Formation automatisme

Une alimentation électrique est un dispositif électronique capable de fournir de l'électricité à des appareils électriques que ça soit de l'alternatif ou du continu.Dans cet exemple on va voir  comment est conçu une alimentation alternatif/continu servant à alimenter ou recharger des appareils comme les smartphones ou tablettes tactiles.

Les différents composants sont:

- Un transformateur abaisseur : abaisse la tension de 230v à 7,5v

- 1 pont de diodes (4 diodes 1N4007) : redresse la tension abaissée par le transformateur

- 1 régulateur de tension (le 7805):assure une tension fixe à la sortie quelque soit l'entrée

- Des condensateurs de filtrages pour lisser les tensions de sorties

Un autre paramètre à prendre en considération,le courant délivré par le régulateur de tension à consulter dans le Datasheet du composant,afin d'avoir un courant adapté pour son appareil.

Il existe plusieurs façons de connaître les caractéristiques propres d'un moteur :

Aujourd'hui,on va parler des capteurs de température industriels.En effet que ce soit dans les systèmes automatisés de type discrets comme dans les industries manufacturières (agro-alimentaires,logistiques) ou dans les industries de procèdés comme dans les industries chimiques,pharmaceutiques et pétrolières,les capteurs de température sont souvent utilisés afin de contrôler la température des matières premières pendant leur transformation.

Dans le monde industriel,on rencontre principalement deux catégories de capteur de température : les capteurs de température qui fonctionnent par variation de résistance et les capteurs de température qui fonctionnent par variation de tension.Parmi les capteurs de températion à variation de résistance,nous avons la sonde RTD et la thermistance et pour les capteurs de température qui fonctionnent par variation de tension,nous avons le thermocouple.La sonde de température Pt100 ou Pt1000 très utilisée dans le monde industriel est un capteur de température de type RTD (agit par variation de résistance).Par exemple pour la sonde Pt100,la résistance varie entre 0 et 100 ohms.Les sondes Pt100 se présentent sous diverses formes dépendant du type d'application.On distingue deux classes de sonde Pt100 : les sondes Pt100 de classe A et les sondes Pt100 de classe B.Les sondes Pt100 de classe A ont une plage de mesure pouvant aller de -100 degré à + 450 degré Celsius avec une sensibilité de +/- 0,35 degré Celsius.Les sondes Pt100 sont disponibles en plusieurs types : 2 fils,3 fils ou 4 fils.(Voir ci-dessous l'image d'une sonde Pt100)

Les thermocouples

Si vous êtes automaticien instrumentiste,vous avez surement rencontré ce type de capteur dans votre carrière.Les thermocouples sont des capteurs de température rapides qui fonctionnent par variation de tension.Il existe plusieurs types de thermocouple avec des gammes et tolérances de température différentes.Basiquement,le thermocouple est un thermomètre et est utilisé pour les gammes de températures très élevées ou très basses.Il est appelé  thermocouple, car il fonctionne par couplage de deux matériaux différents ayant des propriétés thermoélectriques différentes.Lorsque deux fils de matériaux différents sont joints à une extrémité et que cette extrémité est soumise à un flux de chaleur, on peut mesurer un potentiel de tension aux bornes des extrémités ouvertes.Ce potentiel est appelé tension Seebeck en l'honneur du scientifique qui a fait cette découverte.

La relation entre la tension du thermocouple et sa température n’est pas linéaire,il est donc nécessaire d’utiliser des tables de conversion pour déterminer la température à partir de la tension mesurée.

Les thermocouples ont leurs avantages et leurs inconvénients.Les principaux avantages d'un thermocouple sont la simplicité,la nature robuste du dispositif et la large gamme de températures supportée.Il existe plusieurs types de thermocouples ayant chacun une plage de température qui lui est propre  (type B,C,E,T etc..).Les thermocouples sont moins sujets aux défaillances dues aux vibrations et peuvent également être fixés mécaniquement, même soudés, à l'unité pour laquelle la température doit être mesurée.

Les thermocouples peuvent être utilisés avec un automate en utilisant un transmetteur,la valeur recueillie est de type analogique.Les thermocouples sont très utilisés dans les domaines de l'instrumentation et de la régulation industrielle.

Voici quelques-unes des applications les plus courantes , où le thermocouple est utilisé pour mesurer la température.

   

     - Les brûleurs/fours (Exemple dans les cimenteries)

     - Dans les usines de raffinage de pétrole

     - Sur des chaudières industrielles

Arch est un logiciel destiné au développement rapide d'applications d'automatisme sur pc. Il permet la programmation en grafcet et en langage à contact (ladder).Il peut être utilisé pour gérer des interface d'entrées sorties usb pour automatiser toute sorte de machines ou de processus à partir de séquences grafcet et de réseaux logiques. Il peut également fonctionner en local à partir de bits internes dans un but pédagogique.

