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Les Automates Programmables Industriels (API)



I. Système automatisé



I.1. Définition :



Un système automatisé est un système réalisant des opérations et pour lequel l'homme n'intervient que dans la programmation du système et dans son réglage.

I.2. Le but d’un système automatisé : 

Les buts d’un système automatisé sont de réaliser des tâches complexes ou dangereuses pour l’homme, effectuer des tâches pénibles ou répétitives ou encore gagner en efficacité et en précision.


I.3. Structure d’un système automatisé :

Un système automatisé peut être décomposé en trois grandes parties :

    • Une partie opérative (PO) : que l’on appelle également partie puissance, c’est la partie visible du système (corps) qui permet de transformer la matière d’œuvre entrante. elle est composée des éléments mécaniques, d’actionneurs (vérins, moteurs), des pré-actionneurs (distributeurs et contacteurs) et des éléments de détection (capteurs, détecteurs).
    • Une partie commande (PC) : c’est le cerveau du système qui permet le traitement les informations.
    • Une interface homme / machine : permettant de définir les consignes et de surveiller l’évolution.




    I.4. Les types de traitement des informations existants :

      • Logique câblée : Déterminé par le câblage des contacteurs et des relais, spécifique à la tâche à exécuter. En effet, les systèmes câblés sont trop volumineux, trop rigides, plus chers, moins flexible, et n’assure pas la communication pour de telles applications.
      •  Logique programmée : Déterminé par le câblage avec une unité de traitement (microprocesseur, API, ordinateur), le programme stocké dans la mémoire du système d’automatisation est indépendant de la configuration matérielle et du câblage, et peut donc être modifiée à tout moment à l’aide d’une console de programmation.
      II. Les Automates Programmables Industriels (API)



      II.1. Définition :

      Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine électronique programmable destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des systèmes automatisés.



      II.2. Le rôle de l’API :
      Comme son nom l’indique c’est un appareil que l’on programme pour effectuer des opérations cycliques, il reçoit des données par ses entrées, celles-ci sont ensuite traitées par un programme défini, le résultat obtenu étant délivré par ses sorties.

      II.3. L’organisation fonctionnelle d’un API :

      L’automate programmable constitué par cinq modules principaux   :

      • L’unité centrale
      • Une mémoire
      • Module d’alimentation
      • La console de programmation
      • Des interfaces Entrées/Sorties

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





      • L’unité centrale
      Réalise toutes les fonctions logiques et arithmétiques à partir d'un programme contenu dans sa mémoire : elle lit et écrit dans la mémoire et actualise-les sorties. Elle est connectée aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par un "Bus" parallèle qui véhicule les informations entre ces éléments.

      • Une mémoire
      A pour objectif de :
      - De recevoir les informations issues des entrées ;
      - De recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la  commande des sorties (valeur des sorties, des temporisations, etc.) ;
      - De recevoir et conserver le programme du processus.


      • Module d’alimentation
      Il assure la distribution de l’énergie électrique 24V aux différents modules.
      • La console de programmation

      Chaque automate se programmant par une console de programmation propriétaire ou par un ordinateur :



       PC : C'est généralement un PC où est installé un logiciel de programmation spécifique à l'API. Ce logiciel permet d'éditer le programme, et de le compiler et de le transférer à l'automate



       Consol (Le terminal) : offre une solution simple et pratique pour programmer en langage Booléen et effectuer des modifications.


      • Des interfaces Entrées/Sorties
      • Les entrées reçoivent des informations délivrées par les moyens de détection (capteurs) ou par les consignes de l’opérateur (bouton dcy ; marche/arrêt…)
      • Les sorties commandent les  pré-actionneurs (contacteurs ; relais ; distributeur pneumatique ;…)  et  voyants ; alarmes….
      II.3.  Mode de fonctionnement :

      Un automate exécute son programme de manière cyclique.
      - Lecture des entrées
      - Traitement du programme
      - Ecriture des sorties


      II.4. Critères de choix d’un automate :
        • Nombre d’entrées / sorties ;
        • Type de processeur: la taille mémoire, la vitesse de traitement ;
        • Communication: Possibilité d’être communiquer avec d’autre automate supervision ;
        • Le temps d’exécution« Le temps de réponse».
        II.5. Typologie d'API :


        Les automates peuvent être de type compact ou modulaire.



        De type compact, Il intègre le processeur, l'alimentation, les entrées et les sorties. Selon les modèles et les fabricants, et permet recevoir des extensions en nombre limité.



        Ces automates, de fonctionnement simple, sont généralement destinés à la commande de petits automatismes.


        De type modulaire, le processeur, l'alimentation et les interfaces d'entrées / sorties résident dans des unités séparées (modules) et sont fixées sur un ou plusieurs racks contenant le bus et les connecteurs



        Ces automates sont intégrés dans les automatismes complexes où puissance, capacité de traitement et flexibilité sont nécessaires.



        II.6. Langage de programmation d’un API : 
        Il existe 5 langages de programmation des automates programmables dont le langage est connu au monde.
        Chaque automate se programmant via une console de programmation propriétaire ou par un ordinateur équipé du logiciel constructeur spécifique.
        Liste d’instructions (IL : Instruction List)  ou langage booléen :
        Langage qui permet de traduire le GRAFCET en un programme automate utilisant un jeu d’instructions booléennes spécifiques à l’automate comme LOAD « LD » et STORE « ST », « AND », « OR »
         Langage littéral structuré (ST : Structured Text) :
        Langage informatique, utilisant les fonctions comme if … then … else … (si … alors … sinon …).  Peu utilisé par les automaticiens
         Langage à contacts (LD : Ladder diagram) :
        Langage graphique développé pour les électriciens.
        Blocs Fonctionnels (FBD : Function Bloc Diagram) :
        Langage graphique ou des fonctions sont représentées par des rectangles avec les entrées à gauche et les sorties à droites. Utilisé par les automaticiens.
         GRAFCET ou SFC :
        Ce langage de programmation de haut niveau permettant programmation aisée de tous les procédés séquentiels.



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