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COURS D’ AUTOMATIQUE
Djamba Tunda-Olembe
To cite this version:
Djamba Tunda-Olembe. COURS D’ AUTOMATIQUE. Licence. Cours d’ Automatique, Lubumbashi,
Congo-Kinshasa. 2023, pp.190. �hal-04884309�
1
REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DU CONGO
ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE
UNIVERSITE PROTESTANTE DE LUBUMBSHI
COURS D’AUTOMATIQUE
(BAC3 RT et ISI)
ANNEE 2018
Par PAR : MASTER ING CIVIL TUNDA OLEMBE
2
PRESENTATION DU COURS D’AUTOMATIQUE
FACULTE : SCIENCES INFORMATIQUES
PROMOTION : BAC3 RT et ISI
INTITULE : AUTOMATIQUE
VOLUME: HEURES
TITULAIRE : TUNDA-OLEMBEDJAMBA
I. PRE-REQUIS
RESEAUX INFORMATIQUES, ARCHITECTUREDES MICROPROCESSEURS
ET ELECTRONIQUE
II. LIMINAIRE
L’environnement de l’ingénieur informaticien travaillant dans les installations
industrielles de production (Mining, Brasserie, Eau minérale, Savonnerie, Limonadière, etc.) est très
varié. Actuellement, presque tous les équipements de production industrielle sont contrôlés et
commandés par ordinateurs industriels. Une des préoccupations primordiales des entreprises
industrielles est le bon fonctionnement des ordinateurs industriels et des réseaux locaux industriels.
C’ est pourquoi le but principal du cours d’Automatique est de permettre aux étudiants de cerner
les bases fondamentales nécessaires à la compréhension de la structure et du fonctionnement des
systèmes automatisés contrôlés et commandés par des ordinateurs industriels. A cela , il faut un
but secondaire d’ initier les étudiants à l’ Internet industriel , au système d’ information industriel
et à la supervision industrielle .
III. OBJECTIFS DU COURS
a) Objectifs généraux :
1. L’étudiant doit comprendre et maitriser les concepts et la terminologie en automatique;
2. L’étudiant doit comprendre la structure et la modélisation ses systèmes automatisés
linéaires et logiques ;
3. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des automates programmable
industriel ;
4. L’étudiant doit comprendre et maitriser les méthodes de représentation symbolique en
automation et régulation ;
5. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des réseaux des locaux
industriels et l’Internet industriel.
6. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des systemes d’information
industriels et la supervision industrielle
b) Objectifs spécifiques :
1. L’étudiant doit être capable d’analyser et de modéliser les systèmes automatisés linéaires et
logiques ;
2. L’étudiant doit être capable de sélectionner et de mettre œuvre un automate programmable
industriel ;
3
3. L’étudiant doit être capable de lire et d’interpréter un schéma d’automation et
instrumentation ;
4. L’étudiant doit être capable d’analyser un réseau local industriel ;
5. L’étudiant doit être capable d’analyse un système d’ information industriel et la supervision
industriel.
IV.METHODEDE COMMUNICATION
1. Cours théorique orienté vers la pratique ;
2. Organisation TD et TP ;
3. Autoformation.
4. Lecture du support du cours
V. METHODED’EVALUATION
1. Travaux dirigés et pratiques ;
2. Interrogations ; et
3. Examen
VI. PLAN DU COURS
- Chapitre 1 : Introduction à l’Automatique ;
- Chapitre 2 : Les systèmes automatisés linéaires et logiques ;
- Chapitre 3 : Les automates programmables industriels ;
- Chapitre 4 : Automation et instrumentation ;
- Chapitre 5 : Introduction aux réseaux des locaux industriels et à l’Internet industriel ;
- Chapitre 6 : Système d’information industriel et la supervision industrielle.
VII. BIBLIOGRAPHIE
1. BARTHELEMY F. : cours sur les automates , Département informatique,
CNAM/ France, Année 2015.
2. NOUVEL DAMIEN : cours d’introduction aux automates , Département informatique ,
Université François Rabelais, TOURS / France, Année 2015.
3. BERGOUGNOUX L. : cours sur les automates programmables industriels , POLYTECH Marseille,
année 2014.
4. LONGEOT ET AL. : Automatique industrielle, Edition DUNOD , Paris, 2006.
4
CHAP.1 INTRODUCTION A L’AUTOMATIQUE
I.1 INTRODUCTION A L’AUTOMATIQUE
I.1.1 GENERALITES SUR L’AUTOMATIQUE
I.1.1.1 DEFINITIONS DE L’AUTOMATIQUE ET EXEMPLES
5
6
ROBOTIQUEINDUSTRIELLE
7
8
9
10
11
12
I.1.1.2 CLASSIFICATIONS DES SYSTEMES AUTOMATISES
13
14
15
I.1.2 INTRODUCTION AUXSYSTEMES AUTOMATISES DE PRODUCTION SEQUENTIELS
I.1.2.1 PRESENTATION
16
I.1.2.2 DESCRIPTION DES PARTIES D’UN SYSTEME SEQUENTIEL
1. LA PARTIE OPERATIVE
2. PARTIECOMMANDE
3. PARTIERELATION (OUIHM : INTERFACEHOMMEMACHINE)
17
18
I.1.1.3 EXEMPLES DE SYSTEMES DE PRODUCTION AUTOMATISESEQUENTIEL
19
I.1.3 INTRODUCTION AUXAUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS
1- PRESENTATION
Les Automates Programmables Industriels (API) sont apparus aux
Etats-Unis vers 1969 où ils répondaient aux désirs des industries de
l’automobile de développer des chaînes de fabrication automatisées
qui pourraient suivre l’évolution des techniques et des modèles
fabriqués.
Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine
électronique programmable par un personnel non informaticien et
destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des
procédés industriels. Un automate programmable est adaptable à
un maximum d’application, d’un point de vue traitement, composants,
language. C’est pour cela qu’il est de construction modulaire.
Il est en général manipulé par un personnel électromécanicien. Le
développement de l’industrie à entraîner une augmentation constante
des fonctions électroniques présentes dans un automatisme c’est
pour ça que l’API s’est substitué aux armoires à relais en raison de sa
souplesse dans la mise en œuvre, mais aussi parce que dans les
coûts de câblage et de maintenance devenaient trop élevés.
2- Pourquoi l'automatisation ?
20
L'automatisation permet d'apporter des éléments supplémentaires à
la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en
termes d'objectifs par :
 Accroître la productivité (rentabilité, compétitivité) du système
 Améliorer la flexibilité de production ;
 Améliorer la qualité du produit
 Adaptation à des contextes particuliers tel que les
environnements hostiles pour l'homme (milieu toxique,
dangeureux.. nucléaire...), adaptation à des tâches physiques
ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de
lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...),
 Augmenter la sécurité, etc...
Figure 4.1 : Automate SIEMENS S5-95U
3– Structure générale des API :
Les caractéristiques principales d’un automate programmable
industriel (API) sont :
coffret, rack, baie ou cartes
 Compact ou modulaire
 Tension d’alimentation
 Taille mémoire
 Sauvegarde (EPROM, EEPROM, pile, …)
 Nombre d’entrées / sorties
 Modules complémentaires (analogique,
communication,..)
 Langage de programmation
21
Figure 4.2 : Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU222
Des API en boîtier étanche sont utilisés pour les ambiances
difficiles (température, poussière, risque de projection ...)
supportant ainsi une large gamme de température, humidité ...
L’environnement industriel se présentent sous trois formes :
 environnement physique et mécanique (poussières,
température, humidité, vibrations);
 pollution chimique ;
 perturbation électrique. (parasites
électromagnétiques)
22
Figure 4.3 : Automate Modulaire
4- Structure interne d'un automate programmable industriel (API)
:
Les API comportent quatre principales parties (Figure 4.4) :
 Une unité de traitement (un processeur CPU);
 Une mémoire ;
 Des modules d’entrées-sorties ;
 Des interfaces d’entrées-sorties ;
 Une alimentation 230 V, 50/60 Hz (AC) - 24 V (DC).
La structure interne d’un automate programmable industriel (API)
est assez voisine de celle d’un système informatique simple, L'unité
centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire
centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions
programme. Les instructions sont effectuées les unes après les
autres, séquencées par une horloge.
Deux types de mémoire cohabitent :
- La mémoire Programme où est stocké le langage de
programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture
seulement. (ROM : mémoire morte)
- La mémoire de données utilisable en lecture-écriture pendant le
fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle fait partie du
système entrées-sorties. Elle fige les valeurs (0 ou 1) présentes sur
23
les lignes d’entrées, à chaque prise en compte cyclique de celle-ci,
elle mémorise les valeurs calculées à placer sur les sorties.
Figure 4.4 : Structure interne d'un automates programmables
industriels (API)
5- Fonctionnement :
L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du
système et puis commande les pré-actionneurs suivant le programme
inscrit dans sa mémoire.
Généralement les automates programmables industriels ont un
fonctionnement cyclique (Figure 4.5). Le microprocesseur réalise toutes
les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage,
de calcul... Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S)
par des liaisons parallèles appelées ' BUS ' qui véhiculent les informations
sous forme binaire.. Lorsque le fonctionnement est dit synchrone par
rapport aux entrées et aux sorties, le cycle de traitement commence par la
prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout le cycle.
24
Figure 4.5 : Fonctionnement cyclique d'un API
Le processeur exécute alors le programme instruction par instruction en
rangeant à chaque fois les résultats en mémoire. En fin de cycle les sorties
sont affectées d’un état binaire, par mise en communication avec les
mémoires correspondantes. Dans ce cas, le temps de réponse à une
variation d’état d’une entrée peut être compris entre un ou deux temps de
cycle (durée moyenne d’un temps de cycle est de 5 à 15 ms Figure 4.6).
25
Figure 4.6 : Temps de scrutation vs Temps de réponse
Il existe d’autres modes de fonctionnement, moins courants :
 synchrone par rapport aux entrées seulement ;
 asynchrone.
6– Description des éléments d'un API :
6.1- La mémoire :
Elle est conçue pour recevoir, gérer, stocker des informations issues des
différents secteurs du système que sont le terminal de programmation (PC
ou console) et le processeur, qui lui gère et exécute le programme. Elle
reçoit également des informations en provenance des capteurs.
Figure 4.7 : La mémoire
Il existe dans les automates deux types de mémoires qui remplissent des
fonctions différentes :
- La mémoire Langage où est stocké le langage de programmation. Elle est
en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte)
- La mémoire Travail utilisable en lecture-écriture pendant le
fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle s’efface automatiquement
à l’arrêt de l’automate (nécessite une batterie de sauvegarde).
Répartition des zones mémoires :
 Table image des entrées
 Table image des sorties
 Mémoire des bits internes
 Mémoire programme d’application
26
6.2- Le processeur :
Son rôle consiste d’une part à organiser les différentes relations entre la
zone mémoire et les interfaces d’entrées et de sorties et d’autre part à
exécuter les instructions du programme.
6.3- Les interfaces et les cartes d’Entrées / Sorties:
L’interface d’entrée comporte des adresses d’entrée. Chaque capteur est
relié à une de ces adresses. L’interface de sortie comporte de la même
façon des adresses de sortie. Chaque préactionneur est relié à une de ces
adresses. Le nombre de ces entrées est sorties varie suivant le type
d’automate. Les cartes d’E/S ont une modularit´e de 8, 16 ou 32 voies. Les
tensions disponibles sont normalisées (24, 48, 110 ou 230V continu ou
alternatif ...).
Figure 4.8 : Les interfaces d'entrées/sorties
6.3.1- Cartes d’entrées :
Elles sont destinées à recevoir l’information en provenance des capteurs et
adapter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en
isolant électriquement l’unité de commande de la partie opérative.
27
Figure 4.9: Exemple d’une carte d’entrées typique d’un API
6.3.1- Cartes de sorties:
Elles sont destinées à commander les pré-actionneurs et éléments des
signalisations du système et adapter les niveaux de tensions de l’unité de
commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une
isolation galvanique entre ces dernières
Figure 4.10: Exemple d’une carte de sortie typique d’un API
6.4- Exemple de cartes:
- Cartes de comptage rapide : elles permettent d'acquérir des
informations de fréquences élevées incompatibles avec le temps de
traitement de l'automate. (signal issu d'un codeur de position)
- Cartes de commande d'axe : Elles permettent d'assurer le
28
positionnement avec précision d'élément mécanique selon un ou plusieurs
axes. La carte permet par exemple de piloter un servomoteur et de recevoir
les informations de positionnement par un codeur. L'asservissement de
position pouvant être réalisé en boucle fermée.
- Cartes d'entrées / sorties analogiques : Elles permettent de réaliser
l'acquisition d'un signal analogique et sa conversion numérique (CAN)
indispensable pour assurer un traitement par le microprocesseur. La
fonction inverse (sortie analogique) est également réalisée. Les grandeurs
analogique sont normalisées : 0-10V ou 4-20mA.
- Cartes de régulation PID
- Cartes de pesage
- Cartes de communication (RS485, Ethernet ...)
