automatisme industriel: Automate API

Automates programmables industriels (API)

On nomme Automate Programmable Industriel, API (en anglais Programmable Logic Controller, PLC) un dispositif similaire à un ordinateur, ayant des entrées et des sorties, utilisé pour automatiser des processus comme la commande des machines sur une ligne de montage dans une usine.

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 ou analogiques pour des signaux à évolution continue
o    Cartes d'entrées pour brancher des capteurs, boutons poussoirs, etc.
o    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 dédiés 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.

La structure interne d’un API peut se représenter comme suit :

L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis commande les
pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire.

Un API se compose donc de trois grandes parties :
•   Le processeur ;
•   La zone mémoire ;
•   Les interfaces Entrées/Sorties

1)- Le microprocesseur :

Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de
comptage, de calcul... à partir d'un programme contenu dans sa mémoire.

Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des liaisons parallèles appelées ' BUS '
qui véhiculent les informations sous forme binaire..

2)- La zone mémoires :

a)- La Zone mémoire va permettre :

•   De recevoir les informations issues des capteurs d’entrées
•   De recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la commande des
sorties (valeur des compteurs, des temporisations, …)
•   De recevoir et conserver le programme du processus

b)-Action possible sur une mémoire :

•   ECRIRE pour modifier le contenu d’un programme
•   EFFACER pour faire disparaître les informations qui ne sont plus nécessaires
•   LIRE pour en lire le contenu d’un programme sans le modifier

c)- Technologie des mémoires :

•   RAM (Random Acces Memory): mémoire vive dans laquelle on peut lire, écrire et effacer
(contient le programme)
•   ROM (Read Only Memory): mémoire morte accessible uniquement en lecture.
•   EPROM mémoires mortes reprogrammables effacement aux rayons ultra-violets.
•   EEPROM mémoires mortes reprogrammables effacement électrique
Remarque : La capacité mémoire se donne en mots de 8 BITS (Binary Digits) ou octets.
Exemple:
Soit une mémoire de 8 Koctets = 8 x 1024 x 8 = 65 536 BITS. Cette mémoire peut contenir
65 536 informations binaires.

3) Les interfaces d'entrées/sorties :

Les entrées reçoivent des informations en provenance des éléments de détection (capteurs) et du pupitre
opérateur (BP).
Les sorties transmettent des informations aux pré-actionneurs (relais, électrovannes …) et aux éléments
de signalisation (voyants) du pupitre.

a)- Interfaces d’entrées :

Elles sont destinées à :

• Recevoir l’information en provenance des capteurs
• Traiter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en isolant électriquement
l’unité de commande de la partie opérative.

Fonctionnement de l’interface d’entrée :

Lors de la fermeture du capteur ;
•   LED1 signal que l’entrée automate est actionnée
•   La led D’ de optocoupleur s’éclaire
•   Le photo transistor T’ de l’optocoupleur devient passant
•   La tension Vs=0V

Donc lors de l’activation d’une entrée automate, l’interface d’entrée envoie un 0 logique à l’unité de
traitement et un 1 logique lors de l’ouverture du contact du capteur (entrée non actionnée).

b)- Interfaces de sorties :

Elles sont destinées à :
• Commander les pré-actionneurs et éléments des signalisations du système
• Adapter les niveaux de tensions de l’unité de commande à celle de la partie opérative du système
en garantissant une isolation galvanique entre ces dernières

Fonctionnement de l’interface de sortie :
Lors de la commande d’une sortie automate ;
•   L’unité de commande envoie un 1 logique (5V)
•   T1 devient passant, donc D’ s’éclaire
•   Le photo transistor T’ de l’optocoupleur devient passant
•   LED 1 s’éclaire et nous informe de la commande de la sortie O0,1
•   T2 devient passant
•   La bobine RL1 devient sous tension et commande la fermeture du contact de la sortie O0,1

Donc pour commander une sortie automate l’unité de commande doit envoyer :
•   Un 1 logique pour actionner une sortie API
•   Un 0 logique pour stopper la commande d’une sortie API
4)- Fonctionnement automate programmable industriel :

5)- Alimentation de l'automate programmable industriel :

L'alimentation intégrée dans l'API, fournit à partir des tensions usuelles des réseaux ( 230 V, 24 V= ) les
tensions continues nécessaires au fonctionnement des circuits électroniques.