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2019-2020 Dr. LAIFAOUI Abdelkrim UNIVERSITE DE BEJAIA, ALGERIE DEPARTEMENT DE G

2019-2020 Dr. LAIFAOUI Abdelkrim UNIVERSITE DE BEJAIA, ALGERIE DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE 2EME ANNEE MASTER FILIERE : ELECTROMECANIQUE ELECTROTECHNIQUE AUTOMATISMES INDUSTRIELS Sommaire 1 SOMMAIRE Chapitre I : Les automates programmables industriels ............................................................1 1 Notions de base ...............................................................................................................1 1.1 Fonction globale d'un système automatisé ...............................................................1 1.2 Matières d’œuvre ....................................................................................................1 1.3 Valeur ajoutée .........................................................................................................1 1.4 Contexte et valeur ajoutée .......................................................................................2 1.5 Système de production ............................................................................................2 1.6 Automatisation ........................................................................................................3 1.7 Objectifs de l'automatisation ...................................................................................3 1.8 Conduite et surveillance d'un système automatisé ....................................................3 1.9 Système automatisé et processus industriel ..............................................................4 2 Structure d’un système automatisé de production (SAP) .................................................6 2.1 La Partie Opérative (PO) .........................................................................................7 2.2 La Partie Relation (PR) ...........................................................................................7 2.3 La Partie Commande (PC).......................................................................................7 3 Architecture matérielle des API ......................................................................................7 3.1 Description générale................................................................................................7 3.2 Cartes d’entrées TOR ..............................................................................................8 3.3 Cartes de sorties TOR .............................................................................................9 3.4 Cartes d’entrées/sorties analogiques ...................................................................... 11 3.5 Cartes d’entrées/sorties complexes ........................................................................ 12 3.5.1 Carte d’axes pour moteur à courant continu ou alternatif ................................... 12 3.5.2 Carte d’axes pour moteurs pas à pas .................................................................. 13 3.5.3 Carte de régulation PID ..................................................................................... 14 4 Critères de choix d’un API ............................................................................................ 15 Chapitre II : Outil Grafcet ..................................................................................................... 16 1 Introduction .................................................................................................................. 16 2 Définition et notions fondamentales .............................................................................. 16 3 Les concepts de base ..................................................................................................... 17 3.1 Principe de base .................................................................................................... 17 Sommaire 3.1.1 Etape ................................................................................................................. 17 3.1.2 Actions associées aux étapes ............................................................................. 18 3.1.3 Transition .......................................................................................................... 18 3.1.4 Liaisons orientées .............................................................................................. 18 3.2 Classification des réceptivités................................................................................ 19 3.2.1 Les réceptivités associées aux transitions ........................................................... 19 3.2.2 Réceptivité toujours vraie .................................................................................. 19 3.2.3 Front montant et descendant d’une variable logique .......................................... 19 3.2.4 Réceptivité dépendante du temps ....................................................................... 20 3.2.5 Valeur booléenne d’un prédicat ......................................................................... 20 3.3 Classification des actions associées aux étapes ...................................................... 20 3.3.1 Actions continues .............................................................................................. 21 3.3.2 Actions conditionnelles ..................................................................................... 21 3.3.3 Action maintenue sur plusieurs étapes ............................................................... 23 3.3.4 Action mémorisée ............................................................................................. 23 3.4 Règles d'évolution ................................................................................................. 24 3.4.1 Règle N°1 : Condition initiale ........................................................................... 24 3.4.2 Règle N°2 : Franchissement d'une transition. ..................................................... 25 3.4.3 Règle N°3 : Evolution des étapes actives ........................................................... 25 3.4.4 Règle N°4 : Franchissement simultané .............................................................. 