Présentation
On nomme Automate Programmable Industriel, API (en anglais Programmable Logic Controller, PLC) un type particulier d'ordinateur, robuste et réactif, ayant des entrées et des sorties physiques, utilisé pour automatiser des processus comme la commande des machines sur une ligne de montage dans une usine, ou le pilotage de systèmes de manutention automatique. Là où les systèmes automatisés plus anciens employaient des centaines ou des milliers de relais et de cames, un simple automate suffit. On nomme automaticiens les programmeurs de ces Automates Programmables Industriels.
Constitution
L'API est structuré autour d'une unité de calcul ou processeur (en anglais Central Processing Unit, CPU), d'une alimentation par des sources de tension alternative (AC) ou continue (DC), et de modules dépendant des besoins de l'application, tels que:
- Des cartes d'entrées - sorties (en anglais Input - Output, I/O) numériques (tout ou rien) pour des signaux à 2 états ouanalogiques pour des signaux à évolution continu
-Cartes d'entrées pour brancher des capteurs, boutons poussoirs, etc.
-Cartes de sorties pour brancher des actionneurs, voyants, vannes, etc.
-Des modules de communication obéissant à divers protocoles Modbus, Modbus Plus, Profibus, InterBus, DeviceNet, LonWorks,Ethernet, FIPIO, FIPWAY, RS232, RS-485, AS-i, CANopen, pour dialoguer avec d'autres automates, des entrées/sorties déportées, des supervisions ou autres interfaces homme-machine (IHM, en anglais Human Machine Interface, HMI), etc.
- Des modules spécifiques aux métiers, tels que comptage rapide, pesage, etc.
-Des modules d'interface pour la commande de mouvement, dits modules Motion, tels que démarreurs progressifs, variateurs de vitesse, commande d'axes.
-Des modules locaux de dialogue homme-machine tels qu'un pupitre (tactile ou avec clavier), un terminal de maintenance, reliés à l'automate via un réseau industriel propriétaire ou non et affichant des messages ou une représentation du procédé.
- Des cartes d'entrées - sorties (en anglais Input - Output, I/O) numériques (tout ou rien) pour des signaux à 2 états ouanalogiques pour des signaux à évolution continu
-Cartes d'entrées pour brancher des capteurs, boutons poussoirs, etc.
-Cartes de sorties pour brancher des actionneurs, voyants, vannes, etc.
-Des modules de communication obéissant à divers protocoles Modbus, Modbus Plus, Profibus, InterBus, DeviceNet, LonWorks,Ethernet, FIPIO, FIPWAY, RS232, RS-485, AS-i, CANopen, pour dialoguer avec d'autres automates, des entrées/sorties déportées, des supervisions ou autres interfaces homme-machine (IHM, en anglais Human Machine Interface, HMI), etc.
- Des modules spécifiques aux métiers, tels que comptage rapide, pesage, etc.
-Des modules d'interface pour la commande de mouvement, dits modules Motion, tels que démarreurs progressifs, variateurs de vitesse, commande d'axes.
-Des modules locaux de dialogue homme-machine tels qu'un pupitre (tactile ou avec clavier), un terminal de maintenance, reliés à l'automate via un réseau industriel propriétaire ou non et affichant des messages ou une représentation du procédé.
D'autres automates, plus anciens, étaient constitués d'une simple mémoire dont l'adresse d'entrée était constituée d'une concaténation de données d'entrée (senseurs, horloge) et de l'état précédent. Beaucoup moins onéreux, ils se prêtaient en revanche mal à une augmentation rapide du nombre d'états. Ils sont restés très utilisés pour des automatisations simples du style Antiblockiersystem (ABS) oufeux de signalisation aux carrefours.
Les API se caractérisent par rapport aux ordinateurs
- par leur robustesse : conçus pour pouvoir travailler en milieu hostile, ils utilisent des circuits durcis et sont prévus pour résister aux vibrations, aux températures des ateliers etc.
- par leur réactivité aux indications fournies par les capteurs (dispositifs anti-collision, alarmes diverses);
- par leur facilité de maintenance (bien que les ordinateurs industriels atteignent également un très bon degré de fiabilité). Les modules peuvent être changés très facilement et le redémarrage des API est très rapide.
