Formation automatisme

Nous allons essayer de lister quelques critères qui peuvent entrer en jeu lors de la sélection d'un protocole ou d'un bus de terrain.Parmi ces critères,on a:

- Le type d'application : Certains protocoles sont plus utilisés dans un des domaines bien précis comme l'industrie lourde,le batiment,chimie etc... C'est le cas par exemple de Bacnet dans le domaine de la GTB/GTC

- Le nombre d'équipements qui supporte ce protocole : cela assure la flexibilité lors des choix technologiques

- Gestion de la redondance

- Extensibilité : facilté à augmenter d'autre équipements

- Facilité à implémenter

- La fiabilité : degré criticité d'une panne de réseau éventuelle

- Le temps de réponse du réseau

- Sécurité du réseau

- facilité à dépanner

En 1987, en Allemagne, 21 entreprises et institutions (parmi lesquelles Siemens) s'associent pour travailler sur un projet appelé « field bus ». Le but était de développer un bus de terrain à communication série. Les membres de l'association se sont accordés sur un concept technique commun pour la production et pour les automatismes. Pour des tâches hautement communicantes, on spécifia le protocole Profibus-FMS (Field bus Message Specification), particulièrement complexe. Par la suite, en 1993, le protocole Profibus-DP (Decentralized Peripherals) améliora son prédécesseur en termes de simplicité et surtout de rapidité.

C'est un des modes de communication dans le monde de l'industrie.Le profibus PA est utilisé dans le domaine du controle de procèdés.Le pendant de profibus sur câble ethernet est le profinet.
Pourquoi Profibus ?   - simplicité d'installation et d'exploitation - fonctions de diagnostic puissantes pour localiser les défauts - immunité face aux parasites - vitesse : 1ms à 12Mb/s pour 512 bits à 32 esclaves en 1 seul message

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Qu'est-ce que l'électrotechnique ?

Etymologiquement, l'électrotechnique peut se définir comme étant l'association de deux domaines, l'électricité et la technique. Profondément liés, ces deux domaines sont à l'origine de l'ensemble des applications de l'énergie électrique. Ces appplications sont réalisables grâces aux sources de production dont dispose l'être humain et sa capacité à les intégrer dans les règles de l'art au sein de son environnement. D'après de simples recherches, on peut affirmer que l'électrotechnique a été découvert dans les années 1800s avec l'invention de la première pile électrique en 1800.

Parmi toutes les énergies actuelles, l'énergie électrique semble une énergie abstraite qui échappe au contrôle des sens humains et dont le moindre contact dans un laps de temps est une chose mortelle pour l'être humain.

L'énergie électrique est une énergie intermédiaire par essence, difficilement stockable à grande échelle, elle est sollicitée pour répondre à des besoins biens précis, par exemple faire tourner un moteur pour commander une cage d'ascenseur, faire tourner un escalator, faire déplacer un train, une rame de métro, un TGV etc . Parmi ces applications s'ajoutent l'éclairage, le chauffage, l'eau chaude sanitaire bref l'intégralité du service électrique au quotidien.

Quelle est le principe de l'électrotechique ?

L'électrotechnique se subdivise en plusieurs parties qui font partie d'une même chaîne, on peut noter :

• La Production
• Le Transport
• La Distribution
• L' Installation
• La Consommation

Les sources de productions sont multiples, on note l'énergie hydraulique, nucléaire, thermique, éolienne, solaire, géothermique, la biomasse. Chacune d'elles est obtenue par des procédés spécifiques : barrage hydraulique, fission atomique, chaleur issue de la vapeur d'eau, force du vent, effet photovolataïque, chaleur terrestre, combustion des matières vétégales et animales.

A l'execption de l'énergie solaire, la génération de l'électricité repose sur l'inertie mécanique des turbines sur des alternateurs dont les structures ont été conçues afin d'être en mesure de générer des courants électriques. Grâce à des lois électromagnétiques, cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique. Théoriquement, le principe de la R.F.D, les lois de Kirchoff et l'électromagnétisme sont au coeur du fonctionnement et de l'évolution des machines tournantes.

Le transport de l'énergie électrique

Transporter de l'énergie électrique n'a pas été si simple depuis sa découverte. En effet, celà n'a été possible suite à l'apparition du courant triphasé par opposition au courant continu et de l'invention du transformateur. A la sortie des centrales, les tensions sont élevées par des transformateurs Haute Tension en vue de s'affranchir des chutes de tension en lignes. Ces tensions peuvent atteindre des niveaux tels que 400 KV voir plus pour ensuite être abaissées à des niveaux intermédiaires 63 KV ou 20 KV grâce à des transformateurs Moyenne Tension.  Les zones d'acheminement de ces lignes sont généralement éloignées des populations et les lignes électriques sont à des hauteurs suffisantes pour diminuer l'influence du champ électrique sur l'environnement. Les gestionnaires de réseaux doivent veiller constamment à maintenir la loi de l'offre et la demande pour garantir une meilleure stabilité du réseau, le maintien en fréquence et en tension. Pour celà, il existe des salles de commande et de contrôle qui permettent d'avoir une vue mosaïque de l'intégralité du réseau electrique à l'échelle nationale.

