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Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Techn

Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 38 Partie II: Technologie Electronique (API : Automates programmables Industriels) Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 39 L’introduction dans l’industrie dans l’industrie des automates programmable connus aussi sous le nom de PLC (programmable Logic Controller) avait commencé en 1960. Ensuite 1974, le premier microprocesseur a été utilisé comme unité de calcul dans les automates programmable. Ce sont succédés ensuite les innovations où plusieurs constructeurs activant dans le domaine de l’automatisme ont développé chacun en ce qui le concerne son propre automate comme dans le cas de Schneider ou siemens. Actuellement plusieurs modèles d’unités d’automates programmables sont disponibles sur le marché. Ils sont caractérisés par leur fiabilité, leurs performances et leurs capacités à résoudre des problèmes très complexes dans un monde de plus en plus exigeant. IV.1. Structure générale d’un automatisme Un système automatisé est un ensemble d'éléments organisés pour réaliser de manière autonome des opérations, qui exigeaient auparavant l’intervention humaine, dans un but précis : agir sur une matière d’œuvre afin de lui donner une valeur ajoutée. Ces opérations s’exécutent après avoir reçu les consignes d'un opérateur comme les ordres de départ et si besoin d'arrêt. Donc les différentes parties d’un système automatisé se résume partie opérative, partie commande et partie relation (Figure. IV.1). Il permet également de définir les différentes fonctions de la chaine d’énergie et la chaine d’information. En suite, la commande des systèmes automatisés par la logique câblée et la logique programmée, est exposée brièvement. En fin, le chapitre donne une idée générale sur les différents niveaux du cahier de charge. La figure ci-dessous présente Un Système Automatisé est composé de trois parties : la Partie Commande (P.C.), la Partie Opérative (P.O.) et la Partie Relation (P.R) (le Pupitre ou Unité de Dialogue (U.D)). Figure. IV.1. Schéma illustratif d’un système automatisé Chapitre IV : Généralités sur les Automates programmables Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 40 Les différentes parties décrites dans le système donné par la Figure I.1 sont données comme suit :  W1: Energie du réseau  W2: Energie utile,  M.O: Matière œuvre,  V.A: Valeur Ajoutée.  Partie Opérative (P.O) : Elle est en général mécanisée, c'est elle qui assure la conversion de puissance et agit sur le processus automatisé ou sur la matière d'œuvre (M.O).  Partie commande (P.C) : Elle traite les informations envoyées par les capteurs et par la P.R afin d’envoyer des ordres qui vont être exécutés par la P.O. par l’intermédiaire des pré-actionneurs. Elle envoie également des messages de communication vers l’opérateur et les autres systèmes.  Partie Relation (P.R) : Elle est l’organe servant d’interface Homme Machine (HMI). L’opérateur est amené à donner des ordres (consignes) à la P.C. (par bouton, clavier, etc...) et reçoit en retour des informations (par voyants, indicateurs, alarme, Ecran, etc…). L’objectif principal d’un système automatisé est principalement :  Accroître la productivité du système (quantité de produits élaborés pendant une durée donnée)  Améliorer la flexibilité de production  Améliorer la qualité du produit  S'adapter à des contextes particuliers à l’environnement hostile pour l'homme et à la tâche physique ou intellectuelle pénibles pour l'homme  Augmenter la sécurité IV.2. Chaîne fonctionnelle d’un système automatisé Une chaîne fonctionnelle est un sous-ensemble d’un système automatisé (Figure. IV.2). On peut distinguer au sein des systèmes deux chaînes, l’une agissant sur les flux de données, appelée chaîne d’information (Chaîne d'acquisition), l’autre agissant sur les flux de matières et d’énergies, appelée chaîne d’énergie (Chaîne d'action). Figure. IV.2. Schéma montrant Chaîne fonctionnelle d’un système automatisé Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 41 IV.2.1. Chaîne d’information La chaîne d’information est composée des fonctions suivantes : Acquérir des informations, Traiter ces informations et communiquer les informations traitées :  Acquérir : Les capteurs et les interfaces homme/machine (Bouton poussoir, bouton coup de poing, potentiomètre, interrupteur de position, clavier...etc) permettent de prélève des informations sur le comportement de la partie opérative ou du milieu extérieur et d'envoyer des consignes au système, respectivement. Les informations capturées et les consignes sont transformées en des informations exploitables (généralement de nature électrique ou pneumatique car ils seront portées par un support physique) par la partie commande.  Traiter : L’unité de traitement est le plus souvent dans l'industrie une carte électronique ou un automate programmable industriel (API). C'est un ensemble électronique qui gère et assure la commande du système automatisé en fonction des informations recueillies par les capteurs et boutons.  