Upload
others
View
28
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
1
Cours Automates Programmables(Automatismes industriels)
Niveau: IMI3
Par: Nesrine Belhaj Youssef © Année universitaire: 2021/2022
2
1) Support numérique du cours disponible sur:
https://uc.uvt.tn/course/index.php
2) S’inscrire au cours UE2-2-Automatismes industriels
avec la Clé d’inscription: aut_ind_imi3_2021
Support numérique du cours
Mot de passe pour ouvrir: aut_ind_imi3_2020
Ouverture en mode « lecture seule »
3
� Cours: 22.5 hrs
� Travaux pratiques: 15 hrs
� Travaux dirigés: 11.25 hrs
� Coefficient: 3
� Pré-requis: systèmes logiques, programmation, technologie des schémas.
Organisation des enseignements
7 chapitres
4 manips + exam TP
3 - 4 séries de TD
4
� Email institutionnel: [email protected]
� Autre email:[email protected]
� Bureau: Département physique & instrumentation, 2ème
bureau à droite.
Contact
55
Plan du cours
� Chapitre I: Généralités sur les Systèmes Automatisés de Production (SAP)
1. Introduction à l’automatisation de la production
industrielle: définition, historique, objectifs.
2. Structure d’un système automatisé: schéma
fonctionnel, parties opérative/commande/supervision,
capteurs, actionneurs, pré actionneurs, logiques
câblée/programmée.
3. Exemple illustratif.
66
Introduction à l’automatisationDéfinition
� L'automatisation d’un procédé industriel consiste à
confier la totalité ou une partie des tâches de
coordination, auparavant exécutées par des opérateurs humains, à un système de commande.
� Les automatismes remplacent, en général, l’action de
l’opérateur humain dans des tâches simples et
répétitives, nécessitant rigueur, précision ou, dans
certains cas, dans des tâches ingrates et dangereuses.
7
Introduction à l’automatisationÉvolution historique
�Première moitié du XIXe siècle: avancement des industries du textile et de la métallurgie
(révolution industrielle).
�Seconde moitié du XVIIIe siècle: semi automatisation des systèmes de production artisanale (U.K).
�XXe siècle: apparition des premières machines à commande numérique et les systèmes de
régulation des processus (circuits intégrés analogiques).
�Années 70: les premiers ordinateurs commencent à être utilisés pour contrôler les grands
systèmes d’automatisation � en raison de leur maintenance coûteuse et de leur programmation
difficile, ils ont été remplacés par des automates programmables industriels.
�Années 90: avancement technologique des circuits et des ordinateurs à haute capacité de
traitement, générant des systèmes d’automatisation plus efficaces, rapides et fiables.
8
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Automatisation industrielle
Interopérabilité Virtualisation Décentralisation Capacité en temps réel
Modularité
9
� Interopérabilité: la capacité des systèmes, des machines, des
postes d’assemblage, des produits et des humains à communiquer
ensemble, via l’Internet des objets (IoT) et l’informatique en nuage
(Cloud).
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Interopérabilité
10
� Virtualisation: consiste à créer une couche logicielle, au-dessus de
l’infrastructure matérielle, afin de disposer d’une image unique et
simplifiée, regroupant les tâches d’administration des équipements
sur une console unique, et permettant la création et la gestion
des workflows (charges de travail).
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Virtualisation
11
� Décentralisation: consiste à effectuer une segmentation de
l’architecture de contrôle, en découpant l’automatisme en entités
fonctionnelles. Ceci permet de réduire le nombre d’E/S gérées et
présente, donc, l’avantage de faciliter la mise en service et la
maintenance.
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Décentralisation
12
� Capacité en temps réel: c’est la capacité à collecter et analyser des
données de manière instantanée.
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Capacité en temps réel
13
� Modularité: la capacité à adapter la production de manière flexible,
au moyen de l’extension, du remplacement, du retrait ou de la
mutation des modules.
Introduction à l’automatisationAutomatisation industrielle aujourd’hui
Modularité
14
� Accroître la productivité du système (quantité de
produits élaborés pendant une durée donnée).
� Améliorer la qualité du produit.
� Améliorer la flexibilité de production, en s'adaptant à
des contextes particuliers:
– Environnements hostiles pour l'homme.
– Tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l'homme.
� Augmenter la sécurité.
� Améliorer la gestion de la matière d’oeuvre et l’énergie.
