interdiction de temporisation L interdit le passage au pas suivant dans le compteur 20. I1 peut là aussi s'agir de la détection d'un incident de fonctionnement du système, c'est-à-dire l'impossibilité pour le système d'exécuter complètement l'opération qui correspond au temps programmé pour celle-ci. La commande d'avance automatique de pas M correspond à un signal reçu du système surveillé par le séquenceur, signal indiquant que l'opération dorrespond à la séquence en cours d'exécution est terminée et que le signal peut passer au pas suivant. La commande de départ de cycle I est reliée par l'interface 8 au compteur de séquence 20. La commande de blocage de temporisation J est reliée au circuit de base de temps 6 pour bloquer l'émission de l'horloge par le circuit de base de temps 6 vers le compteur 23 et arrêter ainsi le décomptage de la temporisation. La disparition du signal de commande de blocage de temporisation libère de nouveau le circuit de base de temps 6 qui fournit de nouveau l'horloge au compteur de base de temps 23 qui poursuit le décomptage de la temporisation en cours. La commande de remise à I'état initial K est reliée au circuit de positionnement automatique 24 qui assure le passage automatique du compteur de séquence 20 sur la séquence NO 1 du cycle. La commande d'interdiction de temporisation L est reliée au circuit de mixage des entrées 28 ainsi qu'au circuit d'alarme 7. La commande d'avance automatique de pas X est reliée au circuit de mixage des entrées 28. Comme indiqué précédnent, la mémoire 1 se compose d'une mémoire de temporisation Il et d'un circuit d'adaptation 12 permettant le branchement des entre.es des différents registres. A titre d'exemple, le séquenceur est prévu pour 16 pas. La mémoire 11 qui est une mémoire wive (ou mémoire P) a une capacité de 128 octets, ce qui permet d'inscrire en code BCD 99 informations différentes. Ces informations correspondent à des unités de temps possibles pour les diverses séquences d'un cycle. Chaque pas, coma.andé par le séquenceur, peut ainsi avoir une durée comprise entre 0 et 99 unités. L'vanité peut correspondre suivant l'utilisation du séquenceur à une seconde, à une fraction de seconde, à un multiple de seconde, à une minute, etc. Dans l'exemple, le séquenceur comporte un registre à 16 lignes-mémoire, ce qui donne pour le rangement huit registres différents (128/16). L'adressage de la mémoire se fait par 7 bits en parallèle, 4 bits étant utilisés pour le codage en code BCD des 16 pas du séquenceur et des 3 bits forts permettent la répartit Ion des 16 lignes sur les 128 lignes de mémoire, disponibles. Le fonctionnement du séquenceur, dont la structure a été décrite ci-dessus, sera fait ci-après ; cette description consistera d'abord à décrire l'introduction des donnees relatives à un cycle de fonctionnement du séquenceur, puis la description du fonctionnement automatique du séquenceur. Introduction des données d'un cycle Pour introduire les données d'un cycle lié à un ensemble déterminé de l'installation, on choisît le registre correspondant dans la mémoire 1 à l'aide de l'interface 12 et on utilise le circuit d'introduction 3. Pour cela, on met d'abord en oeuvre la commande d'interdiction réglage/exploitation 31 en mettant cette commande sur la position réglage. Le circuit de traitement 2 et la mémoire 1 meuvent alors recevoir les informations correspondant au cycle pour les enregistrer. Comme le circuit 31 est relié au circuit de mitage 28, lui-même relié au compteur de séquence, le compteur de séquence se met automatiquement sur la première séquence. A l'aide du moyen de codage 51, par exemple deux roues codeuses ou d'un clavier, on sélectionne le temps correspondant à cette première séquence. Une fois cette sélection faite, en agissant sur le moyen de mise en mémoire 32, constitué par exemple par une clé agissant sur un poussoir, on commande l'inscription dans le premier emplacement de la mémoire de temporisation 11 du temps réglé sur le moyen de sélection de temps 51. Cette opération terminée, on commande par l'intermédiaire du poussoir d'avance de pas 31 le passage sur la séquence nO 2 et on répète les opérations de sélection du temps de la temporisation et 11 introduction dans la mémoire, puis on passe à la séquence nO 3 et ainsi de suite. Si les séquences du cycle correspondent à la capacité du séquenceur, les opérations d'introduction des données se font comme décrit ci-dessus. Par contre, si le nombre de séquences est inférieur au nombre maximum de séquences, une solution consiste à afficher pour chacune des séquences restantes un temps de temporisation égal à zéro. A la fin des opérations d'introduction des données dans la mémoire 1, on agit sur le circuit de commande d'interdiction réglage/exploitation 31 pour permettre en position d'exploitation. A partir de ce moment, le séquenceur peut recevoir les commandes IJKLM du système par l'intermédiaire de l'interface d'entrée 8 et fournir des signaux par l'intermédiaire de l'interface de sortie 9. Toutefois, il est préférable de vérifier les données ainsi introduites en simulant le déroulement d'un cycle. Pour cela, on commande parl'intermédiaire du circuit de commande d'interdiction de sortie 40, l'interdiction d'envoi de signaux par le décodeur de séquence 25 à l'interface