L'absence d'Interface Homme-machine (IHM) permanent pour visualiser l'action et le fonctionnement du programme sur la partie opérative font que les automates sont souvent reliés à un pupitre opérateur, une interface graphique (écran d'affichage ou écran tactile) ou un PC. Dans ce dernier cas, on parle de supervision. Le PC peut d'ailleurs être utilisé seul en regroupant les fonctions de l'API et de la supervision, grâce à l'utilisation d'un softplc.
En automatisme industriel, on parle aussi beaucoup d'automates de télégestion. Dans ce cas, on vient, via Internet, modifier ou visualiser à distance les données ou le programme des automates de gestion des installations commandées: chaudières collectives, stations d'épuration, etc. Cela se fait par le biais de modem-routeurs souvent associés à un logiciel assurant une liaison sécurisée (VPN). En général, si API et PC coexistent dans un atelier, les API fonctionnent au plus près des processus physiques et prennent en charge les questions de sécurité, les PC s'occupant plutôt de supervision et des rapports extérieurs. Les PC peuvent ainsi fixer au mieux les consignes aux API, qui donnent les ordres détaillés, traitent les urgences, et rendent compte de l'état des processus.
Programmation
Les programmes des API sont traités selon un cycle précis, le plus souvent :
- diagnostic (auto-test)
- acquisition de toutes les entrées (recopie dans une mémoire image)
- traitement du programme
- mise à jour des sorties.
Le temps d'un cycle d'API varie selon la taille du programme, la complexité des calculs, le nombre d'entrées/sorties, la puissance de l'API, et les besoins du procédé piloté. Il varie de une à quelques dizaines de millisecondes et est protégé par un chien de garde, au cas par exemple où l'algorithme exécuterait indéfiniment une même boucle de programme.
Lecture des capteurs et commande des actionneurs sont réalisés par scrutation, la gestion d'interruptions pouvant être victime d'un effet d'avalanche en cas d'incident.
Différents langages de programmation
Il existe différents langages de programmation définis par la CEI 61131-3 :
- IL (Instruction List), le langage List est très proche du langage assembleur on travaille au plus près du processeur en utilisant l'unité arithmétique et logique, ses registres et ses accumulateurs
- ST (Structured Text), Ce langage structuré ressemble aux langages de haut niveau utilisés pour les ordinateurs
- LD (Ladder Diagram), le langage Ladder (échelle en anglais) ressemble aux schémas électriques et permet de transformer rapidement une ancienne application faite derelais électromécaniques en un programme. Cette façon de programmer exploite une approche visuelle du problème longtemps appréciée en industrie, mais qui s'appuie sur une logique de moins en moins adaptée mais toujours utilisée (2013). On parle également de langage à contacts ou de schéma à contacts pour désigner ce langage Ladder.
- Boîtes fonctionnelles (FBD), le FBD se présente sous forme diagramme : suite de blocs, connectables entre eux, réalisant des opérations, simples ou très sophistiquées.
Dans la programmation d’un automate, il est possible également de choisir de programmer en SFC, dérivé du grafcet. À chaque action élémentaire est associé un programme écrit en IL, ST, LD ou FBD. Le grafcet, très populaire en France, est un outil graphique de définition de l'automatisme séquentiel, en un nombre fini d'étapes, séparées par des conditions de transition. Il utilise une représentation graphique claire, permettant par exemple au réalisateur de montrer au donneur d'ordre comment il a compris le cahier des charges. Langage universel, indépendant (dans un premier temps) de la réalisation pratique, il peut se "câbler" par séquenceurs, être programmé sur automate voire sur ordinateur. De plus, il permet :
- de hiérarchiser les séquences ;
- de coordonner au sein d'un cycle des séquences interdépendantes se déroulant simultanément ;
- d'appliquer des conditions de validité sécurisant le cycle de pilotage ;
- enfin, d'exploiter la méthode GEMMA, méthode sécurisant la gestion des modes de marche et d'arrêt.
