Ce document traite des automates programmables industriels (API), en détaillant leur définition, structure interne et externe, architecture matérielle, ainsi que leur fonctionnement. Les API sont des dispositifs électroniques utilisés pour la commande de processus industriels, organisés en deux types principaux : boîtier unique et modulaire. Il aborde également les critères de choix d'un API, les principaux fabricants et les critères techniques à considérer dans leur sélection.

1. AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS
(API)
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
(PLC)
HAMADACHE Fouzia
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Université de Mohamed El-Bachir El-Ibrahimi - Bordj Bou Arreridj
Faculté des Sciences et de la technologie
Département d’Electronique

2. PLAN DU COURS
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• Introduction
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• Définition d’un API
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• Structure interne d'un automate programmable industriel
(API)
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• Structure externe d’un API
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• Architecture matérielle des API
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• Fonctionnement d’un API (cycle d’un API)
7
• Principaux automates programmables industriels
8
•Critères de choix d'un automate

3. INTRODUCTION
 Les Automates Programmables Industriels
(API) sont apparus aux Etats-Unis vers 1969 où
ils répondaient aux désirs des industries de
l’automobile de développer des chaînes de
fabrication automatisées qui pourraient suivre
l’évolution des techniques et des modèles
fabriqués.
 Les ordinateurs de l'époque étant chers et non
adaptés aux contraintes du monde industriel, les
automates devaient permettre de répondre aux
attentes de l'industrie.
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4. DÉFINITION D’UN API
 Un automate programmable industriel (API)
est un dispositif électronique programmable
destiné à la commande de processus industriels
par un traitement séquentiel.
 Il envoie des ordres vers les préactionneurs
(partie opérative ou PO côté actionneur) à partir:
 de données d’entrées (capteurs)
 de consignes
 et d’un programme informatique.
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API
Consignes
Actionneurs
Capteurs
Programme
informatique

5. EXEMPLE
 Imaginez que vous ayez une lampe connectée à
un interrupteur. La lumière fonctionne dans deux
conditions - ON et OFF.
 Maintenant, une tâche vous est confiée lorsque
vous allumez l'interrupteur, la lampe ne doit
s’allumer qu'après 30 secondes.
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6. STRUCTURE INTERNE D'UN AUTOMATE
PROGRAMMABLE INDUSTRIEL (API)
 Les API comportent principalement :
 Une alimentation;
 Une unité de traitement (un processeur CPU);
 Une mémoire ;
 Des dispositifs d'entrées-sorties ;
 Des interfaces d'entrées-sorties ;
 périphérique de programmation
 l’interface de communication
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7. ALIMENTATION ÉLECTRIQUE
 Elle élabore à partir d’un réseau
220V en courant alternatif (AC)
une tension 24V en courant
continu (DC), Cette tension
continue est ensuite envoyée
pour alimenter le reste des
composants de l'automate.
 Les principales tensions utilisées
dans un API sont du +12v et + 5v
adaptés au fonctionnement des
cartes électroniques internes.
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8.  Généralement, l'alimentation des capteurs est
assurée par l'API, alors que celle des
préactionneurs est fournie par une alimentation
externe.
 A fin d’assurer le niveau de sûreté requis, L’API
comporte des dispositifs de détection de baisse ou
de coupure de la tension réseau, et de
surveillance des tensions internes. En cas de
défaut, ces dispositifs peuvent lancer une
procédure prioritaire de sauvegarde.
 Chercher le schéma d’une alimentation d’un API
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9. LE PROCESSEUR OU UNITÉ CENTRALE DE
TRAITEMENT (CPU, CENTRAL PROCESSING UNIT)
 Le CPU interprète les signaux d’entrée et effectue les
actions de commande conformément au programme
stocké en mémoire, en communiquant aux sorties les
décisions sous forme de signaux d’action.
 En général il assure les fonctions suivantes:
 Lecture des informations d'entrée.
 Exécution des instructions du programme contenu en
mémoire.
 Commande des sorties.
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10. FONCTION SIMPLIFIÉE DU PROCESSEUR
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1° PHASE: le compteur ordinal
désigne l'adresse de l'instruction
en cours dans la mémoire, par
l'intermédiaire des Bus
l'instruction est ramenée de la
mémoire dans le registre
d'instruction.

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2° PHASE: le décodeur de
fonctions interprète et
détermine les commandes à
appliquer sur l'UAL
pour réaliser l'opération
désignée sur les données
d'adresse AO et contenue
dans l'accumulateur. Le
résultat est remis dans
l'accumulateur.
3° PHASE: le compteur ordinal
est incrémenté pour contenir
l'adresse de l'instruction suivante.
Un processeur complet, capable
de réaliser toutes les opérations
logiques et arithmétiques,

12. MÉMOIRE
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System
memory
(ROM)
Application
memory
(RAM)
User
Progra
m Area
Data
Table
Area
Mémoire
API
La mémoire du PLC a une source d’alimentation indépendante
(une pile), s’il ya coupure d’électricité, le programme reste
enregistré

13. DISPOSITIFS D’ENTRÉES-SORTIES
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Analogiques Numériques
Dispositifs
d’entrée-
sortie

14. INTERFACES D’ENTRÉE-SORTIE
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Interfaces
d’entrée-
sortie
Interfaces d’entrée : sont
destinées à recevoir
l'information en provenance
des capteurs et adapter le
signal en le mettant en forme,
en éliminant les parasites et
en isolant électriquement
l'unité de commande de la
partie opérative.
Interfaces de sortie: sont
destinées à commander les
pré-actionneurs et éléments
des signalisations du système
et adapter les niveaux de
tensions de l'unité de
commande à celle de la partie
opérative du système en
garantissant une isolation
galvanique entre ces
dernières.

