Generalites sur les automates programmables industriels

GENERALITES SUR LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS

Historiques

L’histoire des systèmes automatiques peut se diviser en trois périodes : La première période, que l’on peut qualifier de préhistoire de l’automatique s’étend de l’antiquité au milieu du siècle dernier. Des inventeurs géniaux ont conçu des systèmes automatiques de manière purement intuitive. Les systèmes de commande sont généralement issus des lois naturelles de la physique. Dès 250 avant J.C. nous avons des exemples avec l’horloge automatique à eau de Ktésybios , la lampe à huile de Philon de Bizance et la machine à doser le vin de Héron d’Alexandrie. Plus tard, Réaumur, Watt et son régulateur en 1788 , Jacquard et son métier à cartes perforées, font progresser l’automatisation.

Le régulateur de WATT a pour but de maintenir la vitesse de rotation ω d’une turbine constante. Le principe consiste à contrôler le débit de vapeur de la vanne à partir de l’effet de la force centrifuge des masselottes due à la rotation de l’arbre et d’un système mécanique déformable.

La deuxième période à partir du milieu du XIXème siècle est caractérisée par la théorie du bouclage (retour) et les applications de l’algèbre de Boole (systèmes combinatoires). L’étude des systèmes est abordée d’un point de vue analytique. Des chercheurs du nom de Nyquist, Bode, Black, Nichols, Hall, Evans ont laissé leur nom à des représentations de systèmes bouclés et ont publié leurs résultats à la fin de la seconde guerre mondiale.

La troisième période débute avec les années cinquante. L’apparition de calculateurs numériques révolutionne le monde de l’automatique. La puissance de calcul disponible fait naître les méthodes dites de l’automatique « moderne ».

Chez Renault, les premiers robots datent des années 70 pour l’assemblage de tôles de carrosserie. Les années 80 ont vu ensuite le développement de robots hydrauliques avec les premiers ateliers complètement robotisés (une centaine de robots à Douai en 1981 pour l’assemblage de la R9).

Les années 90 ont ensuite vu le développement des robots tout électrique à moteurs auto synchrones et l’apparition de contrôleurs d’axe intégrant l’ensemble des fonctions de contrôle / commande d’une chaîne mono-axe (traitement et surveillance séquentielle, carte d’axe et variateur, mesures et sécurité).

Définitions : API (ou PLC : Programmable Logic Controller)

Définition1 :
L’Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique programmable, adapté à l’environnement industriel, qui réalise des fonctions d’automatisme pour assurer la commande de pré actionneurs et d’actionneurs à partir d’informations logique, analogique ou numérique.
Définition2 :
Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine électronique programmable par un personnel non informaticien et destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des procédés ou parties opératives.
Définition3 :
Un automate programmable industriel (API) est une machine électronique programmable utilisée pour piloter des systèmes automatisés. Sa flexibilité explique son large domaine d’utilisation, qui comporte certaines applications critiques, où des erreurs de programmation sont susceptibles de causer des dommages humains ou matériels.

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,
• d’une meilleure compétitivité.
− améliorer la flexibilité de production ;
− améliorer la qualité du produit grâce à une meilleure répétabilité de la valeur ajoutée
− s’adapter à des contextes particuliers :
• adaptation à des environnements hostiles pour l’homme (milieu salin, spatial, nucléaire…),
• adaptation à des tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l’homme (Manipulation de lourdes charges, tâches répétitives parallélisées…),
− augmenter la sécurité
Remplacement des agents humains par des machines (guichets automatiques de banques, distributeurs automatiques de carburants)
− minimiser les tâches quotidiennes (arrosage automatique) .

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…

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE1 : GENERALITES SUR LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS
1.1 Historiques
1.2 Définitions : API (ou PLC : Programmable Logic Controller)
1.3 Objectifs de l’automatisation
1.4 Système de production
1.5 L’architecture générale d’un automate programmable
1.5.1 Structure des automates
1.5.2 Aspect extérieur
1.5.3 Structure interne d’un automate programmable industriel
1.6 Fonctionnement général d’un automate programmable industriel
CHAPITRE2 : LA DESCRIPTION DES LOGICIELS D’UN API
2.1 Les outils pour le contrôle et la commande d’un API
2.1.1 Le responsable de transfert des programmes ou les modules de communication
2.1.2 Interface de communication
2.1.3 L’exécuteur et les supports des programmes de l’API
2.2 La description des logiciels
2.2.1 La norme IEC 61131-3
2.2.2 les principes de réalisation câblée et programmée
2.2.3 le fonctionnement du programme de l’automate
2.2.4 Les langages de description et la programmation d’un API
2.2.5 Les logiciels de programmation
CHAPITRE3 : LES ETAPES POUR REALISER UN AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL
3.1 Description du cahier des charges
3.1.1 Critères de choix d’un automate
3.1.2 Le cahier des charges
3.2 Définition et description du projet d’application et son environnement
3.2.1 Définition du projet d’application d’un api
3.2.2 Description de l’environnement
3.3 Décrire l’organisation d’un automate programmable
3.3.1 Structure général d’un api
3.3.2 Principe de fonctionnement des automates
3.3.3 Mise en œuvre d’un automate programmable industriel
CHAPITRE4 : APPLICATION ET SIMULATION
4.1 Description du cahier des charges
4.2 Présentation et étude de la Station de pompage
4.2.1 Introduction
4.2.2 Définition et principe de fonctionnement d’une station de pompage
4.2.3 Conclusion
4.3 Décrire l’organisation d’un automate programmable
4.3.1 Structure générale d’un API
4.3.2 Fonctionnement du montage
4.3.3 Mise en œuvre d’un automate programmable industriel (simulation)
4.4 Conclusion
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIES

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