API, du relais au programme
Chargement page et sommaire en cours...
Automate programmable : du câblé au programmé, le cycle API
Pourquoi un automate ?
Souvenez-vous du château d'eau du cours précédent : la mémoire de la pompe est réalisée avec un relais et son contact d'auto-maintien. Cela fonctionne très bien… jusqu'au jour où l'on veut ajouter une temporisation, un second niveau ou une alarme. Il faut alors ajouter des relais, tirer des fils : recâbler.Pour se le représenter :
Une armoire à relais, c'est un orgue de Barbarie : l'air est inscrit dans le carton perforé ; pour jouer un autre air, il faut percer un nouveau carton.
Un automate, c'est un musicien avec sa partition : pour changer d'air, on change la partition, pas l'instrument.
L'automate programmable industrielAPI en français, PLC (Programmable Logic Controller) en anglais remplace les relais de logique par un programme : sa partition. Le câblage se limite aux capteurs, qui informent, et aux actionneurs, qui agissent. La puissance, elle, reste confiée aux contacteurs.Une armoire à relais, c'est un orgue de Barbarie : l'air est inscrit dans le carton perforé ; pour jouer un autre air, il faut percer un nouveau carton.
Un automate, c'est un musicien avec sa partition : pour changer d'air, on change la partition, pas l'instrument.
- Modifier le fonctionnement sans toucher aux fils
- Des dizaines de temporisations et compteurs sans aucun matériel ajouté
- Un diagnostic visuel : chaque entrée et sortie a son voyant
- Le programme fait partie de la machine : il doit être sauvegardé, comme un plan
- Il ne remplace pas la sécurité câblée (voir chapitre 2)
Logique câblée ou programmée :
| Critère | Câblée (relais) | Programmée (automate) |
|---|---|---|
| Modifier | Recâbler | Modifier le programme |
| Temporisations | Un relais temporisé chacune | Quasi illimitées |
| Encombrement | Croît avec les fonctions | Presque constant |
| Dépanner | Suivre les fils | Voir les états en ligne |
| Petite commande | 2 ou 3 relais suffisent | Surdimensionné |
Un exemple concret :
On veut une alarme si le réservoir du château d'eau reste au niveau bas plus de 10 minutes.- En câblé : un relais temporisé, un voyant, des fils, et une armoire à ouvrir.
- En programmé : quelques lignes, un voyant sur une sortie libre, et le nouveau programme transféré dans l'automate.
Publicité Envie de 0 pub ? Le Pass dès 9 €
Ce qui compose un automate :
Un automate est un petit ordinateur taillé pour l'atelier : il supporte la poussière, les vibrations, la chaleur d'une armoire et les parasites des moteurs, et il fonctionne sans interruption pendant des années.Le plus simple pour comprendre ses organes, c'est de le comparer à notre corps :
| Automate | Son rôle | Dans notre corps |
|---|---|---|
| Capteurs (boutons, fins de course, détecteurs) | Informer | Les sens |
| Entrées | Recevoir les informations | Les nerfs qui montent au cerveau |
| Unité centrale (CPU) | Exécuter le programme | Le cerveau |
| Programme | Décider quoi faire | Les réflexes appris |
| Sorties | Transmettre les ordres | Les nerfs qui commandent les muscles |
| Actionneurs (contacteurs, vérins, moteurs) | Agir | Les muscles |
| Alimentation (le plus souvent 24 V continu) | Fournir l'énergie | Le cœur |
| Communication | Dialoguer avec un PC, un pupitre, un réseau | La parole |
Deux sortes d'informations :
- TOR (Tout Ou Rien) : comme un interrupteur, c'est oui ou non : bouton appuyé, porte fermée, pièce présente…
- Analogiques : comme un thermomètre, une valeur qui varie en continu : 4-20 mAVoir le cours Instrumentation : boucle de courant, mise à l'échelle, dépannage, 0-10 V.
Deux architectures :
- Compact : tout dans un même boîtier, prêt à poser ; nombre d'entrées et sorties limité.
- Modulaire : comme un tableau électrique, une unité centrale puis des modules d'entrées et de sorties ajoutés sur le rail, ou dans un rack, selon les besoins de la machine.