Dans le cas des automates programmables logiciels (softplc), il existe également différents langages de programmation non définis par la CEI 61131-3 qui étendent considérablement les possibilités de configuration, par exemple:
- C/C++ : Proview, Ignition; Pascal : Visual PLC. Grâce à leur flexibilité, ces logiciels sont utilisés sur les chaînes de fabrication automobile et sur les trains de laminoirs.
Toutefois, la popularité de ces langages ne doit pas masquer leurs faiblesses en termes de sécurité des processus.
Usage
Exemples
- Un API peut gérer un ou plusieurs ascenseurs.
- Un API doté d'un programme simple peut maintenir un niveau de liquide dans un réservoir entre deux niveaux (un mini et un maxi), en ouvrant et fermant une vanne. Un programme légèrement plus complexe pourrait impliquer une mesure de niveau (comme entrée) et un contrôleur d'écoulement (comme résultat) permettant à l'eau de couler à un taux commandé. Un automatisme industriel typique pourrait commander plusieurs réservoirs dans un processus tel que le traitement des eaux usées. Chaque réservoir pourrait être observé pour une variété de conditions telles que : être ni trop plein ou ni trop vide, avoir le pH dans une certaine fourchette, une température adéquate....
- Un API peut également piloter un réacteur et commander en conséquence entrées de réactifs, de catalyseurs ou de solvants, sorties de produits, réchauffement ou refroidissement etc.
- Un API peut piloter un chariot automatique.
Les automates sont largement utilisés dans l'industrie, tant manufacturière (fabrication d'objets finis ou de sous-ensembles) que de processus (élaboration de matières premières). On en trouve aussi beaucoup dans la gestion de bâtiments, la logistique et le conditionnement, tel celui des colis de la vente par correspondance. Ils conviennent parfaitement pour tout type d'activité exigeant du réflexe plutôt que des calculs élaborés. Pour des systèmes exigeant une grande sécurité (ferroviaire, machineries d'ascenseur, accès à des machines dangereuses), on utilise des automates de sécurité (APIS) dont l'unité centrale est doublée et les procédures de test renforcées. Pour la gestion des feux de circulation d'un carrefour, ce sont toutefois des automates particuliers et totalement différents, qui sont utilisés et dédiés à cette tâche. Il s'agit de contrôleurs de carrefours, qui doivent respecter des normes de sécurités particulières au domaine.
Avantages et inconvénients
Les API présentent de nombreux intérêts :
- Les éléments qui les composent sont particulièrement robustes (absence de mécanique tournante pour le refroidissement et le stockage des données, matériaux renforcés) leur permettant de fonctionner dans des environnements particulièrement hostiles (poussière environnante, perturbations électromagnétiques, vibrations des supports, variations de température...)
- Ils possèdent des circuits électroniques optimisés pour s'interfacer avec les entrées et les sorties physiques du système, les envois et réceptions de signaux se font très rapidement avec l'environnement. Avec de plus une exécution séquentielle cyclique sans modification de mémoire, ils permettent d'assurer un temps d'exécution minimal, respectant un déterminisme temporel et logique, garantissant un temps réel effectif (le système réagit forcément dans le délai fixé).
En contrepartie, ils sont plus chers que des solutions informatiques classiques à base de microcontrôleurs par exemple mais restent à l'heure actuelle les seules plateformes d'exécution considérées comme fiables en milieu industriel (avec les ordinateurs industriels). Le prix est notamment dépendant du nombre d'entrées/sorties nécessaires, de la mémoire dont on veut disposer pour réaliser le programme, de la présence ou non de modules métier. De plus ils nécessitent la maîtrise de langages spécifiques conformes à la norme CEI 61131-3 qui reprennent dans leur forme la logique d'exécution interne de l'automate. Ces langages apparaissent toutefois à beaucoup d'utilisateurs plus accessibles et plus visuels que les langages informatiques classiques.
Automate de sécurité
Au delà des application classique, un automate peut avoir des caractéristiques dites "de sécurité". Elles lui permettent, soit d'avoir une garantie de fonctionnement, même après la ruine d'un élément, soit de garantir un fonctionnement qui générera des actions toujours plus contraignantes en cas de ruine d'un élément, garantissant la sécurité des personnes et des biens.
