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Système Automatisé Contrôlé par API : Cours et Travaux Pratiques

Introduction au module sur les systèmes automatisés contrôlés par API

Ce document pédagogique de 150 pages intitulé « Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques : Système Automatisé Contrôlé par API » (Module 29) s'adresse aux étudiants et stagiaires en formation technique. Il fournit les bases théoriques et pratiques indispensables pour comprendre, installer, programmer et dépanner des automatismes industriels pilotés par des automates programmables industriels (API), en se basant notamment sur les gammes T.S.X 17 et T.S.X 37 de Télémécanique.

Structure et principes de fonctionnement d'un API

Le document débute par la définition et la structure générale d'un automate programmable. Un API est décrit comme une machine électronique programmable destinée à piloter des procédés en ambiance industrielle et en temps réel. Le cours détaille son principe de fonctionnement en quatre phases distinctes : la gestion du système, l'acquisition des entrées vers la mémoire RAM (zone de données), le traitement des données du programme, et enfin l'émission des ordres vers les modules de sortie.

Les caractéristiques techniques fondamentales sont également abordées, telles que la taille de la mémoire, le temps de scrutation, le choix entre une structure compacte ou modulaire, ainsi que les types de mémoires cohabitant dans l'unité centrale (ROM pour le langage et RAM pour le fonctionnement et les données).

Raccordement et câblage des entrées et sorties

Une part importante du guide pratique est consacrée aux aspects matériels et au raccordement électrique des interfaces d'entrées et de sorties TOR (Tout ou Rien) :

  • Logique positive et négative : Distinction entre le raccordement où le commun interne est relié au 0V ou au 24V, nécessitant des potentiels spécifiques pour activer un niveau logique haut.
  • Détecteurs 3 fils : Explication et distinction des capteurs de type PNP (adaptés aux logiques positives) et NPN (adaptés aux logiques négatives).
  • Raccordement des sorties : Exemples pratiques de câblage reliant les préactionneurs, comme les distributeurs pneumatiques ou les contacteurs (KM), aux sorties à relais de l'automate.
  • Diagnostic et vérification : Méthodes de recherche de pannes et vérification du câblage à l'aide d'un multimètre (voltmètre et ohmmètre) et de shunts pour tester les entrées à masse commune et les sorties à relais.

    • Outils de description et langages de programmation

    Le document propose une analyse détaillée des outils de description fonctionnelle et séquentielle des automatismes :

    • Le Grafcet : Présentation des règles d'évolution, de la structure par étapes, transitions et réceptivités, ainsi que des différents points de vue (système, partie opérative, partie commande et automate).
    • Le GEMMA : Guide d'étude des modes de marche et d'arrêt, classant les procédures en fonction de la production (famille F), des arrêts de la partie opérative (famille A) et des défaillances (famille D).
    • Les langages de programmation : Étude approfondie du langage à contacts (LADDER) et du mode séquentiel, avec une distinction claire entre le traitement préliminaire (PRL), le traitement séquentiel (GR7 / Séquentiel) et le traitement postérieur (POST).
    • Blocs fonctionnels : Utilisation et paramétrage des temporisateurs (TP, TON) et des compteurs (UP, DOWN, DONE, EMPTY, FULL) pour la gestion des durées et du comptage d'impulsions.

    Applications pratiques et études de cas

    Plusieurs exercices et exemples concrets jalonnent le guide, permettant d'appliquer les concepts théoriques à des cas industriels réels :

    • Le chariot de fraiseuse à grande et petite vitesse.
    • Le palan de levage et de translation.
    • La table d'imprimerie et le poste de perçage automatique.
    • Le malaxeur de produits et le plateau tournant de fabrication.
    • La régulation de température d'un four avec acquisition analogique (mesure PT100 et conditionneur 0-10V) et traitement par boucle TOR ou proportionnelle.

    Comment utiliser ce document pour vos révisions

    Ce guide de travaux pratiques est conçu pour accompagner l'apprentissage progressif de l'automatisation industrielle. Il est conseillé de suivre les étapes suivantes pour en tirer le meilleur parti :

    1. Étudier les schémas de principe et les fiches de synthèse théoriques pour assimiler le rôle des capteurs, préactionneurs et automates.
    2. Analyser les exemples de programmes LADDER et les structures Grafcet présentés dans les sections de travaux pratiques.
    3. Réaliser les exercices proposés sur l'affectation des entrées et sorties, puis sur la programmation d'automates de type TSX 17 ou TSX 37 à l'aide des logiciels de programmation (comme PL7 Micro).
    4. Utiliser les méthodes de recherche de dysfonctionnements pour s'entraîner au diagnostic et au dépannage sur système réel ou simulé.

    Questions fréquentes

    Quel type d'automate programmable est principalement étudié dans ce document ?

    Le document se focalise principalement sur les automates programmables industriels de la gamme Télémécanique, notamment les modèles TSX 17 et TSX 37, ainsi que le logiciel de programmation PL7 Micro.

    Quelles sont les trois parties principales d'un programme structuré selon le document ?

    Dans la structure d'un programme utilisant le Grafcet sur les automates présentés, on retrouve le traitement préliminaire (PRL) pour la gestion des initialisations et des urgences, le traitement séquentiel (CHART) pour l'ossature du Grafcet, et le traitement postérieur (POST) pour la logique des sorties.

    Comment sont gérées les temporisations et les compteurs dans le langage présenté ?

    Les temporisations et les compteurs sont intégrés sous forme de blocs fonctionnels prédefinis que l'on configure avec un temps de base (TB) ou une valeur de présélection (PRE), puis dont on exploite les contacts de sortie (comme le bit de fin de tempo ou la sortie DONE du compteur).

    Testez vos connaissances

    Question 1

    Dans un système fonctionnant en logique positive avec une alimentation 24V, quel potentiel doit-on imposer pour mettre une entrée automate à l'état logique 1 ?

    1. Un potentiel de 0 Volts
    2. Un potentiel de +24 Volts
    3. Un potentiel alternatif de 230 Volts
    4. Un potentiel flottant

    Réponse correcte : Un potentiel de +24 Volts

    Explication : En logique positive (ex: API TSX 17), le commun interne des entrées est relié au 0V, il faut donc imposer un potentiel de +24 Volts pour activer l'entrée à l'état logique 1.

    Question 2

    Quel est le rôle du traitement postérieur (POST) dans un programme d'automate structuré avec un Grafcet ?

    1. Il gère exclusivement les arrêts d'urgence au démarrage.
    2. Il s'exécute avant le Grafcet pour initialiser les variables.
    3. Il s'exécute après le Grafcet et permet notamment de programmer la logique de sortie et les actions agissant directement sur le processus.
    4. Il remplace totalement le logiciel de simulation.

    Réponse correcte : Il s'exécute après le Grafcet et permet notamment de programmer la logique de sortie et les actions agissant directement sur le processus.

    Explication : Le traitement postérieur s'exécute après le Grafcet, juste avant l'activation physique des sorties, ce qui en fait l'endroit idéal pour programmer la logique finale des commandes.

    Question 3

    Que désigne l'état F1 dans le GEMMA ?

    1. L'arrêt d'urgence
    2. La marche de test
    3. La production normale
    4. L'arrêt dans l'état initial

    Réponse correcte : La production normale

    Explication : La famille F du GEMMA regroupe les procédures de fonctionnement, et l'état F1 correspond spécifiquement à la production normale pour laquelle la machine a été conçue.





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