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CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 1 Avant d’entamer la partie consacr

CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 1 Avant d’entamer la partie consacrée aux API il faut d’abord connaitre quelques généralités sur l’automatisation et son but. I /1 Automatisation L’automatisation de la production consiste à transférer tout ou une partie des taches de coordination auparavant exécutées par les opérateurs humains, dans un ensemble d’objets technique appelé PARTIE COMMANDE. I /2 Structure d’un système automatisé de contrôle [1] La Partie opérative agit sur la matière d’œuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée. • Les actionneurs (moteurs, vérins) agissent sur la partie mécanique du système qui agit à son tour sur la matière d’œuvre. • Les capteurs / détecteurs permettent d’acquérir les divers états du système. La Partie commande donne les ordres de fonctionnement à la partie opérative. • Les pré actionneurs permettent de commander les actionneurs ; ils assurent le transfert d’énergie entre la source de puissance (réseau électrique, pneumatique …) et les actionneurs. Exemple : contacteur, distributeur … Ces pré actionneurs sont commandés à leur tour par le bloc traitement des informations. Celui-ci reçoit les consignes du pupitre de commande (opérateur) et les informations de la partie opérative transmises par les capteurs / détecteurs. En fonction de ces consignes et de son programme de gestion des tâches (implanté dans un automate programmable ou réalisé par des relais (on parle de logique câblée), elle va commander les préactionneurs et renvoyer des informations au pupitre de signalisation ou à d'autres systèmes de commande et/ou de supervision en utilisant un réseau et un protocole de communication. Poste de contrôle est Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet à l’opérateur de commander le système (marche/arrêt, départ cycle...). Il permet également de visualiser les différents états du système à l’aide de voyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM). La figure I.1 de la page suivante illustre les constituants d’un système automatisé de contrôle. CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 2 Figure I.1: Structure d’un système automatisé I /3 objectifs de l’automatisation [2] L'automatisme est à l'origine de l'ère industrielle que nous connaissons aujourd'hui et est synonyme de productivité et de sécurité. Les automatismes sont présents partout autour de nous à travers nos équipements domestiques mais également dans l'industrie ou ils effectuent les tâches les plus ingrates, répétitives et, dangereuses. L’objectif de l’automatisation des systèmes est de produire, en ayant recours le moins possible à l’homme, des produits de qualité et ce pour un coût le plus faible possible. Les buts de l’automatisation sont : • Augmenter la sécurité • Accroître la productivité • Augmenter la compétitivité • Économiser la matière première et l'énergie • Superviser les installations et les machines • Éliminer les tâches répétitives ou sans intérêt • Simplifier le travail des agents CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 3 I /4 Les Automates Programmables Industriels I /4.1 Historique Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années soixante, à la demande de l'industrie automobile américaine (GM), qui réclamait plus d'adaptabilité de leurs systèmes de commande. Les coûts de l'électronique permettant alors de remplacer avantageusement les technologies actuelles. Avant on utilisait des relais électromagnétiques et des systèmes pneumatiques pour la réalisation des parties commandes c’est la Logique câblée, cette dernière présentait plusieurs inconvénients ; cherté, pas de flexibilité, pas de communication possible. La Solution était donc l’utilisation de systèmes à base de microprocesseurs permettant une modification aisée des systèmes automatisés, c’est la logique programmée. I /4.2 Définition d’un automate programmable industriel Un automate programmable industriel (API) est une forme particulière de contrôleur à microprocesseur qui utilise une mémoire programmable pour stocker les instructions et qui implémentent différentes fonctions, qu’elle soit logique, de séquencement et de temporisation, de comptage ou arithmétiques, pour commander les machines et les processus. Il est conçu pour être manipulé par des ingénieurs ayant, potentiellement, une connaissance limitée en informatique et en langage de programmation. [3] Il est donc un objet programmé et doté d'une mémoire qui lui permet d'exécuter une séquence déterminée d'opérations de manière synchronisée. I /4.3 Rôle de l’automate programmable [4] La force principale d’un automate programmable industriel API réside dans sa grande capacité de communication avec l’environnement industriel. Et il a comme rôles principaux dans un processus : · D’assurer l’acquisition de l’information fournie par les capteurs; · En faire le traitement ; · Elaborer la commande des actionneurs ; · Assurer également la communication pour l’échange d’informations avec l’environnement. CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 