Les Automates ProgrammablesIndustrielles

Benkerroum HoussamBouktib BrahimBoughaidi Mohammed TahaKharmoudi Ali Mouslim

Introduction

• Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des annéessoixante( 1968)

• Avant: Utilisation de la logique câblée

• Solution: logique programmée

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Introduction

• Automatique : C’est l’ensemble des sciences et des techniques utilisées dansla conception et la réalisation des systèmes automatisés (SA).

• Automatisation : C’est l’exécution automatique de tâches sans interventionshumaines.

API

• API (Automate programmable industriel) ou en anglais PLC (ProgrammableLogic Controller)

• L’API est un appareil électronique programmable, permettant le traitementde l’information en remplaçant la logique à relais cablé.

Taches Effectuées par l’API

• Logique combinatoire

• Logique séquentiel

• Temporisation

• Comptage

• Calculs numériques

• Asservissement

• Régulation

• Commande

• Mesure

• Contrôle

Pourquoi automatiser ?

Buts de l'automatisation:

Élimination de tâches répétitives ou sans intérêt

Simplifier le travail de l'humain

Augmenter la sécurité

Proposer aux hommes des tâches valorisantes

Accroître la productivité

Économiser les matières premières et l'énergie

Superviser les installations et les machines

Fabricants

• C'est Modicon(entreprise américaine) qui créa en 1968, aux USA, le premierautomate programmable. Son succès donna naissance à une industriemondiale qui s'est considérablement développé depuis.

Fabricants

• Siemens ( S7-200,S7-300,S7-400,S7-1200,LOGO . . .)

• Schneider électrique (TSX 17/37/57, TSX micro ,premium. . .)

• Rockwell Automation(micrologix1200/1400,SLC-500, SLC 5000 .. .)

• ABB (AC500,AC800C,S500 . . .)

• Omron (ZEN ,CPM 1A/2A/2C,CS1,CJ1. . .)

• Mitsubishi (MELSEC FX1S/FX1N ,série L ,système Q . . .)

• Yokugawa (FCN,FCN-RTU,FCJ . . .)

Applications

• Commande des machines

• Machines outil a commande numérique

• Convoyage

• Emballage

• Machines de chantier, engin de levage

Applications

• Contrôle de systèmes

• Régulation de Processus Chimie

• Traitement des eaux

• Distribution électrique

• Pharmaceutique

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Architecture matérielle d’un API

Architecture matérielle d’un API

Un automate programmable est constitué de :

Unité de traitement de l’information

Interfaces pour les signaux d’entrée

Interfaces pour les signaux de sortie

Interfaces pour des fonctions spéciales

Fonctionnement

• Un automate exécute son programme de manière cyclique :

Lecture des entrées

Traitement du programme

Ecriture des sorties

• Le temps d’exécution d’un cycle est de l'ordre d'une vingtaine demillisecondes et est contrôle par une temporisation appelée chien de garde.

Fonctionnement

Exelmple

Catégories D’automates

• Les micro automates :

Nombre d’entrées sorties fixe

Généralement pas d’analogique ni de communication

Remplacement de logique à relais

• Les automates compacts:

10 à 250 entrées-sorties

Nombre d’entrées-sorties extensible par blocs

Fonctions analogiques et communications limitées

Petits automatismes, logique combinatoire et séquentielle

Catégories D’automates

Entrées DC

Sortie DCEntrées

Sorties Digitales

Mémoire

Les automates monoblocs

Catégories D’automates

• Les automates monoblocs ou non modulaires

Catégories D’automates

Les automates monoblocs ou nonmodulaires

• Il possède généralement un nombre d’entrées et de sorties restreintet son jeu d’instructions ne peut être augmenté.

• le type monobloc a pour fonction de résoudre des automatismessimples faisant appel à une logique séquentielle et utilisant desinformations tout-ou-rien

Catégories D’automates

Les automates modulaires:• Nombre d’entrées-sorties modulables

• Comptage

• Commandes d’axes

• Pesage

• Communications

• Sécurité

• Automatismes complexes, régulation

• numérique, asservissements

Catégories D’automates

• Les automates modulaires

CPU

• Vitesse possesseur

• Mémoire de travail

• Les ports intégrés de communication

• Limitation systèmes

• Nombre de modules ,de rack . . .

• Environnement logiciel

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

SAP

• Un système automatisé est un ensemble d’éléments en interaction, etorganisés dans un but précis : agir sur une matière d’oeuvre afin de luidonner une valeur ajoutée.

Architecture générale d’un SAP

Partie opérative

Elle reçoit les ordres de la partie commande et elle lui adresse des comptesrendus ,elle agit sur la matière d’oeuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée.

• Les actionneurs (moteurs, vérins) agissent sur la partie mécanique dusystème qui agit à son tour sur la matière d’oeuvre.

• Les capteurs / détecteurs permettent d’acquérir les divers états du système.

