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
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