GENERALITE SUR L’AUTOMATISME (SAP, GRAFCET, API)

L’automatisme est devenu une technologie incontournable aujourd’hui de par son utilisation dans tous les domaines de fabrication. Il est donc important d’en connaître les bases et d’en suivre l’évolution. Ce chapitre, dans sa structure, suit le cheminement de la conception d’un système automatisé.

SYSTEME AUTOMATISE DE PRODUCTION (SAP)

Un système de production est dit automatisé lorsqu’il peut gérer de manière autonome un cycle de travail préétabli qui se décompose en séquences et/ou en étapes. Le système automatisé est un ensemble d’éléments en interaction, et organisés dans un but précis : agir sur une matière d’œuvre afin de lui donner une valeur ajoutée, en fonction des contraintes : énergétiques, de configuration, de réglage et d’exploitation qui interviennent dans tous les modes de marche et d’arrêt du système. Dans le secteur industriel, il possède une structure de base identique, constitué de deux parties reliées entre elles :  La partie opérative (PO)  La partie commande (PC) ou système de contrôle/ commande (SCC) Figure 13: Structure d’un SAP

Description des différentes parties

La partie opérative

C’est la partie visible du système et elle agit sur la matière d’œuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée :  Les pré-actionneurs (distributeurs, contacteurs) qui reçoivent des ordres de la partie commande ;  Les actionneurs (vérins, moteurs, vannes) qui ont pour rôle d’exécuter ces ordres. Ils transforment l’énergie pneumatique (air comprimé), hydraulique (huile sous pression) ou électrique en énergie mécanique ;  Les capteurs qui informent la partie commande de l’exécution du travail (contrôle, mesure, surveille et informe).

La partie commande

Ce secteur de l’automatisme gère selon une suite logique le déroulement ordonné des opérations à réaliser. Il reçoit des informations en provenance des capteurs de la partie opérative, et les restitue vers cette même partie opérative en directions des pré-actionneurs. L’outil de description de la partie commande s’appelle le GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/ Transition (GRAFCET).

Les différents types de commande

Le traitement des données est géré par une logique câblée ou programmée.

Logique câblée

Le fonctionnement de l’installation de l’automatisme est défini par câblage (schéma électrique, tableau de connexion…) Figure 14: Présentation d’un logique câblée 33 Avantages :  Automatisme simple et rapide à mettre en œuvre.  Obligatoire pour le traitement d’arrêt d’urgence et de sécurité. Inconvénients :  Encombrement du câblage.  Modifications du fonctionnement impose une modification de câblage. 

Logique programmée

Le fonctionnement de l’installation de l’automatisme est défini par un programme (instructions). Figure 15: Présentation d’une logique programmée Avantages :  Câblage et volume réduits.  Souplesse et adaptabilité de l’installation (erreurs, modifications, extensions : facile à réaliser). Inconvénients :  Plus cher.

Domaines d’application de la SAP

De notre temps, il serait difficile de concevoir un système de production sans avoir recours aux différentes technologies et composants qui forment les systèmes automatisés. 34  Exemples de domaines d’application :  Le conditionnement, par exemple le déplacement d’objet suivant un angle quelconque ou le conditionnement sur palette après emballage.  L’industrie automobile avec l’utilisation des robots industriels pour effectuer l’assemblage et la peinture des carrosseries.  L’industrie du bois avec les opérations de débit, de sciage et d’usinage du bois.  Machine-outil : l’automatisation est ici assez importante. L’une des principales applications est dans les unités de perçage.  Contrôle de produits : Détection de défauts en bout de chaine de production.  Automatisation de services : ouvertures programmées de portes et fenêtres, gestion centralisée de bâtiment.  Mise en forme de produits finis : poinçonnage de tôles et leur mise en forme, travail dans des conditions extrêmes et environnement difficile.  Les avantages :  La capacité de production accélérée ;  L’aptitude à convenir à tous les milieux de production ;  La souplesse d’utilisation ;  La création des postes d’automaticiens.  Les inconvénients :  Le coût élevé du matériel, principalement avec les systèmes hydrauliques ;  La maintenance doit être structurée.

LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS (API)

L’automate programmable est un système de traitement logique d’informations dont le programme de fonctionnement est effectué à partir d’instructions établies en fonction du processus à réaliser. Fonction de l’automate :  A partir des informations que lui fournissent les capteurs et, suivant un algorithme déterminé par programmation, élabore les commandes transmises aux actionneurs.  Assure la communication avec l’opérateur (interface avec l’usager) et les autres processeurs qui gèrent la production ou qui interviennent dans le même procédé. 35 II.2.1. Présentation d’un API 

Architecture externe d’un API

Figure 16: Architecture externe d’un API Les automates comprennent en général :  1 : Prise pour raccordement du terminal permettant la programmation à partir d’une console ou d’un ordinateur.  2 et 3 : Prises pour des fonctions de communication spécialisées avec d’autre équipement.  4 : Ecran pour visualiser l’état des entrées/sorties et celle de l’automate.  5 : Raccordements de l’alimentation secteur.  6 : Alimentation des capteurs (généralement 24𝑉𝐷𝐶/150𝑚𝐴).  7 : Raccordement des capteurs d’entrées.  8 : Raccordement des pré-actionneurs de sorties.  9 : Raccordement pour entrées spécifiques.  10 : Cache amovible pour protection des borniers à vis. 

Architecture interne d’un API

L’automate programmable reçoit les informations relatives à l’état du système et commande les pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire. Un API se compose donc de cinq grandes parties : l’alimentation, le processeur, la zone mémoire, les interfaces Entrées/Sorties et le bus interne.