Introduction à l’automatisationObjectifs
15
Introduction à l’automatisationHiérarchie fonctionnelle
Pyramide CIM
16
Introduction à l’automatisationHiérarchie fonctionnelle
Systèmes ERP
17
Introduction à l’automatisationHiérarchie fonctionnelle
Systèmes MES
18
Structure d’un système automatiséSchéma fonctionnel
Matières
d’œuvre
d’entrée
Matières
d’oeuvre
+
Valeur
ajoutée
19
� La partie opérative (P.O) procède au traitement des matières d’oeuvre d’entrée, afin de leur acquérir une
valeur ajoutée, et de délivrer le produit fini. Il s’agit de la
partie mécanique du système, qui effectue les
opérations pour lesquelles le système a été initialement
conçu. Elle contient les capteurs, actionneurs et pré
actionneurs.
Structure d’un système automatiséPartie Opérative
20
Structure d’un système automatiséExemples de parties opératives
Poste d’assemblage
Machine outil
Poste de conditionnement
Poste de contrôle
21
Structure d’un système automatiséCapteurs
� Un capteur est un dispositif qui permet de mesurer une
grandeur physique sous forme d’un signal exploitable par
une machine (le plus généralement électrique).
Mesurande Mesure
0/1
01100101
22
Structure d’un système automatiséExemples de capteurs
CAPTEURS TOUT OU RIEN (ToR)
Inductif Photoélectrique
MagnétiqueMécanique
CAPTEURS ANALOGIQUES
Température Poids Pression
Capteur CCD Codeur
CAPTEURS NUMERIQUES
23
Structure d’un système automatiséActionneurs
� Le rôle d’un actionneur est de convertir l’énergie, qui lui
est distribuée par le pré actionneur, sous une autre
forme d’énergie, utile pour la partie opérative.
� C’est un élément capable de produire un phénomène physique: déplacement, émission de lumière/son,
dégagement de chaleur, etc.
24
Structure d’un système automatiséExemples d’actionneurs
Moteur
Électrovanne
Ventilateur
Buzzer
Vérin
Afficheur
Résistance
chauffante
Voyants
25
Structure d’un système automatiséPré actionneurs
� Le rôle du pré actionneur est de distribuer l’énergie
disponible à l’entrée vers l’actionneur, sous un ordre de
la partie commande.
Énergie disponible Énergie distribuée
26
Structure d’un système automatiséExemples de pré actionneurs
Contacteur/relais Variateur de vitesse Distributeurs pneumatiques/
hydrauliques
27
Structure d’un système automatiséDistribution d’énergie par relais
28
Structure d’un système automatiséDistribution d’énergie par distributeur
29
� La partie commande (P.C.) gère la succession des
actions sur la partie opérative, dans un ordre séquentiel
bien déterminé. Elle reçoit des informations (ou mesures)
issues des capteurs, et les restitue, sous forme de
commandes, en direction des pré actionneurs et
actionneurs.
Structure d’un système automatiséPartie Commande
30
Structure d’un système automatiséExemples de systèmes de commande
Microcontrôleurs
Automates Programmables Industriels
Séquenceur
31
Structure d’un système automatiséLogiques câblée/programmée
Logique câblée Logique programmée
API μCRelais Séquenceurs
•Mise en œuvre facile.
•Possibilité de modification.
•Pas de risques pratiques.
•Moindre consommation.
•Mise en œuvre difficile et coûteuse.
•Difficulté de mise à jour.
•Problèmes de fiabilité.
•Pertes électrique et thermique.
32
� La partie supervision (P.S.), également appelée
Interface de Dialogue Homme-Machine (I.D.H.M ou
I.H.M), inclut les différentes commandes nécessaires
au bon fonctionnement du système, telles que la mise
en marche/arrêt, l’arrêt d’urgence, les modes
manuel/automatique… Sa complexité dépend de
l’importance du système à commander.
Structure d’un système automatiséPartie Supervision (ou Dialogue)
33
Coffret de commande Écran tactile Afficheur texte/graphique
Structure d’un système automatiséExemples d’organes de supervision
34
Structure d’un système automatiséExemple illustratif: porte de garage automatisée (1)
•Actionneurs et commandes:
- Moteur pour ouvrir et fermer la
porte.
•Capteurs et mesures:
- Positions porte ouverte/fermée.
- Détecteur d’obstacle.
•Ordres:
- Signal de la télécommande.
•Rapports:
- Voyant porte en mouvement.
35
Structure d’un système automatiséExemple illustratif: porte de garage automatisée (2)
Position porte,
Présence obstacle
Ouvrir/fermer porte
Voyant porte en mouvement
Signal télécommande
36
Structure d’un système automatiséExemple illustratif: porte de garage automatisée (3)
Réseau
220V ~