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date de publication02.04.2017
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LP P&M Curie Les Automates - Structure

Aulnoye Aymeries

LES AUTOMATES

LA STRUCTURE


  1. OBJECTIFS


Ce cours va vous permettre d’expliquer :

    • Le rôle d’un A.P.I. ;

    • Sa conception et sa structure interne ;

    • Son environnement et sa position dans un S.A.P.




  1. ABREVIATIONS COURANTES UTILISEES



SAP

Système Automatisé de production


API

Automate Programmable Industriel

PO

Partie Opérative

PC

Partie Commande

PR

Partie Relation



  1. SITUATION DE L’AUTOMATE DANS UN SAP


Pupitre de Commande


PR

Opérateur

Commande et Gestion du cycle


AUTOMATE

Système Physique


Préactionneurs

Actionneurs

Exécution du travail

PO

Rotation Moteur

Sortie-Rentrée Vérins

DETECTION

S

Informations

E




  1. Rôle d’un automate dans un SAP


Cet ensemble électronique gère et assure la commande d’un système automatisé. Il se compose de plusieurs parties et notamment d’une mémoire programmable dans laquelle l’opérateur écrit, dans un langage d’application propre à l’automate, des directives concernant le déroulement du processus à automatiser.

Son rôle consiste donc à fournir des ordres à la partie opérative en vue d'exécuter un travail précis comme par exemple la sortie ou la rentrée d'une tige de vérin. Celle-ci, en retour, lui donnera des informations relatives à l'exécution dudit travail.


  1. Structure externe d’un API






Automate Programmable TSX 17/20 (Télémécanique)

  1. Alimentation

  2. entrées-sorties (E/S)

  3. Alimentation capteurs 24 V

  4. Visualisation des E/S

  5. Extension du bus E.S




  1. Structure interne d’un API

Les automates programmables comportent quatre parties principales :

  • une mémoire;

  • un processeur + des cartes d'E/S;

  • des interfaces (ERS) ;

  • une alimentation (220 V ---> 24 V).

Ces quatre parties sont reliées entre elles par des « bus» (ensemble de fils autorisant le passage des informations entre ces quatre secteurs de l'automate). Ces quatre parties réunies forment un ensemble compact appelé « automate ».
Schéma d'une structure

Un API peut se structurer de la manière suivante.





  1. Description des éléments d’un API


La mémoire

Elle est conçue pour recevoir, gérer, stocker des informations issues des différents secteurs du système qui sont :

  • le terminal de programmation : introduction du programme ;

  • le processeur qui gère et exécute le programme.


Elle reçoit également des informations en provenance des capteurs. Il existe dans les automates plusieurs types de mémoires qui remplissent des fonctions différentes.
1. Conception et élaboration du programme.

  • Mémoire RAM : elle s'efface automatiquement à l'arrêt de l'automate (nécessite une batterie de sauvegarde).

  • Mémoire EEPROM : seule la lecture est possible.



2. Conservation du programme pendant l'exécution de celui-ci, mémoire EPROM
Le processeur

Son rôle consiste d'une part à organiser les différentes relations, entre la zone mémoire et les interfaces d'entrée et de sortie et d'autre part à gérer les instructions du programme.
Les interfaces

L'interface d'entrée comporte des adresses d'entrée. Chaque capteur est relié à une de ces adresses. L'interface de sortie comporte de la même façon des adresses de sortie. Chaque préactionneur est relié à une de ces adresses.

Le nombre de ces entrées et sorties varie suivant le type d'automate.
Les cartes d'E/S

Modularité 8, 16 ou 32 voies.
Une alimentation électrique

Tous les automates actuels utilisent la tension 24 V

  • Une alimentation 240 VCA fournit un courant 24 VCC aux capteurs.

  • Les entrées sont également en 24 VCC

Une mise à la terre doit également être prévue.


  1. L’automate et ses périphériques


Dans un SAP géré par une logique programmée, l'automate besoin, pour remplir sa tâche, d'être relié à différents périphériques.






 Touches fonctions de la console de programmation.

