Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Composant majeur des systèmes automatisés de production, l'automate programmable industriel (API) s'est vendu à des millions d'exemplaires. L'article s'efforce d'abord de définir l'API par ses caractéristiques dominantes, en premier lieu la résistance à l'environnement industriel. Les éléments constitutifs de tout API, processeur, mémoire, entrées/sorties sont passés en revue, ainsi que les fonctions de base, les langages spécifiques, et les fonctions particulières, dites fonctions métier. La communication industrielle, intégrant l'API dans un système global de traitement de l'information, et la sécurité, celle de l'API lui-même et celle qu'il peut contribuer à garantir, sont ensuite examinées. Un exemple de mise en oeuvre dans le domaine manufacturier, en association à des PC et des robots, concrétise les notions présentées et illustre l'adaptation de l'API à la fois aux techniques de pointe et à des matériels de conception plus ancienne.
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Michel BERTRAND : Docteur-ingénieur
INTRODUCTION
Source de méfiance et d'inquiétude lors de son apparition dans un monde industriel où l'électronique était rare, l'automate est devenu un produit banal ne donnant pas lieu à des annonces technico-commerciales spectaculaires. Certains aujourd'hui le voient comme une simple parcelle particulière du monde du PC, ou au mieux comme un composant transparent pour l'utilisateur. En fait, paradoxalement, vu sa grande diffusion, il s'est fait oublier, et est finalement méconnu.
Il possède pourtant des qualités propres qui le rangent dans une catégorie spécifique d'organes de commande, à côté notamment des PC, des microcontrôleurs, des systèmes numériques de contrôle-commande (SNCC), des contrôleurs d'automatismes programmables (PAC) : robustesse dans des conditions industrielles, positionnement temps réel, variété de configurations, de tailles et de présentations, facilité de programmation par des non-spécialistes, intégration aisée à des ensembles-métier dans nombre d'applications. Ses limites en mémoire et capacité de traitement peuvent être dépassées par une judicieuse association avec d'autres systèmes numériques, via des réseaux locaux industriels.
Le développement de nombreuses fonctions métier, sous forme de modules logiciels et/ou matériels, celui concomitant de nouveaux moyens de communication et d'outils logiciels appropriés facilitant sa mise en réseau, entraînant ainsi une diminution du câblage et la possibilité d'une programmation à plus haut niveau, en font un bon organe de la production automatisée flexible, prenant en compte les exigences actuelles en matière de sûreté de fonctionnement.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version archivée 1 de mars 2001 par Michel BERTRAND
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Communication et intégration dans une chaîne de traitement
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3. Fonctions particulières
Il s'agit de fonctions dépassant le cadre du traitement booléen, liées à un secteur d'activité caractérisé (régulation, vision artificielle), d'où leur nom de fonctions métier. Elles se traduisent a minima par des blocs fonctionnels en langage FBD, quelquefois par des programmes, procédures et même langages de traitement, quelquefois par des modules spécifiques en boîtiers ou cartes. Ces modules assurent alors non seulement une liaison avec le monde extérieur mais aussi une partie du traitement pour soulager le processeur et donc améliorer les performances. Il leur faut pour cela inclure un processeur spécifique ou une électronique câblée spécialisée.
3.1 Régulation
Elle a été l'une des premières extensions de l'API « de base », d'autant que dans sa forme la plus élémentaire (rencontrée notamment en chauffage), la mise en marche d'un actionneur TOR sur atteinte du seuil bas d'une mesure, et l'arrêt sur atteinte du seuil haut, elle ne nécessitait pas de matériel spécifique. La fonction régulation de référence est la fonction à trois actions (proportionnelle, intégrale et dérivée : PID), qui s'appuie sur :
-
une entrée analogique pour la mesure (process variable, PV) ;
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un bloc fonction réalisant l'algorithme PID, avec parfois plusieurs variantes ;
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une sortie analogique pour le signal de commande TOR ou continu (contrôle variable CV).
Les calculs étant numériques, il faut convertir la mesure en valeur numérique, et réciproquement la commande en grandeur analogique. Cette conversion se fait maintenant couramment sur 16 bits (correspondant au mot automate type), au minimum sur 12, d'où une erreur de conversion négligeable, la résolution intrinsèque d'un capteur industriel atteignant au mieux 1 ‰.
Beaucoup de modules d'entrées analogiques, que l'on peut qualifier d'intelligents au sens du § 4.1.3.2...
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Fonctions particulières
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HUSSON (R.) et autres - Automatique. Du cahier des charges à la réalisation de systèmes - Dunod (2007).
-
(2) - GODOY (E.) et autres - Régulation automatique - Dunod (2007).
-
(3) - GLASER (A.) - Sécurité ou disponibilité ? Les deux ! - Mesures, n° 777 (Septembre 2005).
-
(4) - HARDOUIN (P.) - Renaissance dans l’atelier, sans incidence pour bébé - Mesures, n° 778 (Octobre 2005).
-
(5) - BERTRAND (M.) et autres - La plate-forme technologique Agile Systems Engineering : un lieu d'échanges pédagogie-recherche-transfert - 11e Colloque National AIP PRIMECA, La Plagne (22-24 avril 2009).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Supervision : outil de mesure de la production
ANNEXES
École d'ingénieurs du Canton de Vaud (consulté en mars 2010)
GEEA (consulté en février 2010)
http://www.geea.org/IMG/pdf/LES_AUTOMATES_PROGRAMMABLES_INDUSTRIELS_pour_GEEA.pdf
HU Jean-Louis, L'Automate Programmable Industriel (consulté en février 2010)
http://pagesperso-orange.fr/hu.jean-louis/ressourc/auto/pdf/api.pdf
Université catholique de Louvain, cellule de recherche Architecture et climat (consulté en avril 2010)
http://www.energieplus-lesite.be
HAUT DE PAGE
NF EN 61131, UTE Automates programmables : éditée et diffusée par l’Union Technique de l’Électricité (reprend la CEI 1131 ; en anglais).
NF EN 61131-1 ((décembre 2004)), Partie 1 : informations générales – Elle spécifie les fonctions d'entrée de programme, d'essais, de supervision, des systèmes d'exploitation.
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