automatism es

7/31/2019 Automatism Es

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Microtech L. ARAGON Automatisme

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CHAPITRE :AUTOMATISME

Ce quil faut savoir

Ltude de la commande et de la motorisation des systmes permet de dcouvrir

lorganisation des chanes d'nergie et des chanes d'information des systmes ou des produits

dots dune motorisation lectrique ou pneumatique.

Cela permet galement dapprhender les contraintes de conception dun produit ou

dun systme dues sa motorisation, lacquisition de linformation et lintgration de ses

fonctions.


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Chapitre : Automatisme .............................................................................................................1

I. Description des microsystmes ......................................................................................3

1. Description du fonctionnement global ....................................................................... 3

Actigramme (SADT)...................................................................................................... 3

Chronogramme............................................................................................................... 4

Grafcet............................................................................................................................ 4

Organigramme................................................................................................................4

2. Structure dun microsystme...................................................................................... 5

II. La chane dnergie ........................................................................................................ 61. Lnergie .................................................................................................................... 6

Energie lectrique........................................................................................................... 6

Energie pneumatique......................................................................................................7

2. Organisation de la chane dnergie ........................................................................... 8

La chane dnergie pneumatique................................................................................... 8

La chane dnergie lectrique .......................................................................................9

III. La chane dinformation ........................................................................................... 10

1. Linformation ........................................................................................................... 10

Nature des informations ............................................................................................... 10

Codage des informations .............................................................................................. 10

2. Organisation de la chane dinformation..................................................................12Acqurir les informations............................................................................................. 12Traiter les informations en combinatoire ..................................................................... 13

Traiter les informations en squentiel .......................................................................... 15

IV. Lintgration............................................................................................................. 19

Fiche ressource : LES CAPTEURS ..................................................................................... 20

Fiche ressource : La boucle de mise en nergie ................................................................... 21

Fiche ressource : Le GEMMA et le GRAFCET de conduite............................................... 22


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I. Description des microsystmes

1.Description du fonctionnement global

Actigramme (SADT)

Ce diagramme prcise les diffrents flux du systme permettant de raliser la fonction

globale. Il peut tre dcompos sur plusieurs niveaux.

A-0

FONCTION

GLOBALEMOE MOS

systme

Donnes de contrle

A1

FONCTION 1MOE

Sous

systme

A2

FONCTION 2

A3

FONCTION 3MOS

A0

Sous

systme

Sous

systme

Donnes de contrle


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Chronogramme

Le chronogramme est une description temporelle du microsystme. Il dcrit lenchanement

des tches ralises par le systme ainsi que leur dure

Grafcet

Le Grafcet dcrit lvolution squentielle du processus par une succession dtapes et de

transition

Organigramme

Un organigramme est un ensemble de rgles opratoires

dcrivant lenchanement des actions ncessaires pour

accomplir une tche.

dbut

COMPTER

CP=12

AFFICHER

FIN


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2.Structure dun microsystme

La structure des systmes peut tre reprsente par le schma blocs ci-dessous :

AC

TION

Une chane dnergie permet de raliser laction sur la matire doeuvre, alors quune chane

dinformation permet dacqurir diffrentes informations, de les traiter et denvoyer des

ordres de pilotage aux distributeurs.

Exemple : ACTION=Sortir vrin pousseur

SORTIR

VERIN

POUSS

EUR

Vrinrentr

Vrinsorti


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II. La chane dnergie

1.Lnergie

Energie lectrique

Rseau E.D.F.

Caractris par :

- la nature du courant ( alternatif )- la valeur de la tension- en monophas 230 Volts ( entre Phase-Neutre )- en triphas 400 Volts

- la valeur de la frquence 50 Hz

Schma simplifi dun rseau

Le conducteur PE est le conducteur de protection ( Terre ( Vert-Jaune) )

Adaptation de nos tensions nos besoins

Le transformateur

Tension

U1 (AC)

f1

Tension

U2 (AC)

f2

f1 = f2

le transformateur ne

modifie pas la

frquence

Lalimentation

~TensionU1 AC

Tension

U2 DC

Protection et isolement des appareils

~

L1

N

PE

Le sectionneur en tte assure une protection contre les courts-circuits grce aux

fusibles quil contient.


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Filtre

Rgulateur de pression

Vanne

Manomtre

Lubrificateur

vers la PO

21

3

1 2

Symbole simplifi

vers la PO

d'isolement

Unit de conditionnement

Energie pneumatique

- Une installation pneumatique est alimente par un compresseur dair. La pression usuelle est

de 6 bars.

- Les lignes de tuyauterie ont une pente de 1 cm par m pour permettre llimination de leau

de condensation.

