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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.
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- Version archivée 1 de mars 2001 par Michel BERTRAND
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2. Propriétés fondamentales
La meilleure façon de concrétiser la définition de l'API est d'examiner les éléments matériels et logiciels qu'il doit comporter, et la manière dont ils s'agrègent pour constituer un ensemble opérationnel.
2.1 Constituants
Quel que soit le type d'automate – compact (monobloc), modulaire, c'est-à-dire formé de modules fonctionnels en boîtiers enfichables sur un châssis spécifique, ou encore en cartes à monter dans des supports standard (rack 19 pouces) – il comporte les éléments détaillés ci-après.
HAUT DE PAGE
Fondamentalement un automate est un système numérique. Il comprend donc une unité centrale bâtie autour d'un processeur. Ce dernier peut être spécifique ; c'est le plus souvent aujourd'hui un processeur de PC. La course aux performances globales présente peu d'intérêt ici, et il peut s'agir d'un composant considéré comme obsolète pour des applications imagerie, voire bureautique. L'automate PLC102 de Wöhrle comporte ainsi deux processeurs 80386 d'Intel, un pour l'unité centrale, l'autre pour l'interface homme/machine (IHM) contenue dans le même boîtier. Ce n'est pas là le dernier cri en matière de processeurs.
Le processeur proprement dit est donc un circuit de conception ancienne, éprouvé et bon marché. L'amélioration des performances en temps d'exécution viendra plutôt des circuits d'interfaçage, les coupleurs, gérant les échanges selon les différents modes étudiés au § 4, de l'incorporation de microcontrôleurs et processeurs spécialisés, voire du remplacement partiel par des circuits spécifiques (Application specific integrated circuit : ASIC) si le facteur temps...
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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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