Ces caractéristiques peuvent porter sur :
Ces caractéristiques peuvent porter sur :
- Les entrées : les capteurs sont contrôlés en permanence, et ne peuvent indiquer que des états logiques sûrs. Un écrasement du câble créant un court-circuit générant potentiellement un "1" permanent n'est pas permis.
- Les sorties : une commande d'un actionneur, ou l'actionneur lui même peut être contrôlé ou redondé afin de garantir sa mise en service ou son arrêt, même en cas de défaillance d'un élément.
- L'unité de commande elle-même : elle peut être redondée (doublée voir triplée) afin de garantir son fonctionnement.
- Son alimentation.
Exemples
- Les automates gérant la signalisation tricolore routière : une défaillance d'un élément, ou de la carte CPU provoque automatiquement l'affichage d'un jaune clignotant (agrément SETRA)
- Une carte d'entrée spécialisée pour les capteurs de contrôle d'ouverture de porte d'une machine.
Automate logiciel
Une variante à l'automate programmable matériel consiste en un automate logiciel, donc sans matériel lié à proprement parler, mais réutilisant les mêmes concepts et langages du monde de l'automatisme. Certains langages supplémentaires, plus orientés informatiques et donc moins accessibles à un électricien, peuvent également figurer (comme évoqué ci-dessus).
On parle parfois de SoftPlc. Afin de garantir un traitement dans les temps, la plateforme matérielle utilisée pour exécuter le moteur d'automatisme doit fonctionner sur unSystème d'exploitation temps réel.
Il peut également exister des simulateurs d'automates programmables, mais dans ce cas il s'agit juste de pouvoir tester une programmation pour des essais, sans lire de capteurs et piloter de vrais actionneurs. Ce type de logiciel peut s'exécuter sur un système d'exploitation classique non temps-réel.
LES AUTOMATES PROGRAMMABLES
I- NOTIONS SUR L’AUTOMATISATION ET LES
AUTOMATISMES
L’automatisation d’un procédé ( c’est à
dire une machine, un ensemble de
machines ou plus généralement un
équipement industriel ), consiste à en assurer la conduite par un
dispositif technologique .
I-1-objectifs de
l’automatisation :
la
compétition économique entraîne les industriels à vivre en permanence dans un
esprit de concurrence, qui oblige à toujours améliorer les performances en
termes de quantité et surtout de qualité ( d’ou le maître mot de
l’économie : rapport qualité / prix
) . l’automatisation des processus industriels a pour finalité de réaliser ces
vœux . ses objectifs principaux au nombre de quatre sont complémentaire et liés
. ils peuvent s’énoncer ainsi :
a-produire à qualité constante :
contrairement à l’être humain, il est clair que la machine n’est pas sujette à
la fatigue de fin de journée, par, conséquent la qualité des produits sortant
des chaînes set généralement la même .
b-fournir la quantité nécessaires : cette notion fait référence à l’adaptativité ,
c’est à dire pouvoir adapter l’offre à la demande . l’objectif est de produire
juste les quantité nécessaires à un instant donné . de façon à tendre vers la notion de stock
zéro . pour pouvoir adapter l’offre à la demande, cela se fait rapidement et
efficacement dans environnement automatisé ( arrêter par exemple une chaîne de
fabrication en période de faible demande, ou au contraire en mettre en route
d’autres pour répondre à la forte demande ).
c-Augmenter la productivité : il s’agit donc d’augmenter le rendement . pour ce
faire l’automatisation a consiste à remplacer une grande partie des opérateurs
humains par des machines, qui ont des cadences de travail élevées, ne
connaissant ni les pauses café ni les congés payés .
d-Améliorer les conditions de travail : il s’agit
d’une part de remplacer l’homme par la machine pour les taches pénibles ou
qu’il ne peut pas faire ( pour
l’affecter ailleurs ou il est censé faire un
travail plus noble ), d’autre part d’augmenter les possibilités de
réaliser les objectifs « a » « b » et « c » . en
effet un employé qui mange bien, est bien soigné, et a de bonnes conditions de
vie et de travail, n’est pas souvent malade, n’est pas fatigué, a peu d’absentéisme,
et devient donc plus rentable économiquement .