25 3.4.5 Règle N°5 : Conflit d’activation ........................................................................ 25 3.5 Les structures de base ............................................................................................ 25 3.5.1 Notion de Séquence ........................................................................................... 25 3.5.2 Saut d’étapes et reprise de séquence .................................................................. 27 3.5.3 Aiguillage entre deux ou plusieurs séquences (Divergence en OU) .................... 27 3.5.4 Parallélisme entre deux ou plusieurs séquences (ou séquences simultanées ou divergence–convergence en ET) ................................................................................... 27 4 Les structures particulières ............................................................................................ 28 4.1 Étape et transition source ...................................................................................... 28 4.2 Étape et transition puits ......................................................................................... 28 5 Remarques sur les liaisons orientées ............................................................................. 29 5.1 Liaison orientée de bas en haut .............................................................................. 29 5.2 Repère de liaison ................................................................................................... 29 Sommaire 5.3 Cas de la sélection de séquence ............................................................................. 30 6 Evolution fugace ........................................................................................................... 30 6.1 Conséquence d’une évolution fugace sur les assignations ...................................... 31 6.2 Conséquence d’une évolution fugace sur les affectations ....................................... 31 7 Liaison entre grafcets .................................................................................................... 31 8 Les notions avancées .................................................................................................... 32 8.1 Introduction .......................................................................................................... 32 8.2 Structure hiérarchisées d'un grafcet ....................................................................... 33 8.2.1 Structure d'un Sous-grafcet ................................................................................ 33 8.2.2 Structure d'un grafcet de tâche ........................................................................... 34 8.2.3 Structure de l'expansion en macro-étape ............................................................ 34 8.2.4 Structure de l'expansion par encapsulation ......................................................... 35 8.3 Forçages et figeages des situations ........................................................................ 36 8.3.1 Forçage ............................................................................................................. 37 8.3.2 Figeages ............................................................................................................ 38 9 Mise en équation d'un grafcet ........................................................................................ 38 9.1 Règle générale....................................................................................................... 39 9.2 Équations des éléments du Grafcet ........................................................................ 40 9.3 Mise en équation ................................................................................................... 41 9.3.1 Mise en équation divergence OU ....................................................................... 41 9.3.2 Mise en équation convergence OU .................................................................... 41 9.3.3 Mise en équation divergence ET ........................................................................ 42 9.3.4 Mise en équation convergence ET ..................................................................... 42 Chapitre III : Le Gemma ....................................................................................................... 43 1 Introduction .................................................................................................................. 43 2 Concepts de base du GEMMA ...................................................................................... 43 3 Structuration du Gemma ............................................................................................... 44 3.1 Production – hors production ................................................................................ 44 3.2 Les familles des états de modes de marches et d'arrêts (Les procédures) ................ 45 3.2.1 Les états F ......................................................................................................... 46 3.2.2 Les états A ........................................................................................................ 46 3.2.3 Les états D ........................................................................................................ 46 Sommaire 4 Méthode d'utilisation du GEMMA ................................................................................ 47 4.1 Sélection des Modes de Marches et d'Arrêts .......................................................... 47 4.2 Rechercher les évolutions d'un état à l'autre ........................................................... 48 4.3 Les boucles opérationnelles du GEMMA .............................................................. 49 4.3.1 Boucle de marche normale ................................................................................ 50 4.3.2 Boucle de marche de réglage ............................................................................. 50 4.3.3 Boucle d’arrêt de sécurité .................................................................................. 51 5 Conception d'un automatisme séquentiel ....................................................................... 51 Chapitre IV : Langages de programmation des API .............................................................. 