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Les Automates Programmables
Industrielles
Benkerroum Houssam
Bouktib Brahim
Boughaidi Mohammed Taha
Kharmoudi Ali Mouslim
Introduction
• Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années
soixante( 1968)
• Avant: Utilisation de la logique câblée
• Solution: logique programmée
Partie 01
Définition D’automatisme
constitution générale de
l’aPi
Partie 02
Systèmes Automatisés de
production
Partie 03
Le grafcet
Partie 04
Plan de Travail
Partie 01
Définition D’automatisme
constitution générale de
l’aPi
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Systèmes Automatisés de
production
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Le grafcet
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Plan de Travail
Introduction
• Automatique : C’est l’ensemble des sciences et des techniques utilisées dans
la conception et la réalisation des systèmes automatisés (SA).
• Automatisation : C’est l’exécution automatique de tâches sans interventions
humaines.
API
• API (Automate programmable industriel) ou en anglais PLC (Programmable
Logic Controller)
• L’API est un appareil électronique programmable, permettant le traitement
de l’information en remplaçant la logique à relais cablé.
Taches Effectuées par l’API
• Logique combinatoire
• Logique séquentiel
• Temporisation
• Comptage
• Calculs numériques
• Asservissement
• Régulation
• Commande
• Mesure
• Contrôle
Pourquoi automatiser ?
Buts de l'automatisation:
 Élimination de tâches répétitives ou sans intérêt
 Simplifier le travail de l'humain
 Augmenter la sécurité
 Proposer aux hommes des tâches valorisantes
 Accroître la productivité
 Économiser les matières premières et l'énergie
 Superviser les installations et les machines
Fabricants
• C'est Modicon(entreprise américaine) qui créa en 1968, aux USA, le premier
automate programmable. Son succès donna naissance à une industrie
mondiale qui s'est considérablement développé depuis.
Fabricants
• Siemens ( S7-200,S7-300,S7-400,S7-1200,LOGO . . .)
• Schneider électrique (TSX 17/37/57, TSX micro ,premium. . .)
• Rockwell Automation(micrologix1200/1400,SLC-500, SLC 5000 .. .)
• ABB (AC500,AC800C,S500 . . .)
• Omron (ZEN ,CPM 1A/2A/2C,CS1,CJ1. . .)
• Mitsubishi (MELSEC FX1S/FX1N ,série L ,système Q . . .)
• Yokugawa (FCN,FCN-RTU,FCJ . . .)
Applications
• Commande des machines
• Machines outil a commande numérique
• Convoyage
• Emballage
• Machines de chantier, engin de levage
Applications
• Contrôle de systèmes
• Régulation de Processus Chimie
• Traitement des eaux
• Distribution électrique
• Pharmaceutique
Partie 01
Définition D’automatisme
constitution générale de
l’aPi
Partie 02
Systèmes Automatisés de
production
Partie 03
Le grafcet
Partie 04
Plan de Travail
Partie 01
Définition D’automatisme
constitution générale de
l’aPi
Partie 02
Systèmes Automatisés de
production
Partie 03
Le grafcet
Partie 04
Plan de Travail
Architecture matérielle d’un API
Architecture matérielle d’un API
Un automate programmable est constitué de :
 Unité de traitement de l’information
 Interfaces pour les signaux d’entrée
 Interfaces pour les signaux de sortie
 Interfaces pour des fonctions spéciales
Fonctionnement
• Un automate exécute son programme de manière cyclique :
 Lecture des entrées
 Traitement du programme
 Ecriture des sorties
• Le temps d’exécution d’un cycle est de l'ordre d'une vingtaine de
millisecondes et est contrôle par une temporisation appelée chien de garde.
Fonctionnement
Exelmple
Catégories D’automates
• Les micro automates :
 Nombre d’entrées sorties fixe
 Généralement pas d’analogique ni de communication
 Remplacement de logique à relais
• Les automates compacts:
 10 à 250 entrées-sorties
 Nombre d’entrées-sorties extensible par blocs
 Fonctions analogiques et communications limitées
 Petits automatismes, logique combinatoire et séquentielle
Catégories D’automates
Entrées DC
Sortie DCEntrées
Sorties Digitales
Mémoire
Les automates monoblocs
Catégories D’automates
• Les automates monoblocs ou non modulaires
Catégories D’automates
Les automates monoblocs ou non modulaires
• Il possède généralement un nombre d’entrées et de sorties restreint
et son jeu d’instructions ne peut être augmenté.