I-2-fonctions
des automatismes :
le degré
d’automatisation d’un système varie selon la nature, la complexité, les
objectifs assignés au projet . la surveillance d’une tour d’immeuble est
différente de celle des ascenseurs qu’elle comporte ou de son dispositif de
climatisation .
IL existe trois degrés d’automatisation ou
modes de fonctionnement des automatismes .
I-2-a- mode de surveillance :
dans ce mode l’automatisme a une fonction
passive vis a vis du procédé qu’il pilote l’organe de contrôle acquiert les
informations et- les analyse pour fournir journaux de bord et bilans .
l’objectif est la connaissance technique du procédé .
I-2-b- mode guide opérateur :
les traitement sont plus élaborés que dans
le cas précédent, et l’automatisme propose des actions pour conduire le procédé
selon un critère donné . l’automatisme
ne réagit pas directement sur le procédé, il a donc un fonctionnement en boucle ouverte.
I-2-c- mode de commande :
l’automatisme a une structure en boucle fermé
. on a une automatisation complète de certaines fonction : acquisition des
informations, leur traitement, et enfin l’action sur le procédé .
MODE
FONCTIONNEMENT
|
ACQUI-
SITION
|
TRAITEMENT
|
ACTION
|
STRUCTURE
|
Surveillance
|
X
|
Boucle ouverte
|
||
Guide-opérateur
|
X
|
X
|
Boucle ouverte
|
|
Commande
|
X
|
X
|
X
|
Boucle fermée
|
Figure 1.1 : différentes fonctions d’un
automatisme
Les fonctions assurées dans chaque mode sont
simples ou complexes selon le procédé ou la partie de procédé auxquelles elles
sont assignées .
Prenons à titre d’exemple la surveillance dans un e installation de
chauffage central d’un édifice quelconque . si le niveau d’eau diminue, la
pression augmente . au delà d’une certaine pression la chaudière risque
d’exploser . pour faire baisser la pression il faut tout simplement rajouter de
l’eau .
Dans le cas du mode de surveillance . seul
un indicateur visuel à aiguille nous permet de savoir que la pression a
augmenté .
Dans le mode guide opérateur . on donne
l’information sur l’action qu’il faut entreprendre . afin de baisser la
pression . un indicateur visuel ou sonore indique qu’il faut ouvrir la vanne
d’eau .
Dans le mode commande , l’automatisme
commande l’ouverture de la vanne , surveillé le niveau d’eau , puis fermé la
vanne quand le niveau désiré est atteint .
I-3- technologie des automatismes :
l’automaticien dispose de nombreux outils
technologique pour réaliser l’organe de commande de son système , que l’on
regroupe habituellement en deux catégories fondamentales les solutions câblées
et les solutions programmées ( figure 1.2).
Figure 1.2 principales
solutions d’un problème d’automatisation.
Remarques :
1-
l’informatique industrielle
est une discipline conjuguant les théories de l’automatique et les moyens de
l’informatique pour résoudre des problèmes de nature industrielle .
2-
un automate programmable industriel ou API
est une machine électronique , programmable par un personnel non informaticien,
destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel, des procédé
logiques séquentiels .
II – structure d’un automatisme
logique :
D’une façon tout à fait générale,
un système automatisé peut se décomposer en deux parties qui coopèrent :
une partie opérative ou
puissance, et une partie commande ou automate ou automatisme
(figure 1.3)
La partie opérative effectue
des opérations (transformation de pièces brutes en pièces usinées dans le cas
d’une machine outil à commande numérique, translation de la cabine d’un
ascenseur de l’étage de départ à l’étage d’arrivée), lorsque l’ordre lui en est
donné pat la partie commande . en revanche elle fournit à la partie commande
des informations sur les opérations effectuées .
La partie
commande reçoit
des consignes de l’extérieur ( paramètres des opérations à effectuer ) et
fournit des comptes-rendus visuels ou sonores .
Figure 1.3-a :
machine outil à commande numérique
Figure 1.3.b-
ascenseur
En conclusion la partie opérative
est le processus physique à automatiser . la partie commande est automatisme
qui élabore en sortie des ordres destinés au processus , et des signaux de
visualisation en fonction des compte-rendus venant du processus et des
consignes qu’il reçoit en entrée.
