AUTOMATISMES INDUSTRIELS

Le but primordial de l'automatisation est de piloter les organes de commandes ( moteurs, vérins, vannes etc ) d'une machine ou d'un atelier de production en fonction d'un état souhaité et de l'évolution réelle du système à commander.

Pour atteindre ce but il est nécessaire de maîtriser les techniques de contrôle, les techniques d'asservissement et les techniques de régulation ( les boucles de régulation PID par exemple ) pour commander les actionneurs, et par conséquence avoir des compétences minimales en analyse et en logique.

De nombreuses technologies complémentaires permettent d'atteindre ces objectifs, comme l'instrumentation ou la vision industrielle pour les mesures, les réseaux industriels pour faire circuler l'information, ou la robotique pour des processus de fabrication complexes, exigeants, pénibles ou s'exerçant en environnement dangereux.

D'une manière plus globale et à un niveau supérieur, il s'agit de contrôler les opérations de fabrication de manière efficace et économique en prenant en compte les exigences de la gestion de la production et ses différents points de vue, à l'aide d'outils tels que la norme S95 pour contrôler la production ou la norme S88 pour la gestion des procédés BATCH par exemple.

Pour obtenir des réponses et des précisions sur un sujet particulier, un automaticien ou un roboticien bénéficieront de l'aide d'experts sur les forums spécialisés en contrôle commande.

Il pourra aussi utiliser avec bonheur les logiciels d'automatisme ( l'automate programmable Proview par exemple ) et les ressources pratiques proposées par quelques entreprises.

Ce document pédagogique sur les automatismes séquentiels commence par aborder la logique combinatoire avant de présenter les systèmes automatisés de production, le langage grafcet et enfin le langage GEMMA ( Gestion des Modes de Marche et d'Arrêts ).

Ce document de qualité est particulièrement clair et bien présenté, comme tous les documents publiés par cet auteur.

Alain BEURET - Institut d'Automatisation Industrielle

Ce cours technique de près de quatre cents pages ( 8,2 mégaoctets ! ) sur l'automatisation des machines - à télécharger au format « pdf » - aborde les connaissances de base en électricité ( voir aussi les rubriques électrotechniques dans les portails d'automatisme ), la théorie des circuits linéaires, l'alimentation des machines, les actionneurs et les moteurs électriques, les notions d'impédance, et les instruments de mesure et de détection.

Comme à leur habitude, les rédacteurs proposent un document clair, précis, particulièrement bien illustré et très bien présenté, qui est une référence en automatisme industriel.

Voir également les supports de cours de l'Institut d'Automatisation Industrielle qui contiennent aussi beaucoup de documents d'excellente facture sur la motorisation, les variateurs de fréquence et la commande d'axes.

Bernard SCHNEIDER et Alain BEURET

Les techniques de régulation ont pour objet de commander des actionneurs tout ou rien ou analogiques en fonction d'une ou plusieurs mesures analogiques ( s'il s'agit de capteurs tout ou rien, on parlera parfois d'asservissement, selon les caractéristiques de l'application concernée ), dans le but de contrôler un système en l'amenant et en le maintenant dans un état déterminé. De ce fait, les techniques de régulation sont intimement liées à l'instrumentation.

La technologie de régulation peut être la plus connue et la plus répandue est la boucle de régulation PID ( à action proportionnelle, intégrale et dérivée ).

Quoique simple, il est important d'en bien connaître les différentes implémentations et les combinaisons possibles pour pouvoir bien les régler.

Ces connaissances permettront d'éviter, pour une application donnée, de régler une période d'échantillonnage à 1 milliseconde alors qu'une période de 10 secondes suffit par exemple ( cas souvent rencontré dans le contrôle de systèmes très stables ) afin de ménager les ressources du processeur et d'obtenir un contrôle le plus stable et le plus performant possible eu égard à une situation donnée.