• le type monobloc a pour fonction de résoudre des automatismes
simples faisant appel à une logique séquentielle et utilisant des
informations tout-ou-rien
Catégories D’automates
Les automates modulaires:
• Nombre d’entrées-sorties modulables
• Comptage
• Commandes d’axes
• Pesage
• Communications
• Sécurité
• Automatismes complexes, régulation
• numérique, asservissements
Catégories D’automates
• Les automates modulaires
CPU
• Vitesse possesseur
• Mémoire de travail
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Partie 01
Définition D’automatisme
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Plan de Travail
SAP
• Un système automatisé est un ensemble d’éléments en interaction, et
organisés dans un but précis : agir sur une matière d’oeuvre afin de lui
donner une valeur ajoutée.
Architecture générale d’un SAP
Partie opérative
Elle reçoit les ordres de la partie commande et elle lui adresse des comptes
rendus ,elle agit sur la matière d’oeuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée.
• Les actionneurs (moteurs, vérins) agissent sur la partie mécanique du
système qui agit à son tour sur la matière d’oeuvre.
• Les capteurs / détecteurs permettent d’acquérir les divers états du système.
Actionneurs
 Moteur à courant alternatif
moteur synchrone / moteur asynchrone
Les moteurs pas à pas
Une machine électrique à courant continu
 Les vérins
Capteurs
• Un Capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique
observée en une grandeur utilisable
• Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière)
qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a
été spécifiquement conçu.
Capteurs
• Dans le cas générale on parle des variables de type logique:
Ces variables représentent généralement:
 La présence ou l’absence de l’objet à détecter
 Le passage de l’objet
 Le positionnement de l’objet
 Éventuellement le comptage de l’objet
Capteurs
• Deux types de technologies se présentent:
 Les capteurs à détection avec contact
 Les capteurs à détection sans contact
Détecteurs
 Le Détecteur inductif
 Le Détecteur Photoélectrique
 Le détecteur capacitif
La Partie Commande
• Elle donne les ordres de fonctionnement à la partie opérative en fonction:
 du programme qu’elle contient
des informations reçues par les capteurs
 des consignes données par l ’utilisateur
 Elle est composée par:
 Les pré-actionneurs
 Les Contacteurs & Les relais
 Les distributeurs
Les pré-actionneurs
• Les préactionneurs permettent de commander les actionneurs ; ils assurent
le transfert d’énergie entre la source de puissance (réseau électrique,
pneumatique …) et les actionneurs. Exemple : contacteur, distributeur …
 Les Contacteurs:
Le contacteur est un appareil électromécanique de commande mécanique de
connexion, capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans
les conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharges en
services.
Les pré-actionneurs
• Les relais se sont des interfaces de commande Il est chargé de transmettre un ordre
de la partie commande à la partie puissance d'un appareil électrique et permet,
entre autres, un isolement galvanique entre les deux parties.
• Ces pré actionneurs sont commandés à leur tour par le bloc traitement des
informations.
Les pré-actionneurs
• les distributeurs:
Pour chaque vérin pneumatique, on associera un distributeur.
Poste de Controle
• Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet à
l’opérateur de commander le système (marche, arrêt, départ cycle …).
• Il permet également de visualiser les différents états du système à l’aide de
voyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM).