- Cartes d'entrées / sorties déportées
I.1.4 INTRODUCTION AUXSYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES ANALOGIQUE
I.1.4.1 INTRODUCTION
I.1.4.2 NOTIONS DESYSTEME
1. CARACTERISTIQUES DES SYSTEMES
29
2. DEMARCHE D’ANALYSEDES SYSTEMES LINEAIRES
30
I.1.4.3 NOTIONS D‘ ASSERVISSEMENTS LINEAIRES ANALOGIQUES
31
I.1.4.4 Schémafonctionnel général d’un système d’asservissement
32
I.1.4.5 Asservissement et régulation
33
I.1.4.6 Propriétéset performance d’unsystème asservi
34
35
I.1.4 INTRODUCTION AUX SYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES NUMERIQUES(OU
ASSERVISSEMENTS NUMERIQUES)
I.1.4.1 GENERALITES
36
I.1.4.2 MISEEN ŒUVREDES ASSERVISSEMENTS NUMERIQUES
37
I.1.4.3 NUMERISATION DES SIGNAUX ANALOGIQUES
1. ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION
2. BRUITDE QUANTIFICATION
38
3. PROBLEMED’ECHANTILLONNAGE
39
I.1.4.4 TECHNOLOGIE DES ASSERSSIMENTS NUMERIQUES
40
41
42
CHAP.II LES SYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES ET
LOGIQUES
II.1 LES SYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES
II.1.1 MODELISATION DES SYSTEMESLINEAIRES
43
44
II.1.2 ANALYSE DES SYSTEMES LINEAIRES
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
II.2 LES SYSTEMES AUTOMATISES LOGIQUES
II.2.1 LES FAMILLES DES CONSTITUANTS D’AUTOMATISME
II.2.2 FONCTIONSTRAITEMENTSDE DONNEES
55
II.2.2 EXEMPLE DE LA LOGIQUE CABLEE
56
57
II.2. 3 ELEMENTS DE LA LOGIQUE CABLEE ET DE LA LOGIQUE
PROGRAMMEE
58
59
60
II.2. 3 PRINCIPES DE LA LOGIQUE CABLEE
61
62
63
CHAP.III LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS
Les Automates Programmables Industriels (API)
1- Introduction
Les Automates Programmables Industriels (API) sont apparus aux
Etats-Unis vers 1969 où ils répondaient aux désirs des industries de
l’automobile de développer des chaînes de fabrication automatisées
qui pourraient suivre l’évolution des techniques et des modèles
fabriqués.
Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine
électronique programmable par un personnel non informaticien et
destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des
procédés industriels. Un automate programmable est adaptable à
un maximum d’application, d’un point de vue traitement, composants,
language. C’est pour cela qu’il est de construction modulaire.
Il est en général manipulé par un personnel électromécanicien. Le
développement de l’industrie à entraîner une augmentation constante
des fonctions électroniques présentes dans un automatisme c’est
pour ça que l’API s’est substitué aux armoires à relais en raison de sa
souplesse dans la mise en œuvre, mais aussi parce que dans les
coûts de câblage et de maintenance devenaient trop élevés.
2- Pourquoi l'automatisation ?
L'automatisation permet d'apporter des éléments supplémentaires à
la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en
termes d'objectifs par :
 Accroître la productivité (rentabilité, compétitivité) du système
 Améliorer la flexibilité de production ;
 Améliorer la qualité du produit
 Adaptation à des contextes particuliers tel que les
environnements hostiles pour l'homme (milieu toxique,
dangeureux.. nucléaire...), adaptation à des tâches physiques
ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de
lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...),
 Augmenter la sécurité, etc...
64
Figure 4.1 : Automate SIEMENS S5-95U
3– Structure générale des API :
Les caractéristiques principales d’un automate programmable
industriel (API) sont :
coffret, rack, baie ou cartes
 Compact ou modulaire
 Tension d’alimentation
 Taille mémoire
 Sauvegarde (EPROM, EEPROM, pile, …)
 Nombre d’entrées / sorties
 Modules complémentaires (analogique,
communication,..)
 Langage de programmation
65
Figure 4.2 : Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU222
Des API en boîtier étanche sont utilisés pour les ambiances
difficiles (température, poussière, risque de projection ...)
supportant ainsi une large gamme de température, humidité ...
L’environnement industriel se présentent sous trois formes :
 environnement physique et mécanique (poussières,
température, humidité, vibrations);
 pollution chimique ;
 perturbation électrique. (parasites
électromagnétiques)
66
Figure 4.3 : Automate Modulaire
4- Structure interne d'un automate programmable industriel (API)
:
Les API comportent quatre principales parties (Figure 4.4) :
 Une unité de traitement (un processeur CPU);
 Une mémoire ;
 Des modules d’entrées-sorties ;
 Des interfaces d’entrées-sorties ;
 Une alimentation 230 V, 50/60 Hz (AC) - 24 V (DC).
La structure interne d’un automate programmable industriel (API)
est assez voisine de celle d’un système informatique simple, L'unité
centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire
centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions
programme. Les instructions sont effectuées les unes après les
autres, séquencées par une horloge.
Deux types de mémoire cohabitent :
- La mémoire Programme où est stocké le langage de
programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture
seulement. (ROM : mémoire morte)
- La mémoire de données utilisable en lecture-écriture pendant le
fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle fait partie du
système entrées-sorties. Elle fige les valeurs (0 ou 1) présentes sur
67
les lignes d’entrées, à chaque prise en compte cyclique de celle-ci,
elle mémorise les valeurs calculées à placer sur les sorties.
Figure 4.4 : Structure interne d'un automates programmables
industriels (API)
5- Fonctionnement :
L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du
système et puis commande les pré-actionneurs suivant le programme
inscrit dans sa mémoire.
Généralement les automates programmables industriels ont un
fonctionnement cyclique (Figure 4.5). Le microprocesseur réalise toutes
les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage,
de calcul... Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S)
par des liaisons parallèles appelées ' BUS ' qui véhiculent les informations
sous forme binaire.. Lorsque le fonctionnement est dit synchrone par
rapport aux entrées et aux sorties, le cycle de traitement commence par la
prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout le cycle.
68
Figure 4.5 : Fonctionnement cyclique d'un API
Le processeur exécute alors le programme instruction par instruction en
rangeant à chaque fois les résultats en mémoire. En fin de cycle les sorties
sont affectées d’un état binaire, par mise en communication avec les
mémoires correspondantes. Dans ce cas, le temps de réponse à une
variation d’état d’une entrée peut être compris entre un ou deux temps de
cycle (durée moyenne d’un temps de cycle est de 5 à 15 ms Figure 4.6).
69
Figure 4.6 : Temps de scrutation vs Temps de réponse
Il existe d’autres modes de fonctionnement, moins courants :
 synchrone par rapport aux entrées seulement ;
 asynchrone.
6– Description des éléments d'un API :
6.1- La mémoire :
Elle est conçue pour recevoir, gérer, stocker des informations issues des
différents secteurs du système que sont le terminal de programmation (PC
ou console) et le processeur, qui lui gère et exécute le programme. Elle
reçoit également des informations en provenance des capteurs.
Figure 4.7 : La mémoire
Il existe dans les automates deux types de mémoires qui remplissent des
fonctions différentes :
- La mémoire Langage où est stocké le langage de programmation. Elle est
en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte)
- La mémoire Travail utilisable en lecture-écriture pendant le
fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle s’efface automatiquement
à l’arrêt de l’automate (nécessite une batterie de sauvegarde).
Répartition des zones mémoires :
 Table image des entrées
 Table image des sorties
 Mémoire des bits internes
 Mémoire programme d’application
70
6.2- Le processeur :
Son rôle consiste d’une part à organiser les différentes relations entre la
zone mémoire et les interfaces d’entrées et de sorties et d’autre part à
exécuter les instructions du programme.
6.3- Les interfaces et les cartes d’Entrées / Sorties:
L’interface d’entrée comporte des adresses d’entrée. Chaque capteur est
relié à une de ces adresses. L’interface de sortie comporte de la même
façon des adresses de sortie. Chaque préactionneur est relié à une de ces
adresses. Le nombre de ces entrées est sorties varie suivant le type
d’automate. Les cartes d’E/S ont une modularit´e de 8, 16 ou 32 voies. Les
tensions disponibles sont normalisées (24, 48, 110 ou 230V continu ou
alternatif ...).
Figure 4.8 : Les interfaces d'entrées/sorties
6.3.1- Cartes d’entrées :
Elles sont destinées à recevoir l’information en provenance des capteurs et
adapter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en
isolant électriquement l’unité de commande de la partie opérative.
71
Figure 4.9: Exemple d’une carte d’entrées typique d’un API
6.3.1- Cartes de sorties:
Elles sont destinées à commander les pré-actionneurs et éléments des
signalisations du système et adapter les niveaux de tensions de l’unité de
commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une
isolation galvanique entre ces dernières
Figure 4.10: Exemple d’une carte de sortie typique d’un API
6.4- Exemple de cartes:
- Cartes de comptage rapide : elles permettent d'acquérir des
informations de fréquences élevées incompatibles avec le temps de
traitement de l'automate. (signal issu d'un codeur de position)
- Cartes de commande d'axe : Elles permettent d'assurer le
72
positionnement avec précision d'élément mécanique selon un ou plusieurs
axes. La carte permet par exemple de piloter un servomoteur et de recevoir
les informations de positionnement par un codeur. L'asservissement de
position pouvant être réalisé en boucle fermée.
- Cartes d'entrées / sorties analogiques : Elles permettent de réaliser
l'acquisition d'un signal analogique et sa conversion numérique (CAN)
indispensable pour assurer un traitement par le microprocesseur. La
fonction inverse (sortie analogique) est également réalisée. Les grandeurs
analogique sont normalisées : 0-10V ou 4-20mA.
- Cartes de régulation PID
- Cartes de pesage
- Cartes de communication (RS485, Ethernet ...)
- Cartes d'entrées / sorties déportées
6.5- L'alimentation électrique :
Tous les automates actuels sont équipés d'une alimentation 240 V 50/60
Hz, 24 V DC. Les entrées sont en 24 V DC et une mise à la terre doit
également être prévue.
7- Jeu d'instructions :
Le processeur peut exécuter un certain nombre d’opérations logiques;
l’ensemble des instructions booléennes des instructions complémentaires
de gestion de programme (saut, mémorisation, adressage ...) constitue un
jeu d’instructions.
Chaque automate possède son propre jeux d’instructions. Mais par contre,
les constructeurs proposent tous une interface logicielle de programmation
répondant à la norme CEI1131-3. Cette norme définit cinq langages de
programmation utilisables, qui sont :
 Les langages graphiques :
 LD : Ladder Diagram ( Diagrammes échelle )
 FBD : Function Block Diagram ( Logigrammes )
 SFC : Sequential Function Chart ( Grafcet)
 Les langages textuels :
 IL : Instruction List (Liste d’instructions).
 ST : Structured Text (Texte structuré).
Le langage à relais (Ladder Diagram) est basé sur un symbolisme très
proche de celui utilisé pour les schémas de câblage classiques. Les
symboles les plus utilisés sont donnés au tableau suivant :
73
Figure 4.11: Symboles usuels en langages LD
8- Sécurité :
Les systèmes automatisés sont, par nature, source de nombreux dangers
(tensions utilisées, déplacements mécaniques, jets de matière sous
pression ...).
Placé au coeur du système automatisé, l'automate se doit d'être un élément
fiable car un dysfonctionnement de celui-ci pourrait avoir de graves
répercussions sur la sécurité des personnes, de plus les coûts de
réparation et un arrêt de la production peuvent avoir de lourdes
conséquences sur le plan financier.
Aussi, l'automate fait l'objet de nombreuses dispositions pour assurer la
sécurité :
- Contraintes extérieures : l'automate est conçu pour supporter les
différentes contraintes du monde industriel et à fait l'objet de nombreux
tests normalisés.
- Coupures d'alimentation : l'automate est conçu pour supporter les
coupures d'alimentation et permet, par programme, d'assurer un
fonctionnement correct lors de la réalimentation (reprises à froid ou à
chaud)
- Mode RUN/STOP : Seul un technicien peut mettre en marche ou arrêter
un automate et la remise en marche se fait par une procédure d'initialisation
(programmée)
- Contrôles cycliques :
 Procédures d'autocontrôle des mémoires, de l'horloges, de la
batterie, de la tensions d'alimentation et des entrées / sorties
 Vérification du temps de scrutation à chaque cycle
appelée Watchdog (chien de garde), et enclenchement d'une
procédure d'alarme en cas de dépassement de celui-ci (réglé par
l'utilisateur)
74
- Visualisation : Les automates offrent un écran de visualisation où l'on
peut voir l'évolution des entrées / sorties
Les normes interdisent la gestion des arrêts d'urgence par l'automate
; celle-ci doit être réalisée en technologie câblée.
8- Réseaux d'automates
8.1- Principe
Avec le développement des systèmes automatisés et de l'électronique, la
recherche de la baisse des coûts et la nécessité actuelle de pouvoir gérer
au mieux la production et a partir du moment où tous les équipements sont
de type informatique, il devient intéressant de les interconnecter à un mini-
ordinateur ou à un automate de supervision (Figure 4.12).
