Support de Cours : Automatisme et Informatique Industrielle

Support de Cours: Automatisme et Informatique
Industrielle
Dr. Okba KRAA
2018/2019

Table des mati` eres
1 G´ en´ eralit´ es sur les syst` emes automatis´ es et l’informatique industrielle 4
1.1 D´ efinition ..................................... 4
1.1.1 Notions d’automatisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.2 Exemple d’un automatisation industriel . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Objectif de l’automatisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Structure des syst` emes automatis´ es........................ 7
1.3.1 Partie de commande (PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2 Partie op´ erative(PO)........................... 8
1.3.3 Principe de fonctionnement du syst` eme d’automatisation industriel . . 8
1.4 ´ El´ ements d’un syst` eme automatis´ e........................ 8
1.4.1 Pr´ e-actionneur .............................. 8
1.4.2 Actionneurs................................ 9
1.4.3 Capteurs ................................. 11
1.4.4 Effecteur ................................. 11
1.4.5 Unit´ ededialogue............................. 11
2 Le Grafcet 13
2.1 D´ efinition et notions de bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.1 Structure du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.2 R` egles d’´ etablissement du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 R` egles d’´ evolutionduGRAFCET ........................ 16
2.2.1 R` egle 1 ”Situation initiale” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.2 R` egle 2 ”Franchissement d’une transition” . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.3 R` egle 3 ” ´ Evolution des ´ etapes actives” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.4 R` egle 4 ” ´ Evolution simultan´ ee” ..................... 17
1

2.2.5 Activation et d´ esactivation simultan´ ee.................. 17
2.3 Pointdevued’ungrafcet............................. 18
2.4 Classification des actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.1 Actioncontinue.............................. 18
2.4.2 Action conditionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.3 Action temporis´ ee ............................ 19
2.4.4 Action m´ emoris´ ee ............................ 19
2.5 Structure de base de grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.1 S´ equence lin´ eaire............................. 20
2.5.2 S´ election de s´ equence .......................... 20
2.5.3 S´ equences simultan´ ees.......................... 21
2.5.4 Saut d’´ etapes et reprise de s´ equence................... 21
2.5.5 Exempledeperceuse........................... 21
2.6 Mise en equation du grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.6.1 Gestion de mode Marche/Arrˆ et et Arrˆ et d’urgence . . . . . . . . . . . 25
2.7 Mat´ erialisationdugrafcte............................. 25
2.7.1 A l’aide des portes logiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.7.2 A l’aide des bascule RS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.8 Exercice1..................................... 27
3 Automates Programmables Industriels 28
3.1 ´ Etude architecturale des microprocesseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.1 D´ efinition de microprocesseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.2 Architecture de base de microprocesseur . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2 ´ Etude architecturale de micro-contrˆ oleurs .................... 30
3.3 Structure de micro-contrˆ oleur........................... 31
3.4 D´ efinitiond’unautomate ............................. 32
3.4.1 Structure g´ en´ eraledesAPI........................ 32
3.5 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6 Crit` eres de choix d’un automate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.7 Architecture interne d’un API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.7.1 Module d’entr´ eesd’unAPI........................ 34
3.7.2 Module de sorties d’un API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2

3.7.3 Module de communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.8 Langage de programmation des APIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.9 Programmationd’unAPI............................. 38
3.9.1 Programmation en langage Ladder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.10Miseenœuvred’API............................... 39
3.10.1 V´ erification du fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.10.2 Exemple explicatif de la mise œuvre d’API . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.11 R´ eseauxd’automates ............................... 42
3.11.1 Interconnexion des APIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.11.2 r´ eseaulocalindustriel .......................... 42
3.11.3 R´ eseaud’Atelier ............................. 43
3.11.4 Busdeterrain............................... 44
3.11.5 Types de r´ eseauxd’automates ...................... 45
4 Applications en ´ Electrom´ ecanique 47
4.1 D´ emarrage-Arrˆ et automatique des moteurs ´ electrique . . . . . . . . . . . . . . 47
4.1.1 D´ emarrage-Arrˆ et automatique des moteurs CC . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 D´ emarrage-Arrˆ et automatique d’un moteur ` a courant alternatif . . . . . . . . . 48
4.2.1 Commande d’un MCA en deux sens de rotation par API . . . . . . . . 48
4.3 Commande de v´ erin pneumatiques par API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.3.1 Commande de v´ erinsimpleeffet..................... 49
4.3.2 Commande de v´ erin simple double effet . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.4 Automatisation d’un convoyeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4.1 D´ efinitionduconvoyeur ......................... 50
4.4.2 Automatisation du convoyeur ` abande .................. 50
4.4.3 Automatisation d’un ´ el´ evateur de monte charge . . . . . . . . . . . . . 51
4.4.4 Automatisation d’ascenseurs ` a traction ´ electrique . . . . . . . . . . . . 52
Conclusion 56
3

Chapitre 1
G´ en´ eralit´ es sur les syst` emes automatis´ es et
l’informatique industrielle
Sommaire
1.1 D´ efinition.................................... 4
1.1.1 Notions d’automatisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1.2 Exemple d’un automatisation industriel . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Objectif de l’automatisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Structure des syst` emes automatis´ es ..................... 7
1.3.1 Partie de commande (PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2 Partie op´ erative(PO).......................... 8
1.3.3 Principe de fonctionnement du syst` eme d’automatisation industriel . 8
1.4 ´ El´ ements d’un syst` eme automatis´ e...................... 8
1.4.1 Pr´ e-actionneur ............................. 8
1.4.2 Actionneurs............................... 9
1.4.3 Capteurs ................................ 11
1.4.4 Effecteur ................................ 11
1.4.5 Unit´ ededialogue............................ 11
1.1 D´ efinition
Un automatisme est un sous-ensemble des machines, destin´ ee ` a remplacer l’action de l’ˆ etre
humain dans des taches en g´ en´ erale simples et r´ ep´ etitives, r´ eclamant pr´ ecision et rigueur. On
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