Partie 01
Définition D’automatisme
constitution générale de
l’aPi
Partie 02
Systèmes Automatisés de
production
Partie 03
Le grafcet
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Plan de Travail
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Le grafcet
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Plan de Travail
Introduction
• Dans cette partie on va essayer de rassembler toutes ces notions que l’on a
venu de voir sous forme d’un schéma représentatif que l’on appelle
GRAFCET
GRAFCET
GRAphe Fonctionnel de Commande Etape / Transition
L’organigrammes
• un outil graphique pour décrire rapidement le fonctionnement du système
automatisé
L ’ovale indique le début ou
la fin de l ’organigramme
Le rectangle représente l ’action
conduisant à un état
Le losange représente sous forme
de question le test permettant de
détecter un état
oui
oui
non
non
Début
La lumière
est éteinte
La lumière
est allumée
Il fait
nuit
Il fait
jour
GRAFCET
L’étude graphique des systèmes automatisés a donnée naissance de trois
grandes classes d’outils de modélisation
• Les organigrammes
• Les représentations de systèmes logiques à évolutions simultanées (dont
• Les réseaux de pétri)
• Les outils dérivés des graphes d‘état.
GRAFCET
• L’analyse des avantages et inconvénients de ces outils mena, en 1977, à la
définition du GRAFCET
• Le Grafcet est un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme,
particulièrement bien adapté aux systèmes à évolution séquentielle, c'est-à-
dire décomposable en étapes. Il est dérivé du modèle mathématique des
réseaux de Pétri
GRAFCET
BUT D’UN GRAFCET
Le Grafcet est donc un langage graphique représentant le fonctionnement d'un
automatisme par un ensemble :
 D'étapes auxquelles sont associées des actions
 de transitions entre étapes auxquelles sont associées des conditions de
transition (réceptivités)
 des liaisons orientées entre les étapes et les transitions
GRAFCET
• Le mode de représentation d’un GRAFCET est normalisé par l'Union
technique de l'électricité (UTE)
GRAFCET : Etape Initiale
• Elle permet d’imposer les conditions de départ
• Elle est active au début du cycle
• Elle est représentée par 2 carrés
0
GRAFCET: Etape
• Représentée par un carré
• Elle porte un numéro
1
52
Action associée à l’étape
• Elle définit une action à réaliser pendant l’étape
• Elle est représentée par un rectangle
• Elle se traduit par un verbe à l’infinitif écrit en
majuscule
2
Action à réaliser
53
Une transition
• Elle est représentée par un tiret perpendiculaire
au trait de liaison
• Il y a toujours une seule transition entre 2 étapes 1
0
54
Réceptivité
• Elle est associée à la transition et s’écrit à côté de
celle-ci
• C’est une proposition logique 1
0
Réceptivité
55
Liaison orientée
• Elle se représente par des lignes horizontales ou verticales
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Systèmes Automatisés

  • 1. Les Automates Programmables Industrielles Benkerroum Houssam Bouktib Brahim Boughaidi Mohammed Taha Kharmoudi Ali Mouslim
  • 2. Introduction • Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années soixante( 1968) • Avant: Utilisation de la logique câblée • Solution: logique programmée
  • 3. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 4. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 5. Introduction • Automatique : C’est l’ensemble des sciences et des techniques utilisées dans la conception et la réalisation des systèmes automatisés (SA). • Automatisation : C’est l’exécution automatique de tâches sans interventions humaines.
  • 6. API • API (Automate programmable industriel) ou en anglais PLC (Programmable Logic Controller) • L’API est un appareil électronique programmable, permettant le traitement de l’information en remplaçant la logique à relais cablé.
  • 7. Taches Effectuées par l’API • Logique combinatoire • Logique séquentiel • Temporisation • Comptage • Calculs numériques • Asservissement • Régulation • Commande • Mesure • Contrôle
  • 8. Pourquoi automatiser ? Buts de l'automatisation:  Élimination de tâches répétitives ou sans intérêt  Simplifier le travail de l'humain  Augmenter la sécurité  Proposer aux hommes des tâches valorisantes  Accroître la productivité  Économiser les matières premières et l'énergie  Superviser les installations et les machines
  • 9. Fabricants • C'est Modicon(entreprise américaine) qui créa en 1968, aux USA, le premier automate programmable. Son succès donna naissance à une industrie mondiale qui s'est considérablement développé depuis.