Figure 4.12: Exemple d'une structure de contrôle et gestion de production
L'interconnexion entre deux automates peut être réalisée très simplement en
reliant une ou plusieurs sorties d'un automate à des entrées de l'autre et vice-
versa (Figure 4.13).
75
Figure 4.13: Interconnexion simple (Entrées/Sorties) entre deux automates
(API)
Cette méthode ne permet pas de transférer directement des variables
internes d'un automate sur l'autre, de sorte que celles-ci doivent être
converties par programme en variables de sortie avant leur transfert. Elle
devient coûteuse en nombre d’entrées/sorties mobilisé pour cet usage et
lourde du point de vue du câblage, lorsque le nombre de variables qui
doivent être échangées devient important.
8.2- Bus de terrain
Pour diminuer les coûts de câblage des entrées / sorties des automates,
sont apparus les bus de terrains. L'utilisation de blocs d'entrées / sorties
déportés à permis tout d'abord de répondre à cette exigence.
Les interfaces d'entrées/sorties sont déportées au plus près des capteurs.
Avec le développement technologique, les capteurs, détecteurs ... sont
devenus intelligents" et ont permis de se connecter directement à un bus.
76
Figure 4.14: Interconnexion par entrées/sorties déportées
Plusieurs protocoles de communication et des standards sont apparus pour
assurer le "multiplexage" de toutes les informations en provenance des
capteurs / préactionneurs apr exemple le bus ASi (Actuators Sensors
interface) est un bus de capteurs/actionneurs de type Maître / Esclave qui
permet de raccorder 31 esclaves (capteurs ou préactionneurs) sur un câble
spécifique (deux fils) transportant les données et la puissance.
Ce bus est totalement standardisé et permet d'utiliser des technologies de
plusieurs constructeurs
Avantages des bus de terrain :
 Réduction des coûts de câblage et possibilité de réutiliser le
matériel existant
 Réduction des coûts de maintenance
Inconvénients des bus de terrain :
 Taille du réseau limitée
 Latence dans les applications à temps critique
 Coût global
8.3- Différents types de réseaux d'automates :
8.3.1- Réseau en étoile :
Un centre de traitement commun échange avec chacune des autres
stations. Deux stations ne peuvent pas échanger directement entre elles
(Figure 4.15). Exemple le réseau de terrain BITBUS de la société INTEL
Avantages :
77
 Grande vitesse d'échange.
 Différent types de supports de transmission.
 Pas de gestion d'accès au support.
Inconvénients :
 Coût global élevé.
 Evolutions limitées.
 Tout repose sur la station centrale.
Figure 4.15: Interconnexion par entrées/sorties déportées
8.3.2- Réseau en anneau :
Chaque station peut communiquer avec sa voisine. Cette solution est
intéressante lorsqu'une station doit recevoir des informations de la station
précédente ou en transmettre vers la suivante (Figure 4.16).
Figure 4.16: Topologie Anneau
Avantages :
 Signal régénéré donc fiable.
 Contrôle facile des échanges (le message revient à l'émetteur).
Inconvénients :
 Chaque station est bloquante.
78
 Une extension interrompe momentanément le réseau.
8.3.3- Réseau hiérarchisé :
C'est la forme de réseaux la plus performante. Elle offre une grande
souplesse d'utilisation, les informations pouvant circuler entre-stations d'un
même niveau ou circuler de la station la plus évoluée (en général un
calculateur) vers la plus simple, et réciproquement (Figure 4.17).
Figure 4.17: Réseau hiérarchisé
9- Critères de choix d'un automate
Le choix d'un automate programmable est généralement basé sur :
- Nombre d'entrées / sorties : le nombre de cartes peut avoir une incidence
sur le nombre de racks dès que le nombre d'entrées / sorties nécessaires
devient élevé.
- Type de processeur : la taille mémoire, la vitesse de traitement et les
fonctions spéciales offertes par le processeur permettront le choix dans la
gamme souvent très étendue.
- Fonctions ou modules spéciaux : certaines cartes (commande d'axe,
pesage ...) permettront de "soulager" le processeur et devront offrir les
caractéristiques souhaitées (résolution, ...).
- Fonctions de communication : l'automate doit pouvoir communiquer avec
79
les autres systèmes de commande (API, supervision ...) et offrir des
possibilités de communication avec des standards normalisés (Profibus ...).
10- Mise en œuvre et diagnostic d’un API :
10.1: Vérification du fonctionnement
Lors de sa première mise en œuvre il faut réaliser la mise au point du
système.
 Prendre connaissance du système (dossier technique, des
GRAFCETS et du GEMMA, affectation des entrées / sorties, Les
schémas de commande et de puissance des entrées et des sorties).
 Lancer l'exécution du programme (RUN ou MARCHE)
 Visualiser l'état des GRAFCET, des variables...
Il existe deux façons de vérifier le fonctionnement :
 En simulation (sans Partie Opérative).
 En condition réelle (avec Partie Opérative).
Simulation sans Partie opérative
Simulation avec Partie
opérative (Conditions réelles)
Le fonctionnement sera vérifié en
simulant le comportement de la
Partie Opérative, c’est à dire l’état
des capteurs, en validant
uniquement des entrées.
- Valider les entrées correspondant
à l’état initial (position) de la Partie
Opérative.
- Valider les entrées correspondant
aux conditions demarche du cycle.
- Vérifier l’évolution des grafcets
(étapes actives).
- Vérifier les ordres émis (Leds de
sorties).
- Modifier l’état des entrées en
fonction des ordres émis (état
transitoire de la P.O.).
- Modifier l’état des entrées en
fonction des ordres émis (état final
de la P.O.).
Toutes les évolutions du GEMMA et
des grafcets doivent être vérifiées.
Le fonctionnement sera vérifié en
suivant le comportement de la P.O.
- Positionner la P.O. dans sa
position initiale.
- Valider les conditions de marche
du cycle.
- Vérifier l’évolution des grafcets et
le comportement de la P.O.
Toutes les évolutions du GEMMA et
des grafcets doivent être vérifiées.
80
10.2 : Recherche des dysfonctionnements
Un dysfonctionnement peut avoir pour origine :
 Un composant mécanique défaillant (préactionneur, actionneur,
détecteur,...).
 Un câblage incorrect ou défaillant (entrées, sorties).
 Un composant électrique ou électronique défectueux (interface
d'entrée ou de sortie).
 Une erreur de programmation (affectation d'entrées-sorties, ou
d'écriture).
 Un système non initialisé (étape, conditions initiales...).
 ........
Méthode de recherche de pannes:
Méthode de recherche de pannes:
81
Figure 4.17: Méthode de recherche de pannes et Diagnostic d'un API
82
Méthode de vérification du câblage d'une entrée à masse commune :
Cette vérification se réalise à l'aide d'un voltmètre-ohmètre et d'un shunt
(morceau de fil électrique).
83
84
85
11- Principaux automates programmables industriels :
La programmation de ces automates se fait soit à partir de leur propre
console, soit à partir du logiciel de programmation propre à la marque.
OMRON :
 CQM1 – CPU 11/21/41
 E - 192 Entrées/Sorties (à relais, à triac, à transistors ou TTL) ;
 32 K RAM data on Board ;
 structure multifonction ;
 structuration multitâche ;
 SYSWIN 3.1, 3.2 … 3.4 et CX_Programmer (Littéral, Ladder) ;
 comunication sur RS 232 – C ;
 programmation sur IBM PC/PS.
TELEMECANIQUE :
 TSX 17/20 :
 Nombre d'entrées et de sorties variable : 20 à 160 E/S.
 microprocesseur 8031.
 langage de programmation PL7.2.
 TSX 67.20 : La compacité d'un automate haut de gamme, à E/S
déportables par fibre optique:
 1024 E/S en six bacs de huit modules;
 extension de bacs à distance par fibre optique à 2000 m;
 16 coupleurs intelligents;
 24 K RAM data on Board;
 32 K RAM / EPROM cartouche utilisateur;
 structure multifonctions;
 structuration multitâche;
 langage PL7.3 (Grafcet, Littéral, Ladder);
 programmation sur IBM PC/PS.
 FESTO : Architecture modulaire : carte de base; carte processeur;
carte de mémorisation; carte E/S.
 FPC 202 :
 16 entrées 24 V DC;
 16 sorties 24 V DC - 1 A;
 8 K RAM, 8 K EPROM;
 interface série, 20 mA boucle de courant pour imprimante;
 console de programmation externe : console ou IBM PC;
 programmation : grafcet, langage Festo, schéma à relais.
86
SIEMENS:
 S7 – 200.
 64 entrées 24 V DC;
 64 sorties 24 V DC - 1 A ;
 8 Entrées anlogiques AEW0
 AEW14 ; - 8 Sorties anlogiques AAW0
 AAW6 ; - interface série,
 console de programmation externe : PG 702;
programmation STEP7: schéma à relais , Ladder.
87
CHAP.IV AUTOMATION ET REGULATION
VOIR LES ANNEXES
88
CHAP.V INTRODUCTION AUX RESEAUX LOCAUX
INDUSTRIELS ET A L’INTERNET INDUSTRIEL
V.1 INTRODUCTION
89
Figure 1 NIVEAUX ET CARACTERISTIQUES RESEAUX DES ORGANES
D'AUTOMATISMES ET DE CONTROLE
90
91
92
93
V.2 LE BUS DES CAPTEURS ET DES ACTIONNEURS : NIVEAU 0
V.2.1 PRESENTATION DU BUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI)
Les bus de capteurs et des actionneurs sontconnus surtoutavec leur
appellation en anglais Actuator Sensor Interface(ASI) :
Caractéristique dubus ASI :
- Nature d’information échangé : bytes ;
- Débit : quelques bits / seconde ;
- Distance : maximum 100 m ;
- Temps de réaction : 10–3
secondes ;
- Fabriquant: AS-I; PROFIBUS PA; CAN; SERIPLEX; …..
94
V.2.2 ARCHITECTURE DU BUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI)
V.2.2 MISE EN OEUVRE DU BUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI)
95
96
V.3 BUS ET RESEAUX DE TERRAIN
V.3.1 BUS DE TERRAIN (FIELDBUS) : Niveau 1
Le bus de terrain ou Fieldbus est un terme générique qui désigne un support
de communication numérique qui remplace progressivement dans
l’industrie le concept de transmission analogique appelé couple 4-20 mApar
un bus série numérique bidirectionnel susceptible de relier les dispositifs
indépendants sur terrain tels que les périphéries d’automatismes (variateur
97
de vitesse, démarreur, robot…), le coupleur (module entrée-sortie), les
capteurs, les actionneurs et les contrôleurs.
Caractéristique dubus terrain:
- Nature d’information échangé : mots (word) ;
- Débit : quelques octets / seconde ;
- Distance : maximum 1000 m ;
- Temps de réaction : 10–2
secondes ;
- Fabriquant: FIPIO; PROFIBUS DP; MODBUS ; UNTEL WAY ;….
98
99
EXEMPLE DU BUS DE TERRAIN : LE PROFIBUS DP DE SIEMENS
V.3.2 RESEAU DE TERRAIN (DEVICE BUS) : Niveau 2
V.3.2.1 DEFINITION DU RESEAU DE TERRAIN (BUS EQUIPEMENT)
V.3.2.2 CARACTERISTIQUE DU RESEAUDE TERRAIN :
- Nature d’information échangé : messages ;
- Débit : quelques kbits / seconde ;
- Distance : maximum 10000 m ;
- Temps de réaction : 10–1
secondes ;
100
- Fabriquant: FIPWAY; PROFIBUS DP; MODBUS +; …..
V.3.2.3 ARCHITECTURES CENTRALISEES ET DECENTRALISES DE
RESEAU DE TERRAIN
101
102
V.4 RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS : NIVEAU 3 (SYSTEME
NUMERIQUE DE CONTROLE ET COMMANDE SNCC)
V.4.1 EVOLUTION DE LA REGULATION PNEUMATIQUE AU SNCC
103
104
105
106
107
V.4.2 GENERALITES SUR SNCC
108
V.4.3 ARCHITECTURE MATERIELLE SNCC
NB. SNCC= DCS
109
110
111
V.4.3 COMPOSITION DU SNCC
V.5 RESEAUX D’ENTREPRISE ET PYRAMIDE CIM : NIVEAU 4
(GESTION ENTREPRISE)
V.5.1 GENERALITES SUR LA PYRAMIDE CIM
112
113
114
V.5.2 EVOLUTION DE L’ARCHITECTURE LOGICIELLE DE LA
PYRAMIDE CIM
V.5.3 ARCHITECTURE MATERIELLE DE LA PYRAMIDE CIM APLANIE
115
V.5.4 MISE EN ŒUVRE DE LA PYRAMIDE CIM
EXEMPLE1 : SCHENEIDER ELECTRIC
116
EXEMPLE2 : SIMATIC PCS 7 DE SIEMENS
SIMATIC PCS 7 DE SIEMENS
117
LEGENDE DE COULEUR DU SIMATIC PCS 7
V.6 LE RESEAU DES CAPTEURS SANS FIL
118
119
120
121
V.7 LE RFID
122
123
124
V.8 ETHERNET INDUSTRIEL (ETHERNET EN TEMPS REEL)
V.8.1 PRESENTATION DEL’ETHERNETINDUSTRIEL
125
V.8.2 LES SERVICES ET PRINCIPAUXCONSORTIUMS
126
V.8.3 ARCHITECTUREDE L’ETHERNET INDUSTRIEL
127
128
V.8.4 ARCHITECTUREDE L’ETHERNET INDUSTRIEL ET ETHERNET STANDARD
Légende : Ethernet industrielenjaune et Ethernet standardenrouge
129
V.9 INTERNET INDUSTRIEL (ETHERNET TCP/IP)
V.9.1 PRESENTATION DE L’INTERNET INDUSTRIEL (ETHERNET TCP/IP)
130
131
V.9.2 DESCRIPTION GENERALE ET EVOLUTION COMMUNICATION
132
133
134
V.9.3 L’IMPACT NTIC ETLE STANDARD OPC
135
136
V.9.3 ETHERNET MODBUS TCP ET LES SERVICES
ETHERNET INDUSTRIEL
137
138
CHAP.VI : INTRODUCTION AUX SYSTEMES
D’INFORMATIONS INDUSTRIELS
VI.1 SYSTEME D’INFORMATION ET E-BUSINESS
VI.1.1 SYSTEME D'INFORMATION D’ENTREPRISE
V.1.1. Généralités sur le système d'information d'entreprise
Un système d'information (SI) est un ensemble organisé de ressources (matériels, logiciels,
personnel, données et procédures) qui permet de collecter, regrouper, classifier, traiter et diffuser de
l'information sur un environnement donné1.
