Brevet FR2537036A1 — publié le 19840608

AUTOMATE PROGRAMMABLE A ENTREES ET SORTIES PNEUMATIQUES N'AYANT AUCUN RACCORDEMENT ELECTRIQUE AVEC L'EXTERIEUR. Les automatismes pneumatiques (à logique câblée, ou du type séquenceur modulaire) présentent l'avantage important de pouvoir fonctionner dans une ambiance dangereuse, explosive par exemple, et d'entre insensibles aux parasites électriques. Par contre, ils ont l'inconvénient de ne pas être programmables et de présenter une faible puissance de calcul. L'automate programmable, qui est un produit de la technologie électronique, est un outil universel doué d'une grande puissance de calcul et de traitement et d'autres avantages bien connus. Ses organes constitutifs : processeur associé à une mémoire, interfaces d'entrée-sortie et dispositif d'alimentation, sont électriques, si bien que des mesures spéciales de protection doivent être prévues Si l'automate doit travailler dans une ambiance dangereuse et en présence de parasites. L'invention se propose de réaliser un automate programmable qui se présente, vu de l'extérieur, comme un automatisme purement pneumatique, tout en comportant un processeur électronique. On a déjà proposé d'adjoindre, à un automate programmable électronique classique, des coupleurs d'entrée-sortie permettant de relier le processeur à des capteurs et des actionneurs pneumatiques. Toutefois, il sEagissait de dispositifs accessoires, et l'automate était réalisé de façon à assurer l'interchangeabilité de ces coupleurs de conversion pneumatique-électrique et des dispositifs électriques d'in- terface : en particulier1 le processeur comportant des entrées, dites universelles, aptes à recevoir des signaux alternatifs ou continus avec des tensions allant de 6 à 60 V par exemple et munies de filtres anti-parasites des moyens de connexion et de déconnexion étaient prévus entre les entrées-sorties électriques des coupleurs et les entrées-sorties du processeur.En outre, le dispositif d'alimentation de ces automates était du type électrique. L'automate programmable suivant l'invention est caractérisé par la combinaison d'un processeur, d'une mémoire électroniques et de dispositifs d'interface d'entrée/sortie, du type convertisseur pneumatique électrique et électriquepneumatique, reliés en permanence aux entrées-sorties du processeur et d'un dispositif d'alimentation comportant un moteur pneumatique entraînant un générateur d'électricité, tous les organes électriques de l'ensemble étant logés dans un boîtier à l'extérieur duquel n'existe aucun organe de liaison électrique. Suivant un mode d'exécution préféré, le dispositif d'alimentation comprend en outre une batterie de piles ou d'accumulateurs. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé : la figure 1 est le schéma de principe d'un automate programmable conforme à un mède d'exécution préféré, que la figure 2 montre en perspective. On a représenté en 1 un microprocesseur, avantageusement réalisé en technique C.MOS pour en minimiser la consommation. Ce microprocesseur est relié à une mémoire extensible2 de type EPROM ou EEPROM, destinée au programme, et à une mémoire vive 3 de type C.MOS. Les entrées pneumatiques comportent principalement des entrées par "tout ou rien", telles que 4 et, éventuellement, une ou plusieurs entrées analogiques 5. Dans cette dernière, la pression P est transformée en tension par un capteur 50. Cette tension est amplifiée par un amplificateur 51 et transformée en signal numérique dans un convertisseur analogique-numérique 52. Les entrées 4-sont constituées principalement par des pressostats qui détectent la présence ou l'absence d'une pression déterminée. Les sorties pneumatiques, "tout ou rien", généralement les plus nombreuses dans un automatisme pneumatique, sont principalement composées d'électro-vannes miniatures 6. L'appareil peut éventuellement comporter quelques sorties analogiques, telles que 7, comportant un convertisseur analogique-numérique 70, un amplificateur 71 et une servo-valve ou servo-vanne miniature 72 délivrant une pression ou un débit variable de façon continue. La figure 2 montre que les dispositifs d'entrée-sortie mentionnés ci-dessus se présentent, vu de l'extérieur, comme des borniers pneumatiques traditionnels. Revenant à la figure 1, on a représenté en 8 un détendeur dont l'entrée peut être reliée à une source extérieure de pression P (source d'air comprimé) et