- Chaque tuyau se termine par un pot de condensation et une purge.

- Enfin, avant que lair soit utilis par un systme pneumatique, il doit passer par le POSTE de

CONDITIONNELMENT.

Le poste de conditionnement se trouve le plus proche possible du systme pneumatique. Il

comprend :

Un filtre :

Un rgulateur de pression quip dun manomtre. :

Un robinet disolement :


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2.Organisation de la chane dnergie

La chane dnergie pneumatique

On utilise gnralement de lnergie pneumatique une pression de 6 bars, elle est distribue

aux actionneurs pneumatiques (vrins, moteur pneumatique,) grce aux pr actionneursnomms distributeurs pneumatiques. Cf. docs ressources

Cblage de la chane dnergie pneumatique


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La chane dnergie lectrique

On utilise gnralement une alimentation lectrique de 4,5 400V, elle est distribue aux

actionneurs lectriques (moteurs,) grce aux pr actionneurs nomms contacteurs. Cf.

docs ressources

Cblage de la chane dnergie lectrique (Moteur 400V triphas)

Le sectionneur Q1 : il permet dalimenter le circuit

Le contacteur KM1 : il reoit les ordres de la chane

dinformation et distribue lnergie au moteur

Le relais thermiqueF : il protge le moteur contre les

chauffements provoqus par une surcharge.

Le moteurconvertit lnergie lectrique en nergie

mcanique.

Cblage de la chane dnergie lectrique (Moteur 24v 2 sens de marche))

M

F

KM1

Q1

3 ~

380 v tri.~


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III. La chane dinformation

1.Linformation

Nature des informationsLa nature de l'information peut tre de trois formes : analogique, numrique ou logique.Par exemple, si le phnomne physique dtect est la temprature :

0

20

temprature

0

10100

signal numr ique

0

1( 20)

signal logique

Signal de type ANALOGIQUE Signal de type NUMERIQUE Signal de type LOGIQUE(variant de faon continue (variant de faon discontinue) ou "tout-ou-rien" (TOR)

dans le temps)

Codage des informations

La valeur dun signal analogique ou numrique peut sexprimer dans diffrentes bases de

numrations.

- Une base Bn de numration est un systme libre de n lments (chiffres ou

caractres).

- Un chiffre est un symbole qui reprsente une quantit de base de la base considre.

- Un nombre est une quantit que l'on reprsente par une succession de chiffres de la

base considre

- Bases utilises en automatique ou informatique :

base 2 systme binaire 2 lments 0,1

base 8 systme octal 8 lments 0,1,2,3....6,7

base 10 systme dcimal 10 lments 0,1,2,3....6,7,8,9

base 16 systme hexadcimal 16 lments 0,1,2,3....A,B,C,D,E,F

- Dans le domaine informatique, l'unit d'information lors d'une transmission de

donne est l'octet Un octet est une succession de 8 bits valant 1 ou 0. Une succession de n bits

est galement appele mot.

Numration binaire : (Base 2)

Les chiffres 0 et 1 suffisent exprimer n'importe quel nombre. C'est le langage de base

des systmes automatiques et informatiques : un vnement est vrai (1) ou faux (0).


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Conversion de la base 2 en base 10 :

b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

Exemple : 1 1 0 1

Le passage du binaire au dcimal se fait en additionnant tous les poids des 1 :

1101(2) = 1x 23+ 1x 22+ 0x 21+ 1x 20= 13(10)

Numration hexadcimale : (Base 16)

La base 16 est trs utile car 4 bits binaires permettent de numroter de 0 15 ; il y a

donc correspondance directe entre un caractre hexadcimal et un quartet (4 bits).

Exemple : F(16) = 15 (10) = 1111 (2)

Dcimal Binaire Hexadcimal

0 0000 01 0001 12 0010 23 0011 34 0100 45 0101 5

6 0110 67 0111 78 1000 89 1001 910 1010 A11 1011 B12 1100 C13 1101 D14 1110 E15 1111 F


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2.Organisation de la chane dinformation

Acqurir les informations

Dans un systme automatis, la fonctionacqurir les informations est ralise par les

capteurs. Le rle du capteur est d'envoyer une information, associe auphnomne physique

dtect par le capteur (position, vitesse, temprature, pression, force... etc) :

ACQUERIR LES

INFORMATIONS

phnomne

physique

information

CAPTEUR

Energie

(sous forme lectrique ou autre)


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Traiter les informations en combinatoireDans le domaine des automatismes, l'algbre logique est utilis dans le traitement des

signaux logiques afin de raliser une partie commande cble (lectrique, lectronique,

pneumatique) ou en complment dun traitement squentiel des informations (GRAFCET).

