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Ismaël SAKANDE UNB/GIM1 Année 2024-2025
I- Automate Programmable Industriel
1. Généralités sur l’API
Un Automate Programmable Industriel (API) est un dispositif électronique programmable
destiné à la commande de processus industriels par un traitement séquentiel. Il envoie
des ordres vers les pré-actionneurs (Partie Opérative ou PO côté actionneur) à partir de
données d’entrées (capteurs) (Partie Commande ou PC côté capteur), de consignes et
d’un programme informatique. L'API est structurée autour d'une unité de calcul ou
processeur (en anglais Central Processing Unit, CPU), d'une alimentation (depuis des
tensions AC ou DC) et, de modules suivant les besoins de l'application, tel que :
- Des cartes d'entrées/sorties (en anglais Input - Output, I/O) numériques (Tout ou
rien) ou analogiques.
Cartes d'entrées pour brancher des capteurs, boutons poussoirs, ...etc
Cartes de sorties pour brancher des actionneurs, voyants, vannes, ...etc
- Des modules de communication Modbus, Profibus,…etc
- Des modules dédiés métiers, tels que de comptage rapide, de pesage...
- Des modules d'interface pour la commande de mouvement, dits modules Motion,
tels que démarreurs progressifs, variateur de vitesse, commande d'axes.
2. Les domaines d’applications des API
Depuis son apparition les API sont vulgarisé dans tous les domaines industriels,
aujourd’hui il est difficile de concevoir un système de production sans avoir recours aux
automates programmables industriel pour leurs avantages tel que :
- La capacité de production accélérée ;
- L’aptitude à convenir à tous les milieux de production ;
- La souplesse d’utilisation ;
- La création de postes d’automaticiens.
Malgré leurs inconvénients :
- Le coût élevé du matériel, principalement avec les systèmes hydrauliques ;
- La maintenance doit être structurée ;
- La suppression d’emplois.
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3. Domaines d’application des API
- L’industrie automobile,
- Les chaines de productions (e.g agroalimentaire, pharmaceutique),
- Les résidences intelligentes (e.g villa, palais, Mall, ou centres commerciaux),
- Et généralement tous les domaines industriels qui nécessitent une certaine
précision, rapidité et perfectionnement.
4. Structure d’une API
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 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, l’ouverture ou la fermeture d’une vanne. La partie opérative
lui donnera en retour des informations relatives à l’exécution du-dit travail.
Les API comportent quatre parties principales :
- Des mémoires;
- Un processeur ;
- Des interfaces d’Entrées/Sorties ;
- Une alimentation
a) Le module d’alimentation : le module d’alimentation assure la transformation de
l’énergie électrique fournie par le réseau en des tensions continues exigées par
les composants électroniques.
b) Les Cartes d’interfaces d’E/S : Les modules d’interfaces d’E/S assurent
l’adaptation de niveau, l’isolement et le filtrage des signaux venant des capteurs
vers l’automate et réciproquement.
c) Le processeur : C’est le moteur de l’API qui lit et interprète les instructions inscrit
en mémoire et en déduit les opérations à effectuer.
d) Les mémoires : la carte mémoire assure la mémorisation des programmes, des
données et des variables internes.
Ces quatre parties sont reliées entre elles par des bus (ensemble câblé autorisant le
passage de l’information entre ces 4 secteurs de l’API). Ces quatre parties réunies
forment un ensemble compact appelé automate programmable.
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Figure n°2 Architecture simplifiée d’un automate programmable industriel
5. Les languages de programmation des API
Le même type d’automate peut être utilisé pour différentes applications, la différence
s’effectue avec le programme installé dans l’automate.
Pour réaliser un programme automate, on peut utiliser différents languages en fonction
de l’automate, de l’utilisateur et du concepteur.
L’écriture d’un programme correspond à l’établissement du cycle d’un système
automatique. Cette écriture peut s’effectuer à partir :
- Du language à contact : Ladder
- Du language Liste d’instruction ou language IL,
- Du language FBD (Function Bloc Diagram)
- Du language SFC (Sequential Fonction Chart).
- Du language ST (Structured Text)
6. Critères de choix d’un automate.
Le choix d'un automate programmable est basé sur les besoins technologique du
processus à concevoir comme suit :
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- Nombre d'entrées / sorties : le nombre de cartes peut avoir une incidence sur
le nombre de racks dès que le nombre d'entrées / sorties nécessaires devient
élevé.
- Type de processeur : la taille mémoire, la vitesse de traitement et les fonctions
spéciales offertes par le processeur permettront le choix dans la gamme souvent
très étendue.
- Fonctions ou modules spéciaux : certaines cartes (commande d'axe, pesage
...) permettront de "soulager" le processeur et devront offrir les caractéristiques
souhaitées (résolution, ...).
Fonctions de communication : l'automate doit pouvoir communiquer avec les autres
systèmes de commande (API, supervision ...) et offrir des possibilités de communication
avec des standards normalisés (P
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