dont les sorties fournissent une pression d'alimentation constante, d'une part, aux électro-vannes 6 et à la servo-vanne 72, d'autre part, à un petit moteur pneumatique 9, à mouvement alternatif ou rotatif, qui entratne un alternateur miniature 10. Ce dernier délivre, par exemple une dizaine de walts utiles à une fréquence de l'ordre de 1 KHz. Un auto-transformateur 11 relie la sortie de cet alternateur à un circuit 12 d'alimentation régulée qui délivre les tensions + V1, + V2, - V3 et 0 nécessaires aux dispositifs 1, 4 à 7, 51, 52, 70, 71, 150 à 153 et 160 à 163. Avantageusement, une batterie 13, par exemple d'accumulateurs au cadmium-nickel, alimente également le circuit 12 et, d'une part, sert de secours en cas d'interruption momentanée de l'alimentation en air comprimé, d'autre part, est utilisée en service normal par exemple pendant trois quarts d'heure par heure, en alternance avec l'alternateur : cette mesure permet d'augmenter la durée de vie du moteur pneumatique. Les liaisons du microprocesseur, de niveau supérieur et avec la console de programmation (visible en 14 à la figure 2) se font, de façon connue en soi, par l'intermédiaire de fibres optiques 15-16 aboutissant à des opto-coupleurs : amplificateurs 150-151 et 160-161, diodes électro-luminescentes 152-153 et 162-163 et circuits à photo-transistors 154-155 et 164, figure 1. A titre d'exemple, on prévoit une liaison série 15 par fibre optique, de vitesse 9600 bauds au moins, sur une distance pouvant atteindre quelques centaines de mètres, pour le niveau supérieur et, pour la console, une liaison série 16 par fibre optique, de vitesse 1.200 bauds, sur une distance de quelques mètres. Comme le montre la figure 2, l'appareil se présente sous la forme d'un boîtier étanche anti-déflagrant compact sur les faces duquel n'apparaissent que les borniers pneumatiques ou des fibres optiques et qui loge, bien entendu, tous les organes électriques, aucun fil ou organe électrique n'étant visible de l'extérieur et le découplage galvanique de l'ensemble étant complet. La connectique et la modularité des dispositifs d'entréesortie font appel aux techniques de la logique pneumatique. Les liaisons électriques, purement internes entre ces dispositifs et le processeur, sont permanentes et peuvent donc se faire très simplement en utilisant la technique des circuits imprimés. Comme les temps de réponse des convertisseurs pneumatique-électrique principaux d'entrée sont longs (quelques milli-secondes), les filtrages sont inutiles aux entrées correspondantes du processeur, qui travailleront par ailleurs uniquement sous tension continue bien définie. Il va de soi que diverses modifications pourront être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Revendications de brevet 1. Automate programmable comportant une unité élec- tronique de traitement comprenant un processeur (1) et des mémoires (2-3), des dispositifs d'entrée-sortie raccordés en permanence audit processeur et un dispositif d'alimentation, caractérisé en ce que les dispositifs d'entrée-sortie sont des convertisseurs pneumatiques-électriques (4-5) et électriques-pneumatiques (6-7) et que le dispositif d'alimentation comporte un moteur pneumatique (9) entranant un générateur d'électricité (10), tous les organes électriques de l'ensemble étant enfermés dans un boîtier à l'extérieur duquel n'existe aucun organe de liaison électrique. 2. Automate programmable selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs d'entrée-sortie ont des sorties ou des entrées électriques raccordées en permanence, à des entrées ou sorties de processeur exclusivement prévues à cet effet, au moyen'de conducteurs réalisés au moyen de la technique des circuits imprimés. 3. Automate programmable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un circuit (12) apte à fournir les tensions d'alimentation des organes électriques (1, 4-5-6-7), soit à partir de la tension fournie par ledit générateur, soit à partir d'une batterie (13). 4. Automate programmable selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par des entrées pneumatiques par "tout ou rien" (4) constituées par des capteurs répondant par "tout ou rien" à une pression prédéterminée. 5. Automate programmable selon l'une des revendications 1à 4, caractérisé par des sorties pneumatiques constituées par des électro-vannes répondant par "tout ou rien" à une tension prédéterminée.