Figure
1.4- schéma de principe d’un système automatiser.
Son fonctionnement est cyclique . pour une phase élémentaire de
fonctionnement séquentiel, ses fonctions principales peuvent se résumer de la
manière suivante :
-
dialogue avec l’opérateur
dont il reçoit les ordres (début de cycle , arrêt , changement du mode de
marche ,…..) et à qu’il envoie des
informations (alarme, visualisation d’état, bilan des entrées sorties , etc ….)
-
traitement de ces
informations .
3-synthèse d’un
automatisme séquentiel :
2-a-Rappel sur les logiques combinatoire
et séquentielle :
en logique combinatoire la sortie
d’un système ne dépend que de la combinaison des informations d’entrée, et ceci
quel que soit l’ordre d’arrivée de ces
informations .
En logique séquentielle le système évolue
en fonction des entrées et des états antérieurs du système .
Figure 1.5- : système combinatoire et séquentiel purs
2-b-synthèse :
la synthèse d’un automatisme séquentiel consiste a établir un
e relation entre les informations
délivrées par les capteurs (entrées ) d’une part, et les ordres donnés aux
actionneurs (sortie ) d’autre part, à travers un automate séquentiel autour
duquel gravitent des fonctions spécifiques . La décomposition et le principe de
fonctionnement sont généralement ceux donnés par la figure 1.6 .
Figure
1.6 : structure d’un automatisme
séquentiel.
II-3-
l’automate central :
II-3-1- structure :
On désigne par automate ou automate central
la partie central ou cerveau de l’automatisme , dont il constitue la structure
séquentielle .
Il comprend une logique combinatoire , une
logique séquentielle , et un certain nombre de périphériques qui assurent les fonctions spécifiques (
comptage, temporisation ) ces périphériques dits « interne » peuvent
être intégrés ou non à l’automate .
La logique combinatoire sur les entrées
concerne les conditions de transition du système d’un état vers un
autre . Elle se présente sous forme d’équations booléennes qui
permettent de faire évoluer l’automatisme de manière séquentielle .
La logique combinatoire sur les sortie
permet de faire la relation entre l’état de l’automate central et des sorties .
là aussi elle se présente sous forme d’équations booléennes en logique
combinatoire .
Les périphériques internes sont des
fonctions auxquelles l’automate central
a recours pour élaborer des informations supplémentaires nécessaires à
l’enchaînement des étapes (temporisations , comparateurs , calcul ……) .
II-3-b- fonctions :
Son fonctionnement est cyclique . pour une phase élémentaire de
fonctionnement séquentiel, ses fonctions principales peuvent se résumer de la
manière suivante :
-
dialogue avec l’opérateur
dont il reçoit les ordres (début de cycle , arrêt , changement du mode de
marche ,…..) et à qu’il envoie des
informations (alarme, visualisation d’état, bilan des entrées sorties , etc ….)
- acquisition des information fournies par les capteurs, et leur mise en forme par les interfaces d’entrées si nécessaire .
-
traitement de ces
informations .
- élaboration des ordres puis commande des actionneurs par l’intermédiaire des
interfaces de sortie .
II-4-
les périphériques :
Ce sont des sous-ensembles de
l’automatisme distincts de l’automate central, qui transmettent les
informations et les ordres .
II-4-a-
capteurs :
-
liés à la
machine : ils transmettent les informations à l’automate . parmi
les exemples simples on peut citer les fins de cours , les codeurs , les
capteurs à la seuil de grandeurs analogique .
-
liés à
l’opérateur : ils transmettent les ordres de l’opérateur
à l’automate. On peut citer les interrupteurs, les boutons poussoirs , les
potentiomètres .
II-4-b-
Actionneurs :
-
liés à la
machine : ils
transmettent les ordres à la partie mécanique de la machine . on peut citer les
plus courant qui sont les moteurs et le vérin .
-
liés à
l’opérateurs : ils transmettent des informations à l’opérateurs . on
peut citer les voyants , les
alarmes sonores ou visuelles, l’écran, l’imprimante.
