Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Bases de la technique d‘automatisation Livre technique N° de commande : 563061

Bases de la technique d‘automatisation Livre technique N° de commande : 563061 Situation : 01/2008 Auteurs : F. Ebel, S. Idler, G. Prede, D. Scholz Lay-out : 05/2008, F. Ebel © Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Allemand, 2008 Internet : www.festo-didactic.com E-mail : did@de.festo.com Toute communication ou reproduction de ce document, toute exploitation ou communication de son contenu sont interdites, sauf autorisation expresse. Tout manquement à cette règle est illicite et expose son auteur au versement de dommages et intérêts. Tous droits réservés, particulièrement le droit de déposer des modèles d’utilité ou des modèles de présentation. La reproduction partielle du présent document est réservée aux ayant-droits et uniquement à des fins pédagogiques. Remarque : Il est possible que la présente brochure fasse uniquement mention des enseignants, étudiants etc. Il va de soi qu’elle s’adresse également aux enseignantes, étudiantes etc. L’absence de déclinaison au féminin dans le présent document n’est en aucun cas l’expression d’une quelconque discrimination. Elle vise uniquement à faciliter la lecture et la compréhension des formulations. © Festo Didactic GmbH & Co. KG • 563061 3 Contenu 1 Comment les ingénieurs travaillent-ils ? ________________________________________________ 7 1.1 Dessins techniques et nomenclatures ___________________________________________________ 8 1.2 Schémas d’ensemble ______________________________________________________________ 11 1.3 Diagrammes séquentiels et programmes ______________________________________________ 12 1.4 Schéma technologique et schéma de principe __________________________________________ 13 1.5 Calculs et simulation ______________________________________________________________ 14 2 La technique d’automatisation, partie intégrante des sciences techniques __________________ 15 2.1 Principaux jalons de l’histoire de la technique d’automatisation ___________________________ 15 2.2 Conséquences de l’automatisation pour l’homme _______________________________________ 17 3 Principes de base électrotechniques _________________________________________________ 19 3.1 Courant continu et courant alternatif _________________________________________________ 19 3.2 Résistance électrique et puissance électrique __________________________________________ 20 3.2.1 Conducteur électrique _____________________________________________________________ 20 3.2.2 Résistance électrique ______________________________________________________________ 20 3.2.3 Loi d’Ohm _______________________________________________________________________ 21 3.2.4 Puissance électrique_______________________________________________________________ 21 3.3 Mode de fonctionnement d’un pilote électrique (électro-aimant) ___________________________ 22 3.3.1 Structure d’un pilote électrique ______________________________________________________ 23 3.3.2 Utilisations des pilotes électriques ___________________________________________________ 23 3.4 Mode de fonctionnement d’un condensateur électrique __________________________________ 24 3.5 Mode de fonctionnement d’une diode ________________________________________________ 25 3.6 Mode de fonctionnement et structure des commutateurs _________________________________ 26 3.6.1 Contact à fermeture _______________________________________________________________ 26 3.6.2 Contact à ouverture _______________________________________________________________ 27 3.6.3 Inverseur ________________________________________________________________________ 27 3.7 Relais et contacteurs ______________________________________________________________ 28 3.7.1 Applications des relais _____________________________________________________________ 28 3.7.2 Structure d’un relais _______________________________________________________________ 29 3.7.3 Relais temporisé __________________________________________________________________ 30 3.8 Fonction et structure du bloc d’alimentation ___________________________________________ 32 3.9 Mesure dans un circuit électrique ____________________________________________________ 33 3.9.1 Procédure de mesure dans un circuit électrique _________________________________________ 34 Contenu 4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG• 563061 4 Capteurs ________________________________________________________________________ 37 4.1 Capteurs de proximité _____________________________________________________________ 37 4.1.1 Capteurs magnétiques _____________________________________________________________ 38 4.1.1 Capteurs électroniques ____________________________________________________________ 39 4.1.2 Capteurs de proximité inductifs ______________________________________________________ 