L'apport des nouvelles technologies de l'Information (NTIC) est à l'origine du regain de la notion de
système d´information. L'utilisation combinée de moyens informatiques, électroniques et de
procédés de télécommunication permet aujourd'hui -selon les besoins et les intentions exprimés-
d'accompagner, d'automatiser et de dématérialiser quasiment toutes les opérations incluses dans les
activités ou procédures d'entreprise.
Ces capacités de traitement de volumes importants de données, d'interconnexion de sites ou
d'opérateurs géographiquement éloignés, expliquent qu'elles sont aujourd'hui largement utilisées
(par exemple dans les activités logistiques) pour traiter et répartir l'information en temps réel, en lieu
et place des moyens classiques manuels - plus lents - tels que les formulaires sur papier et le
téléphone.
Ces capacités de traitement sont également fortement appréciées par le fait qu'elles renforcent le
caractère « systémique » des données et traitements réalisés : la cohérence et la consolidation des
activités lorsqu'elle est recherchée et bien conçue permet d'accroître la qualité du contrôle interne
de la gestion des organisations, même lorsque celles-ci sont déconcentrées ou décentralisées.
Le système d'information est le véhicule de la communication dans l'organisation. Sa structure est
constituée de l'ensemble des ressources (les hommes, le matériel, les logiciels) organisées pour :
collecter, stocker, traiter et communiquer les informations. Le système d'information coordonne
grâce à l'information les activités de l'organisation et lui permet ainsi d'atteindre ses objectifs.
139
Le système d'information se construit autour de processus "métier" et ses interactions, et non
simplement autour de bases de données ou de logiciels informatiques. Le système d'information doit
réaliser l'alignement stratégique de la stratégie d'entreprise par un management spécifique.
La gouvernance des systèmes d'information ou gouvernance informatique ( IT gouvernance) renvoie
aux moyens de gestion et de régulation des systèmes d'information mis en place dans une
organisation en vue d'atteindre ses objectifs 2. À ce titre, la gouvernance du SI fait partie intégrante
de la gouvernance de l'organisation. Les méthodes ITIL (IT infrastructure library ) et COBIT sont par
exemple des supports permettant de mettre un SI sous contrôle et de le faire évoluer en fonction de
la stratégie de l'organisation.
VI.1.1.2 Composition d'un système d'information d'entreprise
Dans un système d'information d'une grande entreprise, on trouve :
 un ERP - Enterprise Resource Planning (en français : PGI pour progiciel de gestion
intégré) - qui intègre tous les systèmes informatisés permettant de soutenir le
fonctionnement de l'entreprise ;
 des systèmes appelés « spécifiques » (ou encore : non standards, de conception
« maison », développés sur mesure, que l'on ne trouve pas sur le marché, ...), où l'on
rencontrera davantage d'applications dans les domaines du calcul de coûts, de la
facturation, de l'aide à la production, ou de fonctions annexes.
La proportion entre ERP et systèmes spécifiques est très variable d'une entreprise à l'autre.
L'urbanisation traite de la cartographie des systèmes de l'entreprise et donc de son système
d'information.
Dans les ERP, on trouve des modules couvrant différents domaines d'activité (comme la gestion de la
production, la gestion de la relation commerciale avec la clientèle, la gestion des ressources
humaines, la comptabilité, ...) autour d'une base de données commune.
Il est fréquent qu'une entreprise soit équipée de plusieurs progiciels différents selon ses domaines
d'activité. Dans ce cas, les progiciels ne sont pas totalement intégrés comme dans un PGI, mais
140
interfacés entre eux ainsi qu'avec des applications spécifiques. On trouvera par exemple des
applications de :
 CRM - Customer Relationship Management (en français : GRC pour Gestion de la
relation client) : regroupe toutes les fonctions permettant d'intégrer les clients dans
le système d'information de l'entreprise
 XRM - eXtended Relationship Management (en français : Gestion de la Relation
Tiers) : est un système d'information d'entreprise, imaginé par Nelis XRM en 2005,
dont les processus relationnels constituent le socle de l'organisation de l'information.
 SCM - Supply Chain Management (en français : GCL pour Gestion de la chaîne
logistique) : regroupe toutes les fonctions permettant d'intégrer les fournisseurs et la
logistique au système d'information de l'entreprise
 HRM - Human Resource Management (en français : SIRH pour la GRH)
 PDM - Product Data Management (en français : SGDT pour Système de gestion de
données techniques) : fonctions d'aide au stockage et à la gestion des données
techniques. Surtout utilisé par les bureaux d'études.
Autres composants possibles
141
D'autres composants peuvent être inclus dans un système d'information pour offrir des
caractéristiques techniques ou des fonctionnalités spécifiques :
 Applications métiers,
 Bases de données de l'entreprise,
 Contrôle d'accès,
 Dispositifs de sécurité,
 Infrastructure réseau,
 Postes de travail informatique,
 Accès aux réseaux Internet, Intranet ou Extranet,
 Serveurs d'application,
 Serveurs de données et systèmes de stockage,
 Système de paiement électronique,
 Système de sécurité (protection et chiffrement),
 Outils de Groupware, agendas,
 espace de partage de documents ,
 échange d'informations (forums électroniques),
 gestion de contacts,
 conférence électronique (chat, vidéoconférence).
VI.1.2 E-BUSINESS
Le e-business (pour ELECTRONIC BUSINESS) parfois traduit en affaires électroniques, et
parfois traduisible par commerce électronique, correspond à une notion très vaste que l'on pourrait
synthétiser par l'utilisation de moyens électroniques (particulièrement des techniques de
l'information et de la communication) pour réaliser des affaires (business en anglais). Ce sont souvent
les techniques de l'internet et le Web qui viennent à l'esprit, mais en fait presque toutes les
techniques informatiques et de télécommunications interviennent dans le domaine des affaires
électroniques. Les affaires électroniques existaient d'ailleurs bien avant l'apparition de la toile, même
si celle-ci a permis une meilleure visibilité de ce domaine par le grand public.
Les méthodes proposées par les affaires électroniques permettent aux entreprises de mettre en
œuvre leurs processus plus efficacement et avec plus de souplesse tant en interne qu'avec les entités
142
extérieures. Ces méthodes permettent de travailler plus étroitement avec les fournisseurs et
partenaires, dans le but de satisfaire au mieux les besoins et les attentes des clients.
En pratique, l'utilisation du commerce électronique conduit à de nouvelles sources de revenu, à
l'amélioration des relations avec les clients et partenaires, et à une meilleure efficacité par l'emploi
des systèmes de gestion des connaissances. Les affaires électroniques peuvent se déployer à travers
le réseau Internet public, des réseaux internes (Intranet) ou externes (Extranet) privés et sécurisés,
ou plus généralement tout moyen de communication électronique.
L'e-business ne se réduit pas au commerce électronique. Il couvre également tous les processus
impliqués dans la chaîne de valeur : les achats électroniques (e-procurement en anglais), la gestion de
la chaîne d'approvisionnement avec le traitement électronique des ordres, le service à la clientèle, et
les relations avec les partenaires. Cela s'applique aux organisations traditionnelles et virtuelles. Les
standards techniques propres à l'e-business facilitent les échanges de données entre les entreprises.
Les solutions logicielles intégrant ces standards permettent l'intégration des processus au sein des
entreprises mais aussi entre les entreprises.
Les principales catégories e-business sont :
 B2B (Business to Business) permet aux entreprises de faire des affaires via des moyens
électroniques
 B2C (Business to Consumer) permet aux entreprises de vendre des biens, à travers un
site web par exemple
 C2C (Consumer to Consumer) permet aux personnes de faire des affaires entre
particulier (enchères par exemple)
 B2E (Business to Employee), sous forme d'intranet par exemple, permet à l'entreprise
de communiquer avec ses employées
 G2B (Government to Business), permet aux gouvernements de communiquer avec les
entreprises
 G2C (Government to Consumer), permet aux gouvernements de communiquer avec
ses concitoyens
 A2A (Administration to Administration), Permet aux administrations de
communiquer entre elles.
143
Cette liste n'est pas exhaustive, mais ce sont les catégories que l'on retrouve le plus souvent dans la
littérature.
Quelques exemples d'outils pour les affaires électroniques :
1. Systèmes de gestion interne :
 gestion des relations client (GRC ou CRM en anglais)
 planification des ressources de l'entreprise (PGI ou ERP en anglais)
 portail des informations relatives aux employés
 intranet
 gestion des connaissances (Knowledge Management en anglais)
 gestion des flux d'informations (Workflow Management en anglais)
 système de gestion de documents
 gestion des ressources humaines
 contrôle des procédés
 traitement des opérations internes
2. Systèmes de communication et de collaboration :
 système gestion de contenu
 courrier électronique
 messagerie vocale
 forum de discussion
 système de bavardage (chat en anglais)
 conférence virtuelle
 système de travail en groupe (groupware en anglais)
 EDI, systèmes permettant l'échange de données entre 2 ou plusieurs entreprises
3. Systèmes de commerce électronique :
 système de transfert électronique de fonds
 gestion de la chaîne d'approvisionnement
144
 marketing électronique
 marketing en ligne
 traitement en ligne des transactions
 commerce mobile (M-Commerce)
VI.2 INTRODUCTION A LA SUPERVISION INDUSTRIELLE
VI.2.1 GENERALITES
145
SUPERVISION INDUSTRIELLE AU BUREAU
SUPERVISION INDUSTRIELLE SUR CHANTIER
146
147
VI.2.2 ORGANISATION LOGICIELLE DE LA SUPERVISION
148
VI.2.3 ORGANISATION MATERIELLE DE LA SUPERVISION
149
VI.2.3 SUPERVISION ET PYRAMIDECIM
150
151
VI.2.4 SUPERVISION INDUSTRIELLE ET SYSTEME D’INFORMATION
152
VI.3 DE LA SUPERVISION AU SCADA ET MES
VI.3.1 DE LA SUPERVISION AUSCADA
VI.3.1.1 DEFINITIONS
I.3.1.3 AVENEMENT DE LA SUPERVISION
153
154
VI.3.1.4 POSITIONNEMENT DE LA SUPERVISION
155
156
VI.3.1.5 ROLES DE LA SUPERVISION
ROLE 1 : AIDE A LA CONDUITE (CONTROLE ET COMMANDE)
157
ROLE 2 : SUPPORT INFORMATION
ROLE 3 : GESTION DES ALARMES
158
VI.3.2. MISE EN OEUVRE DE LA SUPERVISION AVEC LE SCADA
VI.3.2.1 PRESENTATION DU SCADA
159
160
VI.3.2.2 FONCTIONNALITES DU SCADA
VI.3.2.3 COMPOSITION DU SCADA
161
162
163
VI.3.2.4 CARACTESTIQUE DU SCADA
164
VI.3.2.5 MATERIELS A SUPERVISER
VI.3.2.6 LOGICIELS DE SUPERVISION
VI.3.3. DE LA SUPERVISION AU MES
165
VI.3.3.3 GENERALITES SUR MES (MANUFACTURING EXECUTION
SYSTEME)
166
VI.3.3.2 FONCTIONS DU MES
167
VI.4 INTRODUCTION AU SYSTEME D’INFORMATION
INDUSTRIEL MES
VI.4.1 GENERALITES
168
169
170
I.4.2 Les objectifs du système d’information
industriel MES
171
172
VI.4.3 CONCLUSION
173
VI.5 Etude détaillée de la supervision industrielle
SCADA
VI.5.1 DEFINITIONS
174
VI.5.2 LES PRINCIPALES PROCEDES INDUSTRIELS
VI.5.3 AVENEMENTS DE LA SUPERVISION INDUSTRIELLE
175
176
VI.5.4 FONCTIONS DE LA SUPERVISIONS DE LA
SUPERVISION INDUSTRIELLE
FONCTION1 : REPRESENTATION SYNOPTIQUE
177
FONCTION2 : REPRENSATION GRAPHIQUE AVEC DES
COURBES
178
FONCTION3 : ALARMES
FONCTION4 : HISTORISATION DU PROCEDE
179
FONCTION5 : GESTION DES GAMMES DE FABRICATION ET
RECETTES
180
VI.5.5 FOURNISSEURS DE SUPERVISSEURS INDUSTRIELS
181
VI.5.6 DOMAINES D’APPLICATION DE LA SUPERVISION ET
EXEMPLE
182
183
VI.5.7 ANALYSE DES CARACTERISTIQUES DE LA SUPERVISION
SCADA
184
185
V.5.8 ARCHITECTURE MATERIELLE DU SYSTEME DE SUPERVISION
186
VI.5.9 ARCHITECTURE LOGICELLE DU SYSTEME DE SUPERVISION
187
188
VI.5.10 CAHIER DES CHARGES EXTERNE DU SYSTEME SCADA
189
190

TUNDA OLEMBE DJAMBA, COURS AUTOMATIQUE. VERSION 2

  • 1.