Télécharger le logiciel

Force de levage est un logiciel qui permet de faire des calculs de force en hydraulique industrielle.

vous pourrez calculer toutes les possibilités de levage en fonction de 5 paramètres :

    de la pression du circuit hydraulique
    de la force du vérin
    du poids de la chèvre hydraulique
    de la longueur de la flèche de la chèvre hydraulique
    de la longueur des jambes de la chèvre hydraulique

vous pourrez calculer toutes les possibilités de forces hydrauliques, de volumétrie, de débit etc. En fonction de 4 paramètres :

    de la pression de la pompe du circuit hydraulique
    du diamètre du piston du vérin hydraulique
    ainsi que du diamètre du piston du vérin hydraulique
    et la course du piston du vérin hydraulique

Télécharger le logiciel

Mecafluid est un logiciel de calcul d’hydraulique à surface libre, en régime permanent et à géométrie paramétrée, à double objectif d’utilisation : pédagogique, professionnelle.Il permet aux étudiants d'assimiler les concepts de base de l’hydraulique, en manipulant aisément les calculs et en visualisant les résultats. Pour les professionnels, il permet de dimensionner les réseaux d’aep et assainissement, ou vérifier sommairement des ouvrages et des écoulements dans des rivières ou des canaux en effectuant des calculs simples et rapides.

APIsim est un logiciel gratuit permettant la simulation d’un système automatisé. lI fonctionne comme un ensemble logiciel/automate programmable.La partie langage permet de décrire le fonctionnement du système en langage ladder (ou diagramme échelle ) ou en langage Grafcet.

Un convertisseur statique est un système permettant d'adapter la source d'énergie électrique à un récepteur donné en la convertissant.Les premiers convertisseurs de puissance électrique ont été réalisés avec des machines électriques couplées mécaniquement.Avec l'apparition des semi-conducteurs et de l'électronique de puissance ,avec les diodes,les transitors,tyrhistors etc..les systèmes de conversion deviennent de plus en plus éllaborés et ne nécessitent plus de machines tournantes.C'est l'ère des convertisseurs statiques.

On distingue plusieurs familles de convertisseurs statiques:

Continu   ----------> Continu (Hacheur)

Continu   --------> Alternatif (Onduleur)

Alternatif  -------->Alternatif (Gradateur)Alternatif --------> Continu (Redresseur)

Un amplificateur opérationnel (aussi dénommé ampli-op ou ampli op, AO, AOP1, ALI2 ou AIL3) est un amplificateur différentiel : c'est un amplificateur électronique qui amplifie une différence de potentiel électrique présente à ses entrées.

Sur Step7 TIA Portal,la communication en Modbus TCP se fait via les blocs MB_Server et MB_Client.MB_Server permet d'utiliser l'automate actuel comme serveur Modbus alors que MB_Client permet de l'utiliser en tant que client Modbus.Un Serveur Modbus est passif et attend une requête de la part du client,un client Modbus est actif,il collecte les données du serveur Modbus en envoyant des requêtes à celui ci.Pour configurer la liaison modbus TCP sur Step7 TIA Portal,il faut choisir un automate de type S7-1200 ou S7-1500.

I) Configuration en Serveur Modbus avec MB_Server

L'instruction "MB_SERVER" communique en tant que serveur Modbus TCP via la connexion PROFINET de la CPU S7-1200. Pour utiliser l'instruction, vous n'avez pas besoin de module matériel supplémentaire. L'instruction "MB_SERVER" traite les demandes de connexion d'un client Modbus TCP, reçoit les requêtes des fonctions Modbus et envoie les messages de réponse.

Dans la palette de droite, communication ----> Autres -----> Modbus TCP -----> MB_Server

Ce bloc comprend plusieurs paramètres :

Disconnect : L'instruction "MB_SERVER" établit une connexion passive avec un module partenaire, c'est-à-dire que le serveur réagit à chaque demande de connexion TCP provenant de chacune des adresses IP. Ce paramètre vous permet de commander le moment où une demande de connexion doit être acceptée .Ce paramètre est à 0 si une connexion passive est établie,le mettre à 1 permet de couper la liaison.

Connect_ID : Définit un ID à la liaison modbus (au choix)

IP_Port : Définit le port de connexion (généralement à 502)

MB_HOLD_REG : Définit le registre à lire ou sur lequel on va écrire (peut être un momento ou un DB)

NDR : A "1" si nouvelles données écrites par le client Modbus

DR : A "1" si données lues par le client Modbus

Error : A "1" s'il y' a erreur pendant la communication

Status : code erreur

Cahier des charges (pour débutant)
Nous voulons concevoir un système de trie de pièces suivant leur taille, ainsi le
processus fonctionne comme suit :
L’opérateur appuie sur le bouton T0(mode automatique) et T1(mode manuel) selon son choix ce qui permet de démarrer le cycle.Ainsi, les pièces sont acheminées par un tapis roulant au niveau du poste de contrôle/aiguillage. Deux cas de figure peuvent se produire :
- Si la pièce est de grande taille (capteur T4 actionné), le moteur M du tapis s’arrête et le vérin V sort pour éjecter la pièce. Le capteur T3 actionné, il rentre de nouveau. T2 actionné, le tapis s’arrête après 30 minutes si on est en mode manuel ou redémarre si on est en mode automatique.
- Si la pièce est de petite taille (T5 actionné), le moteur continue de tourner pour acheminer les pièces au poste de stockage puis s’arrête après 30 minutes si on
n’est en mode manuel ou continue de tourner si on est en mode automatique.