Pour les applications complexes, instables, ou qui nécessitent de commander plusieurs équipements simultanément ( contrôle multi-variables ), les techniques de contrôle avancé et de contrôle robuste peuvent s'avérer nécessaires.

Freddy MUDRY présente des éléments de régulation automatique qui sont inclus dans son cours complet sur les signaux et les systèmes de contrôle analogiques et numériques ( ) d'environ 440 pages.

• Voir aussi la rubrique « robotique ».

Dans les dossier régulation, informatique industrielle et d'autres parmi les cours en automatisme de l'Institut d'Automatisation Industrielle, vous trouverez des cours complémentaires consacrés au contrôle, aux asservissements et à la régulation automatique et à la modélisation ainsi que la présentation d'outils logiciels associés, le tout mis à disposition publique par différents enseignants.

• l'architecture de commande des systèmes automatisés.
• Le contrôle d'axes et le contrôle de mouvements.

• La modélisation et la simulation du contrôle.
• La présentation de logiciels tels que Matlab.

Institut d'Automatisation Industrielle

http://iai.heig-vd.ch

Dans un premier temps, ce document rappelle brièvement les grands principes qu'utilisent les boucles de régulation PID. Il propose une variante plus stable et plus robuste accompagnée de l'algorithme de régulation.

Dans un deuxième temps, nous trouvons une description des signaux de réponse pour différentes classes de systèmes.

Dans un troisième temps, la méthode de réglage de Ziegler et Nichols est exposée.

Enfin, une méthode plus simple est présentée, au travers de celle proposée par Åström et Hägglund.

La méthode d'Aström qui consiste dans l'ajustage avec utilisation de régulateur à relais est abordée, ainsi que d'autres méthodes d'auto-ajustage.

Voir aussi les cours de l'auteur sur le traitement du signal et sur l'électronique analogique.

Freddy MUDRY

http://freddy.mudry.org/

Ce site présente une liste de sites sélectionnés traitant de régulation, de contrôle et d'instrumentation industrielle, ainsi qu'une sélection de sites parlant de ( ou proposant des solutions sur ) la simulation dynamique de procédés, parmi lesquels quelques logiciels libres.

Vous y trouverez aussi un cours et des méthodes de réglages de régulateurs PID, qui décrivent l'identification du procédé, et qui présentent les formules de calcul des paramètres des boucles de régulation PID série - proportionnelles ou intégrales - synthétisées sous forme de table.

www.azprocede.fr

Vous pourrez consulter avec profit et partager vos connaissances sur ce très bon forum dédié à la régulation de procédé, tant pour ce qui concerne les fonctions de régulation ( réglage des boucles de régulation PID, régulation multivariable, régulation prédictive … ), que pour ce qui concerne la régulation du procédé lui-même ( régulation de pH, régulation de température, régulation de four … ) ou les équipements commandés ( vannes de régulation, positionneurs, actionneurs, équipements hydrauliques … ).

Les échanges portent sur des questions et des réponses très concrètes et très variées sur les fonctions de régulation, les mesures et les organes régulés, et la plupart des animateurs de ce forum sont des experts en place dans l'industrie, la recherche ou l'enseignement.

Forums Instrumexpert

www.instrumexpert.com

Le contrôle robuste est destiné au contrôle des applications complexes dont le comportement n'est pas très bien connu ni très bien compris, ou dont le comportement est particulièrement instable, avec pour principal objectif de garantir la stabilité et la performance du système malgré les incertitudes.

Ce document présente une bonne vue d'ensemble et une bonne synthèse sur ce que sont le contrôle robuste et les technologies en rapport.

Raoul HERZOG et Jürg KELLER

Cette présentation des technologies dédiées à l'ingénierie du contrôle avancé contient une quantité importante d'informations techniques applicables aux industries de procédé.

