Automates Industriels: Prog & Applications

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les principes fondamentaux des automates industriels et leurs applications dans divers systèmes.
• Maîtriser les concepts d'états, de transitions, de conditions et d'actions dans la modélisation des automates.
• Apprendre à concevoir et implémenter des automates logiciels et matériels.
• Analyser les différentes architectures d'automates (Mealy, Moore) et leurs impacts sur les performances.
• Savoir utiliser des outils comme VHDL pour la conception de circuits numériques basés sur des automates.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en génie électrique, informatique industrielle ou automatisme, ainsi qu'aux professionnels souhaitant approfondir leurs connaissances en automatisation industrielle. Une base en électronique numérique et en programmation est recommandée pour tirer pleinement profit des concepts abordés.

1 OÙ TROUVE-T-ON DES AUTOMATES ?

1.1 Les organes de commande

Les automates sont omniprésents dans les systèmes industriels et quotidiens. Par exemple, un digicode (1.1.1) utilise un automate pour gérer l'accès via une combinaison de touches. De même, un monte-charge (1.1.2) repose sur un automate pour contrôler ses mouvements en fonction des étages demandés. Ces exemples illustrent comment les automates simplifient les processus complexes (1.1.3).

1.2 La gestion des ressources

Les automates optimisent l'utilisation des ressources (énergie, matières premières) dans les chaînes de production, réduisant les coûts et améliorant l'efficacité.

1.3 La conception des circuits numériques

Ils sont au cœur des circuits numériques, comme les microcontrôleurs, où ils gèrent les séquences d'opérations.

2 ÉTAT ET TRANSITIONS, CONDITIONS ET ACTIONS

2.1 L’état : la mémoire du système

Un état représente une configuration stable du système (ex: monte-charge à l'arrêt).

2.2 Les transitions : l’évolution du système

Elles définissent le passage d'un état à un autre sous certaines conditions (ex: appui sur un bouton).

2.3 Les conditions : les événements du monde extérieur

Capteurs, interruptions, ou entrées utilisateur déclenchent les transitions.

2.4 Où l’on retrouve le monte-charge

Exemple concret : les états "montée", "descente", et les transitions liées aux requêtes d'étage.

2.5 Les actions : la sortie vers le monde extérieur

Commandes envoyées aux actionneurs (moteurs, vannes) en réponse aux transitions.

2.6 Quelques règles de grammaire

Syntaxe et bonnes pratiques pour décrire les automates (diagrammes, tables de vérité).

3 DES AUTOMATES LOGICIELS

3.1 États et variables

Implémentation via des variables (booléennes, énumérations) pour représenter les états.

3.2 Transitions et fonctions

Fonctions logiques ou conditions "if-then" pour gérer les transitions entre états.

4 DES AUTOMATES MATÉRIELS

4.1 Horloge, registre d’état et transitions

L'horloge synchronise les changements d'état, stockés dans un registre (4.1.1). Les diagrammes de transitions (4.1.3) aident à visualiser le comportement, tandis que le VHDL (4.1.4) permet une modélisation algorithmique.

4.2 Des choix d’architecture décisifs

Les machines de Mealy (sorties liées aux transitions) et Moore (sorties liées aux états) offrent des compromis vitesse/complexité (4.2.1). Le codage des états (binaire, one-hot) influence aussi les performances (4.2.2).