II-4-c
périphériques internes :
Ils reçoivent les informations des
capteurs et les ordres de la logique séquentielle et combinatoire . Il
transmettent des informations de cette même logique . les exemples les plus
courants sont les temporisateurs , le compteur et les comparateurs .
II-5-
les interfaces :
II-5-a
interfaces d’entrées :
En plus de la protection de l’automate (rôle
secondaire ), il assurent surtout un
rôle d’adaptation (niveau de la
tension et courant) et de mise en forme (conversion analogique numérique )
de l’information d’entrée.
II-5-b-
interfaces de sortie :
Comme les interfaces d’entrées ils assurent
également une fonction de protection et d’isolation de la partie commande par
rapport à la partie opérative . mais ils
servent principalement d’interface d’amplification .
Il est à remarquer que lorsque
l’actionneur nécessite une interface de puissance , cette dernière est distincte
de l’interface de sortie de l’automate . On l’appelle pré actionneur ( contacteur par exemple pour la commande
de moteurs ).
II-6-
structure d’un automatisme dans les technologie concurrentes :
Le tableau ci-dessous résume de
manière succincte , en fonction des technologies employées, les différentes
combinaison des élément intervenant dans la structure d’un système automatisé.
Les détails sur le fonctionnement .
Type
D’auto-
matisme
|
électrique
|
Electropneumatique
Ou
electrohydraulique
|
Tout
pneumatique
|
Logique de
commande
|
-concevoir soi
même le boîtier
électronique de
commande
- relais ou
séquenceur électrique
- API ou micro
ordinateur
- programmateur
à cames
à entrée / sortie électrique
|
Idem à
électrique
|
- cellules
- relais
- séquenceurs
(pneumatique )
- un
programmateur à cames à E /S élec
|
capteurs
|
Electrique
|
Electrique
|
Pneumatique
|
Pré action-
neurs
|
- contacteur
-
électroaimant, thyristor, transistor de puissance
|
Electrodistributeurs
|
Distributeurs à
commande pneumatique
|
Action-
neurs
|
Moteurs
électrique
|
- moteur
hydraulique
- vérin pneumatique ou hydraulique
|
- vérin
pneumatique
|
III-
MODES DE MARCHE D’UN SYSTEME AUTOMATISE :
III-1-
rappels sur le fonctionnement séquentiel :
Dans ce qui suit on s’intéresse aux
automatismes logique , pour lesquels les informations traitées ont un caractère
« tout ou rien » .
De plus bien qu’on puisse réaliser des
automatismes combinatoires purs , ils sont très souvent séquentiels et
combinatoires à la fois , la partie séquentielle étant la partie la plus
importante . en effet dans un processus de fabrication , les machines
comportent au minimum un cycle , et presque toujours plusieurs cycles se
déroulant simultanément ou successivement.
La décomposition du fonctionnement d’un
système automatisé en étapes ou en phases repose sur la notion de chronologie ,
elle intègre donc de fait la notion de temps (aspect séquentiel ) .
- Etape : elle correspond à un état
stable de la machine ou de tout le système . Dans une étape active , un
ensemble d’actions élémentaires s’exécutent ( montée chariot ,
rotation de broche etc ……).
La transition entre étapes (c’est à dire le
passage d’un état stable vers un autre état stable) ne s’effectue que si les
conditions liées à ce passage sont réalisées .
-séquence : c’est
ensemble ordonné d’étapes . par exemple on parlera de séquence de perçage d’une
pièce, d’impression d’un ticket .
dans une séquence seule une étape est
active à la fois .
-
Cycle :
c’est un ensemble de séquences ordonnées .
On parlera
par exemple du cycle de fonctionnement d’une machine à laver , qui comprend une
séquence de préparation , une séquence de prélavage , une séquence de lavage ,
une séquence de rinçage, une séquence d’essorage et de vidange , et enfin
une séquence de séchage éventuelle. Chaque séquence est constituée d’un
ensemble d’étapes ordonnées . par exemple la séquence de préparation comprend
les étapes successives suivantes qui doivent se dérouler dans l’ordre :
Remplissage
des bacs de détergent et assouplissant, remplissage de la cuve d’eau ,
chauffage de l’eau .