  • 10. Fabricants • Siemens ( S7-200,S7-300,S7-400,S7-1200,LOGO . . .) • Schneider électrique (TSX 17/37/57, TSX micro ,premium. . .) • Rockwell Automation(micrologix1200/1400,SLC-500, SLC 5000 .. .) • ABB (AC500,AC800C,S500 . . .) • Omron (ZEN ,CPM 1A/2A/2C,CS1,CJ1. . .) • Mitsubishi (MELSEC FX1S/FX1N ,série L ,système Q . . .) • Yokugawa (FCN,FCN-RTU,FCJ . . .)
  • 11. Applications • Commande des machines • Machines outil a commande numérique • Convoyage • Emballage • Machines de chantier, engin de levage
  • 12. Applications • Contrôle de systèmes • Régulation de Processus Chimie • Traitement des eaux • Distribution électrique • Pharmaceutique
  • 13. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 14. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 16. Architecture matérielle d’un API Un automate programmable est constitué de :  Unité de traitement de l’information  Interfaces pour les signaux d’entrée  Interfaces pour les signaux de sortie  Interfaces pour des fonctions spéciales
  • 17. Fonctionnement • Un automate exécute son programme de manière cyclique :  Lecture des entrées  Traitement du programme  Ecriture des sorties • Le temps d’exécution d’un cycle est de l'ordre d'une vingtaine de millisecondes et est contrôle par une temporisation appelée chien de garde.
  • 20. Catégories D’automates • Les micro automates :  Nombre d’entrées sorties fixe  Généralement pas d’analogique ni de communication  Remplacement de logique à relais • Les automates compacts:  10 à 250 entrées-sorties  Nombre d’entrées-sorties extensible par blocs  Fonctions analogiques et communications limitées  Petits automatismes, logique combinatoire et séquentielle
  • 21. Catégories D’automates Entrées DC Sortie DCEntrées Sorties Digitales Mémoire Les automates monoblocs
  • 22. Catégories D’automates • Les automates monoblocs ou non modulaires
  • 23. Catégories D’automates Les automates monoblocs ou non modulaires • Il possède généralement un nombre d’entrées et de sorties restreint et son jeu d’instructions ne peut être augmenté. • le type monobloc a pour fonction de résoudre des automatismes simples faisant appel à une logique séquentielle et utilisant des informations tout-ou-rien
  • 24. Catégories D’automates Les automates modulaires: • Nombre d’entrées-sorties modulables • Comptage • Commandes d’axes • Pesage • Communications • Sécurité • Automatismes complexes, régulation • numérique, asservissements
  • 25. Catégories D’automates • Les automates modulaires
  • 26. CPU • Vitesse possesseur • Mémoire de travail • Les ports intégrés de communication • Limitation systèmes • Nombre de modules ,de rack . . . • Environnement logiciel
  • 27. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 28. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 29. SAP • Un système automatisé est un ensemble d’éléments en interaction, et organisés dans un but précis : agir sur une matière d’oeuvre afin de lui donner une valeur ajoutée.
  • 31. Partie opérative Elle reçoit les ordres de la partie commande et elle lui adresse des comptes rendus ,elle agit sur la matière d’oeuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée. • Les actionneurs (moteurs, vérins) agissent sur la partie mécanique du système qui agit à son tour sur la matière d’oeuvre. • Les capteurs / détecteurs permettent d’acquérir les divers états du système.
  • 32. Actionneurs  Moteur à courant alternatif moteur synchrone / moteur asynchrone Les moteurs pas à pas Une machine électrique à courant continu  Les vérins
  • 33. Capteurs • Un Capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable • Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.
  • 34. Capteurs • Dans le cas générale on parle des variables de type logique: Ces variables représentent généralement:  La présence ou l’absence de l’objet à détecter  Le passage de l’objet  Le positionnement de l’objet  Éventuellement le comptage de l’objet
  • 35. Capteurs • Deux types de technologies se présentent:  Les capteurs à détection avec contact  Les capteurs à détection sans contact
  • 36. Détecteurs  Le Détecteur inductif  Le Détecteur Photoélectrique  Le détecteur capacitif
  • 37. La Partie Commande • Elle donne les ordres de fonctionnement à la partie opérative en fonction:  du programme qu’elle contient des informations reçues par les capteurs  des consignes données par l ’utilisateur  Elle est composée par:  Les pré-actionneurs  Les Contacteurs & Les relais  Les distributeurs
  • 38. Les pré-actionneurs • Les préactionneurs permettent de commander les actionneurs ; ils assurent le transfert d’énergie entre la source de puissance (réseau électrique, pneumatique …) et les actionneurs. Exemple : contacteur, distributeur …  Les Contacteurs: Le contacteur est un appareil électromécanique de commande mécanique de connexion, capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans les conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharges en services.
