La conception d'un système automatisé : de l'idée à la machine

Dans l'industrie agroalimentaire spécialement dans le domaine de la brasserie industrielle,les systèmes automatisés vont se charger de remplir automatiquement les bouteilles,de les bouchonner et d'assurer leur déplacement vers les zones de stockage et de prélèvement.Grâce aux systèmes automatisés,la production est décuplée.Les technologies entrant en jeu lors des opérations de soutirage et de remplissage des bouteilles peuvent être de plusieurs types : électriques,purement mécaniques ou pneumatiques.Par exemple,pour déplacer les bouteilles du poste de soutirage vers le poste de bouchonnage,on aura besoin d'un tapis roulant,qui dit tapis roulant,dit forcément système d'entrainement et par la même occasion utilisation d'un moteur électrique voire d'une variateur de vitesse.

Même scénario pour le domaine de la cimenterie,diverses machines et installations automatisées sont utilisées allant de la récupération du calcaire,leur concassage,leur cuisson jusqu'à leur conditionnement en sac de ciment fini.Ces différentes opérations vont nécessiter des tapis roulants,des broyeurs,des unités de cuisson et des machines de conditionnement.L'ensemble des opérations seront  supervisées grâce à des pupitres localisés au niveau d'une salle de contrôle.Dans ces types d'installations,la présence d'une supervision industrielle est capitale vu la complexité des installations.On retrouvera souvent des machines fonctionnant  de manière autonome et regroupées en unités fonctionnelles (exemple : transport,conditionnement,stockage etc...) comme on peut le voir sur l'image ci-dessus qui montre une machine d'ensachage de ciment.

La conception d'un système automatisé complexe comme une unité de production automatisé de ciment ne concerne pas que les automaticiens.En effet,dans ce type de projet participeront des corps de métier comme des thermiciens,des physiciens,des électriciens,des chimistes,des hydrauliciens,des mécaniciens etc...Le rôle de l'automaticien se limitera à l'étude et à l'intégration des systèmes de contrôle-commande (automate,système de supervision,instrumentation etc..).Il travaillera donc en étroite collaboration avec les autres corps de métiers pendant l'éllaboration du projet.

Comme pour la cimenterie,le monde de la machine spéciale fonctionne à peu près de la même manière.Le bureau d'étude électricité et automatisme devra travailler avec les autres dépatements comme le département mécanique,informatique ou encore R&D.

L'automaticien dont le rôle est de donner souffle à la machine à concevoir suivra un cahier des charges pré-établit qui liste toutes les fonctionnalités que doit comporter celle-ci.Il s'aidera d'autres documents techniques comme les documents d'analyse fonctionnelle et organique.Tous ces documents vont l'aider lors du choix technologique (choix du type de contrôleur,système d'entrainement adéquat,exigence du système en terme de sécurité etc...).

Ainsi,la création d'un système automatisé ou machine spéciale passera par 3 phases :

1) La phase de conception (ellaboration des documents de conception,spécifications techniques du système,norme réglementaire et de sécurité)

2) La phase de réalisation (fabrication des pièces mécaniques,assemblage,câblage,programmationdes automates et superviseurs etc..)

3) La phase de mise en service (dernier mise au point,test de la machine en situation de fonctionnement normale)

Après la phase de conception et de réalisation,la machine est enfin prête à être utilisée.L'automaticien passera à l'exécution de la toute dernière phase qui est la phase de mise en service.pendant celle-ci,le technicien en charge de la mise en service de la machine exécutera diverses opérations :

1) La vérification du matériel

Sur une machine automatisée,chaque capteur, interrupteur et bouton poussoir est connecté à une entrée spécifique de l'automate et chaque actionneur (vérin,moteur,voyant) à une sortie spécifique de celui-ci.Il faudra donc veiller à bien verifier que chaque capteur/actionneur est connecté à la bonne entrée/sortie.Il est important de ne pas se tromper pendant le câblage au risque d'avoir des dysfonctionnements.Pendant la procédure de vérification, les sorties sont configurées en mode test.On pourra par exemple grâce au logiciel de programmation tester chaque sortie afin de s'assurer du bon fonctionnement de l'actionneur en question.

Pour le test des dispositifs comme les capteurs,commutateurs ou boutons poussoirs,on pourra directement les manipuler et verifier si les LED des entrées correspondantes sont activées ou désactivées au niveau de l'automate.La LED en question devrait être allumée lorsque l'entrée est actionnée et eteinte lorsque l'entrée n'est pas actionnée.On pourra ainsi vérifier si le capteur ou bouton poussoir fonctionne correctement ou encore s'il n'y a pas des erreurs de câblage.

2) La vérification du programme

Pendant la phase de vérification du programme,l'automaticien pourra utilisé des outils de simulation afin de détecter tous les défauts émanants du programme.Si vous utilisez un automate Siemens,vous pourrez utiliser l'application PLCSIM comme automate virtuel.Pour un automate Allen Bradley,vous pourrez utiliser RS Emulate.

Ces outils permettent de simuler le fonctionnement d'un automate et de faciliter le test du programme ainsi conçu.On pourra par exemple simuler les changements des signaux d'entrée et vérifier comment les sorties réagissent.

L'automaticien devra aussi tester l'interface homme-machine utilisée,vérifier sa bonne configuration et s'assurer de la communication entre les différents dispositifs du système.Ceux-ci pouvant communiquer via des bus de terrain traditionnels comme le Profibus,le modbus,l'ASI ou encore via les réseaux d'Ethernet industriel.

Après cela, les parties individuelles du programme et les fonctions spéciales du système seront testées: fonctionnement en mode manuel et automatique, configuration et vérification des bases de données d'archivage etc...