40 4.1.3 Capteurs de proximité capacitifs _____________________________________________________ 41 4.1.4 Capteurs de proximité optiques ______________________________________________________ 42 4.2 Capteurs de pression ______________________________________________________________ 45 4.2.1 Manocontacts mécaniques avec signal de sortie binaire __________________________________ 45 4.2.2 Manocontacts électroniques avec signal de sortie binaire ________________________________ 46 5 Principes de base pneumatiques ____________________________________________________ 47 5.1 Principes physiques de base ________________________________________________________ 48 5.1.1 Unités de base ___________________________________________________________________ 48 5.1.1 Unités dérivées ___________________________________________________________________ 48 5.1.2 Loi de Newton ____________________________________________________________________ 48 5.1.3 Pression _________________________________________________________________________ 49 5.2 Propriétés de l’air _________________________________________________________________ 50 5.2.1 Loi de Boyle-Mariotte ______________________________________________________________ 50 5.2.2 Loi de Gay-Lussac _________________________________________________________________ 51 5.2.3 Équation générale des gaz __________________________________________________________ 52 5.3 Composantes d’une commande pneumatique et fonctions afférentes _______________________ 53 5.4 Fonctions et caractéristiques des actionneurs – vérins pneumatiques ______________________ 55 5.4.1 Vérin à simple effet ________________________________________________________________ 55 5.4.2 Vérin à double effet _______________________________________________________________ 55 5.4.3 Réglage de la vitesse des vérins à simple effet __________________________________________ 56 5.4.4 Réglage de la vitesse des vérins à double effet _________________________________________ 58 5.5 Fonctions et caractéristiques des distributeurs pneumatiques _____________________________ 60 5.5.1 Désignations et symboles des distributeurs pneumatiques _______________________________ 61 5.5.2 Modes de commande des distributeurs pneumatiques ___________________________________ 62 5.5.3 Commande d’un vérin à simple effet __________________________________________________ 62 5.5.4 Commande d’un vérin à double effet __________________________________________________ 63 5.6 Fonctions et caractéristiques des entraînements pneumatiques ___________________________ 64 5.6.1 Entraînements guidés, vérins sans tige et vireurs _______________________________________ 64 5.6.2 Pinces pneumatiques ______________________________________________________________ 65 5.7 Représentation des commandes pneumatiques dans le schéma d’ensemble _________________ 67 5.7.1 Désignation des symboles dans les schémas d’ensemble _________________________________ 68 Contenu © Festo Didactic GmbH & Co. KG • 563061 5 6 Actionneurs électriques ____________________________________________________________ 71 6.1 Principes de base physico-techniques d’un moteur à courant continu _______________________ 71 6.1.1 Commande des moteurs à courant continu ____________________________________________ 74 6.1.2 Les électro-aimants : des servomoteurs de conception simple _____________________________ 76 7 Principes de base des techniques de commande _______________________________________ 77 7.1 Structure et mode de fonctionnement d’un automate programmable industriel (API) __________ 79 7.2 Principes de base mathématiques – combinaisons de base d’éléments logiques _____________ 80 7.2.1 Généralités ______________________________________________________________________ 80 7.2.2 Identité (fonction OUI) _____________________________________________________________ 80 7.2.3 Négation (fonction NON) ___________________________________________________________ 81 7.2.4 Conjonction (fonction ET) ___________________________________________________________ 82 7.2.5 Disjonction (fonction OU) ___________________________________________________________ 83 7.2.6 Autres combinaisons logiques _______________________________________________________ 85 7.3 Exemples de structure d’une commande ______________________________________________ 87 8 Applications des relais dans l’électropneumatique _____________________________________ 89 8.1 Commande directe et indirecte par relais ______________________________________________ 89 8.1.1 Commande directe d’un vérin à simple effet ____________________________________________ 90 8.1.2 Commande indirecte d’un vérin à simple effet __________________________________________ 90 8.1.3 Commande d’un vérin à double effet __________________________________________________ 91 8.2 Combinaisons logiques avec relais ___________________________________________________ 92 8.2.1 