Actionneurs

Moteur à courant alternatif

moteur synchrone / moteur asynchrone

Les moteurs pas à pas

Une machine électrique à courant continu

Les vérins

Capteurs

• Un Capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physiqueobservée en une grandeur utilisable

• Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière)qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il aété spécifiquement conçu.

Capteurs

• Dans le cas générale on parle des variables de type logique:

Ces variables représentent généralement:

La présence ou l’absence de l’objet à détecter

Le passage de l’objet

Le positionnement de l’objet

Éventuellement le comptage de l’objet

Capteurs

• Deux types de technologies se présentent:

Les capteurs à détection avec contact

Les capteurs à détection sans contact

Détecteurs

Le Détecteur inductif

Le Détecteur Photoélectrique

Le détecteur capacitif

La Partie Commande

• Elle donne les ordres de fonctionnement à la partie opérative en fonction:

du programme qu’elle contient

des informations reçues par les capteurs

des consignes données par l ’utilisateur

Elle est composée par:

Les pré-actionneurs

Les Contacteurs & Les relais

Les distributeurs

Les pré-actionneurs

• Les préactionneurs permettent de commander les actionneurs ; ils assurentle transfert d’énergie entre la source de puissance (réseau électrique,pneumatique …) et les actionneurs. Exemple : contacteur, distributeur …

Les Contacteurs:

Le contacteur est un appareil électromécanique de commande mécanique deconnexion, capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dansles conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharges enservices.

Les pré-actionneurs

• Les relais se sont des interfaces de commande Il est chargé de transmettre un ordrede la partie commande à la partie puissance d'un appareil électrique et permet,entre autres, un isolement galvanique entre les deux parties.

• Ces pré actionneurs sont commandés à leur tour par le bloc traitement desinformations.

Les pré-actionneurs

• les distributeurs:

Pour chaque vérin pneumatique, on associera un distributeur.

Poste de Controle

• Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet àl’opérateur de commander le système (marche, arrêt, départ cycle …).

• Il permet également de visualiser les différents états du système à l’aide devoyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM).

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Partie 01

Définition D’automatisme

constitution générale de

l’aPi

Partie 02

Systèmes Automatisés de

production

Partie 03

Le grafcet

Partie 04

Plan de Travail

Introduction

• Dans cette partie on va essayer de rassembler toutes ces notions que l’on avenu de voir sous forme d’un schéma représentatif que l’on appelleGRAFCET

GRAFCET

GRAphe Fonctionnel de Commande Etape / Transition

L’organigrammes

• un outil graphique pour décrire rapidement le fonctionnement du systèmeautomatisé

L ’ovale indique le début oula fin de l ’organigramme

Le rectangle représente l ’action conduisant à un état

Le losange représente sous formede question le test permettant de

détecter un état

oui

oui

non

non

Début

La lumièreest éteinte

La lumièreest allumée

Il faitnuit

Il faitjour

GRAFCET

L’étude graphique des systèmes automatisés a donnée naissance de troisgrandes classes d’outils de modélisation

• Les organigrammes

• Les représentations de systèmes logiques à évolutions simultanées (dont

• Les réseaux de pétri)

• Les outils dérivés des graphes d‘état.

GRAFCET

• L’analyse des avantages et inconvénients de ces outils mena, en 1977, à ladéfinition du GRAFCET

• Le Grafcet est un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme,particulièrement bien adapté aux systèmes à évolution séquentielle, c'est-à-dire décomposable en étapes. Il est dérivé du modèle mathématique desréseaux de Pétri

GRAFCET

BUT D’UN GRAFCET

Le Grafcet est donc un langage graphique représentant le fonctionnement d'unautomatisme par un ensemble :

D'étapes auxquelles sont associées des actions

de transitions entre étapes auxquelles sont associées des conditions detransition (réceptivités)

des liaisons orientées entre les étapes et les transitions

GRAFCET

• Le mode de représentation d’un GRAFCET est normalisé par l'Uniontechnique de l'électricité (UTE)

GRAFCET : Etape Initiale

• Elle permet d’imposer les conditions de départ

• Elle est active au début du cycle

• Elle est représentée par 2 carrés

0

GRAFCET: Etape

• Représentée par un carré

• Elle porte un numéro

1

52

Action associée à l’étape

• Elle définit une action à réaliser pendant l’étape

• Elle est représentée par un rectangle

• Elle se traduit par un verbe à l’infinitif écrit enmajuscule

2Action à réaliser

53

Une transition

• Elle est représentée par un tiret perpendiculaireau trait de liaison

• Il y a toujours une seule transition entre 2 étapes 1

0

54

Réceptivité

• Elle est associée à la transition et s’écrit à côté decelle-ci

• C’est une proposition logique 1

0

Réceptivité

55

Liaison orientée

• Elle se représente par des lignes horizontales ou verticales

• Elle relie les étapes avec les transitions et vice versa

• Le sens d’évolution se fait de haut en bas

• Dans le cas contraire, une flèche sur la liaison indique lesens du parcours