4 I /4.4 Architecture des automates programmables [5] I /4.4.1 Aspect extérieur (Châssis) Les automates peuvent être de type compact ou modulaire. De type compact, on distinguera les modules de programmation (LOGO de Siemens, ZELIO de Schneider, MILLENIUM de Crouzet ...) des micro-automates. Il intègre le processeur, l'alimentation, les entrées et les sorties. Selon les modèles et les fabricants, il pourra réaliser certaines fonctions supplémentaires (comptage rapide, E/S analogiques ...) et recevoir des extensions en nombre limité. Ces automates, de fonctionnement simple, sont généralement destinés à la commande de petits automatismes. De type modulaire, le processeur, l'alimentation et les interfaces d'entrées / sorties résident dans des unités séparées (modules) et sont fixées sur un ou plusieurs racks contenant le "fond de panier" (bus plus connecteurs).Ces automates sont intégrés dans les automatismes complexes où puissance, capacité de traitement et flexibilité sont nécessaires. Figure I.1:Aspect extérieur d’un automate CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 5 I /4.4.2 Structure interne : La structure matérielle interne d’un API obéit au schéma donné : Figure I.2 : Structure interne d’un automate I /4.4.2.1 Le module d’alimentation Il est composé de blocs qui permettent de fournir à l’automate l’énergie nécessaire à son fonctionnement, il convertit la tension du réseau (AC 220 V) en tension de service (24V, 12V ou 5V) et assure l'alimentation de l'automate ainsi que circuits de charge. Un voyant est positionné en générale sur la façade pour indiquer la mise sous tension de l’automate. CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 6 I /4.4.2.2 L’unité centrale "CPU" • Le processeur Le processeur est chargé d'exécuter le programme utilisateur, il doit assurer des opérations logiques et arithmétiques ainsi que des fonctions de temporisation et de comptage. Il peut être issu de la technologie câblée ou de la technologie à microprocesseur. En général un microprocesseur est composé d’une Unité Arithmétique et Logique (UAL), de registres, un Décodeur d’Instructions, un Compteur Programme et une horloge. • La mémoire La mémoire est l’élément fonctionnel qui peut recevoir, conserver et restituer l'information. Elle est découpée en zones : - une zone mémoire programme. - une zone mémoire donnée. - une autre pour les variables internes. Pour un automate, il faut connaître la capacité mémoire minimale utile et la capacité maximale que l’on peut obtenir par diverses extensions. I /4.4.2.3 Les module d'entrées/sorties Le module E/S assure le rôle d’interface pour la partie commande, qui distingue une partie opérative (les sorties), où les actionneurs agissent physiquement sur le processus, et une partie d’acquisitions (les entrées) récupérant les informations sur l’état de ce processus et coordonnant en conséquence les actions pour atteindre les objectifs prescrits (matérialisés par des consignes). En plus d'assurer la communication entre la CPU et les organes externes, le module d'E/S doit garantir une protection contre les parasites électriques, c'est pourquoi la plus part des modules E/S font appel au découplage optoélectronique. Il existe deux types d'interface E/S: · Le module E/S Tout Ou Rien (TOR) : Permet de raccorder l'automate à des capteurs TOR (boutons poussoirs, fins de course, capteurs de proximité, capteurs photoélectriques …) ou à des préactionneurs (vannes, contacteurs, voyants pneumatiques, électrovannes, relais de puissance, LED….). L’état de chaque entrée ou sortie est visualisé par une diode électroluminescente. Le nombre d’entrées sur une carte est de : 4, 8, 16, 32. · Le module E/S analogique : Permet de traiter les signaux analogiques. Il est muni d'un convertisseur analogique/numérique pour les entrées et un autre numérique/analogique pour les sorties. Il existe des modules à 2, 4, 8 voies. CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 7 I /4.4.2.4 Le module de communication Comprend les cartes de communications qui lui permettent de communiquer soit avec d’autres automates ou bien avec l’interface homme machine dédiée au système contrôlé par l’automate en question. I /4.5 Fonctionnement d’un automate programmable Le cycle de fonctionnement de l’API est composé de 4 étapes: • Traitement interne : effectue des opérations de contrôle et met à jour certains paramètres systèmes (détection des passages en RUN / STOP) • Lecture des entrées : lit les entrées (de façon synchrone) et les recopie dans la mémoire image des entrées. • Exécution du programme : exécute le programme instruction par instruction et écrit les sorties dans la mémoire image des sorties. • Ecriture des sorties : bascule les différentes sorties (de façon synchrone) aux positions définies dans la mémoire image des sorties. Figure I.3: schéma de fonctionnement d'un API CHAPITRE I GENERALITES SUR L’AUTOMATISATION 8 I /4.6 Les critères de choix d’un automate programmable L’API se caractérise par : • Une programmation qui offre un langage destiné à l’automaticien (et non celui de l’informaticien. • Des possibilités uploads/Industriel/ chapitre-1-pdf 2 .pdf