OPERATIONS DE BASE DE L'ALGEBRE LOGIQUE

FONCTION OUI ou galit logique

Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme

S = a

FONCTION NON ou inversion logique


S = /a

FONCTION ET ou produit logique :


S =

FONCTION OU ou somme logique


S =

a S0 0

1 1

a S0 1

1 0

a b S0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

a b S0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

a=1

=1

a

a

b

>=1a

b

S

&a

b

S

a b


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FONCTION NON ET :


S =

FONCTION NON OU


S =

PROPRIETES DE L'ALGEBRE LOGIQUE

Comme en algbre classique, les oprations de base se combinent en des quations sur

lesquelles on opre des transformations en utilisant les proprits ci-dessous.

Commutativit, associativit, distributivit :

commutativit a b = b . a a + b = b + a

associativit a (b c) = (a . b).c a + (b + c) = (a + b) + c

distributivit a (b + c) = a . b + a . c a + (b c) = (a + b) . (a + c)

Rgle de complmentation :

Le complment d'une expression logique s'obtient en complmentant chacun des termes et en

changeant les signes + en et inversement . Donc :

baba=+

baba+=

a b S

0 0 10 1 1

1 0 1

1 1 0

a b S

0 0 10 1 0

1 0 0

1 1 0

a b

a

b

>=1a

b

S

&a

b

S


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Traiter les informations en squentiel

Le GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes /Transitions ou GRAFCET est

apparu dans les annes 70. Il est utilis pour la conception, la ralisation et l'exploitation des

systmes automatiss.

C'est une reprsentation graphique qui dcrit l'volution des cycles d'un automatisme

squentiel.

REGLES D'ECRITURE DU GRAFCET :

Le Grafcet se compose :

d'tapes auquelles sont associes desactions

detransitions auquelles sont associes desconditions ( ourceptivits )

de liaisons orientes reliant les tapes aux transitions et les transitions aux tapes

Les tapes actives au dbut du cycle sont nommes tapes initiales et sont indiques

par un carr double.

REPRESENTATION GRAPHIQUE DU GRAFCET :

05 01

entre

tape

sortie

tape initiale

transition

10

11

OUVRIR PORTE

ALLUMER LAMPE

porte ouverte

action associe l'tape 10

action associe l'tape 11

condition associe la transition 10/11

13

vers tape 14

14

depuis tape 13

=1

condition toujours

vraierenvoi de

destination

renvoi

d'origine


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REGLES D'EVOLUTION DU GRAFCET :

Rgle 1 : Situation initiale (tapes initiales)

La situation initiale du Grafcet caractrise le

comportement initial de la P.C. vis--vis de laP.O.

Elle correspond aux tapes actives au dbut du

fonctionnement (tapes initiales indiques par un

carr double). Il y a toujours au moins une tape

initiale.

Rgle 2 : Franchissement d'une transition

L'volution de la situation du Grafcet correspond

au franchissement d'une transition. On passe del'tape n l'tape n+1 lorsque :

la transition est valide : tapes prcdentes

actives.

la condition (rceptivit) associe cette

transition est vraie.

Si ces deux conditions sont ralises, la transition

est obligatoirement franchie.

Rgle 3 : Evolution des tapes actives

Le franchissement d'une transition entrane

simultanment l'activation de toutes les tapes

immdiatement suivantes et la dsactivation de

toutes les tapes immdiatement prcdentes.

Rgle 4 : Franchissements simultans

Plusieurs transitions simultanment

franchissables sont simultanment franchies.Pour montrer cette condition, on reprsente le

groupement de liaisons par deux traits parallles :

divergence ou convergence en "ET" .

Rgle 5 : Activation et dsactivation

simultanes

Si, au cours du fonctionnement, une tape est

simultanment active et dsactive, alors elle

reste active.

n

n+1

elle correspond aux

tape active

au dbut du cycle

transition valide

d =1

Transition franchissable :

Transition franchie :

n

n+1

tape dsactive

transition franchie

d

tape active

13 23

r =1

30

Transitions simultanment franchissables :

condition "r" vraie

Transitions simultanment franchies :

13 23

r

30transition franchie

Situation initiale :

00

01

tapes initiales


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DIFFERENTES STRUCTURES DU GRAFCET :

10

11

12

13

20

21

30

31

0

1

214

10

11

12

13

14

20

21

30

31

0

1

2

Grafcet squence unique (grafcet linaire) : Grafcet squences exclusives :

Grafcet squences simultanes :

Reprise de squence

Saut de squence

divergence en "ou"

convergence en "ou"

divergence en "et"

convergence en "et"

Reprise et saut de squences :


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NIVEAUX DE REPRESENTATION :

Le Grafcet du point de vue systme se situe au niveau du cahier des charges : seules lestches principales du systme sont dcrites. Ce grafcet ne prsume pas des choix faire pour

la PO et la PC :

10

11

12

P.C. P.O.

