Automates Programmables: EP4 Les branchements électriques

Les branchements électriques

Avant de parler de programmation, il faut brièvement expliquer les branchements de l’automate, ceux des entrées et ceux des sorties.

Selon les normes électriques et l’alimentation disponible, l’automate doit se retrouver généralement dans un armoire électrique avec en amont un circuit de mise en fonction. Ce circuit, en plus de contrôler l’alimentation de l’automate, permet de rendre sécuritaire l’utilisation des sorties.

Continuons l’exemple de l’annexe A. L’installation électrique de l’automate remplaçant le circuit de contrôle doit prendre en compte toutes les entrées de sécurité. En l’occurrence citons ici :

1. Le bouton poussoir de type champignon à retenue mécanique intitulé ARRÊT D'URGENCE. Ce dernier permet d’immobiliser immédiatement l’automatisme. Nous devrons éliminer ce contact de la programmation afin de s’assurer de sa fonctionnalité lorsqu'une urgence se présentera.

2. Il existe deux autres interrupteurs de limite S19 (Arrêt Urgence haut) et S20 (Arrêt Urgence bas). Ces deux protections désactivent immédiatement les sorties qui permettent d’actionner le moteur en montée ou en descente. Si l’un de ces interrupteurs est actionné, c’est qu’une erreur s’est produite et que le monte-charge se dirige alors vers un désastre. Donc, il faut stopper le moteur non pas via l’automate mais par une liaison électrique.

3. Un dernier interrupteur de limite: S17 vérifie que les câbles du monte-charge sont en place et bien installés sur les roulettes.

À la figure 2-4, vous pouvez constater l’installation complète de l’automatisme du monte-charge hormis la section puissance qui, elle, ne change pas. Un contacteur auxiliaire KA0 a été ajouté afin de fournir ou non de l’alimentation aux sorties de l’automate. Le module principal de l’API reste alimenté en permanence.

Alimentation des sorties

Il existe deux lignes de pensée quant au branchement des sorties. La première, plus conservatrice, désalimente toutes les sorties lorsqu'une urgence se présente. La seconde façon de faire prévoit désalimenter uniquement les sorties qui ont un aspect dangereux. Il est alors possible de garder les lumières alimentées et justement de s’en servir à titre indicateur lors d’une éventuelle urgence.

Nous pouvons conclure que la première méthode est plus sécuritaire et la seconde, plus versatile. À la figure 2-4, la seconde méthode est présentée. En effet, les deux lumières, automatique et manuel, sont alimentées en permanence par l’automate. Cette façon de faire permet d’avoir accès à des indicateurs même lorsque l’automatisme est en arrêt.

Alimentation des entrées

Certains concepteurs d’automatisme préfèrent désalimenter les entrées lors d’une urgence; d’autres ne voient pas la nécessité de le faire. À la figure 2-4, les modules d’entrées sont reliés au fil #1 et donc alimentés en tout temps. Fait important à noter, un contact N.O. KA0 permet d’obtenir l’information que l’automatisme est en arrêt d’urgence.

Remarquez le branchement des entrées. Dans le plan original, les boutons poussoirs étaient doubles. Au niveau d’un automatisme contrôlé par automate, les entrées sont uniques et c’est la programmation qui permet de les connecter à divers endroits dans la séquence.

Ici, trois modules de 8 entrées sont utilisés. Nous pourrions regrouper en une seule entrée les interrupteurs de limite S2 et S3 ainsi que S5 et S6 et finalement S13 et S14 en les branchant en paralèlle. Le groupement de ces contacts permettrais d’économiser un module d’entrées puisque le nombre nécessaire passerait de 18 à 15.

Ce type de regroupement n’est pas recommandé puisqu’il enlève de la flexibilité au programmeur. Si, pour une raison quelconque, les interrupteurs doivent être programmés séparement, il est alors impossible de le faire. Donc, à moins de force majeure, les détecteurs et les boutons poussoirs doivent être reliés séparément à une entrée unique.

Référence

Lors de la programmation, les références aux entrées et aux sorties sont essentielles. Ainsi, sur le plan électrique, il est important d’indiquer les adresses des entrées et des sorties. Il n’y pas de convention quant au branchement et à l’identification des entrées/sorties. Par contre, il faut toujours prendre en considération les règles de sécurité pour ce qui est des connexions et de la clarté au niveau de l’identification.