  • 39. Les pré-actionneurs • Les relais se sont des interfaces de commande Il est chargé de transmettre un ordre de la partie commande à la partie puissance d'un appareil électrique et permet, entre autres, un isolement galvanique entre les deux parties. • Ces pré actionneurs sont commandés à leur tour par le bloc traitement des informations.
  • 40. Les pré-actionneurs • les distributeurs: Pour chaque vérin pneumatique, on associera un distributeur.
  • 41. Poste de Controle • Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet à l’opérateur de commander le système (marche, arrêt, départ cycle …). • Il permet également de visualiser les différents états du système à l’aide de voyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM).
  • 42. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 43. Partie 01 Définition D’automatisme constitution générale de l’aPi Partie 02 Systèmes Automatisés de production Partie 03 Le grafcet Partie 04 Plan de Travail
  • 44. Introduction • Dans cette partie on va essayer de rassembler toutes ces notions que l’on a venu de voir sous forme d’un schéma représentatif que l’on appelle GRAFCET GRAFCET GRAphe Fonctionnel de Commande Etape / Transition
  • 45. L’organigrammes • un outil graphique pour décrire rapidement le fonctionnement du système automatisé L ’ovale indique le début ou la fin de l ’organigramme Le rectangle représente l ’action conduisant à un état Le losange représente sous forme de question le test permettant de détecter un état oui oui non non Début La lumière est éteinte La lumière est allumée Il fait nuit Il fait jour
  • 46. GRAFCET L’étude graphique des systèmes automatisés a donnée naissance de trois grandes classes d’outils de modélisation • Les organigrammes • Les représentations de systèmes logiques à évolutions simultanées (dont • Les réseaux de pétri) • Les outils dérivés des graphes d‘état.
  • 47. GRAFCET • L’analyse des avantages et inconvénients de ces outils mena, en 1977, à la définition du GRAFCET • Le Grafcet est un mode de représentation et d'analyse d'un automatisme, particulièrement bien adapté aux systèmes à évolution séquentielle, c'est-à- dire décomposable en étapes. Il est dérivé du modèle mathématique des réseaux de Pétri
  • 48. GRAFCET BUT D’UN GRAFCET Le Grafcet est donc un langage graphique représentant le fonctionnement d'un automatisme par un ensemble :  D'étapes auxquelles sont associées des actions  de transitions entre étapes auxquelles sont associées des conditions de transition (réceptivités)  des liaisons orientées entre les étapes et les transitions
  • 49. GRAFCET • Le mode de représentation d’un GRAFCET est normalisé par l'Union technique de l'électricité (UTE)
  • 50. GRAFCET : Etape Initiale • Elle permet d’imposer les conditions de départ • Elle est active au début du cycle • Elle est représentée par 2 carrés 0
  • 51. GRAFCET: Etape • Représentée par un carré • Elle porte un numéro 1
  • 52. 52 Action associée à l’étape • Elle définit une action à réaliser pendant l’étape • Elle est représentée par un rectangle • Elle se traduit par un verbe à l’infinitif écrit en majuscule 2 Action à réaliser
  • 53. 53 Une transition • Elle est représentée par un tiret perpendiculaire au trait de liaison • Il y a toujours une seule transition entre 2 étapes 1 0
  • 54. 54 Réceptivité • Elle est associée à la transition et s’écrit à côté de celle-ci • C’est une proposition logique 1 0 Réceptivité
  • 55. 55 Liaison orientée • Elle se représente par des lignes horizontales ou verticales • Elle relie les étapes avec les transitions et vice versa • Le sens d’évolution se fait de haut en bas • Dans le cas contraire, une flèche sur la liaison indique le sens du parcours