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Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Universit

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université M'hamed Bougara - Boumerdès Faculté de technologie Département génie mécanique Domaine : science et technologie Filière : génie mécanique Spécialité : énergétique Présenté par : Chouf Ramzi Hamadou Mohamed Adlen Meddahi Sami Channoufi Mohamed Amine Groupe : D Année universitaire : 2019 /2020 Table des matières Introduction.................................................................................................3 Généralités sur la commande :....................................................................3 1.1 Système :.........................................................................................3 1.2 Classification des systèmes :...........................................................4 1.3 Les systèmes linéaires :...................................................................5 1.4 La commande linéaire :...................................................................6 1.5 Commande des systèmes :..............................................................8 1.5.1 .Commande d'un système en boucle ouverte :..........................8 1.5.2 Insuffisance de la commande en boucle ouverte - Notion de perturbations.......................................................................8 1.5.3 .La commande d’un système bouclé :........................................8 2 Généralité d’un Système automatisé :...................................................9 2.1 Définition de l’automatisation........................................................9 2.2 Définition d’un système automatisé :.............................................9 2.3 Structure d’un système automatisé :..............................................9 2.4 Les différentes parties d’un système automatique et leur constitution :...............................................................................11 2.4.1 Les différentes parties :............................................................11 2.4.2 Leur constitution :....................................................................13 2.4.3 Poste de contrôle :...................................................................13 2.4.4 Avantages de l’automatisation :...............................................13 3 Généralité sur l’évolution de l’automation industrielle : 13 3.1 Historique :.....................................................................................13 3.2 Les automates programmables industriels :..................................14 3.3 Architecture des automates :........................................................17 3.3.1 Le processeur :.........................................................................17 3.3.2 .Les mémoires :........................................................................18 3.3.3 Les modules d’entrées/sorties :...............................................18 3.3.4 L’alimentation électrique :.......................................................21 3.3.5 Les liaisons :..............................................................................21 3.3.6 Éléments auxiliaires :................................................................21 3.4 .Protections de l’automate :..........................................................21 3.5 Fonctionnement de L’API :............................................................23 3.6 Langages de programmation pour API :........................................24 3.7 Avantages et inconvénients de l’API :...........................................26 4 Les automates et la communication....................................................26 4.1 Les bus de terrain :........................................................................26 CONCLUSION :...........................................................................................29 Introduction Le développement des connaissances, et des outils mathématiques, on conduit à un formidable essor des systèmes automatisés, et des systèmes asservis. Mais au fait qu'est-ce qu'un système ? Bien difficile de répondre à une telle question ! Notre point de vue porte sur les systèmes de production en général, nous pouvons néanmoins en donner une définition plus large. L'homme a commencé par penser, concevoir et réaliser. Lorsqu'il a fallu multiplier le nombre d'objets fabriqués, produire en plus grand nombre, l'automatisation des tâches est alors apparue : remplacer l'homme dans des actions pénibles, délicates ou répétitives. Aujourd’hui l’application des automates programmables industriel est pratiquement palpable dans tous les domaines industriels vue sa grande flexibilité et son aptitude à s’adapter. Ce chapitre contient une généralité sur les systèmes et leurs commandes ainsi que l’évolution de l’automatisation avec l’automate programmable industriel. Généralités sur la commande : 1.1 Système : Un système est décrit comme un ensemble d'éléments en interaction entre eux et avec l’environnement, intégré pour rendre à son environnement les services correspondants à sa finalité. Figure I. La représentation symbolique d’un système 1.2 Classification des systèmes : Les systèmes sont classés en fonction de la nature des informations de commande et de mesure, et également en fonction de la nature du traitement de ces informations. a) Les systèmes stochastiques Ce sont des systèmes qui évoluent dans le temps, et qui sont sujets aux effets du hasard. b) Les systèmes déterministes : ce sont des systèmes auxquels si on applique les mêmes entrées, ils produisent les mêmes résultat Dans les systèmes déterministes, on trouve les systèmes à temps continu et les systèmes à temps discrets. Classes des Systèmes Paramètres Paramètre Distribués Groupés Stochastiques Déterministes Continue Discret Linéaire Non linéaire Temps Variant Coeff. Constant Homogène Non Homogène Figure 2 .Nature mathématique des systèmes Dans le monde de l’Automatique [Qui fonctionne tout seul ou sans intervention humaine] Il existe deux types de systèmes : c) Les systèmes à événements discrets qui sont des séquences d’actions dans le temps on cite par exemple les distributeurs automatiques, les ascenseurs, les montages automatique dans les milieux industriels, les feux de croisement etc. d) Les systèmes continus Pour asservir et/ou commander des grandeurs physiques de façon précise et sans aide extérieure par exemple : la vitesse de rotation d’un lecteur CD, l’angle d’une fusée, la position du bras d’un robot, le pilotage automatique d’un avion, le pilotage d’un véhicule électrique. 