Après une définition du contrôle avancé, elle aborde les modèles de production ( mécanique, boîte noire, statistique ), les techniques de contrôle basées sur les modèles ( contrôle PID, contrôle prédictif contraint, contrôle multivariable, contrôle robuste ), le contrôle statistique de procédé, la gestion des données et des paramètres, l'optimisation de procédé et la supervision de procédé via des techniques d'intelligence artificielle.

Mark J. WILLIS, Ming T. THAM

( Université de Newcastle )

Le « Manufacturing Execution System » ( MES ) ou système d'ordonnancement de la fabrication, consiste en un ensemble de méthodes de gestion des informations des opérations de production destinées à améliorer et à optimiser les processus de production industriels.

• La norme S95 standardise le contrôle de la production. Elle est intimement liée au MES.
• La norme S88 peut l'accompagner, et se charge de standardiser le contrôle des procédés continus et le contrôle des procédés BATCH, appelés aussi le contrôle de procédés de fabrication d'ordonnancement par lots.

Consultant, spécialiste et expert de la gestion industrielle de production, Jean VIEILLE est membre de l'ISA. Il est, entre autres choses, spécialiste de l'intégration des systèmes de contrôle et de l'entreprise ( SP95 ), ainsi que des procédés d'ordonnancement par lot ( Batch control - SP88 ).

Jean VIEILLE mets à disposition du public un certain nombre d'articles sur les normes et les standards pour les systèmes d'information industriels, et en particulier les normes SP88 et SP95.

Les sujets portent sur différents aspects des processus industriels : les performances , les modèles d'architecture de production, les procédés batch et le standard S88, le MES - le système d'ordonnancement des opérations de fabrication, et le B2M - les objectifs commerciaux d'une entreprise appliqués à ses machines de production, plus la théorie des contraintes, la traçabilité ainsi que beaucoup d'autres sujets.

Last but not least, vous trouverez également quelques billets en rapport avec l'actualité de l'industrie et les tendances technologiques du moment, ainsi qu'une liste de liens vers des ressources sur les procédés batch, la gestion et les interactions entre les systèmes de production et de gestion.

À titre indicatif, voici quelques uns des documents proposés :

• Ordonnancement et planification avancée.
• Norme ISA 88 « Batch control » - Organisation « avancée » du contrôle de processus.
• La norme S88.02 - Un langage pour les procédés Batch.
• Norme S95 - Norme pour l'intégration des systèmes de contrôle dans le système de l'entreprise.

Jean VIEILLE , consultant en systèmes d'information industriels

www.syntropicfactory.com/fr

Vous trouverez ici quelques documents intéressants sur les normes S88 et S95.

• Documentation.

• Groupes de travail ( documents produits ).

French batch forum [ Archives ]

Le portail du Manufacturing Execution System ( MES ) présente clairement les concepts et les grands principes du MES et du standard S95, agrémentés d'un lexique bien utile. Il propose également quelques documents techniques.

• M.E.S. - Introduction.
• M.E.S. - Valeur ajoutée.
• M.E.S. - Les grands principes.

• S95 - Introduction.
• S95 - Modèles.

[ Archives ]

World Batch Forum est un organisme de promotion et de réflexion sur les techniques de production à destination de l'automatisation de procédé et des professions impliquées dans les procédés de fabrication.

Ses principaux centres d'intérêt sont :

• La gestion de la production.
• l'intégration de l'information.
• La conception d'équipements automatisés.
• l'automatisation des procédés et de la production.

• Le contrôle de procédés BATCH.
• La gestion des recettes de production.
• La sécurité, la sûreté et le respect des normes.

S88

• Publications ( Dossiers sur la S88, Documents des groupes de travail, documents en Web-diffusion ).
• Le groupe de travail Make2pack ( 5ème partie de la norme ISA-88 ).

Le groupe de travail Xml

• B2ML / BatchML - Schémas et documentation disponibles en téléchargement.

[ Archives ]

• BATCH CONTROL propose une présentation et des tutoriels sur la norme S88, une introduction et une présentation de la norme S95, et une description de la manière dont la norme S95 et la technologie XML se combinent.

  www.batchcontrol.com.

