Systèmes Automatisés
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Les Automates ProgrammablesIndustrielles
Benkerroum HoussamBouktib BrahimBoughaidi Mohammed TahaKharmoudi Ali Mouslim
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Introduction
• Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des annéessoixante( 1968)
• Avant: Utilisation de la logique câblée
• Solution: logique programmée
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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
![Page 4: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/4.jpg)
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
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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.
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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.
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Taches Effectuées par l’API
• Logique combinatoire
• Logique séquentiel
• Temporisation
• Comptage
• Calculs numériques
• Asservissement
• Régulation
• Commande
• Mesure
• Contrôle
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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
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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.
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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 . . .)
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Applications
• Commande des machines
• Machines outil a commande numérique
• Convoyage
• Emballage
• Machines de chantier, engin de levage
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Applications
• Contrôle de systèmes
• Régulation de Processus Chimie
• Traitement des eaux
• Distribution électrique
• Pharmaceutique
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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
![Page 14: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/15.jpg)
Architecture matérielle d’un API
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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
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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.
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Fonctionnement
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Exelmple
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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
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Catégories D’automates
Entrées DC
Sortie DCEntrées
Sorties Digitales
Mémoire
Les automates monoblocs
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Catégories D’automates
• Les automates monoblocs ou non modulaires
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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
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Catégories D’automates
Les automates modulaires:• Nombre d’entrées-sorties modulables
• Comptage
• Commandes d’axes
• Pesage
• Communications
• Sécurité
• Automatismes complexes, régulation
• numérique, asservissements
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Catégories D’automates
• Les automates modulaires
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CPU
• Vitesse possesseur
• Mémoire de travail
• Les ports intégrés de communication
• Limitation systèmes
• Nombre de modules ,de rack . . .
• Environnement logiciel
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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
![Page 28: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/28.jpg)
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
![Page 29: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/29.jpg)
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.
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Architecture générale d’un SAP
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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.
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Actionneurs
Moteur à courant alternatif
moteur synchrone / moteur asynchrone
Les moteurs pas à pas
Une machine électrique à courant continu
Les vérins
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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.
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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
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Capteurs
• Deux types de technologies se présentent:
Les capteurs à détection avec contact
Les capteurs à détection sans contact
![Page 36: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/36.jpg)
Détecteurs
Le Détecteur inductif
Le Détecteur Photoélectrique
Le détecteur capacitif
![Page 37: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/37.jpg)
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
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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.
![Page 39: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/39.jpg)
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.
![Page 40: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/40.jpg)
Les pré-actionneurs
• les distributeurs:
Pour chaque vérin pneumatique, on associera un distributeur.
![Page 41: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/41.jpg)
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).
![Page 42: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/42.jpg)
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
![Page 43: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/43.jpg)
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
![Page 44: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/44.jpg)
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
![Page 45: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/45.jpg)
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
![Page 46: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/46.jpg)
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.
![Page 47: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/47.jpg)
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
![Page 48: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/48.jpg)
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
![Page 49: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/49.jpg)
GRAFCET
• Le mode de représentation d’un GRAFCET est normalisé par l'Uniontechnique de l'électricité (UTE)
![Page 50: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/50.jpg)
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
![Page 51: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/51.jpg)
GRAFCET: Etape
• Représentée par un carré
• Elle porte un numéro
1
![Page 52: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/52.jpg)
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
![Page 53: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/53.jpg)
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
![Page 54: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/54.jpg)
54
Réceptivité
• Elle est associée à la transition et s’écrit à côté decelle-ci
• C’est une proposition logique 1
0
Réceptivité
![Page 55: Systèmes Automatisés](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050808/55b8e554bb61eb97088b46b0/html5/thumbnails/55.jpg)
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