Remerciez-le!

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

DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 1 Chapitre 1 DUT2-GEII

DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 1 Chapitre 1 DUT2-GEII Automates Programmables Industriels Domaine Contrôle-commande des systèmes 1.1 Généralités sur les Systèmes Automatisés de Productions Un système automatisé :  est piloté par un programme.  effectue un ensemble d'opérations sans l'intervention d'une personne.  répète toujours le même cycle d'opérations. Un système de production est dit automatisé lorsqu’il peut gérer de manière autonome un cycle de travail préétabli qui se décompose en séquences et/ou en étapes. Les systèmes automatisés, utilisés dans le secteur industriel, possèdent une structure de base identique. Ils sont constitués de plusieurs parties plus ou moins complexes reliées entre elles :  la partie opérative (PO);  la partie commande (PC) ou système de contrôle/commande (SCC);  la partie relation (PR) de plus en plus intégrée dans la partie commande. Figure 1: structure d'un système automatisé Figure 1.1 : Structure d’un système automatisé DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 2 1.1.1 Descriptions des différentes parties 1.1.1.1 La partie opérative C’est la partie visible du système. Elle comporte les éléments du procédé, c’est `a dire : -des pré-actionneurs (distributeurs, contacteurs) qui reçoivent des ordres de la partie commande; -des actionneurs (vérins, moteurs, vannes) qui ont pour rôle d’exécuter ces ordres. Ils transforment l’´energie pneumatique (air comprimé), hydraulique (huile sous pression) ou électrique en énergie mécanique; -des capteurs qui informent la partie commande de l’exécution du travail. Par exemple, on va trouver des capteurs mécaniques, pneumatique électriques ou magnétiques montés sur les vérins. Le rôle des capteurs (ou détecteurs) est donc de contrôler, mesurer, surveiller et informer la PC sur l’évolution du système. 1.1.1.2 La partie commande Ce secteur de l’automatisme gère selon une suite logique le déroulement ordonné des opérations à réaliser. Il reçoit des informations en provenance des capteurs de la Partie Opérative, et les restitue vers cette même Partie Opérative en direction des pré- actionneurs et actionneurs. 1.1.1.2 La partie relation Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet à l’opérateur de commander le système (marche, arrêt, départ cycle …). Il permet également de visualiser les différents états du système à l’aide de voyants, de terminal de dialogue ou d’interface homme-machine (IHM). 1.1.2 Différents types de commande 1.1.2.1 le système automatisé combinatoire Ces systèmes n’utilisent aucun mécanisme de mémorisation : à une combinaison des entrées ne correspond qu’une seule combinaison des sorties. La logique associée est la logique combinatoire. Les outils utilisés pour les concevoir sont l’algèbre de Boole, les tables de vérité, les tableaux de Karnaugh. Exemple sur la figure 1.2 : si la présence de l’objet à transférer est détectée par le capteur de présence ”p”, alors le vérin –poussoir P entrera en fonction si l’opérateur du poste 1 ou celui du poste 2, appuie sur le bouton poussoir correspondant (BP1 ou BP2) . Exercices d’application 01. DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 3 Les systèmes automatisés utilisant la technique ”combinatoire” sont aujourd’hui très peu utilisés. Ils peuvent encore se concevoir sur des mécanismes simples où le nombre d’actions à eﬀectuer est limité (ex : pilotage de 2 vérins). Ils présentent en outre l’avantage de n’utiliser que très peu de composants (vérins, distributeurs, capteurs, cellules). 1.1.2.2 le système automatisé séquentiel Ces systèmes sont les plus répandus dans le domaine industriel. Le déroulement du cycle s’effectue étape par étape. A une situation des entrées peuvent correspondre plusieurs situations de sortie. La sélection d’une étape ou d’une autre dépend de la situation antérieure du dispositif. Exemple sur la ﬁgure 1.3 : le système place les objets côte à côte 3 par 3, sur un tapis d’´evacuation 2. Ainsi placés les objets sont emmenés vers un dispositif de conditionnement sous filme plastique rétractable. La logique associée est appelée logique séquentielle. Elle peut être avec commande : pneumatique, c’est alors de la logique câblée ou électrique, c’est de la logique programmée. Remarque 1 Figure 1.2 : Système automatisé combinatoire DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 4 1.1.2.3 la logique programmée : Commande électrique L’élément principal s’appelle l’Automate Programmable Industriel ou l’API. La détection est électrique. Le pilotage des actionneurs se fait par l’intermédiaire de relais ou de distributeurs. Il existe sur le marché de nombreuses marques d’automates : Télémécanique, Siemens, Omron, Allen Bradley, Cegetel ect. 1.1.2.4 la logique câblée : Commande pneumatique L’élément principal s’appelle module séquenceur et l’association de modules constitue un ensemble appelé séquenceur. La détection est pneumatique, le pilotage des distributeurs se fait par une action de l’air comprimé sur un piston qui fait déplacer le tiroir du distributeur à droite ou à gauche. L’ensemble, appelé tout pneumatique, est homogène et ﬁable. 