La Distribution

La distribution a pour rôle d'acheminer l'énergie électrique à partir du réseau public de distribution (lequel comporte aussi du transport mais relativement sur des distances courtes ex: cas de la HTA en France) jusqu'aux différents consommateurs. Le concessionnaire en charge doit faire face à plusieurs défis, garantir la disponibilité de l'énergie pour tous sans discrimination, adapter les besoins et assurer la sécurité des tiers. Son niveau de tension terminal est du 400 V ou 230 V (tension du secteur). 

Installation / Consommation

L'installation de l'électricité s'opère à partir de l'ensemble du réseau basse-tension situé entre le point de livraison final  jusqu'aux organes teminaux de l'utilisateur. Comme les gestionnaires, l'installateur a des devoirs. Il doit moduler l'installation en fonction de la nature du bâtiment (hopital, industrie, banque, complexe sportif, IGH, etc).Indépendamment du type de bâtiment, l'installation électrique ne doit pas mettre en danger la vie des résidents.

Quand on veut créer une petit système automatisé,les automates programmables sont souvent trop chers,ainsi aujoud'hui il existe sur le marché des cartes électroniques pouvant suppléer ces automates pour les petites installations ne nécessitant pas un niveau de sécurité élevé.La bibliothèque  plcLib permet de transformer sa carte Arduino en automate programmable.

Architectures d'automatismes industriels : évolutions et grandes tendances

Ces vingt dernières années, les architectures d’automatismes ont très fortement évolué. Ce phénomène s’amplifie avec l’arrivée des nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC).Ces changements successifs sont dus, d’une part, à l’évolution des besoins des utilisateurs, et d’autre part au développement des technologies. Par utilisateurs, il faut entendre tous les intervenants : architectes réseaux, intégrateurs, metteurs en œuvre, exploitants, équipes de maintenance, etc.

La décentralisation des entrées/sorties et de la périphérie d’automatisme

A la demande des utilisateurs finaux, notamment pour faire baisser les coûts de câblage, il a été nécessaire de prendre en compte la topologie des automatismes.Sur des sites plus étendus, il est souvent nécessaire de gérer un nombre de points diffus importants et de prendre en compte les fonctions métier réparties ( variation de vitesse, dialogue homme/machine, pesage...).

La réponse des constructeurs de produits d’automatismes est arrivée avec les réseaux et bus de terrain. Ceux-ci ont permis de gérer dans un premier temps des E/S décentralisées puis la périphérie d’automatisme. Ces réseaux de terrain contribuent à réaliser des gains de câblage importants, mais surtout ils permettent de rendre accessibles des services (diagnostic,
programmation…) sur tout le site.

HomeGénie est un logiciel domotique gratuit et open source permettant de créer faciliement une installation domotique,idéal pour les bricoleurs et conçu sur une base multi-standard, HomeGenie peut s'interfacer avec différents appareils et protocoles tels que X10, Insteon, Z-Wave, Philips Hue, UPnP, RFXCOM, KNX, communiquer avec des services Web externes et intégrer tout cela dans un environement d'automatisation commun.

La commission internationale d'électrotechnique (IEC) a définit 5 languages standards pour la programmation d'automates à savoir le Ladder,le structured text,les blocs de fonctions FDB,l'intruction List(IL) et le Grafcet ou sequential function chart (SFC).

Mais quel est le langage le plus adapté pour programmer un automate?

Tout dépends du sysème que l'on veut concevoir.Pour les systèmes très séquentiels,le grafcet est adéquat permettant de concevoir des systèmes automatisés puissants,robustes et facils à maintenir.En effet,le grafcet permet de suivre l'évolution pas à pas d'un système en cas de vérification ou de maintenance par exemple.

- Le structured Text(ST) permet d'effectuer des fonctions plus complexes comme les PID,fonctions mathématiques etc..

- Le Ladder ou diagramme d'échelle est de loin le language de programmation le plus utilisé du fait de sa facilité et adéquat pour les électriciens qui n'ont pas forcément de compétences en informatique et langage haut niveau.

- Les langages IL semblable à l'assembleur et le FBD sont utlisés pour effectuer des fonctions de comparaison,de calcul etc..Ceci dit,on peut combiner plusieurs langages dans un même projet d'automatisation.

Nous aurons plus le temps de revenir sur ces différents langages lors de la formation "initiation aux automatismes industriels".Vous pouvez consulter le programme de cette formation ici