    HAL Id: hal-04884309 https://hal.science/hal-04884309v1 Submittedon 13 Jan 2025 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. COURS D’ AUTOMATIQUE Djamba Tunda-Olembe To cite this version: Djamba Tunda-Olembe. COURS D’ AUTOMATIQUE. Licence. Cours d’ Automatique, Lubumbashi, Congo-Kinshasa. 2023, pp.190. �hal-04884309�
  • 2.
    1 REPUBLIQUE DEMOCRATIQUE DUCONGO ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE UNIVERSITE PROTESTANTE DE LUBUMBSHI COURS D’AUTOMATIQUE (BAC3 RT et ISI) ANNEE 2018 Par PAR : MASTER ING CIVIL TUNDA OLEMBE
  • 3.
    2 PRESENTATION DU COURSD’AUTOMATIQUE FACULTE : SCIENCES INFORMATIQUES PROMOTION : BAC3 RT et ISI INTITULE : AUTOMATIQUE VOLUME: HEURES TITULAIRE : TUNDA-OLEMBEDJAMBA I. PRE-REQUIS RESEAUX INFORMATIQUES, ARCHITECTUREDES MICROPROCESSEURS ET ELECTRONIQUE II. LIMINAIRE L’environnement de l’ingénieur informaticien travaillant dans les installations industrielles de production (Mining, Brasserie, Eau minérale, Savonnerie, Limonadière, etc.) est très varié. Actuellement, presque tous les équipements de production industrielle sont contrôlés et commandés par ordinateurs industriels. Une des préoccupations primordiales des entreprises industrielles est le bon fonctionnement des ordinateurs industriels et des réseaux locaux industriels. C’ est pourquoi le but principal du cours d’Automatique est de permettre aux étudiants de cerner les bases fondamentales nécessaires à la compréhension de la structure et du fonctionnement des systèmes automatisés contrôlés et commandés par des ordinateurs industriels. A cela , il faut un but secondaire d’ initier les étudiants à l’ Internet industriel , au système d’ information industriel et à la supervision industrielle . III. OBJECTIFS DU COURS a) Objectifs généraux : 1. L’étudiant doit comprendre et maitriser les concepts et la terminologie en automatique; 2. L’étudiant doit comprendre la structure et la modélisation ses systèmes automatisés linéaires et logiques ; 3. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des automates programmable industriel ; 4. L’étudiant doit comprendre et maitriser les méthodes de représentation symbolique en automation et régulation ; 5. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des réseaux des locaux industriels et l’Internet industriel. 6. L’étudiant doit comprendre la structure et le fonctionnement des systemes d’information industriels et la supervision industrielle b) Objectifs spécifiques : 1. L’étudiant doit être capable d’analyser et de modéliser les systèmes automatisés linéaires et logiques ; 2. L’étudiant doit être capable de sélectionner et de mettre œuvre un automate programmable industriel ;
  • 4.
    3 3. L’étudiant doitêtre capable de lire et d’interpréter un schéma d’automation et instrumentation ; 4. L’étudiant doit être capable d’analyser un réseau local industriel ; 5. L’étudiant doit être capable d’analyse un système d’ information industriel et la supervision industriel. IV.METHODEDE COMMUNICATION 1. Cours théorique orienté vers la pratique ; 2. Organisation TD et TP ; 3. Autoformation. 4. Lecture du support du cours V. METHODED’EVALUATION 1. Travaux dirigés et pratiques ; 2. Interrogations ; et 3. Examen VI. PLAN DU COURS - Chapitre 1 : Introduction à l’Automatique ; - Chapitre 2 : Les systèmes automatisés linéaires et logiques ; - Chapitre 3 : Les automates programmables industriels ; - Chapitre 4 : Automation et instrumentation ; - Chapitre 5 : Introduction aux réseaux des locaux industriels et à l’Internet industriel ; - Chapitre 6 : Système d’information industriel et la supervision industrielle. VII. BIBLIOGRAPHIE 1. BARTHELEMY F. : cours sur les automates , Département informatique, CNAM/ France, Année 2015. 2. NOUVEL DAMIEN : cours d’introduction aux automates , Département informatique , Université François Rabelais, TOURS / France, Année 2015. 3. BERGOUGNOUX L. : cours sur les automates programmables industriels , POLYTECH Marseille, année 2014. 4. LONGEOT ET AL. : Automatique industrielle, Edition DUNOD , Paris, 2006.
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    4 CHAP.1 INTRODUCTION AL’AUTOMATIQUE I.1 INTRODUCTION A L’AUTOMATIQUE I.1.1 GENERALITES SUR L’AUTOMATIQUE I.1.1.1 DEFINITIONS DE L’AUTOMATIQUE ET EXEMPLES
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    12 I.1.1.2 CLASSIFICATIONS DESSYSTEMES AUTOMATISES
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    15 I.1.2 INTRODUCTION AUXSYSTEMESAUTOMATISES DE PRODUCTION SEQUENTIELS I.1.2.1 PRESENTATION
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    16 I.1.2.2 DESCRIPTION DESPARTIES D’UN SYSTEME SEQUENTIEL 1. LA PARTIE OPERATIVE 2. PARTIECOMMANDE 3. PARTIERELATION (OUIHM : INTERFACEHOMMEMACHINE)
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    18 I.1.1.3 EXEMPLES DESYSTEMES DE PRODUCTION AUTOMATISESEQUENTIEL
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    19 I.1.3 INTRODUCTION AUXAUTOMATESPROGRAMMABLES INDUSTRIELS 1- PRESENTATION Les Automates Programmables Industriels (API) sont apparus aux Etats-Unis vers 1969 où ils répondaient aux désirs des industries de l’automobile de développer des chaînes de fabrication automatisées qui pourraient suivre l’évolution des techniques et des modèles fabriqués. Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine électronique programmable par un personnel non informaticien et destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des procédés industriels. Un automate programmable est adaptable à un maximum d’application, d’un point de vue traitement, composants, language. C’est pour cela qu’il est de construction modulaire. Il est en général manipulé par un personnel électromécanicien. Le développement de l’industrie à entraîner une augmentation constante des fonctions électroniques présentes dans un automatisme c’est pour ça que l’API s’est substitué aux armoires à relais en raison de sa souplesse dans la mise en œuvre, mais aussi parce que dans les coûts de câblage et de maintenance devenaient trop élevés. 2- Pourquoi l'automatisation ?
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    20 L'automatisation permet d'apporterdes éléments supplémentaires à la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en termes d'objectifs par :  Accroître la productivité (rentabilité, compétitivité) du système  Améliorer la flexibilité de production ;  Améliorer la qualité du produit  Adaptation à des contextes particuliers tel que les environnements hostiles pour l'homme (milieu toxique, dangeureux.. nucléaire...), adaptation à des tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...),  Augmenter la sécurité, etc... Figure 4.1 : Automate SIEMENS S5-95U 3– Structure générale des API : Les caractéristiques principales d’un automate programmable industriel (API) sont : coffret, rack, baie ou cartes  Compact ou modulaire  Tension d’alimentation  Taille mémoire  Sauvegarde (EPROM, EEPROM, pile, …)  Nombre d’entrées / sorties  Modules complémentaires (analogique, communication,..)  Langage de programmation
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    21 Figure 4.2 :Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU222 Des API en boîtier étanche sont utilisés pour les ambiances difficiles (température, poussière, risque de projection ...) supportant ainsi une large gamme de température, humidité ... L’environnement industriel se présentent sous trois formes :  environnement physique et mécanique (poussières, température, humidité, vibrations);  pollution chimique ;  perturbation électrique. (parasites électromagnétiques)
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    22 Figure 4.3 :Automate Modulaire 4- Structure interne d'un automate programmable industriel (API) : Les API comportent quatre principales parties (Figure 4.4) :  Une unité de traitement (un processeur CPU);  Une mémoire ;  Des modules d’entrées-sorties ;  Des interfaces d’entrées-sorties ;  Une alimentation 230 V, 50/60 Hz (AC) - 24 V (DC). La structure interne d’un automate programmable industriel (API) est assez voisine de celle d’un système informatique simple, L'unité centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions programme. Les instructions sont effectuées les unes après les autres, séquencées par une horloge. Deux types de mémoire cohabitent : - La mémoire Programme où est stocké le langage de programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte) - La mémoire de données utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle fait partie du système entrées-sorties. Elle fige les valeurs (0 ou 1) présentes sur
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    23 les lignes d’entrées,à chaque prise en compte cyclique de celle-ci, elle mémorise les valeurs calculées à placer sur les sorties. Figure 4.4 : Structure interne d'un automates programmables industriels (API) 5- Fonctionnement : L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis commande les pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire. Généralement les automates programmables industriels ont un fonctionnement cyclique (Figure 4.5). Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage, de calcul... Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des liaisons parallèles appelées ' BUS ' qui véhiculent les informations sous forme binaire.. Lorsque le fonctionnement est dit synchrone par rapport aux entrées et aux sorties, le cycle de traitement commence par la prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout le cycle.
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    24 Figure 4.5 :Fonctionnement cyclique d'un API Le processeur exécute alors le programme instruction par instruction en rangeant à chaque fois les résultats en mémoire. En fin de cycle les sorties sont affectées d’un état binaire, par mise en communication avec les mémoires correspondantes. Dans ce cas, le temps de réponse à une variation d’état d’une entrée peut être compris entre un ou deux temps de cycle (durée moyenne d’un temps de cycle est de 5 à 15 ms Figure 4.6).
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    25 Figure 4.6 :Temps de scrutation vs Temps de réponse Il existe d’autres modes de fonctionnement, moins courants :  synchrone par rapport aux entrées seulement ;  asynchrone. 6– Description des éléments d'un API : 6.1- La mémoire : Elle est conçue pour recevoir, gérer, stocker des informations issues des différents secteurs du système que sont le terminal de programmation (PC ou console) et le processeur, qui lui gère et exécute le programme. Elle reçoit également des informations en provenance des capteurs. Figure 4.7 : La mémoire Il existe dans les automates deux types de mémoires qui remplissent des fonctions différentes : - La mémoire Langage où est stocké le langage de programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte) - La mémoire Travail utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle s’efface automatiquement à l’arrêt de l’automate (nécessite une batterie de sauvegarde). Répartition des zones mémoires :  Table image des entrées  Table image des sorties  Mémoire des bits internes  Mémoire programme d’application
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    26 6.2- Le processeur: Son rôle consiste d’une part à organiser les différentes relations entre la zone mémoire et les interfaces d’entrées et de sorties et d’autre part à exécuter les instructions du programme. 6.3- Les interfaces et les cartes d’Entrées / Sorties: L’interface d’entrée comporte des adresses d’entrée. Chaque capteur est relié à une de ces adresses. L’interface de sortie comporte de la même façon des adresses de sortie. Chaque préactionneur est relié à une de ces adresses. Le nombre de ces entrées est sorties varie suivant le type d’automate. Les cartes d’E/S ont une modularit´e de 8, 16 ou 32 voies. Les tensions disponibles sont normalisées (24, 48, 110 ou 230V continu ou alternatif ...). Figure 4.8 : Les interfaces d'entrées/sorties 6.3.1- Cartes d’entrées : Elles sont destinées à recevoir l’information en provenance des capteurs et adapter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en isolant électriquement l’unité de commande de la partie opérative.