de sortie 9. On peut alors commander le déroulement du cycle à la vitesse normale. Comme dans de nombreux cas, chaque séquence demande un certain temps, qui peut être de plusieurs minutes, il est préférable de commander le séquenceur pour qu'il décrive à vitesse rapide le cycle de fonctionnement. Pour cela, on agit sur la commande de fonctionnement normal/rapide 41 pour mettre cette commande en fonctionnement rapide. Le circuit de base de temps 6 fournit ainsi une horloge rapide au compteur 23 qui décompte les temporisations plus rapidement. I1 est clair que le rapport entre la vitesse normale et la vitesse rapide de déroulement du cycle est choisi en fonction des applications du séquenceur, c1est-à-dire des durées prévisibles maximal/minimal des différentes séquences. En effet, il faut que la séquence de durée minimale apparaisse suffisamment longtemps sur le moyen d'affichage de séquence 52 et le moyen d'affichage de temporisation 53 pour que l'utilisateur puisse vérifier cette séquence. A la fin de cette opération de vérification, l'utilisateur agit sur la commande d'interdiction de sortie 40 pour la supprimer. I1 remet également le circuit de commande normal/rapide 41 sur la position de fonctionnement normal. A partir de ce moment, le séquenceur ne peut plus recevoir que des signaux de commande IJKLM du circuit par l'intermédiaire de l'interface suite et fournir en réponse des signaux par l'interface de sortie-9. Le lancement d'un cycle de fonctionnement du séquenceur se fait par la commande de départ de cycle I. Cette commande peut être envoyée comme indiqué par un détecteur d'état du système géré par le séquenceur. Ce détecteur peut par exemple être un détecteur de remplissage ou de niveau qui met en oeuvre le séquenceur pour que celui-ci commande le déroulement d'une suite de séquences ou d'opérations dès qu'un niveau de liquide dans une cuve est atteint. REVENDIC ATIONS 10) Séquenceur pour commander un cycle de séquence de fonctionnement d'une installation suivant un ordre et des durées de séquence prédéterminées, séquenceur caractérise en ce qu'il se compose d'une mémoire (1)-, ayant différents registres, reliée par l'intermédiaire d'un circuit de traitement (2) à un circuit dtintroduction des données du cycle (3), un circuit d'essai (4), un circuit d'affichage et de codage (5), un circuit de base de temps (6), un interface d'entrée (7) d'un circuit de changement de registre et un interface de sortie (8). 20) Séquenceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'introduction des données du cycle (3) se compose d'une commande d'avance de pas (30), d'un circuit d'interdiction de sélection réglage/exploitation (31) et d'un circuit de mise en mémoire (32), la mise en oeuvre ou l'inhibition de ce circuit d'introduction des données étant assurée par le circuit d'interdiction (31). 30) Séquenceur selon la revendication:l, caractérisé en ce que le circuit d'essai (4) se compose d'un circuit de commande dtinterdiction de l'interface de sortie (9) interdisant 1'envoi de signaux au système commandé par le séquenceur, et d'un. circuit de commande de fonctionnement normal/fonctionnement rapide (41) qui, suivant sa position, commande le déroulement du cycle de fonctionnement du séquenceur à la vitesse normale ou à vitesse rapide. 40) Séquenceur selon la revendication 1, carac térisé en ce que le circuit d'affichage et de codage (5) se compose d'un moyen de codage (51) permettant le réglage et le codage de la durée choisie pour chaque séquence du cycle, d'un circuit d'affichage de séquence (52) affichant le numéro de la séquence en cours d'exécution, ainsi que d'un moyen d'affichage de temporisation (53) affichant la temporisation de la séquence en cours d'exécution. 5 ) Séquenceur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'interface d'entrée est relié à des moyens de l'installation commandée par le séquenceur, et fournissant respectivement une commande de départ de cycle I, une commande de bocage de temporisation J, une commande de remise à l'état initial K, une commande d'interfliction de temporisation L et une commande automatique de pas M et les commande des différents registre le sequenceur étant m.s sur le registre zero en l'absence de commande particulières 60) Séquenceur selon la revendication 1, 5 carac- térisé en ce que le circuit de traitement se compose d'un compteur de séquence (20) relié à la mémoire de temporisation (11) par l'intermédiaire d'un circuit de découplage (21) d'une mémoire-tampon (22) en sortie de la mémoire de temporisation (11), d'un compteur de ternps (23f recevant l'information de temporisation de la mémoire (li) pour decompter ce temps à l'aide d'une horloge fournie par le circuit de base de temps (G) pour commander le moyen d 'affichage ou de temporisation (53) et un oscillateur de lecture de pas (27) agissant sur le compteur de séquence. 70) Séquenceur selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la commande 4 départ de cycle I est reliée par l'intermédiaire d'un interface d'entrée (8) au compteur de séquence (20). 80) Séquenceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la commande de remise à l'état initial K est reliée au compteur de séquence (20) par l'intermédiaire d'un circuit (24) de positionnement automatique au pas n 1.