Les fusibles et les disjoncteurs

Utilisez les recommandations suivantes lorsque vous réalisez une installation électrique d’un système à automate programmable.

N’oubliez pas d’observer les particularités électriques de votre région ainsi que les règles de sécurité.

Le calibre et le type de fusible/disjoncteur dépendent de la distribution de puissance à travers votre installation. Généralement, vous devez utiliser un disjoncteur avant le transformateur d’isolation, au moins un fusible suivant le transformateur et un fusible pour chaque groupe de huit sorties ou à tout le moins un fusible par module.

Parfois, le nombre de fusibles peut paraître exagéré. Souvenez-vous que les fusibles sont peu coûteuses, qu’ils protègent les équipements de bris importants et, de plus, ils facilitent grandement le dépannage.

Le fait de placer un fusible par groupe de huit sorties permet de détecter des courts-circuits assez rapidement. Si une sortie est court-circuitée, le fusible de ce groupe sautera et il sera alors plus facile de trouver l’origine de la panne, pour finalement en définir la cause.

Le bruit électrique

Le bruit électrique est défini comme étant un signal s’infiltrant dans l’équipement de contrôle. Le bruit peut se retrouver sous toutes les formes et couvre entièrement le spectre des fréquences.

L’une des difficultés majeures du bruit électrique, c’est qu’il peut se produire à des intervalles aléatoires. Des bruits continus et fréquents sont faciles à détecter et à corriger. Des bruits intermittents produisant des pointes de haute tension à des moments divers et espacés peuvent être plus difficiles à remédier.

Dans l’industrie, la source primaire de bruit provient des éléments qui commutent de fort courant et des hautes tensions. Par exemple, des gros moteurs, des machines à souder et, des contacteurs commutant des charges inductives tels des freins magnétiques.

Le bruit peut pénétrer dans l’équipement de contrôle, par une multitude de chemins, par les phénomènes électrostatiques ou électromagnétiques.

Le couplage électrostatique est provoqué à travers les capacités parasites qui se forment lorsque deux fils parallèles se retrouvent à proximité l’un de l’autre. Le couplage magnétique est le résultat de l’inductance entre les fils. La radiation électromagnétique se présente à haute fréquence. Les fils, agissant comme antenne, récupèrent les ondes radios provennant de diverses sources.

Deux façons sont utilisées pour corriger le bruit potentiellement nuisible. Ces méthodes sont: l’isoltation et le «snubbing». La méthode d’isolation est discutée dans un document ultérieur et comporte l’utilisation de câbles blindés. La méthode de «snubbing» (voir figure 2-4) réduit le bruit à la source. Applicable seulement aux éléments alimentés par des contacts mécaniques, le «snubbing» réduit les arcs électriques sur les contacts causés par la mise hors fonction des charges inductives tels les relais, les moteurs, les solénoïdes, les contacteurs, etc.

Les éléments utilisés pour réaliser cette fonction sont le MOV[1] et le réseau RC. Ces éléments ralentissent les décharges électriques mais n’affectent en rien le réglage même du système.

[1] MOV: «Metal Oxyde Varistor»

Règles à suivre lors de l’installation électrique

1. Utilisez toujours des fils, les plus courts possibles.

2. Évitez de placer des fils de contrôle à proximité de fils à fort courant ou forte tension.

3. Lorsqu'il est possible, tentez de séparer physiquement les fils des entrées, des sorties et autres types.

4. Séparez les fils alimentés en courant continu de ceux alimentés en courant alternatif.

5. Évitez les fils à angles trop droit. Utilisez un rayon minimum de 7.6 cm sur toutes les courbures de fils.

6. Assurez-vous qu’une mise à la terre de moins de 0.1 Ohm se trouve sur chacun de vos équipements.

7. Évitez d’effilocher les fils à l’intérieur ou près du panneau électrique, de la base, du contrôleur ou des modules.

Installation mécanique

1. Œillère pour installation mécanique du châssis.

2. Fente d’aération. Laissez de l’espace pour une bonne circulation d’air.

3. Connecteur prêt à recevoir une carte d’E/S.

4. Guide pour aider à la connexité.

5. Carte comportant les divers composants.

6. Appuyez pour enlever le module. (dessus et dessous).

7. Voyant lumineux permettant de connaître l’état de l’E/S.

8. Bornier à vis amovible.

9. Module processeur. Ce dernier doit toujours se trouver à l’emplacement suivant le bloc d’alimentation.

10. Bloc d’alimentation

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