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    27 Figure 4.9: Exempled’une carte d’entrées typique d’un API 6.3.1- Cartes de sorties: Elles sont destinées à commander les pré-actionneurs et éléments des signalisations du système et adapter les niveaux de tensions de l’unité de commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une isolation galvanique entre ces dernières Figure 4.10: Exemple d’une carte de sortie typique d’un API 6.4- Exemple de cartes: - Cartes de comptage rapide : elles permettent d'acquérir des informations de fréquences élevées incompatibles avec le temps de traitement de l'automate. (signal issu d'un codeur de position) - Cartes de commande d'axe : Elles permettent d'assurer le
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    28 positionnement avec précisiond'élément mécanique selon un ou plusieurs axes. La carte permet par exemple de piloter un servomoteur et de recevoir les informations de positionnement par un codeur. L'asservissement de position pouvant être réalisé en boucle fermée. - Cartes d'entrées / sorties analogiques : Elles permettent de réaliser l'acquisition d'un signal analogique et sa conversion numérique (CAN) indispensable pour assurer un traitement par le microprocesseur. La fonction inverse (sortie analogique) est également réalisée. Les grandeurs analogique sont normalisées : 0-10V ou 4-20mA. - Cartes de régulation PID - Cartes de pesage - Cartes de communication (RS485, Ethernet ...) - Cartes d'entrées / sorties déportées I.1.4 INTRODUCTION AUXSYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES ANALOGIQUE I.1.4.1 INTRODUCTION I.1.4.2 NOTIONS DESYSTEME 1. CARACTERISTIQUES DES SYSTEMES
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    30 I.1.4.3 NOTIONS D‘ASSERVISSEMENTS LINEAIRES ANALOGIQUES
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    31 I.1.4.4 Schémafonctionnel générald’un système d’asservissement
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    35 I.1.4 INTRODUCTION AUXSYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES NUMERIQUES(OU ASSERVISSEMENTS NUMERIQUES) I.1.4.1 GENERALITES
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    36 I.1.4.2 MISEEN ŒUVREDESASSERVISSEMENTS NUMERIQUES
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    37 I.1.4.3 NUMERISATION DESSIGNAUX ANALOGIQUES 1. ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION 2. BRUITDE QUANTIFICATION
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    39 I.1.4.4 TECHNOLOGIE DESASSERSSIMENTS NUMERIQUES
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    42 CHAP.II LES SYSTEMESAUTOMATISES LINEAIRES ET LOGIQUES II.1 LES SYSTEMES AUTOMATISES LINEAIRES II.1.1 MODELISATION DES SYSTEMESLINEAIRES
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    44 II.1.2 ANALYSE DESSYSTEMES LINEAIRES
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    54 II.2 LES SYSTEMESAUTOMATISES LOGIQUES II.2.1 LES FAMILLES DES CONSTITUANTS D’AUTOMATISME II.2.2 FONCTIONSTRAITEMENTSDE DONNEES
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    55 II.2.2 EXEMPLE DELA LOGIQUE CABLEE
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    57 II.2. 3 ELEMENTSDE LA LOGIQUE CABLEE ET DE LA LOGIQUE PROGRAMMEE
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    60 II.2. 3 PRINCIPESDE LA LOGIQUE CABLEE
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    63 CHAP.III LES AUTOMATESPROGRAMMABLES INDUSTRIELS Les Automates Programmables Industriels (API) 1- Introduction Les Automates Programmables Industriels (API) sont apparus aux Etats-Unis vers 1969 où ils répondaient aux désirs des industries de l’automobile de développer des chaînes de fabrication automatisées qui pourraient suivre l’évolution des techniques et des modèles fabriqués. Un Automate Programmable Industriel (API) est une machine électronique programmable par un personnel non informaticien et destiné à piloter en ambiance industrielle et en temps réel des procédés industriels. Un automate programmable est adaptable à un maximum d’application, d’un point de vue traitement, composants, language. C’est pour cela qu’il est de construction modulaire. Il est en général manipulé par un personnel électromécanicien. Le développement de l’industrie à entraîner une augmentation constante des fonctions électroniques présentes dans un automatisme c’est pour ça que l’API s’est substitué aux armoires à relais en raison de sa souplesse dans la mise en œuvre, mais aussi parce que dans les coûts de câblage et de maintenance devenaient trop élevés. 2- Pourquoi l'automatisation ? L'automatisation permet d'apporter des éléments supplémentaires à la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en termes d'objectifs par :  Accroître la productivité (rentabilité, compétitivité) du système  Améliorer la flexibilité de production ;  Améliorer la qualité du produit  Adaptation à des contextes particuliers tel que les environnements hostiles pour l'homme (milieu toxique, dangeureux.. nucléaire...), adaptation à des tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...),  Augmenter la sécurité, etc...
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    64 Figure 4.1 :Automate SIEMENS S5-95U 3– Structure générale des API : Les caractéristiques principales d’un automate programmable industriel (API) sont : coffret, rack, baie ou cartes  Compact ou modulaire  Tension d’alimentation  Taille mémoire  Sauvegarde (EPROM, EEPROM, pile, …)  Nombre d’entrées / sorties  Modules complémentaires (analogique, communication,..)  Langage de programmation
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    65 Figure 4.2 :Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU222 Des API en boîtier étanche sont utilisés pour les ambiances difficiles (température, poussière, risque de projection ...) supportant ainsi une large gamme de température, humidité ... L’environnement industriel se présentent sous trois formes :  environnement physique et mécanique (poussières, température, humidité, vibrations);  pollution chimique ;  perturbation électrique. (parasites électromagnétiques)
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    66 Figure 4.3 :Automate Modulaire 4- Structure interne d'un automate programmable industriel (API) : Les API comportent quatre principales parties (Figure 4.4) :  Une unité de traitement (un processeur CPU);  Une mémoire ;  Des modules d’entrées-sorties ;  Des interfaces d’entrées-sorties ;  Une alimentation 230 V, 50/60 Hz (AC) - 24 V (DC). La structure interne d’un automate programmable industriel (API) est assez voisine de celle d’un système informatique simple, L'unité centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions programme. Les instructions sont effectuées les unes après les autres, séquencées par une horloge. Deux types de mémoire cohabitent : - La mémoire Programme où est stocké le langage de programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte) - La mémoire de données utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle fait partie du système entrées-sorties. Elle fige les valeurs (0 ou 1) présentes sur
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    67 les lignes d’entrées,à chaque prise en compte cyclique de celle-ci, elle mémorise les valeurs calculées à placer sur les sorties. Figure 4.4 : Structure interne d'un automates programmables industriels (API) 5- Fonctionnement : L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis commande les pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire. Généralement les automates programmables industriels ont un fonctionnement cyclique (Figure 4.5). Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage, de calcul... Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des liaisons parallèles appelées ' BUS ' qui véhiculent les informations sous forme binaire.. Lorsque le fonctionnement est dit synchrone par rapport aux entrées et aux sorties, le cycle de traitement commence par la prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout le cycle.
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    68 Figure 4.5 :Fonctionnement cyclique d'un API Le processeur exécute alors le programme instruction par instruction en rangeant à chaque fois les résultats en mémoire. En fin de cycle les sorties sont affectées d’un état binaire, par mise en communication avec les mémoires correspondantes. Dans ce cas, le temps de réponse à une variation d’état d’une entrée peut être compris entre un ou deux temps de cycle (durée moyenne d’un temps de cycle est de 5 à 15 ms Figure 4.6).
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    69 Figure 4.6 :Temps de scrutation vs Temps de réponse Il existe d’autres modes de fonctionnement, moins courants :  synchrone par rapport aux entrées seulement ;  asynchrone. 6– Description des éléments d'un API : 6.1- La mémoire : Elle est conçue pour recevoir, gérer, stocker des informations issues des différents secteurs du système que sont le terminal de programmation (PC ou console) et le processeur, qui lui gère et exécute le programme. Elle reçoit également des informations en provenance des capteurs. Figure 4.7 : La mémoire Il existe dans les automates deux types de mémoires qui remplissent des fonctions différentes : - La mémoire Langage où est stocké le langage de programmation. Elle est en général figée, c'est à dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte) - La mémoire Travail utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c’est la RAM (mémoire vive). Elle s’efface automatiquement à l’arrêt de l’automate (nécessite une batterie de sauvegarde). Répartition des zones mémoires :  Table image des entrées  Table image des sorties  Mémoire des bits internes  Mémoire programme d’application
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    70 6.2- Le processeur: Son rôle consiste d’une part à organiser les différentes relations entre la zone mémoire et les interfaces d’entrées et de sorties et d’autre part à exécuter les instructions du programme. 6.3- Les interfaces et les cartes d’Entrées / Sorties: L’interface d’entrée comporte des adresses d’entrée. Chaque capteur est relié à une de ces adresses. L’interface de sortie comporte de la même façon des adresses de sortie. Chaque préactionneur est relié à une de ces adresses. Le nombre de ces entrées est sorties varie suivant le type d’automate. Les cartes d’E/S ont une modularit´e de 8, 16 ou 32 voies. Les tensions disponibles sont normalisées (24, 48, 110 ou 230V continu ou alternatif ...). Figure 4.8 : Les interfaces d'entrées/sorties 6.3.1- Cartes d’entrées : Elles sont destinées à recevoir l’information en provenance des capteurs et adapter le signal en le mettant en forme, en éliminant les parasites et en isolant électriquement l’unité de commande de la partie opérative.
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    71 Figure 4.9: Exempled’une carte d’entrées typique d’un API 6.3.1- Cartes de sorties: Elles sont destinées à commander les pré-actionneurs et éléments des signalisations du système et adapter les niveaux de tensions de l’unité de commande à celle de la partie opérative du système en garantissant une isolation galvanique entre ces dernières Figure 4.10: Exemple d’une carte de sortie typique d’un API 6.4- Exemple de cartes: - Cartes de comptage rapide : elles permettent d'acquérir des informations de fréquences élevées incompatibles avec le temps de traitement de l'automate. (signal issu d'un codeur de position) - Cartes de commande d'axe : Elles permettent d'assurer le
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    72 positionnement avec précisiond'élément mécanique selon un ou plusieurs axes. La carte permet par exemple de piloter un servomoteur et de recevoir les informations de positionnement par un codeur. L'asservissement de position pouvant être réalisé en boucle fermée. - Cartes d'entrées / sorties analogiques : Elles permettent de réaliser l'acquisition d'un signal analogique et sa conversion numérique (CAN) indispensable pour assurer un traitement par le microprocesseur. La fonction inverse (sortie analogique) est également réalisée. Les grandeurs analogique sont normalisées : 0-10V ou 4-20mA. - Cartes de régulation PID - Cartes de pesage - Cartes de communication (RS485, Ethernet ...) - Cartes d'entrées / sorties déportées 6.5- L'alimentation électrique : Tous les automates actuels sont équipés d'une alimentation 240 V 50/60 Hz, 24 V DC. Les entrées sont en 24 V DC et une mise à la terre doit également être prévue. 7- Jeu d'instructions : Le processeur peut exécuter un certain nombre d’opérations logiques; l’ensemble des instructions booléennes des instructions complémentaires de gestion de programme (saut, mémorisation, adressage ...) constitue un jeu d’instructions. Chaque automate possède son propre jeux d’instructions. Mais par contre, les constructeurs proposent tous une interface logicielle de programmation répondant à la norme CEI1131-3. Cette norme définit cinq langages de programmation utilisables, qui sont :  Les langages graphiques :  LD : Ladder Diagram ( Diagrammes échelle )  FBD : Function Block Diagram ( Logigrammes )  SFC : Sequential Function Chart ( Grafcet)  Les langages textuels :  IL : Instruction List (Liste d’instructions).  ST : Structured Text (Texte structuré). Le langage à relais (Ladder Diagram) est basé sur un symbolisme très proche de celui utilisé pour les schémas de câblage classiques. Les symboles les plus utilisés sont donnés au tableau suivant :
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    73 Figure 4.11: Symbolesusuels en langages LD 8- Sécurité : Les systèmes automatisés sont, par nature, source de nombreux dangers (tensions utilisées, déplacements mécaniques, jets de matière sous pression ...). Placé au coeur du système automatisé, l'automate se doit d'être un élément fiable car un dysfonctionnement de celui-ci pourrait avoir de graves répercussions sur la sécurité des personnes, de plus les coûts de réparation et un arrêt de la production peuvent avoir de lourdes conséquences sur le plan financier. Aussi, l'automate fait l'objet de nombreuses dispositions pour assurer la sécurité : - Contraintes extérieures : l'automate est conçu pour supporter les différentes contraintes du monde industriel et à fait l'objet de nombreux tests normalisés. - Coupures d'alimentation : l'automate est conçu pour supporter les coupures d'alimentation et permet, par programme, d'assurer un fonctionnement correct lors de la réalimentation (reprises à froid ou à chaud) - Mode RUN/STOP : Seul un technicien peut mettre en marche ou arrêter un automate et la remise en marche se fait par une procédure d'initialisation (programmée) - Contrôles cycliques :  Procédures d'autocontrôle des mémoires, de l'horloges, de la batterie, de la tensions d'alimentation et des entrées / sorties  Vérification du temps de scrutation à chaque cycle appelée Watchdog (chien de garde), et enclenchement d'une procédure d'alarme en cas de dépassement de celui-ci (réglé par l'utilisateur)
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    74 - Visualisation :Les automates offrent un écran de visualisation où l'on peut voir l'évolution des entrées / sorties Les normes interdisent la gestion des arrêts d'urgence par l'automate ; celle-ci doit être réalisée en technologie câblée. 8- Réseaux d'automates 8.1- Principe Avec le développement des systèmes automatisés et de l'électronique, la recherche de la baisse des coûts et la nécessité actuelle de pouvoir gérer au mieux la production et a partir du moment où tous les équipements sont de type informatique, il devient intéressant de les interconnecter à un mini- ordinateur ou à un automate de supervision (Figure 4.12). Figure 4.12: Exemple d'une structure de contrôle et gestion de production L'interconnexion entre deux automates peut être réalisée très simplement en reliant une ou plusieurs sorties d'un automate à des entrées de l'autre et vice- versa (Figure 4.13).