53 1 Introduction .................................................................................................................. 53 2 Objets communs ........................................................................................................... 53 3 Les différents types de langages .................................................................................... 53 3.1 Langage SFC ........................................................................................................ 53 3.2 Langage LD .......................................................................................................... 54 3.3 Langage IL ............................................................................................................ 54 3.4 Langage FBD ........................................................................................................ 54 3.5 Langage ST ........................................................................................................... 55 4 Le langage LADDER (LD) ........................................................................................... 56 4.1 Symbolique LADDER .......................................................................................... 57 4.2 Le "ET logique" .................................................................................................... 57 4.3 Le "OU logique" ................................................................................................... 57 4.4 Adressage des entrées/sorties ................................................................................ 59 Les automates programmables industriels 1 Chapitre I : Les automates programmables industriels 1 Notions de base 1.1 Fonction globale d'un système automatisé La fonction globale de tout système automatisé est de conférer une VALEUR AJOUTEE à un ensemble de MATIERES D'OEUVRE dans un ENVIRONEMENT ou CONTEXTE donné. 1.2 Matières d’œuvre Une matière d’œuvre peut se présenter sous plusieurs formes. Par exemple :  un PRODUIT, c'est-à-dire de la matière, à l'état solide, liquide ou gazeux, et sous une forme plus ou moins transformée :  des objets techniques : lingot, roulement, moteur, véhicule...  des produits chimiques : pétrole, éthylène, matière plastique...  des produits textiles : fibre, tissu, vêtement...  des produits électroniques : transistor, puce, microprocesseur, automate programmable...  etc...  qu'il faut : concevoir, produire, stocker, transporter, emballer,  de l'ENERGIE  sous forme : électrique, thermique, hydraulique...  qu'il faut : produire, stocker, transporter, convertir, utiliser...  de l'INFORMATION  sous forme écrite, physique, audiovisuelle...  qu'il faut : produire. stocker, transmettre, communiquer, décoder, utiliser...  des ETRES HUMAINS  pris individuellement ou collectivement  qu'il faut : former, informer, soigner, transporter, Servir... 1.3 Valeur ajoutée La Valeur Ajoutée à ces matières d’œuvre est l'OBJECTIF GLOBAL pour lequel a été défini conçu, réalisé, puis éventuellement modifié, le système. Cette Valeur Ajoutée peut résulter par exemple :  d'une MODIFICATION PHYSIQUE des matières d’œuvre  traitement mécanique : usinage, formage, broyage, impression...  traitement chimique ou biologique  conversion d'énergie  traitement thermique : cuisson, congélation...  traitement superficiel : peinture, teinture... Les automates programmables industriels 2  d'un ARRANGEMENT PARTICULIER, sans modification des matières d’œuvre  montage, emballage, assemblage...  couture, collage...  d'une MISE EN POSITION particulière, ou d'un TRANSFERT, de ces matières d’œuvre  manutention, transport, stockage  commerce  communication  d'un PRELEVEMENT D'INFORMATION sur ces matières d’œuvre  contrôle, mesure, lecture, examens, ... 1.4 Contexte et valeur ajoutée La NATURE, la QUANTITE et la QUALITE de la valeur ajoutée peuvent varier pour tenir compte de l'évolution des besoins de la société dans laquelle s'insère le système. Ce qui peut conduire à modifier le système, voire l'abandonner pour en construire un nouveau. L'environnement, c'est-à-dire le CONTEXTE physique, social, économique, politique, ... joue un rôle essentiel dans le fonctionnement du système et influe sur la qualité et/ou la quantité de la Valeur Ajoutée. 1.5 Système de production Un SYSTEME DE PRODUCTION est un système à caractère industriel possédant les caractéristiques suivantes :  l'obtention de la valeur ajoutée présente, pour un ensemble de matières d’œuvre donné, un caractère reproductible,  la valeur ajoutée peut être exprimée et quantifiée en termes économiques Un système de production répond au besoin d'élaborer des produits, de l'énergie ou de l'information à un coût rentable pour l'utilisateur du système. L'élaboration progressive de la valeur ajoutée sur les matières d’œuvre est obtenue :  au moyen d'un ensemble d'éléments ou de dispositifs opératifs, appelés PARTIE OPERATlVE et plus ou moins mécanisés,  par l'action, à certains moments, d'opérateurs humains et/ou de dispositifs de commande pour assurer la coordination des dispositifs opératifs. Exemples de système de production :  usine de fabrication chimique, métallurgique, électronique...  société de service (informatique...), groupe de presse, banque ... Les automates programmables industriels 3 1.6 Automatisation L'automatisation de la production consiste à transférer tout ou partie des tâches de coordination, auparavant exécutées par des opérateurs humains, dans un ensemble d'objets techniques appelé PARTIE COMMANDE. La Partie Commande mémorise le SAVOIR FAIRE des opérateurs pour obtenir la suite des actions à effectuer sur les matières d’œuvre afin d'élaborer la valeur ajoutée. Elle exploite un ensemble d'informations prélevées sur la Partie Opérative pour élaborer la succession des ordres nécessaires pour obtenir les actions souhaitées. 1.7 Objectifs de l'automatisation L'automatisation permet d'apporter des éléments supplémentaires à la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en termes d'objectifs par :  accroître la productivité du système c'est-à-dire augmenter la quantité de produits élaborés pendant une durée donnée. Cet accroissement de productivité exprime un gain de valeur ajoutée sous forme :  d'une meilleure rentabilité, uploads/Industriel/ cours-automatismes-industriels-a-laifaoui-2019-2020.pdf