1.1.2.5 les systèmes asservis Pour ces systèmes, on désire que la sortie suive avec précision les variations de l’entrée, et ceci avec un temps de réponse réduit. C’est le cas des régulations analogiques. Figure 1.3 : Système automatisé séquentiel DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 5 1.2 Domaines d’application des systèmes automatisés Aujourd’hui, il serait difficile de concevoir un système de production sans avoir recours aux différentes technologies et composants qui forment les systèmes automatisés. 1.2.1 Les avantages  La capacité de production accélérée;  L’aptitude à convenir à tous les milieux de production;  La souplesse d’utilisation;  La création de postes d’automaticiens. 1.2.2 Les inconvénients  Le coût élevé du matériel, principalement avec les systèmes hydrauliques;  La maintenance doit être structurée;  La suppression d’emplois. 1.2.3 Exemples de domaines d’application Figure 1.4 : Schéma d’une boucle d’asservissement DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 6 Figure 1.5 : industrie du bois avec les opérations de sciage et d’usinage de bois Figure 1.6 : Mireuse, industrie de brasseries avec l’inspection des bouteilles à bout casé ou présence des résidus. DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 7 Figure 1.7 : industrie d’automobile avec l’utilisation des robots industriels pour effectuer l’assemblage et la peinture des carrosseries Figure 1.8 : Ouvertures automatisé des portes et fenêtres, gestion centralisé des bâtiments DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 8 1.3 Exemples de quelques capteurs 1.3.1 Définition Un capteur est un organe de prélèvement d'informations qui élabore, à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (généralement électrique) représentative de la grandeur prélevée, et utilisable à des fins de mesure. Représentation fonctionnelle Rôle du capteur Parmi les informations de toutes natures issues de notre environnement, on distingue les grandeurs physiques associées à des événements climatiques, géométriques ou encore lumineux ou temporels. Le rôle du capteur est de rendre exploitable ces différentes grandeurs physiques en vue de leur traitement ultérieur.  Mesure de présence : indique la présence d'un "objet" à proximité immédiate;  Mesure de position, de déplacement ou de niveau : indique la position courante d'un objet animé d'un mouvement de rotation ou de translation;  Mesure de vitesse : indique la vitesse linéaire ou angulaire d'un "objet";  Mesure d'accélération, de vibrations ou de chocs;  Mesure de débit, de force, de couples, de pressions;  Mesure de température, d'humidité Saisir et Convertir Grandeur physique  Variation d’une grandeur  Changement d’état Images informationnelle  Signal analogique  Signal logique Capteur Energie Figure 1.9 : Représentation fonctionnelle : capteur DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 9 1.3.1.1 classification des capteurs La grandeur de sortie du capteur peut varier :  de manière binaire (information vraie ou fausse), c'est le capteur Tout Ou Rien (TOR);  de façon progressive (variation continue), c'est le capteur analogique;  d'échelon de tension ou de courant, c'est le capteur numérique. Exemples Schéma ! 1.3.2 Le capteur TOR On peut classer les capteurs TOR en 4 familles  Les interrupteurs de position électromécaniques actionnés par contact direct avec des objets ou des pièces;  Les détecteurs de proximité inductifs et magnétiques pour détecter sans contact physique et à faible distance du métal;  Les détecteurs de proximité capacitifs, pour détecter sans contact physique et à faible distance des objets de natures diverses;  les détecteurs photoélectriques pour détecter des objets situés jusqu'à plusieurs dizaines de mètres. 1.3.2 les capteurs analogiques Ce sont des capteurs qui ne donnent pas une valeur 1 ou 0 logique, mais plutôt délivrent un signal analogique qui varie de manière continue par rapport la grandeur physique à mesurer. Exemple de mesure possible  Mesure de position ;  Mesure de niveau ;  Mesure de déplacement  Mesure de température  Mesure de pression  Mesure de PH 1.4 Les automates programmables 1.4.1 Historique Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années soixante, à la demande de l'industrie automobile américaine, qui réclamait plus d'adaptabilité de leurs systèmes de commande. DUT1-GEII-chap1 Contrôle-commande des systèmes ADE-Page 10 Les coûts de l'électronique permettant alors de remplacer avantageusement les technologies actuelles. Avant : utilisation de relais électromagnétiques et de systèmes pneumatiques pour la réalisation des parties commandes : c’est la logique câblée. Inconvénients : cher, pas de flexibilité, pas de communication possible. Solution : utilisation de systèmes à base de microprocesseurs permettant une modification aisée des systèmes automatisés : c’est la logique programmée Les ordinateurs de l'époque étant chers et non adaptés aux contraintes du monde industriel, les automates devaient permettre de uploads/Industriel/ chapitre-1-api-dut2-geii.pdf