 Ecran de visualisation

 Cartouche utilisateur (programme application)

 Câble de connexion

 Connecteur automate

 Connecteur périphériques : imprimante, magnétophone…

 Cartouche langage




La console de programmation

Chaque automate possède son propre langage. Chaque programme décrivant le cycle à exécuter est écrit sous la forme d'instructions codées que l'on frappe sur la console de programmation . Celle-ci est reliée à l'automate par un câble de connexion . Ce programme est stocké dans la mémoire de l'automate et géré par le processeur. La console possède une cartouche  appelée « cartouche langage ». Sur le connecteur périphérique, il est possible d'associer à cet ensemble un magnétophone (K7) ou une imprimante.
Autre moyen de programmation

Le micro-ordinateur de bureau ou le « portable » : ce moyen de programmation est identique à celui de la console. Le logiciel utilisé, par marque, est le même dans les 2 cas :

  • cartouche langage pour la console,

  • disquettes à installer sur le disque dur pour le micro-ordinateur.


La programmation sur le micro-ordinateur est plus conviviale. Elle permet de travailler sur un écran couleur et de noter des commentaires sur le déroulement du programme.
Toutefois, l'ordinateur est plus difficile à déplacer en atelier que la console.


  1. Utilisation industrielle d’une logique programmée









 Console

 Automate

 Connexion console / automate

 Alimentation électrique



Dans les exemples ci-dessus, l'opérateur à l'aide d'une console de programmation, entre dans l'automate les instructions nécessaires à l'élaboration et à la gestion du cycle du système automatisé.

Des connaissances informatiques ne sont pas nécessairement obligatoires. Les consoles de programmation ou les logiciels de programmation sont conversationnels et ne demandent souvent que la maîtrise des outils graphiques de gestion des automatismes.


  1. Principaux automates industriels par marque


La programmation de ces automates se fait :

  • soit à partir de leur propre console ;

  • soit à partir du logiciel de programmation propre à la marque installé sur un micro-ordinateur.


Pour un travail de programmation identique, la console est beaucoup plus souple et souvent plus utilisée que le micro-ordinateur. De plus, elle permet d'intervenir directement sur le lieu de travail par simple raccordement avec l'automate, en vue de modifier ou de corriger un programme.



  1. Notions d’architecture





Le schéma ci-dessus illustre une structure de système automatisé avec PC et PO. La PC est gérée par un automate programmable.
Comment s'effectue le transfert d'informations dans l'automate?

L'automate possède en sa structure des «interfaces» de sortie et d'entrée.

  1. La détection : les signaux électriques en provenance des capteurs arrivent sur les modules d'entrée. Chaque module est repéré par une adresse d'entrée.

  2. L'information est traitée par le processeur qui renvoie un signal sur l'interface de sortie.

  3. L'interface possède des adresses de sortie, le signal est donc renvoyé vers le préactionneur qui commandera l'actionneur.




  1. Applications industrielles


De par sa souplesse d'utilisation, son encombrement réduit et ses possibilités d'adaptation à tous les milieux industriels, l'automate programmable industriel est devenu l'outil privilégié de la commande des SAP. Rapidement, il a pris le dessus sur les registres séquenceurs pneumatiques ou électriques, qui de ce fait ne sont plus utilisés que dans des cas très précis et particuliers. Aujourd'hui, tous les secteurs industriels utilisent des automates. Citons :

  • l'industrie pharmaceutique et alimentaire ;

  • l'industrie automobile ;

  • le secteur de la transformation des matières plastiques ;

  • Les systèmes de conditionnement de produits divers.

Ce système de commande électronique permet le travail en ambiances sévères. Il offre également la possibilité de faire évoluer le processus si le système automatisé l'impose.

Exemple (fig. 13)

Le secteur de la construction mécanique est aujourd'hui confronté aux exigences nouvelles que sont la production par petits lots et la diversification des produits. Pour assurer la rentabilité, il existe deux parades : accroissement de la flexibilité et diminution des temps de cycle.
De nombreux constructeurs d'entraînements pneumatiques et de systèmes de commande (Festo, ...) se sont intéressés à cette nouvelle demande.

Un grand nombre d'entre eux propose aux utilisateurs des composants et des systèmes d'automatisation adaptés dans les principaux domaines :

  • actionneurs ;

  • capteurs;

  • commandes.

On peut ainsi envisager des réalisations loin dans le futur. Les automates programmables devant assumer de plus en plus de tâches, il est important de mettre l'accent sur la flexibilité. Pour cela, il est indispensable de pouvoir compter sur un guidage opérateur performant qui permettra entre autres de réduire au maximum les temps d'immobilisation et de disposer d'un bon système de diagnostic machine. Les positionnements par moteurs électriques, la communication entre les automates et les liaisons par câbles deux fils font en outre partie intégrante du concept de commande du futur.



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