POUSSER CARTON

dpart cycle

carton vacu

Zones inconnues

Le Grafcet du point de vue P.O. (Partie Oprative) prcise les actions et les mouvements

engendrs par les actionneurs ou les informations provenant des capteurs. La PC est inconnue

mais les choix concernant les actionneurs sont faits :

10

11

12

SORTIR VERIN 3C

RENTRER VERIN 3C13

P.C. P.O.actions

informations

Zone inconnue

dpart cycle

vrin sorti

vrin rentr

Actionneursconnus

Le Grafcet du point de vue P.C. (Partie Commande) exprime les ordres envoys par la PC

vers la PO et les informations attendues en retour. Les choix concernant les practionneurs et

les capteurs sont faits :

10

11

12

Y3013

P.C. P.O.ordres

compte-rendus

Pr-actionneurs

Sdcy

s31

s30

Y31

10

11

12

13

Sdcy

s31

s30

Y31

Avec distributeur bistable : Avec distributeur monostable :

(le vrin reste sorti)

(le vrin rentre)

connus

et capteurs

Entres / sortiesconnues

Y31


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IV. Lintgration


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objet

Zone de dtection

limite qques mm

Face sensible

Dtection d'objet m assif Dtection de l iquide travers une cloison

Fiche ressource : LES CAPTEURS

Dsignation Principe, Caractristique Schma

Interrupteur de position

lectromcanique

ils contiennent un (ou plusieurs) contacts

lectriques commande mcanique.Ils sont constitus d'uncorps, surmont d'unette

adapte au besoin de dtection (galet, poussoir,

tige...).

Tous matriaux dtects, avec contact direct

Interrupteur lame souple(ILS)

Constitu d'un contact lectrique mtallique souple

sensible au champ magntique d'un objet

magntis, provoquant la fermeture du contact.

Utiliss habituellement sur les vrins piston

magntique.

Matriaux magntiques dtects

Dtecteurs de pression

(pressostat, vacuostat)Constitus d'une membrane lastique qui

se dforme sous laction de la pression (ou

du vide) dtecter, provoquant la

fermeture dun contact.Pression pneumatique

Dtecteur photolectriquede type barrage Un metteur de lumire est plac face un

rcepteur photosensible : lorsqu'un objet non-

translucide coupe le faisceau lumineux, lercepteur dlivre un signal

Tous matriaux (non translucides)

Dtecteur photolectriquede type reflex L'metteur et le rcepteur sont placs dans le

mme botier et c'est un rflecteur qui renvoie lefaisceau lumineux vers le rcepteur, qui dlivre unsignal.

Tous matriaux (non translucides)

Dtecteur photolectriquede type proximit

L'metteur et le rcepteur sont placs dans le

mme botier, et c'est l'objet dtecter qui renvoie

le faisceau lumineux vers le rcepteur, qui dlivre

un signal.

Matriaux suffisamment rflchissants

Dtecteur de proximit

inductif (DPI)

La prsence d'un objet conducteur perturbe un

champ lectromagntique et le dtecteur dlivre

alors son signal.

Tous matriaux mtalliques conducteurs

Dtecteur de proximit

capacitif

L'approche d'un objet quelconque (voire mme

liquide) provoque une variation de capacit et il

dlivre alors son signal.

Tous matriaux

1413

2221NC

NO

+ -

metteur rcepteur

objet

EMETTEUR

+24v

-

RECEPTEUR

+24v

-

S

metteur-rcepteur rflecteur (miroir)

objet + -

+24v

-

S

metteur-rcepteur

objet

+ -

+24v

-

S

+ -+24v

-

S

+ -+24v

-

S


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Fiche ressource : La boucle de mise en nergie

Les lments de la bouche au niveau de la chane dnergie

Lnergie est dlivre au systme par un distributeur 3/2 monostable (sectionneurpneumatique), la prsence dnergie est dtecte par un pressostat.

Les lments de la boucle au niveau de la chane dinformation

Une logique cble permet la mise et le maintien en nergie du systme par loprateur sous

certaines conditions :

- Prsence dnergie pneumatique : pressostat- Prsence dnergie lectrique : Relais de scurit activ- Automate en RUN : chien de garde, sortie 0 1


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Fiche ressource : Le GEMMA et le GRAFCET de conduite

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