Un ingénieur ou technicien en automatisme doit être assez polyvalent,il doit avoir de bonnes base en informatique,électronique,électrotechnique et mécanique.Il existe deux types d'automaticiens :les automaticiens de maintenance et les automaticiens de conception.Les automaticiens de maintenance industriel s'occupent de la maintenance préventive et curative des installations automatisées,ils dépannent,rechangent et testent les équipements afin d'assurer leur bon fonctionnement.Les automaticiens de conception sont dans la plupart du temps en bureau d'étude,ils conçoivent et fabriquent des machines spéciales et des lignes automatisées de A à Z.Ils utilisent des logiciels de CAO et de DAO en électricité industrielle et mécanique.

Dans cet exemple de cahier des charges,nous allons programmer et simuler le fonctionnement d'un ascenseur à 3 étages.La programmation se fera sur TIA Portal,la supervision sur Wincc Flexible et la simulation sur PLCSIM.Ci-dessous,la synoptique et le Grafcet de l'ascenseur.

Logic Circuit est un logiciel gratuit permetttant de simuler des circuits électroniques numériques.Avec Logic Circuit,on peut réaliser des journaux lumineux,des circuits à bascules ou des compteurs.Il comporte une interface intuitiive et permet de visualiser les signaux via un oscilloscope de simulation.

Télécharger Logic Circuit

Virtual Breadboard est un logiciel de conception et de simulation électronique gratuit.Il peut être utilisé pour réaliser des prototypages dans les domaines de l'électronique numérique et analogique.Il comporte de nombreux composants électroniques comme des LEDS,afficheurs,transistors,moteurs pas à pas,résistances etc..Les schémas réalisés peuvent être simulés afin d'observer le comportement réel du système électronique.Une version dédiée au prototype sur Arduino existe aussi en téléchargement.

Coban est un logiciel de calcul électrique, conçu en partenariat avec des professionnels de l'électricité.Son ergonomie et sa facilité d'emploi en font l'outil idéal pour faciliter le choix du matériel, quelque soit votre domaine d'activité.

    ÉLECTRICITÉ
        Définir la section d'un câble en fonction du mode de pose, du calibre de son disjoncteur de protection, de la température...
        Calculer la chute de tension dans un câble en fonction de l'intensité le parcourant, de la distance et du matériau.
        Conversion Watts <-> Ampères <-> Chevaux<-> Horse Power.
        Conversion AWG <-> mm2.
   

QElectrotech est un logiciel de conception  assisté par ordinateur (CAO) gratuit et open source permettant de réaliser des schémas en électrotechnique et automatisme.Il comporte plusieurs composants comme des capteurs,des actionneurs,des composants de protections,des alimentations etc..Les schémas sont conçus sous forme de folio qui peuvent être convertis en format PDF.

Télécharger le logiciel

Au moment de concevoir un système automatisé ou une machine spéciale,on est souvent confronté aux choix technologiques à savoir le choix des capteurs,des actionneurs et des organes de contrôle/commande.Ainsi,pour piloter le processus,on se pose souvent la question:

Pourquoi choisir un automate et pas un microcontrôleur?

De nos jours avec l'arrivée des SBC (single board computer) ou ordinateur monocarte comme le Raspberry Pi,l'Arduino,le CubieBoard,on n'a plus seulement un microcontrôleur séparé,on a un ordinateur complet avec microcontroleur, entrées/sorties numériques et analogiques,port d'alimentation etc..Ainsi,concevoir un système automatisé devient de plus en plus simple comparé à autrefois où on disposait seulement d'un PIC et on devait concevoir nous même  nos cartes d'entrées/sorties.

Il y'a beaucoup  d'applications où les capteurs photoélectriques peuvent être utilisés.On les retrouve sur les châines automatisées dans les industries agroalimentaires,automobiles et pharmaceutiques.Ils se déclinent sous plusieurs types : les systèmes barrière émetteur/recepteur,les sytèmes à barrière reflex,les systèmes à barrière prismatique,les sytèmes à barrière polarisée etc...

Les systèmes à barrière émetteur/récepteur,très simple à mettre en oeuvre fonctionnent sur deux boitiers séparés:un boitier pour l'émetteur et un autre pour le récepteur.L'émetteur émet un faisceau lumineux vers le récepteur de manière continuelle et quand une pièce vient à couper ce faisceau,un signal électrique est émit et la pièce détectée.Ce type de capteur agit typiquement en mode opérationnel sombre.

Les portes logiques ou fonctions logiques font parties de la logique combinatoire.Elle permettent de concevoir des systèmes logiques.On les retrouve sous forme de circuit intégré dans lequel on peut trouver des portes NAND,NOR etc..On peut concevoir un petit automatisme rien qu'avec les portes logiques en les associant et les disposant de manière à remplir la fonction désirée.