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    75 Figure 4.13: Interconnexionsimple (Entrées/Sorties) entre deux automates (API) Cette méthode ne permet pas de transférer directement des variables internes d'un automate sur l'autre, de sorte que celles-ci doivent être converties par programme en variables de sortie avant leur transfert. Elle devient coûteuse en nombre d’entrées/sorties mobilisé pour cet usage et lourde du point de vue du câblage, lorsque le nombre de variables qui doivent être échangées devient important. 8.2- Bus de terrain Pour diminuer les coûts de câblage des entrées / sorties des automates, sont apparus les bus de terrains. L'utilisation de blocs d'entrées / sorties déportés à permis tout d'abord de répondre à cette exigence. Les interfaces d'entrées/sorties sont déportées au plus près des capteurs. Avec le développement technologique, les capteurs, détecteurs ... sont devenus intelligents" et ont permis de se connecter directement à un bus.
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    76 Figure 4.14: Interconnexionpar entrées/sorties déportées Plusieurs protocoles de communication et des standards sont apparus pour assurer le "multiplexage" de toutes les informations en provenance des capteurs / préactionneurs apr exemple le bus ASi (Actuators Sensors interface) est un bus de capteurs/actionneurs de type Maître / Esclave qui permet de raccorder 31 esclaves (capteurs ou préactionneurs) sur un câble spécifique (deux fils) transportant les données et la puissance. Ce bus est totalement standardisé et permet d'utiliser des technologies de plusieurs constructeurs Avantages des bus de terrain :  Réduction des coûts de câblage et possibilité de réutiliser le matériel existant  Réduction des coûts de maintenance Inconvénients des bus de terrain :  Taille du réseau limitée  Latence dans les applications à temps critique  Coût global 8.3- Différents types de réseaux d'automates : 8.3.1- Réseau en étoile : Un centre de traitement commun échange avec chacune des autres stations. Deux stations ne peuvent pas échanger directement entre elles (Figure 4.15). Exemple le réseau de terrain BITBUS de la société INTEL Avantages :
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    77  Grande vitessed'échange.  Différent types de supports de transmission.  Pas de gestion d'accès au support. Inconvénients :  Coût global élevé.  Evolutions limitées.  Tout repose sur la station centrale. Figure 4.15: Interconnexion par entrées/sorties déportées 8.3.2- Réseau en anneau : Chaque station peut communiquer avec sa voisine. Cette solution est intéressante lorsqu'une station doit recevoir des informations de la station précédente ou en transmettre vers la suivante (Figure 4.16). Figure 4.16: Topologie Anneau Avantages :  Signal régénéré donc fiable.  Contrôle facile des échanges (le message revient à l'émetteur). Inconvénients :  Chaque station est bloquante.
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    78  Une extensioninterrompe momentanément le réseau. 8.3.3- Réseau hiérarchisé : C'est la forme de réseaux la plus performante. Elle offre une grande souplesse d'utilisation, les informations pouvant circuler entre-stations d'un même niveau ou circuler de la station la plus évoluée (en général un calculateur) vers la plus simple, et réciproquement (Figure 4.17). Figure 4.17: Réseau hiérarchisé 9- Critères de choix d'un automate Le choix d'un automate programmable est généralement basé sur : - Nombre d'entrées / sorties : le nombre de cartes peut avoir une incidence sur le nombre de racks dès que le nombre d'entrées / sorties nécessaires devient élevé. - Type de processeur : la taille mémoire, la vitesse de traitement et les fonctions spéciales offertes par le processeur permettront le choix dans la gamme souvent très étendue. - Fonctions ou modules spéciaux : certaines cartes (commande d'axe, pesage ...) permettront de "soulager" le processeur et devront offrir les caractéristiques souhaitées (résolution, ...). - Fonctions de communication : l'automate doit pouvoir communiquer avec
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    79 les autres systèmesde commande (API, supervision ...) et offrir des possibilités de communication avec des standards normalisés (Profibus ...). 10- Mise en œuvre et diagnostic d’un API : 10.1: Vérification du fonctionnement Lors de sa première mise en œuvre il faut réaliser la mise au point du système.  Prendre connaissance du système (dossier technique, des GRAFCETS et du GEMMA, affectation des entrées / sorties, Les schémas de commande et de puissance des entrées et des sorties).  Lancer l'exécution du programme (RUN ou MARCHE)  Visualiser l'état des GRAFCET, des variables... Il existe deux façons de vérifier le fonctionnement :  En simulation (sans Partie Opérative).  En condition réelle (avec Partie Opérative). Simulation sans Partie opérative Simulation avec Partie opérative (Conditions réelles) Le fonctionnement sera vérifié en simulant le comportement de la Partie Opérative, c’est à dire l’état des capteurs, en validant uniquement des entrées. - Valider les entrées correspondant à l’état initial (position) de la Partie Opérative. - Valider les entrées correspondant aux conditions demarche du cycle. - Vérifier l’évolution des grafcets (étapes actives). - Vérifier les ordres émis (Leds de sorties). - Modifier l’état des entrées en fonction des ordres émis (état transitoire de la P.O.). - Modifier l’état des entrées en fonction des ordres émis (état final de la P.O.). Toutes les évolutions du GEMMA et des grafcets doivent être vérifiées. Le fonctionnement sera vérifié en suivant le comportement de la P.O. - Positionner la P.O. dans sa position initiale. - Valider les conditions de marche du cycle. - Vérifier l’évolution des grafcets et le comportement de la P.O. Toutes les évolutions du GEMMA et des grafcets doivent être vérifiées.
  • 81.
    80 10.2 : Recherchedes dysfonctionnements Un dysfonctionnement peut avoir pour origine :  Un composant mécanique défaillant (préactionneur, actionneur, détecteur,...).  Un câblage incorrect ou défaillant (entrées, sorties).  Un composant électrique ou électronique défectueux (interface d'entrée ou de sortie).  Une erreur de programmation (affectation d'entrées-sorties, ou d'écriture).  Un système non initialisé (étape, conditions initiales...).  ........ Méthode de recherche de pannes: Méthode de recherche de pannes:
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    81 Figure 4.17: Méthodede recherche de pannes et Diagnostic d'un API
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    82 Méthode de vérificationdu câblage d'une entrée à masse commune : Cette vérification se réalise à l'aide d'un voltmètre-ohmètre et d'un shunt (morceau de fil électrique).
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  • 86.
    85 11- Principaux automatesprogrammables industriels : La programmation de ces automates se fait soit à partir de leur propre console, soit à partir du logiciel de programmation propre à la marque. OMRON :  CQM1 – CPU 11/21/41  E - 192 Entrées/Sorties (à relais, à triac, à transistors ou TTL) ;  32 K RAM data on Board ;  structure multifonction ;  structuration multitâche ;  SYSWIN 3.1, 3.2 … 3.4 et CX_Programmer (Littéral, Ladder) ;  comunication sur RS 232 – C ;  programmation sur IBM PC/PS. TELEMECANIQUE :  TSX 17/20 :  Nombre d'entrées et de sorties variable : 20 à 160 E/S.  microprocesseur 8031.  langage de programmation PL7.2.  TSX 67.20 : La compacité d'un automate haut de gamme, à E/S déportables par fibre optique:  1024 E/S en six bacs de huit modules;  extension de bacs à distance par fibre optique à 2000 m;  16 coupleurs intelligents;  24 K RAM data on Board;  32 K RAM / EPROM cartouche utilisateur;  structure multifonctions;  structuration multitâche;  langage PL7.3 (Grafcet, Littéral, Ladder);  programmation sur IBM PC/PS.  FESTO : Architecture modulaire : carte de base; carte processeur; carte de mémorisation; carte E/S.  FPC 202 :  16 entrées 24 V DC;  16 sorties 24 V DC - 1 A;  8 K RAM, 8 K EPROM;  interface série, 20 mA boucle de courant pour imprimante;  console de programmation externe : console ou IBM PC;  programmation : grafcet, langage Festo, schéma à relais.
  • 87.
    86 SIEMENS:  S7 –200.  64 entrées 24 V DC;  64 sorties 24 V DC - 1 A ;  8 Entrées anlogiques AEW0  AEW14 ; - 8 Sorties anlogiques AAW0  AAW6 ; - interface série,  console de programmation externe : PG 702; programmation STEP7: schéma à relais , Ladder.
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    87 CHAP.IV AUTOMATION ETREGULATION VOIR LES ANNEXES
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    88 CHAP.V INTRODUCTION AUXRESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS ET A L’INTERNET INDUSTRIEL V.1 INTRODUCTION
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    89 Figure 1 NIVEAUXET CARACTERISTIQUES RESEAUX DES ORGANES D'AUTOMATISMES ET DE CONTROLE
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    93 V.2 LE BUSDES CAPTEURS ET DES ACTIONNEURS : NIVEAU 0 V.2.1 PRESENTATION DU BUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI) Les bus de capteurs et des actionneurs sontconnus surtoutavec leur appellation en anglais Actuator Sensor Interface(ASI) : Caractéristique dubus ASI : - Nature d’information échangé : bytes ; - Débit : quelques bits / seconde ; - Distance : maximum 100 m ; - Temps de réaction : 10–3 secondes ; - Fabriquant: AS-I; PROFIBUS PA; CAN; SERIPLEX; …..
  • 95.
    94 V.2.2 ARCHITECTURE DUBUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI) V.2.2 MISE EN OEUVRE DU BUS DE CAPTEURS ET ACTIONNEURS (ASI)
  • 96.
  • 97.
    96 V.3 BUS ETRESEAUX DE TERRAIN V.3.1 BUS DE TERRAIN (FIELDBUS) : Niveau 1 Le bus de terrain ou Fieldbus est un terme générique qui désigne un support de communication numérique qui remplace progressivement dans l’industrie le concept de transmission analogique appelé couple 4-20 mApar un bus série numérique bidirectionnel susceptible de relier les dispositifs indépendants sur terrain tels que les périphéries d’automatismes (variateur
  • 98.
    97 de vitesse, démarreur,robot…), le coupleur (module entrée-sortie), les capteurs, les actionneurs et les contrôleurs. Caractéristique dubus terrain: - Nature d’information échangé : mots (word) ; - Débit : quelques octets / seconde ; - Distance : maximum 1000 m ; - Temps de réaction : 10–2 secondes ; - Fabriquant: FIPIO; PROFIBUS DP; MODBUS ; UNTEL WAY ;….
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  • 100.
    99 EXEMPLE DU BUSDE TERRAIN : LE PROFIBUS DP DE SIEMENS V.3.2 RESEAU DE TERRAIN (DEVICE BUS) : Niveau 2 V.3.2.1 DEFINITION DU RESEAU DE TERRAIN (BUS EQUIPEMENT) V.3.2.2 CARACTERISTIQUE DU RESEAUDE TERRAIN : - Nature d’information échangé : messages ; - Débit : quelques kbits / seconde ; - Distance : maximum 10000 m ; - Temps de réaction : 10–1 secondes ;
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    100 - Fabriquant: FIPWAY;PROFIBUS DP; MODBUS +; ….. V.3.2.3 ARCHITECTURES CENTRALISEES ET DECENTRALISES DE RESEAU DE TERRAIN
  • 102.
  • 103.
    102 V.4 RESEAUX LOCAUXINDUSTRIELS : NIVEAU 3 (SYSTEME NUMERIQUE DE CONTROLE ET COMMANDE SNCC) V.4.1 EVOLUTION DE LA REGULATION PNEUMATIQUE AU SNCC
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    111 V.4.3 COMPOSITION DUSNCC V.5 RESEAUX D’ENTREPRISE ET PYRAMIDE CIM : NIVEAU 4 (GESTION ENTREPRISE) V.5.1 GENERALITES SUR LA PYRAMIDE CIM
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    114 V.5.2 EVOLUTION DEL’ARCHITECTURE LOGICIELLE DE LA PYRAMIDE CIM V.5.3 ARCHITECTURE MATERIELLE DE LA PYRAMIDE CIM APLANIE
  • 116.
    115 V.5.4 MISE ENŒUVRE DE LA PYRAMIDE CIM EXEMPLE1 : SCHENEIDER ELECTRIC
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    116 EXEMPLE2 : SIMATICPCS 7 DE SIEMENS SIMATIC PCS 7 DE SIEMENS
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    117 LEGENDE DE COULEURDU SIMATIC PCS 7 V.6 LE RESEAU DES CAPTEURS SANS FIL
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    124 V.8 ETHERNET INDUSTRIEL(ETHERNET EN TEMPS REEL) V.8.1 PRESENTATION DEL’ETHERNETINDUSTRIEL
  • 126.
    125 V.8.2 LES SERVICESET PRINCIPAUXCONSORTIUMS
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    128 V.8.4 ARCHITECTUREDE L’ETHERNETINDUSTRIEL ET ETHERNET STANDARD Légende : Ethernet industrielenjaune et Ethernet standardenrouge
  • 130.