Communiquer : Les interfaces machine/homme (voyant, alarme sonore, écran….) permettent à l'utilisateur d'être informé sur l'état du système et les réseaux) réalisent une communication avec d'autres systèmes. IV.2.2. Chaîne d’énergie La chaîne d’énergie assure la réalisation d’une fonction dont les caractéristiques sont spécifiées dans le cahier des charges. Elle est constituée des fonctions génériques suivantes :  Alimenter : Elle fournit au système l’énergie (électrique, pneumatique, hydraulique) dont il a besoin pour fonctionner. L’énergie électrique est générée par des batteries ou des piles. Elle peut-être produite par des réseaux électrique ou à partir d’énergie solaires ou du vent. Pour les systèmes qui nécessitent d’autres énergies comme de l’air comprimé il faut utiliser des compresseurs ou des pompes.  Distribuer : En général, l'énergie l’ordre issue de la partie commande n'est pas suffisante pour être utilisable directement par les actionneurs. Alors le rôle du pré- actionneur est de distribuer ou non une énergie importante en attente, sous l'action d'une énergie de commande plus faible. Les pré-actionneurs les plus utilisés sont des contacteurs ou des relais si l’énergie est électrique. Si l’énergie est pneumatique, les pré-actionneurs sont des distributeurs.  Convertir : La fonction des actionneurs, est de convertir une énergie de puissance provenant du pré-actionneur en une énergie adaptée à l'exécution de la tâche à effectuer. En général les actionneurs sont des moteurs (l’énergie électrique est convertie en une énergie mécanique de rotation) ou des vérins (l’énergie pneumatique est convertie en une énergie mécanique de translation).  Transmettre : A la sortie de l’actionneur, l’énergie mécanique est disponible. Cependant, pour un grand nombre de systèmes, cette énergie mécanique n’est pas directement utilisable par l’effecteur. Alors il faut transmettre cette énergie à l’effecteur. Cette fonction peut être se réalisée en plusieurs actions telle que transmettre l’énergie à l’effecteur par exemple par les engrenages et les poulies- courroies. Transformer l’énergie mécanique de rotation en translation ou vice-versa : cette fonction est réalisée par exemple par les guidages de rotation, les guidages de translation et les freins. Adapter l’énergie : cette fonction est réalisée par exemple par les systèmes vis-écrou. Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 42  Agir : Les effecteurs sont les éléments terminaux de la chaîne d'action. Ils agissent directement sur la matière d'œuvre en vue de lui apporter une valeur ajoutée. Ils convertissent l'énergie reçue de l'adaptateur en une opération ou un effet sur la matière d'œuvre. IV.3. Définition d’un automate programmable Industriel (API) Un automate programmable est un appareil dédié au contrôle d’une machine ou d’un processus industriel, constitué de composants électroniques, comportant une mémoire programmable par un utilisateur non informaticien, à l’aide d’un langage adapté (Figure. IV.3). En d’autres termes, un automate programmable est un calculateur logique, ou ordinateur, au jeu d’instructions volontairement réduit, destiné à la conduite et la surveillance en temps réel de processus industriels. Trois caractérises fondamentales distinguent totalement l’Automate Programmable Industriel (API) des outils informatiques tels que les ordinateurs (PC industriel ou autres):  Il peut être directement connecté aux capteurs et pré-actionneurs grâce à ses entrées/sorties industrielles,  Il est conçu pour fonctionner dans des ambiances industrielles sévères (température, vibrations, micro-coupures de la tension d alimentation, parasites, etc.),  Enfin, sa programmation à partir de langages spécialement développés pour le traitement de fonctions d’automatisme fait en sorte que sa mise en œuvre et son exploitation ne nécessitent aucune connaissance en informatique. Figure. IV.3. Schéma montrant un automate programmable industriel IV.4. Importance de l’automate programmable Suite à la complexité des installations industrielles et à leurs exigences devenues de plus en plus sévères, l’utilisation d’un élément caractérisé par sa capacité de réponse et de fiabilité de fonctionnement est devenue plus que nécessaire. Il s’agit d’un automate programmable. Cours de Technologie en Automatismes Industriels ZAOUIA Mustapha Cours de Technologie en Automatismes Industriels 43 En effet, les performances ne sont pas nécessaire dans les dispositifs électromécaniques tels que les relais, de plus si on veut changer une opération dans un processus donné, on doit refaire le câblage de tout le système, ce qui engendre une complexité certaine. Dans le cas de l’utilisation d’un Automate programmable industriel (API), on peut s’adapter facilement à ce changement d’opérations en changeant uniquement le programme sans toucher au câblage. Soient les deux lampes L1 et L2. Si ont veut allumer L1 et L2 on appui sur les interrupteurs S1 et S2, en utilisant les trois câblages donnée par la uploads/Industriel/ chapitre-iv-cours-teai-4.pdf