1.3 Les systèmes linéaires : Les systèmes linéaires sont une classe particulière dont l’importance pratique est remarquable, ils sont décrits par des équations différentielles linéaires. L’hypothèse de linéarité peut être acceptée pour de nombreux systèmes qui évoluent autour d’une position d’équilibre sous l’hypothèse des faibles déviations. D’un point de vue purement technique, les systèmes linéaires vérifient le principe de superposition et le principe d’homogénéité. a) Principe de superposition l’énoncé de ce principe dit que la réponse s (t) d’un système linéaire à une entrée e (t) composée de la combinatoire linéaire de plusieurs entrées. n e(t)=∑ αkek(t) k=1 Est la somme de plusieurs réponses élémentaires sk(t) à chacune des entrées individuelles n s(t)=∑ αksk(t) k=1 b) Principe d’homogénéité Un système vérifie le principe d’homogénéité si pour une entrée αe(t) la sortie est donnée par αs(t). Toutefois, l’hypothèse de linéarité est valide dans un domaine précis. En effet, la plupart des systèmes physiques sont en réalité non linéaire ou font apparaître des phénomènes non linéaires (hystérésis, seuil, zone, morte, frottement sec). Il conviendra donc de toujours justifier en pratique l’hypothèse de linéaire et d’identifier son domaine de validité. 1.4 La commande linéaire : Commander un processus, c’est déterminer les commandes à lui appliquer, de manière à assurer les sorties qui nous intéressent pour un comportement précisé par un cahier des charges. La commande linéaire se divisé en deux parties, c’est pour cela que la commande passive est distinguée de la commande activé a) La commande passive Le principe de la commande passive consiste à modifier structurellement le système à commander afin qu’il réalise au mieux les fonctions souhaitées connues également sous le nom de commande structurelle, cette technique s’applique principalement dans les domaines du contrôle des vibrations (acoustique, mécaniques) affectant les structures mécanique et dans le domaine du contrôle des écoulements laminaires et turbulents. b) La commande active Contrairement à la commande passive, la commande active emploi un dispositif spécifique appelé système de commande afin de modifier le comportement dynamique du système étudié. Le but d’un système de commande est donc d’exercer des actions entraînant une amélioration du comportement du système et de ses performances. L’ensemble des méthodes permettant l’analyse du comportement d’un système donné et la synthèse d’un système de commande satisfaisant des spécifications de performances précises définit la théorie de la commande. 1.5 Commande des systèmes : 1.5.1 .Commande d'un système en boucle ouverte : Un système non perturbé, bien conçu peut donner entière satisfaction, la sortie obtenue étant conforme à la sortie souhaitée, à partir d'une consigne donnée. Figure 3. Commande d'un système en chaîne ouverte 1.5.2 Insuffisance de la commande en boucle ouverte - Notion de perturbations Cependant lorsqu'une perturbation extérieure intervient sur le système, la valeur obtenue en sortie peut être très différente de la valeur souhaitée. Figure 4. Perturbations 1.5.3 .La commande d’un système bouclé : Un système est dit en boucle fermée lorsque la sortie du procédé est prise en compte pour calculer l'entrée. Généralement le contrôleur effectue une action en fonction de l’erreur entre la mesure et la consigne. Le schéma classique d'un système linéaire pourvu d'un régulateur linéaire en boucle fermée est le suivant : Consigne Sortie Figure 5. Commande d’un système bouclé 2 Généralité d’un Système automatisé : 2.1 Définition de l’automatisation L’automatisation d’une production consiste à transformer l’ensemble des tâches de commande et de surveillance, réalisées par des opérateurs humains, dans un ensemble d’objets techniques appelés partie commande. Cette dernière mémorise le savoir faire des opérateurs, pour obtenir l’ensemble des actions à effectuer sur la matière d’œuvre, afin d’élaborer le produit final. 2.2 Définition d’un système automatisé : Un système automatisé ou automatique est un système réalisant des opérations et pour lequel l'homme n'intervient que dans la programmation du système et dans son réglage. Les buts d'un système automatisé sont de réaliser des tâches complexes ou dangereuses pour l'homme, effectuer des tâches pénibles ou répétitives ou encore gagner en efficacité et en précision. L’objectif de l’automatisation des systèmes est de produire, en ayant recours le moins possible à l’homme, des produits de qualité et ce pour un coût le plus faible possible. 2.3 Structure d’un système automatisé : Tout système automatisé est composé de deux parties principales : partie opérative et partie commande. Ces deux parties s’échangent les informations entre elles à l’aide des capteurs et près-actionneurs comme le montre la figure (1,6).La partie opérative procède au traitement des matières d’œuvre afin d’élaborer le produit finale .La partie commande coordonne la succession des actions sur la partie opérative dans le but d’obtenir le produit final. La communication entre la partie opérative et la partie commande se fait par l’intermédiaire d’une interface, cette dernière est constituée par l’ensemble de capteurs et pré-actionneurs. Tout système automatisé peut se décomposer selon le schéma ci-dessous : Figure 6. Structure d'un système automatisé 2.4 Les différentes parties d’un système automatique et leur constitution : 2.4.1 Les différentes parties : a) Partie opérative (PO) Elle agit sur la matière d’œuvre afin de lui donner sa valeur ajoutée. Les actionneurs (moteurs, vérins) agissent sur la partie mécanique du système qui agit à son tour sur uploads/Industriel/ automaes-programmables-industriels-api-avec-sommaire 1 .pdf