Automate programmable ESA-OFPPT-PDF
Automate programmable industriel (API)
Un automate programmable industriel, souvent appelé API, est un équipement électronique utilisé pour commander et automatiser les machines et les procédés industriels.
Il reçoit les informations provenant des capteurs, exécute un programme puis commande les actionneurs à travers ses sorties.
Principe de fonctionnement
Le fonctionnement général peut être représenté par :
Capteurs → Entrées API → Programme → Sorties API → Actionneurs
Par exemple, un bouton-poussoir peut envoyer une information à une entrée de l'automate. Après traitement du programme, une sortie peut commander un contacteur qui met un moteur en marche.
Les principales parties d'un API
Un automate programmable comprend généralement :
Alimentation : fournit l'énergie nécessaire aux différents modules.
Unité centrale (CPU) : exécute le programme et réalise le traitement des informations.
Mémoire : contient le programme ainsi que les données nécessaires au fonctionnement.
Modules d'entrées : reçoivent les informations provenant des boutons, détecteurs et capteurs.
Modules de sorties : transmettent les ordres vers les relais, contacteurs, électrovannes, voyants ou autres équipements.
Entrées et sorties TOR
Une entrée ou une sortie TOR (Tout Ou Rien) possède deux états logiques :
0 : état inactif
1 : état actif
Un bouton Marche, un fin de course ou un détecteur de proximité peuvent, par exemple, être raccordés à des entrées TOR.
Un contacteur moteur ou un voyant peut être commandé par une sortie TOR.
Entrées et sorties analogiques
Les signaux analogiques permettent de représenter une grandeur variable.
On rencontre notamment :
0–10 V
4–20 mA
Ces signaux peuvent être utilisés pour mesurer une pression, un niveau, un débit ou une température, ou pour transmettre une consigne à certains équipements.
Cycle de fonctionnement de l'automate
Pendant son fonctionnement, l'API répète continuellement un cycle de traitement.
Il peut être résumé ainsi :
1. Lecture des entrées
L'automate mémorise l'état de ses entrées.
2. Exécution du programme
La CPU traite les instructions du programme à partir des informations reçues.
3. Mise à jour des sorties
L'automate applique le résultat du programme aux sorties.
Ce cycle est ensuite répété rapidement.
Exemple simple : commande d'un moteur
Prenons :
S1 : bouton Marche
S0 : bouton Arrêt
KM : contacteur moteur
Lorsque l'opérateur appuie sur S1, l'entrée correspondante de l'automate passe à l'état actif.
Si les conditions programmées sont satisfaites, l'API active la sortie associée à KM et le moteur démarre.
L'action sur S0 provoque l'arrêt de la commande.
Dans une installation réelle, le programme peut également tenir compte des sécurités et des informations provenant des capteurs.
Programmation d'un API
Plusieurs langages peuvent être utilisés pour programmer un automate.
Le Ladder (LD) représente la logique sous une forme proche des schémas électriques à contacts.
Le Function Block Diagram (FBD) utilise des blocs fonctionnels reliés entre eux.
Le Structured Text (ST) est un langage textuel permettant d'écrire des traitements plus élaborés.
Pour les automatismes séquentiels, le GRAFCET est également très utile pour décrire le fonctionnement avant ou pendant la conception du programme.
API et GRAFCET
Le GRAFCET décrit le déroulement d'une séquence à l'aide principalement :
- des étapes ;
- des transitions ;
- des réceptivités ;
- des actions.
Exemple simplifié :
Étape 0 : moteur arrêté
↓ Appui sur Marche
Étape 1 : moteur en marche
↓ Appui sur Arrêt
Retour à l'étape 0
Cette représentation permet de comprendre la séquence avant de la traduire dans le programme de l'automate.
Diagnostic d'un système automatisé
Lorsqu'une commande ne fonctionne pas correctement, une méthode simple consiste à vérifier successivement :
Capteur → Entrée API → Programme → Sortie API → Préactionneur → Actionneur
Cette démarche permet de localiser plus facilement l'origine d'un défaut.