15. PÉRIPHÉRIQUES DE PROGRAMMATION
 Le périphérique de programmation est utilisé pour
entrer le programme dans la mémoire du processeur
à travers un câble Ethernet ou série
 les PCs portables ordinaires ne disposent pas de port
Profibus ou MPI. Pour qu'un PC ordinaire puisse
communiquer avec un automate, on doit utiliser un
adaptateur se branchant sur les PCs via USB .
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16. INTERFACE DE COMMUNICATION
 est utilisée pour recevoir et transmettre des
données sur des réseaux de communication qui
relient l’АРI à d’autres API distants
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17. STRUCTURE EXTERNE D’UN API
 Les systèmes API sont principalement disponibles
sous deux formes : en boitier unique (single box) et en
version modulaire (modular).
 Le modèle en boitier unique intègre le processeur,
l'alimentation et les entrées -sorties.
 Ces automates sont généralement destinés à la
commande de petits automatismes.
 Formé d’une mémoire permettant d’enregistrer entre
300 et 1 000 instructions.
 Le nombre max des entrées-sorties est 40
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18. TYPE MODULAIRE
 Le type modulaire se présente sous la forme d’un ou
plusieurs profilés supports (racks) dans lesquels
viennent s’enficher les différents modules fonctionnels
qui sont indépendantes et séparés.
 Dispose de plus de 50 entrées et 50 sorties
 Grande mémoire plus de 1000 instructions
 Ces automates sont intégrés dans les automatismes
complexes où puissance, capacité de traitement et
flexibilité sont nécessaires.
 possibilité d’étendre la mémoire et les modules E/S
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19. ARCHITECTURE MATÉRIELLE DES API
Les différents modules sont disposés dans le rack toujours de gauche à
droite:
 l’alimentation 220 VCA ou 24 VCC
 L’unité centrale de trainement à base de microprocesseur,
 Des cartes d’entrées/sorties logiques (TOR),
 Des cartes d’entrées/sorties analogiques (ANA),
 Des cartes de comptage rapide,
 Des cartes de communication (CP),
 Des cartes spécifiques pour : réseaux, asservissement, régulation
commande d’axe….
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20. CARTES D’ENTRÉES TOR
 Elles sont destinées à recevoir l'information en
provenance des capteurs et adapter le signal en
le mettant en forme, en éliminant les parasites et
en isolant électriquement l'unité de commande de
la partie opérative. Schéma électrique en TD
 Chaque carte comporte généralement 8, 16, 32
entrées logiques.
 Les entrées sont généralement alimentées par
l’automate (alimentation interne 24VDC, 500mA)
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21. CÂBLAGE ET RACCORDEMENT
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22. CARTES DE SORTIE TOR
 Elles sont destinées à commander les pré-actionneurs et
éléments des signalisations du système et adapter les
niveaux de tensions de l'unité de commande à celle de la
partie opérative du système en garantissant une isolation
galvanique entre ces dernières
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23. CARTES D’ENTRÉES/SORTIES ANALOGIQUES
 Elles permettent de réaliser l'acquisition d'un signal
analogique et sa conversion numérique (CAN)
indispensable pour assurer un traitement par le
microprocesseur. La fonction inverse (sortie
analogique) est également réalisée. Les grandeurs
analogique sont normalisées : 0-10V ou 4-20mA.
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24. La chaine d’acquisition et de traitement répond
périodiquement à la procédure suivante (toutes les
100ms par exemple) :
 Acquisition de la mesure via la carte d’entrée
analogique. Pour cela le CAN (convertisseur
analogique numérique ) fournit une valeur numérique
codée sur 12 à 16 Bits.
 Le programme de traitement (algorithme de calcul)
détermine sous forme numérique la valeur à fournir
en sortie, en tenant compte des différents paramètres
:
 La valeur de la mesure
 La valeur de la consigne
 Le type d’algorithme (PID,….)
o Emission par la carte de sortie analogique de
commande pour cela le CNA (convertisseur
numérique analogique) convertit la valeur numérique
de sortie sous forme analogique (tension, courant ….).
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25. FONCTIONNEMENT D’UN API (CYCLE D’UN
API)
 A la mise sous tension ou en cas de
passage de l‘arrêt (STOP) en marche
(RUN), la CPU procède à une
initialisation complète. Lors du
démarrage, le système d'exploitation
efface les mémentos, les
temporisations et les compteurs non
rémanents, il efface les piles des
interruptions et des blocs, il
réinitialise toutes les alarmes de
processus et les alarmes de
diagnostic mémorisées et lance le
temps de surveillance du cycle.
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26.  Cycle de scrutation :
Le fonctionnement cyclique de la CPU comprend
trois étapes principales.
 • La CPU interroge l'état des signaux d'entrée et
actualise la mémoire image des entrées.
 • Elle exécute le programme utilisateur avec ses
différentes opérations.
 Elle copie les valeurs de la mémoire image des
sorties dans les modules de sortie.
 Chercher le temps de scrutation et le temps de
réponse d’un API
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27. PRINCIPAUX AUTOMATES PROGRAMMABLES
INDUSTRIELS
La programmation des automates se fait soit à
partir de leur propre console, soit à partir du
logiciel de programmation propre à la marque.
 Mitsubitshi
 Toshiba
 Siemens
 Alen bradley
 Telemecanique
 Moeller
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28. CRITÈRES DE CHOIX D'UN AUTOMATE
Le choix d'un automate programmable est
généralement basé sur :
 Le nombre d'entrées/sorties disponibles.
 Le type de processeur: la taille mémoire, la
vitesse de traitement et les fonctions spéciales
offertes par le processeur .
 La disponibilité des modules spéciaux.
 La possibilité de communication de l’automate
avec des standards normalisés (Profibus).
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