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• Intégration des systèmes de contrôle dans l'entreprise ( Partie 1 - Modèles et terminologie ). ( )

  ISA

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• Guide pour l'automatisation des machines d'emballage. ( )

  www.infoplc.net

  L'OMAC propose ce guide qui présente PackML ( compatible avec la norme S88 pour les machines ) et PackAL ( pour les applications ).

  Les équipes de travail qui ont rédigé ce document cherchent à définir les règles de l'art en tenant compte du savoir faire des automaticiens spécialistes du domaine, en en faisant une synthèse, et en y ajoutant leurs propres propositions.

  L'éditeur destine ce manuel à tous les utilisateurs, fabricants et fournisseurs de machines et de systèmes d'emballage ou de lignes de conditionnement.

Voici quelques sites et sociétés qui proposent des logiciels spécialisés pour l'automatisation et tout un ensemble de trucs, d'astuces et d'informations pratiques en automatisme.

Vous trouverez également sur « bh-automation » une liste de logiciels libres utiles pour les études techniques ( automatisation, électrotechnique … ), le traitement et la visualisation de données, la gestion de projets, la bureautique, etc.

Proview est une suite logicielle de développement d'applications de contrôle industriel qui est professionnelle, complète, économique, libre et open source. Elle est particulièrement destinée au monde de l'automatisation.

Elle permet de développer et d'exécuter, de manière autonome ou intégrée, des applications d'automatisme programmable ( API ), d'interface opérateurs ( IHM ), de supervision de procédé ( SCADA ) et de gestion de base de données sur n'importe quel type d'ordinateur de type PC.

Les applications s'exécutent dans un système d'exploitation de type Linux ou dans n'importe quel autre système d'exploitation open source, sur des plateformes matérielles variées : Intel, ARM, Power PC, « Raspberry PI » ou Arduino pour n'en citer que quelques unes.

LINTOUCH est un ensemble logiciel libre qui est tout à la fois un logiciel de conception d'interface opérateur ( IHM ) pour les machines et les lignes de production automatisées, et un serveur d'application compatible avec les plateformes logicielles et matérielles les plus populaires ( Motorola, Intel, Linux et Microsoft ).

LINTOUCH est une plateforme logicielle « Open source » ( c'est à dire un logiciel libre dont le code source est public ) distribuée sous licence GNU.

Une des spécificités de LINTOUCH est d'être très léger et d'être optimisé pour les petits systèmes embarqués.

Son architecture client / serveur est basée sur les standards Ethernet TCP/IP. LINTOUCH est extensible à d'autres protocoles de réseaux industriels à l'aide de plugins ( ModBus TCP, SNMP etc ). Une librairie de modèles graphiques est proposée, et il est possible de développer ses propres bibliothèques graphiques.

Une documentation assez complète est disponible pour les concepteurs d'application aussi bien que pour les développeurs d'extensions et de collections graphiques.

[ Archives ]

Ces forums peuvent vous être d'une aide précieuse et peuvent vous faire gagner du temps dans la recherche d'une information technique reliée au monde des automatismes, du contrôle et de l'instrumentation, en vous faisant bénéficier de l'expérience d'autres automaticiens.

En retour, vous pouvez aussi faire profiter les autres participants de votre expérience, en répondant aux questions qui sont dans votre champ d'expertise, ou en partageant toute autre sorte de donnée technique.

Vous pourrez aussi trouver par ailleurs des forums dédiés à la régulation et au contrôle de procédé, et des forums dédiés aux techniques industrielles en général qui traitent d'électrotechnique, de maintenance et d'ingénierie.

Ce forum pour les automaticiens ( publié auparavant sous le nom d'Automatica ) propose des groupes de discussion techniques en automatisme industriel ( sur les marques les plus rencontrées comme Siemens, Télémécanique / Schneider Electric, Allen Bradley etc ).