Montage en parallèle (circuit OU) ____________________________________________________ 92 8.2.2 Montage en série (circuit ET) ________________________________________________________ 93 8.3 Mémorisation des signaux par relais et électrodistributeur bistable ________________________ 94 8.3.1 Mémorisation des signaux par circuit à relais avec automaintien ___________________________ 94 8.3.2 Commande manuelle de course aller et de course retour par relais avec automaintien _________ 95 8.3.3 Mémorisation des signaux par un électrodistributeur bistable _____________________________ 96 8.3.4 Commande de rappel automatique avec électrodistributeur bistable _______________________ 97 8.3.5 Comparaison de la mémorisation des signaux d’un relais à automaintien et d’un électrodistributeur bistable _________________________________________________________ 97 8.4 Circuits à temporisation avec relais ___________________________________________________ 98 8.4.1 Commande d’un vérin dans le temps _________________________________________________ 98 9 Automates programmables industriels (API) __________________________________________ 99 9.1 Généralités ______________________________________________________________________ 99 9.2 Symboles logiques du logiciel de commande FluidSIM® _________________________________ 100 9.3 Programmation d’une commande combinatoire à l’aide d’un API __________________________ 101 9.3.1 Exemple 1 : automaintien _________________________________________________________ 101 9.3.2 Exemple 2 : fonction ET, temporisateur ______________________________________________ 102 9.4 Programmation d’une commande séquentielle à l’aide de chaînes séquentielles _____________ 104 Contenu 6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG• 563061 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • 563061 7 1 Comment les ingénieurs travaillent-ils ? Les sciences techniques forment, à l’instar des sciences humaines, des sciences sociales et des sciences naturelles, une discipline à part entière avec une terminologie, des procédures et des outils bien spécifiques. Il va de soi que ces sciences se basent sur les résultats issus d’autres disciplines, et plus particulièrement des mathématiques et de la physique, mais aussi des sciences sociales. Réciproquement, nombre de connaissances scientifiques découlent des résultats des recherches menées dans le cadre des sciences techniques. À la différence des sciences naturelles, les sciences techniques n’ont pas pour vocation première la recherche fondamentale ou la mise en évidence de lois existantes, mais plutôt l’élaboration de solutions techniques destinées à combler les besoins de l’homme. L’ingénieur adopte systématiquement une approche de résolution de problèmes. Il existe donc des méthodes de travail propres à l’ingénierie, comme l’approche de la boîte noire. Cette approche signifie que les ingénieurs mettent en œuvre des systèmes techniques dans un but bien précis, sans être pour autant obligés de connaître dans le détail le fonctionnement des différents composants et sous-ensembles. Pour l’ingénieur, il suffit de savoir qu’un appareil lambda fournit telle valeur de sortie pour telle valeur d’entrée. Figure 1.1 : représentation d’un système technique sous la forme d’une boîte noire Prenons un exemple : les machines automatisées utilisent des moteurs électriques dont les dimensions et les performances varient énormément d’un modèle à l’autre. Le concepteur de la machine n’a pas besoin de savoir précisément comment fonctionne ce moteur électrique. Il lui suffit amplement de sélectionner un moteur adapté, en se basant sur des grandeurs caractéristiques comme les dimensions, le couple, la vitesse de rotation, la consommation de courant, la puissance etc. La situation est toute autre si un ingénieur est amené à concevoir lui-même des moteurs électriques. Dans ce cas, il a besoin de connaissances détaillées sur le mode de fonctionnement des moteurs électriques, leurs principes physiques de base et leurs composants. 1 Comment les ingénieurs travaillent-ils ? 8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG• 563061 Les sciences de l’ingénieur se distinguent aussi par les modalités de représentation des solutions techniques. En effet, les techniciens ont recours à des supports descriptifs normalisés, principalement axés sur la représentation graphique et utilisés internationalement. Les principaux supports sont les suivants : • Dessins techniques et nomenclatures • Schémas d’ensemble • Diagrammes séquentiels et programmes • Schémas technologiques et schémas de principe 1.1 Dessins techniques et nomenclatures Les dessins techniques servent à décrire la forme des produits. Ils indiquent de manière détaillée les dimensions, les tolérances, la structure de surface et les matériaux des pièces uploads/Industriel/ bases-de-la-technique-d-automatisation-pdf.pdf