    129 V.9 INTERNET INDUSTRIEL(ETHERNET TCP/IP) V.9.1 PRESENTATION DE L’INTERNET INDUSTRIEL (ETHERNET TCP/IP)
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  • 132.
    131 V.9.2 DESCRIPTION GENERALEET EVOLUTION COMMUNICATION
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    134 V.9.3 L’IMPACT NTICETLE STANDARD OPC
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    136 V.9.3 ETHERNET MODBUSTCP ET LES SERVICES ETHERNET INDUSTRIEL
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    138 CHAP.VI : INTRODUCTIONAUX SYSTEMES D’INFORMATIONS INDUSTRIELS VI.1 SYSTEME D’INFORMATION ET E-BUSINESS VI.1.1 SYSTEME D'INFORMATION D’ENTREPRISE V.1.1. Généralités sur le système d'information d'entreprise Un système d'information (SI) est un ensemble organisé de ressources (matériels, logiciels, personnel, données et procédures) qui permet de collecter, regrouper, classifier, traiter et diffuser de l'information sur un environnement donné1. L'apport des nouvelles technologies de l'Information (NTIC) est à l'origine du regain de la notion de système d´information. L'utilisation combinée de moyens informatiques, électroniques et de procédés de télécommunication permet aujourd'hui -selon les besoins et les intentions exprimés- d'accompagner, d'automatiser et de dématérialiser quasiment toutes les opérations incluses dans les activités ou procédures d'entreprise. Ces capacités de traitement de volumes importants de données, d'interconnexion de sites ou d'opérateurs géographiquement éloignés, expliquent qu'elles sont aujourd'hui largement utilisées (par exemple dans les activités logistiques) pour traiter et répartir l'information en temps réel, en lieu et place des moyens classiques manuels - plus lents - tels que les formulaires sur papier et le téléphone. Ces capacités de traitement sont également fortement appréciées par le fait qu'elles renforcent le caractère « systémique » des données et traitements réalisés : la cohérence et la consolidation des activités lorsqu'elle est recherchée et bien conçue permet d'accroître la qualité du contrôle interne de la gestion des organisations, même lorsque celles-ci sont déconcentrées ou décentralisées. Le système d'information est le véhicule de la communication dans l'organisation. Sa structure est constituée de l'ensemble des ressources (les hommes, le matériel, les logiciels) organisées pour : collecter, stocker, traiter et communiquer les informations. Le système d'information coordonne grâce à l'information les activités de l'organisation et lui permet ainsi d'atteindre ses objectifs.
  • 140.
    139 Le système d'informationse construit autour de processus "métier" et ses interactions, et non simplement autour de bases de données ou de logiciels informatiques. Le système d'information doit réaliser l'alignement stratégique de la stratégie d'entreprise par un management spécifique. La gouvernance des systèmes d'information ou gouvernance informatique ( IT gouvernance) renvoie aux moyens de gestion et de régulation des systèmes d'information mis en place dans une organisation en vue d'atteindre ses objectifs 2. À ce titre, la gouvernance du SI fait partie intégrante de la gouvernance de l'organisation. Les méthodes ITIL (IT infrastructure library ) et COBIT sont par exemple des supports permettant de mettre un SI sous contrôle et de le faire évoluer en fonction de la stratégie de l'organisation. VI.1.1.2 Composition d'un système d'information d'entreprise Dans un système d'information d'une grande entreprise, on trouve :  un ERP - Enterprise Resource Planning (en français : PGI pour progiciel de gestion intégré) - qui intègre tous les systèmes informatisés permettant de soutenir le fonctionnement de l'entreprise ;  des systèmes appelés « spécifiques » (ou encore : non standards, de conception « maison », développés sur mesure, que l'on ne trouve pas sur le marché, ...), où l'on rencontrera davantage d'applications dans les domaines du calcul de coûts, de la facturation, de l'aide à la production, ou de fonctions annexes. La proportion entre ERP et systèmes spécifiques est très variable d'une entreprise à l'autre. L'urbanisation traite de la cartographie des systèmes de l'entreprise et donc de son système d'information. Dans les ERP, on trouve des modules couvrant différents domaines d'activité (comme la gestion de la production, la gestion de la relation commerciale avec la clientèle, la gestion des ressources humaines, la comptabilité, ...) autour d'une base de données commune. Il est fréquent qu'une entreprise soit équipée de plusieurs progiciels différents selon ses domaines d'activité. Dans ce cas, les progiciels ne sont pas totalement intégrés comme dans un PGI, mais
  • 141.
    140 interfacés entre euxainsi qu'avec des applications spécifiques. On trouvera par exemple des applications de :  CRM - Customer Relationship Management (en français : GRC pour Gestion de la relation client) : regroupe toutes les fonctions permettant d'intégrer les clients dans le système d'information de l'entreprise  XRM - eXtended Relationship Management (en français : Gestion de la Relation Tiers) : est un système d'information d'entreprise, imaginé par Nelis XRM en 2005, dont les processus relationnels constituent le socle de l'organisation de l'information.  SCM - Supply Chain Management (en français : GCL pour Gestion de la chaîne logistique) : regroupe toutes les fonctions permettant d'intégrer les fournisseurs et la logistique au système d'information de l'entreprise  HRM - Human Resource Management (en français : SIRH pour la GRH)  PDM - Product Data Management (en français : SGDT pour Système de gestion de données techniques) : fonctions d'aide au stockage et à la gestion des données techniques. Surtout utilisé par les bureaux d'études. Autres composants possibles
  • 142.
    141 D'autres composants peuventêtre inclus dans un système d'information pour offrir des caractéristiques techniques ou des fonctionnalités spécifiques :  Applications métiers,  Bases de données de l'entreprise,  Contrôle d'accès,  Dispositifs de sécurité,  Infrastructure réseau,  Postes de travail informatique,  Accès aux réseaux Internet, Intranet ou Extranet,  Serveurs d'application,  Serveurs de données et systèmes de stockage,  Système de paiement électronique,  Système de sécurité (protection et chiffrement),  Outils de Groupware, agendas,  espace de partage de documents ,  échange d'informations (forums électroniques),  gestion de contacts,  conférence électronique (chat, vidéoconférence). VI.1.2 E-BUSINESS Le e-business (pour ELECTRONIC BUSINESS) parfois traduit en affaires électroniques, et parfois traduisible par commerce électronique, correspond à une notion très vaste que l'on pourrait synthétiser par l'utilisation de moyens électroniques (particulièrement des techniques de l'information et de la communication) pour réaliser des affaires (business en anglais). Ce sont souvent les techniques de l'internet et le Web qui viennent à l'esprit, mais en fait presque toutes les techniques informatiques et de télécommunications interviennent dans le domaine des affaires électroniques. Les affaires électroniques existaient d'ailleurs bien avant l'apparition de la toile, même si celle-ci a permis une meilleure visibilité de ce domaine par le grand public. Les méthodes proposées par les affaires électroniques permettent aux entreprises de mettre en œuvre leurs processus plus efficacement et avec plus de souplesse tant en interne qu'avec les entités
  • 143.
    142 extérieures. Ces méthodespermettent de travailler plus étroitement avec les fournisseurs et partenaires, dans le but de satisfaire au mieux les besoins et les attentes des clients. En pratique, l'utilisation du commerce électronique conduit à de nouvelles sources de revenu, à l'amélioration des relations avec les clients et partenaires, et à une meilleure efficacité par l'emploi des systèmes de gestion des connaissances. Les affaires électroniques peuvent se déployer à travers le réseau Internet public, des réseaux internes (Intranet) ou externes (Extranet) privés et sécurisés, ou plus généralement tout moyen de communication électronique. L'e-business ne se réduit pas au commerce électronique. Il couvre également tous les processus impliqués dans la chaîne de valeur : les achats électroniques (e-procurement en anglais), la gestion de la chaîne d'approvisionnement avec le traitement électronique des ordres, le service à la clientèle, et les relations avec les partenaires. Cela s'applique aux organisations traditionnelles et virtuelles. Les standards techniques propres à l'e-business facilitent les échanges de données entre les entreprises. Les solutions logicielles intégrant ces standards permettent l'intégration des processus au sein des entreprises mais aussi entre les entreprises. Les principales catégories e-business sont :  B2B (Business to Business) permet aux entreprises de faire des affaires via des moyens électroniques  B2C (Business to Consumer) permet aux entreprises de vendre des biens, à travers un site web par exemple  C2C (Consumer to Consumer) permet aux personnes de faire des affaires entre particulier (enchères par exemple)  B2E (Business to Employee), sous forme d'intranet par exemple, permet à l'entreprise de communiquer avec ses employées  G2B (Government to Business), permet aux gouvernements de communiquer avec les entreprises  G2C (Government to Consumer), permet aux gouvernements de communiquer avec ses concitoyens  A2A (Administration to Administration), Permet aux administrations de communiquer entre elles.
  • 144.
    143 Cette liste n'estpas exhaustive, mais ce sont les catégories que l'on retrouve le plus souvent dans la littérature. Quelques exemples d'outils pour les affaires électroniques : 1. Systèmes de gestion interne :  gestion des relations client (GRC ou CRM en anglais)  planification des ressources de l'entreprise (PGI ou ERP en anglais)  portail des informations relatives aux employés  intranet  gestion des connaissances (Knowledge Management en anglais)  gestion des flux d'informations (Workflow Management en anglais)  système de gestion de documents  gestion des ressources humaines  contrôle des procédés  traitement des opérations internes 2. Systèmes de communication et de collaboration :  système gestion de contenu  courrier électronique  messagerie vocale  forum de discussion  système de bavardage (chat en anglais)  conférence virtuelle  système de travail en groupe (groupware en anglais)  EDI, systèmes permettant l'échange de données entre 2 ou plusieurs entreprises 3. Systèmes de commerce électronique :  système de transfert électronique de fonds  gestion de la chaîne d'approvisionnement
  • 145.
    144  marketing électronique marketing en ligne  traitement en ligne des transactions  commerce mobile (M-Commerce) VI.2 INTRODUCTION A LA SUPERVISION INDUSTRIELLE VI.2.1 GENERALITES
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    145 SUPERVISION INDUSTRIELLE AUBUREAU SUPERVISION INDUSTRIELLE SUR CHANTIER
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    151 VI.2.4 SUPERVISION INDUSTRIELLEET SYSTEME D’INFORMATION
  • 153.
    152 VI.3 DE LASUPERVISION AU SCADA ET MES VI.3.1 DE LA SUPERVISION AUSCADA VI.3.1.1 DEFINITIONS I.3.1.3 AVENEMENT DE LA SUPERVISION
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    156 VI.3.1.5 ROLES DELA SUPERVISION ROLE 1 : AIDE A LA CONDUITE (CONTROLE ET COMMANDE)
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    157 ROLE 2 :SUPPORT INFORMATION ROLE 3 : GESTION DES ALARMES
  • 159.
    158 VI.3.2. MISE ENOEUVRE DE LA SUPERVISION AVEC LE SCADA VI.3.2.1 PRESENTATION DU SCADA
  • 160.
  • 161.
    160 VI.3.2.2 FONCTIONNALITES DUSCADA VI.3.2.3 COMPOSITION DU SCADA
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    164 VI.3.2.5 MATERIELS ASUPERVISER VI.3.2.6 LOGICIELS DE SUPERVISION VI.3.3. DE LA SUPERVISION AU MES
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    165 VI.3.3.3 GENERALITES SURMES (MANUFACTURING EXECUTION SYSTEME)
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    167 VI.4 INTRODUCTION AUSYSTEME D’INFORMATION INDUSTRIEL MES VI.4.1 GENERALITES
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    170 I.4.2 Les objectifsdu système d’information industriel MES
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    173 VI.5 Etude détailléede la supervision industrielle SCADA VI.5.1 DEFINITIONS
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    174 VI.5.2 LES PRINCIPALESPROCEDES INDUSTRIELS VI.5.3 AVENEMENTS DE LA SUPERVISION INDUSTRIELLE
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    176 VI.5.4 FONCTIONS DELA SUPERVISIONS DE LA SUPERVISION INDUSTRIELLE FONCTION1 : REPRESENTATION SYNOPTIQUE
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    177 FONCTION2 : REPRENSATIONGRAPHIQUE AVEC DES COURBES
  • 179.
    178 FONCTION3 : ALARMES FONCTION4: HISTORISATION DU PROCEDE
  • 180.
    179 FONCTION5 : GESTIONDES GAMMES DE FABRICATION ET RECETTES
  • 181.
    180 VI.5.5 FOURNISSEURS DESUPERVISSEURS INDUSTRIELS
  • 182.
    181 VI.5.6 DOMAINES D’APPLICATIONDE LA SUPERVISION ET EXEMPLE
  • 183.
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    183 VI.5.7 ANALYSE DESCARACTERISTIQUES DE LA SUPERVISION SCADA
  • 185.
  • 186.
    185 V.5.8 ARCHITECTURE MATERIELLEDU SYSTEME DE SUPERVISION
  • 187.
    186 VI.5.9 ARCHITECTURE LOGICELLEDU SYSTEME DE SUPERVISION
  • 188.
  • 189.
    188 VI.5.10 CAHIER DESCHARGES EXTERNE DU SYSTEME SCADA
  • 190.
  • 191.