Vous pouvez aussi participer aux groupes de discussion qui portent sur l'informatique industrielle ( interfaces hommes-machine IHM, systèmes de supervision de procédé SCADA et réseaux industriels de communication ), sur l'électrotechnique et sur le contrôle de mouvement.

Vous pourrez y partager également des ressources pédagogiques, une bibliographie, des logiciels utilitaires, un annuaire de ressources internet et des offres et demandes d'emploi en automatisme.

http://forum-automatisme.net

Les sujets discutés dans ce forum sont très variés, et concernent aussi bien les logiciels, les réseaux numériques industriels, les protocoles de communication, les interfaces homme/machine, les systèmes de supervision, les procédures de conversion d'applications d'une version logicielle vers une autre, des questions et des réponses sur des procédés industriels spécifiques etc …

Nous ne regrettons qu'un détail : le forum n'est pas structuré en catégories et nous n'avons pas vu de « tags » pour rassembler les sujets de discussion, ce qui faciliterait pourtant grandement son usage eu égard à la multiplicité des sujets abordés. Mais un regroupement des discussions dans des catégories arrivera t'il peut-être bientôt !? En attendant, il est facile d'accéder aux sujets qui nous intéressent sur ce forum en utilisant n'importe quel moteur de recherche.

Le site web de la société Automation Sense est très riche en informations et assez complet. Outre ce forum spécialisé, il présente les services proposés par l'entreprise pour la formation en ligne en automatisme ( automates programmables, interfaces opérateurs, systèmes de supervision ) à destination des professionnels, et propose aussi des rubriques sur des offres et des demandes d'emploi d'automaticiens, un calendrier de salons professionnels dédiés à nos activités, un annuaire de sociétés de services en automation et de fabricants de machines spéciales, de petits tutoriaux, un fil d'actualités, et moult et moult choses encore …

www.automation-sense.com

« Control » est un forum ancien, très actif et très fréquenté, initié à l'origine par la société Modicon. Il est devenu une référence incontournable en automatisme dans le monde anglophone.

Vous pourrez aussi bien y discuter de vos applications d'automatisme, de communication, de conception, d'IHM, de langages de programmation, de contrôle d'axes, de l'actualité, d'automates programmables ( API ), de contrôle de procédé, de capteurs, de logiciel pour l'automatisation, de réseaux industriels ou du contrôle de générateurs d'énergie électrique … ( Voir les différents thèmes dans le menu « Topics » )

On y échange aussi des informations concernant des ressources et de la documentation, sur les automates embarqués dans des PC à l'instar du système de contrôle industriel « open source » PROVIEW, sur des projets de développement spécifiques tels que « Open Control » ou « Linux PLC Project ».

www.control.com

Voici quelques ressources qui proposent tout un ensemble de trucs, d'astuces et d'informations pratiques en automatisme, comme des tables de conversions, des schémas de raccordement de câbles de programmation et beaucoup d'autres choses.

Lammert BIES présente plusieurs tutoriels sur les interfaces de communication des ordinateurs et des systèmes électroniques et informatiques.

Il y détaille en particulier les interfaces de communication série RS232, RS422, RS423, RS485, USB, mais il aborde aussi les interfaces de communication parallèles.

Vous y trouverez aussi les schémas de câblage aux standards RJ45, RJ11, HDMI, USB, I2C et RS232, et enfin les schémas de connexion de câbles de programmation pour quelques automates programmables.

Enfin, cet automaticien indépendant fournit aussi quelques logiciels utilitaires pour les liaisons série RS232.

• Spécifications RS 232.
• Spécifications RS 485.
• Câbles RS 232.

• Convertisseur RS 232 / USB.
• Câble parallèle.
• Câbles automates programmables.

• Câbles de modules.
• Spécifications USB.

Lammert BIES, automaticien indépendant

www.lammertbies.nl