BTS CRSA: Automatismes et informatique industrielle : Grafcet, API et signaux

Le domaine Automatismes et informatique industrielle évalue la lecture et l'écriture de programmes, la description d'un comportement séquentiel, le traitement des entrées/sorties TOR et analogiques et le raccordement aux réseaux industriels. Les exercices demandent souvent de traduire un cahier des charges en Grafcet, puis en programme automate.

Grafcet (IEC 60848)

• Une transition n'est franchie que si l'étape amont est active et si sa réceptivité est vraie ; le franchissement désactive l'étape amont et active l'étape aval.
• Divergence en OU : plusieurs transitions sortent de la même étape, leurs réceptivités doivent être exclusives. Divergence en ET : plusieurs étapes sont activées simultanément.
• Actions : continue, conditionnelle (liée à une réceptivité), et niveau 2 (associée à une variable d'étape). Le Grafcet de niveau 1 décrit le parti opératoire, celui de niveau 2 le parti commande.

Automate (IEC 61131-3)

Le cycle est lecture des entrées → traitement du programme → écriture des sorties. Conséquence directe : une impulsion plus courte que le temps de cycle peut être perdue ; on la mémorise par bascule RS ou on la traite par interruption. Langages : LD (contacts), ST (structuré), SFC (séquentiel), FBD, IL. Adressage typique : %I0.2 entrée, %Q0.4 sortie, %M mémoire interne, %MW mot mémoire.

Analogique et réseaux

Une voie 4-20 mA ou 0-10 V est convertie en valeur brute, puis mise à l'échelle vers la grandeur physique. Modbus RTU (RS485) ou TCP, Profinet, Ethernet/IP : identifiez maître/esclave, adresse IP, masque de sous-réseau et registres échangés.

Exemple raisonné

Capteur de pression 0-16 bar, sortie 4-20 mA, convertie en 2-10 V par une résistance de 500 Ω, puis numérisée par un convertisseur 10 bits sur 0-10 V (0 à 1023).

1. 12 mA représente (12 − 4)/(20 − 4) = 0,5 de la plage → P = 0,5 × 16 = 8 bar.
2. Tension aux bornes du shunt : U = R·I = 500 × 0,012 = 6 V.
3. Valeur brute : N = 6/10 × 1023 = 614.
4. Contrôle : P = ((614/1023 × 10) − 2)/8 × 16 = 8 bar ; la mesure est cohérente. La mise à l'échelle doit donc se faire sur la plage utile 2-10 V, et non sur 0-10 V, sinon l'offset de 4 mA fausse toute la mesure.

Pièges qui coûtent des points

• Deux réceptivités simultanément vraies sur une divergence en OU : séquence indéterminée.
• Oublier que le programme travaille sur une image des entrées, pas sur l'état instantané.
• Inverser entrée et sortie dans l'adressage.
• Mettre à l'échelle sur 0-20 mA alors que le capteur délivre 4-20 mA.