Le cycle automate :
L'automate ne « surveille » pas ses entrées en permanence : il travaille par cycles, toujours dans le même ordre :
- Il lit toutes les entrées et fige leur état en mémoire
- Il exécute le programme de haut en bas, avec cet état figé
- Il écrit toutes les sorties d'un coup
Pour se le représenter :
L'automate travaille comme un photographe pressé : il prend une photo de toutes les entrées, réfléchit uniquement sur cette photo, même si la réalité a bougé entre-temps, donne tous ses ordres d'un seul coup… puis reprend une photo.
L'automate travaille comme un photographe pressé : il prend une photo de toutes les entrées, réfléchit uniquement sur cette photo, même si la réalité a bougé entre-temps, donne tous ses ordres d'un seul coup… puis reprend une photo.
Un tour dure de l'ordre de 1 à 10 ms : l'automate en fait donc 100 à 1 000 par seconde. Le temps d'un clignement d'yeux, il en a déjà fait des dizaines : à notre échelle, il semble réagir instantanément.
Un chien de gardeWatchdog : minuterie qui surveille la durée du cycle. Si elle est dépassée, l'automate passe en STOP et coupe ses sorties. surveille la durée de chaque tour, comme la veille automatiqueVACMA : le conducteur doit agir sur une pédale ou un bouton à intervalles réguliers ; sinon, le train freine tout seul. d'un conducteur de train : si le programme se bloque et ne termine pas son tour à temps, l'automate s'arrête en défaut plutôt que de figer ses sorties.
Un chien de gardeWatchdog : minuterie qui surveille la durée du cycle. Si elle est dépassée, l'automate passe en STOP et coupe ses sorties. surveille la durée de chaque tour, comme la veille automatiqueVACMA : le conducteur doit agir sur une pédale ou un bouton à intervalles réguliers ; sinon, le train freine tout seul. d'un conducteur de train : si le programme se bloque et ne termine pas son tour à temps, l'automate s'arrête en défaut plutôt que de figer ses sorties.
Un cycle au ralenti :
Reprenons la pompe du château d'eau, commandée par un bouton Marche, un bouton Arrêt et la sortie Q0.0 qui pilote son contacteur. Suivons l'automate, photo après photo :| Moment | 1. La photo des entrées | 2. Le programme décide | 3. Les sorties |
|---|---|---|---|
| Premier tour | Marche appuyé, Arrêt au repos | Conditions réunies : pompe à 1 | Q0.0 s'allume, le contacteur colle |
| Tours suivants | Marche relâché | La pompe est à 1, l'auto-maintien la garde à 1 | Rien ne change |
| Plus tard | Arrêt appuyé | La ligne est coupée : pompe à 0 | Q0.0 s'éteint, le contacteur retombe |
Entre l'appui sur Marche et son relâchement, disons 0,3 s, l'automate a déjà refait son tour des dizaines, voire des centaines de fois, avec à chaque fois la même photo et la même décision.
Retenez : le programme ne « voit » jamais le monde réel en direct, seulement la dernière photo. C'est ce qui explique les trois conséquences de l'écran suivant.
Ce que le cycle change pour vous :
Une impulsion trop courte peut être ignorée :Si un signal dure moins qu'un cycle, il peut apparaître et disparaître entre deux photos. C'est comme relever sa boîte aux lettres une fois par heure : un mot déposé puis repris entre deux passages ne sera jamais lu. Pour un codeur ou un comptage rapide, on utilise des entrées rapides dédiées.
Une sortie ne s'écrit qu'une fois :
Si deux lignes du programme commandent la même sortie, seule la dernière compte, puisque les sorties ne sont écrites qu'en fin de cycle. Comme deux chefs qui donnent des ordres contraires au même ouvrier : il obéit au dernier qui a parlé.
Règle : une sortie = une seule bobine dans le programme
Le temps de réaction :Entre l'action sur un capteur et la réaction d'une sortie, comptez jusqu'à deux cycles plus le filtrage des entrées. Exemple : cycle de 10 ms et filtrage de 5 ms, soit ≃ 25 ms. Un tapis qui avance à 1 m/s parcourt 2,5 cm pendant ce temps : négligeable pour arrêter un moteur, pas pour une coupe au vol.
Invité, affichez le quiz :
0
Cours extrait du parcours :
