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LES SYSTEMES AUTOMATISES I-LES SYSTEMES I.1. FONCTIONS GLOBALES D’UN SYSTEME La

LES SYSTEMES AUTOMATISES I-LES SYSTEMES I.1. FONCTIONS GLOBALES D’UN SYSTEME La fonction globale de tous système est de conférer une valeur ajoutée à un ensemble de matiéres d’oèuvre dans un environnement ou contexte donné. Ensemble de matières d’oeuvre entrantes Ensemble de matières d’oeuvre sortantes Munies d’une VALEUR AJOUTEE I.1. EXEMPLES DE SYSTEMES SYSTEME MTIERES D’OEUVRE ENTRANTES MTIERES D’OEUVRE SORTANTES VALEUR AJOUTEE CONTXTE Entreprise de presse Informations revues journaux mise en forme commentaire diffusion public visé lois sur la presse,... Centrale électrique énergie: pétrole charbon gaz,... énergie électrique conversion sous une forme plus aisément distribuable prix des matières premiéres consommation Usine D ’assemblage composants, piéces détechées constituants et équipements assemblage consommation prix concurence, sous-traitance Centre de formation stagiaires stagiaires formés savoir et savoir-faire acquis niveau de formation préalable, moyens de formation Centre de soins Malades individus soignés soins, bonne santé sécurité sociale, moyens et personnels 1 SYSTEME contexte contexte II- L’AUTOMATISATION DES PRODUCTIONS II.1. OBJECTIFS DE L’AUTOMATISATION DES PRODUCTIONS Les productions industrielles sont de plus en plus automatisées. Ces progrés concernent: -L’automatisation d’opérations autrefois entiérement manuelles, par exemple, les assemblages, les contrôles,... -L’automatisation plus poussée d’opérations déjà partiellement automatisées, par exemple: *Le passage en automatique de machines semi-automatique, *Le remplacement de machines rigides (ne fabriquant qu’un seul type de produit) par des machines flexibles suscemptibles d’opérer sur plusieurs variantes de produits. Parmi les objectifs poursuivis par une automatisation on peut trouver: -la recherche de coûts plus bas pour le produit, par réduction des frais de main-d’oeuvre, d’économie de matiére, d’économie d’énergie,... -la suppression de travaux dangereux ou pénibles, et l’amélioration des conditions de travail par l’ennoblissement des tâches. -la recherche d’une meilleure qualité du produit, en limitant le facteur humain, et en multipliant les contrôles automatisés,... -la réalisation d’opérations impossibles à contrôler manuellement ou intellectullement, par exemple des assemblages miniatures, des opérations trés rapides, des coordinations complexes,... II.1. L’AUTOMATISATION AU SERVICE DE LA COMPETITIVITE DU PRODUIT Dans une économie de marché, toute automatisation a pour objectif d’aider à la compétitivité du produit, soit directement (coût, qualité...), soit indirectement (amélioration des conditions de travail...). 2 COMPETITIVITE DU PRODUIT COÛT -main-d’oeuvre -matières -énergie INNOVATION -performances -esthétique -optimisation -fiabilité -endurance QUALITE -réseaux de vente -stocks -service aprés-vente DISPONIBILITE III- STRUCTURE DES SYSTEMES AUTOMATISES Chaque système automatisé comporte deux parties: une PARTIE OPERATIVE (PO) chargée d’exécuter un travail; une PARTIE; COMMANDE (PC) destinée à assurer le fonctionnement de la PO. Entre ces deux éléments sont échangées des informations sous formes de » variables. on distingue: -Les variables d’entrées qui partent de la PO vers la PC -Les variriables de sorties qui vont de la PC vers la PO IV- EVOLUTION DES BESOINS EN AUTOMATISATION La premiére qualité d’un automatisme est de ne pas être figé dans sa conception.Aujourd’hui de nouvelles exigences apparaissent concernant la PRODUCTION, la QUALITE, la FLEXIBILITE, la SURETE, l’EVOLUTIVITE,... induisant une COMPLEXITE croissante qu’il s’agit de maitriser. 3 PARTIE COMMANDE PARTIE OPERATIVE FLEXIBILITE capable d’opérer sur plusieurs variété de produits EVOLUTIVITE les pièces et les opérations à réaliser peuvent évoluer dans le temps QUALITE contrôles plus nombreux et plus rigoureux des produits COORDINATION elle est nécessaire avec les machines situées en amont et en aval PROCEDE il est souvent plus complexe et plus difficile à automatiser SURETE sécurité + disponibilité DIALOGUE dialogue hommes- machines plus clair et plus complet pour tous GESTION elle exige des informations fournies par l’automatisme AUTOMATISATION de COMPLEXITE CROISSANTE V- EVOLUTION DE LA STRUCTURE D’UN AUTOMATISME La première qualité d’un automatisme est de ne pas être figé dans sa conception. une bonne automatisation doit être flexible et évolutive. Le développement de l’automatisation induit une évolution de la structuration des parties commandes. Les machines, autrefois autonomes, se sont associées en cellules pour plus d’efficacité. Aujourd’hui à chaque machine ou sous machine, est associée une partie commande propre et disposée à proximité afin de faciliter les interventions (mise en route, réglages, maintenance,...). Dans les cellules flexibles ainsi réalisées, les parties commandes sont reliées entre elles par liaison iso-niveaux (commande répartie) et vers un niveau supérieur de supervision par liaisons inter-niveaux (commandes hiérarchisées). V-1 MACHINE AUTONOME Chaque machine ne réalise qu’une étape dans l’élaboration du produit. Les chargements et les manutentions sont nombreux et couteux, car souvent manuels. Entrée Sortie V-2 MACHINE ASSOCIEES EN LIGNE, NON COORDONNEES Plusieurs machines sont associées pour constituer une ligne de production, le produit passe automatiquement d’une machine à la suivante. Ce type d’association reste cependant rigide et s’adapte difficilement aux évolutions de produits. Entrée Sortie 4 Partie Commande Partie Commande Machine N°1 Machine N°2 Partie Commande Machine N°1 Machine N°3 Partie Commande V-3 COMMANDE CENTRALISEE DE PLUSIEURS MACHINES La nécessaire coordination à conduit à centraliser la commande. Mais ce type de commande trop centralisée entraine des problémes : le systéme est difficile d’exploitation, les incidents locaux provoquent des arrêts généraux. Entrée Sortie V-4 COMMANDE DECENTRALISEE ET COORDONNEE Pour assouplir l’association de plusieurs machines, pour avoir une plus grande adaptabilité aux évolutions des produits, pour éviter qu’un incident local ne provoque un arrêt général, dans cette architecture chaque machine posséde sa partie commande et la coordination est assurée par un niveau supérieur. Entrée Sortie V-5 COMMANDE HIERARCHISEE Le besoin de flexibilité conduit à prévoir des transferts libres de produits de machine à machine: une machine donnée peut traiter ou non le produit présenté. Cette structure comprend deux niveaux de commandes: - une liaison horizontale entre les commandes (iso-niveau) 5 Partie Commande Partie Commande Machine N°1 Machine N°2 Machine N°1 Partie Commande Machine N°1 Machine N°1 Machine N°3 Partie Commande COORDINATION - une laison verticale entre ce réseau et le systéme global de supervision ou de gestion (inter-niveau). vers niveau supérieur Liaisons inter-niveaux Liaison iso-niveaux Entrée Sortie VI-STRUCTURE FONCTIONNELLE D’UN AUTOMATISME PARTIE COMMANDE Commande Acquisition PARTIE OPERATIVE VI-1 LA PARTIE COMMANDE 6 Partie Commande Machine N°2 Partie Commande Machine N°1 Machine N°3 Partie Commande SUPERVISION UNITE DE DIALOGUE UNITE DE TRAITEMENT COMMUNICATION Préactionneurs CAPTEURS ACTIONNEURS PROCESSUS Elle a en charge trois rôles essentiels. -Dialogue avec la machine. C’est elle qui émet les ordres vers la PO, et recoit les informations sur l’état d’évolution du process. -Dialogue homme/machine. Pour exploiter, régler, dépanner, elle recoit des consignes émises par le personnel et doit lui fournir des comptes rendu sur l’état de la machine. -Communication avec d’autres machine. Lorsque plusieurs machines sont associées à la même production, les différentes PC doivent dialoguer entre elles pour assurer leur synchronisation. La partie commande d’un automatisme peut être realisée en emploiyant soit: -Une technologie à logique câblée. Systéme de relais, de séquenceurs électriques ou pneumatiques. Avec cette technomogie le fonctionnement de la machine est directement lié au câblage.C’est un systéme peu évolutif et peu évolutif et peu adaptable car toute modification du programme nécessite une modification du câblage. a b k c d X = (a.b +c.d).k -Une technologie à logique programmée. Le fonctionnement d’un équipement est traduit en équations booléennes. La commande est donc une équation mathématique pouvant une succesion d’états, d’un état initial à un état final. Le programme de fonctionnement est enregistré dans une mémoire. toute modification du fonctionnement se limite à une modification du programme. VI-2 PARTIE OPERATIVE C’est l’ensemble des fonctions physiques et mécaniques nécessaire à la réalisation d’une action de production. On en distingue deux grande familles: -Les systémes de transformation de matière (usinage, déformation,...) -Les systémes transitiques (convoyeurs, chariot filoguidé,pont roulant...) Cette PO comprend générallement: VI-2-1 Les capteurs Dispositifs sensibles aux variations de grandeurs physiques, et fournissant une information utilisable.Ils captent les déplacements du process, ou son évolution, et transmettent ces indications à la partie commande. Ils peuvent détecter des positions, des températures, des débits,des contraintes, des vitesses, des forces, des accélérations,etc. 7 X VI-2-2 Les actionneurs Organes destinés à mouvoir ou à mettre en oeuvre le processus. On trouve trois technologies principales: -Les actionneurs électriques Ils utilisent l’énergie électrique et prennent des formes variées: moteurs, électro-aimant, téte de soudure, téte de découpe,résistance de chauffage. -Les actionneurs pneumatiques. Les vérins pneumatiques sont trés utilisés: transfert, serrage, marquage, maintient. -Les actionneurs hydraulique. Vérins ou moteurs. Ils sont employés lorsque les efforts à développer sont important (presse), ou lorsque l’on veut contrôler l’avance lente d’un outil. VI-2-3 Les pré-actionneurs Eléments permettant à la commande de piloter l’apport d’énergie de puissance aux actionneurs. Ce sont essentiellement les contacteurs, les relais, les distributeurs... 8 uploads/Industriel/ chapitre1-systeme-automatise.pdf