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1" " MODULE : API Plan de cours !! Description d’un Système Automatisé de Produ

1" " MODULE : API Plan de cours !! Description d’un Système Automatisé de Production (S.A.P.) !! Automate Programmable Industriel (API) !! Programmation de L'API I-! Introduction "! A la fin des années 60, Un fabricant américain de voitures décide de remplacer les systèmes de commande à base de logique cablée (relais électrique) par une logique programmée. "! Le premier API, modèle 084, a été inventé par Dick Morley en 1969 II-! système technique "! Un système technique est un ensemble d’éléments organisé en fonction d’un but défini par des fonctions et des Constituants. Il existe principalement trois types de systèmes : "! système élémentaire "! système mécanisé "! système automatisé 1)! système élémentaire "! Dans un système élémentaire toute l’énergie nécessaire à la transformation du produit est fournie par l’homme. Celui-ci dirige la succession des opérations. 2)! système mécanisé "! Dans un système mécanisé toute l’énergie nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. L’homme dirige la succession des opérations. 2" " 3)! système automatisé Dans un système automatisé toute l’énergie nécessaire à la transformation du produit est fournie par une source extérieure. Le constituant « automate » dirige la succession des opérations, l’homme surveille le système et peut dialoguer avec lui par l’intermédiaire du pupitre. 3-1) Familles de constituants du système automatisé 3-2) Composition des systèmes automatisés un système automatisé est composé principalement : #! D’une partie opérative #! D’une partie de commande Les deux parties sont en inter-relations "! La relation de la partie opérative vers la partie commande est appelée chaîne d’aquisition. "! La relation de la partie commande vers la partie opérative est appelée chaîne d’action 3" " "! Des relations sont aussi établies entre la partie commande du système et l’opérateur, ces relations sont réalisées par le pupitre de commande. "! L’ensemble constitué de la chaîne d’action, de la chaîne d’acquisition, de la partie commande, des constituants opératifs et des constituants de dialogue est appelé chaîne fonctionnelle. 3-3) La partie opérative •! La partie opérative est l’ensemble des moyens technique qui permettent d’apporter la valeur ajoutée aux matières d’œuvre en effectuant directement le processus nécessaire à leur transformation. •! La partie opérative est constituée de quatre types de composants: les pré-actionneurs, les actionneurs, les capteurs et des effecteurs. a)! Les pré-actionneurs un pré-actionneur est un élément dont le rôle est de distribuer l’énergie disponible aux actionneurs sur ordre de la partie commande Les pré-actionneurs les plus utilisés sont : - Les contacteurs; - les distributeurs. Contacteur électromagnétique Contacteur électromagnétique: sont les distributeurs privilégiés des actionneurs électriques (principalement les moteurs). Un contacteur électromagnétique est, globalement, constitué ; d’un électro-aimant (bobine + noyau magnétique) qui attire un support de contacts mobiles lorsqu’il reçoit un ordre en provenance de la partie commande. Principe fonctionnement Lorsque"l’odre"de"commande"est"absent,"la" bobine"du"contacteur"n’est"pas"alimentée"et" tous"les"contacts"sont"ouverts""""""""""Le#moteur# n’est#pas#alimenté" """Lorsque"l’odre"est"présent"la"bobine" du"contacteur"est"alimentée,"tous"les"" contacts"sont"fermés"""""""Le#moteur#est# alimenté" 4" " Distributeurs pneumatiques "! Les distributeurs pneumatiques sont les pré-actionneurs privilégiés des actionneurs pneumatiques (principalement les vérins) 5" " Exemple de schéma de distribution d’énergie pneumatique "! Principe de fonctionnement (distributeur 5/2): Un distributeur 5/2 est en général associé à un vérin double effet. Ce dernier Comportant 5 orifices ; 1 orifice pour l’arrivé de pression depuis le réseau, 2 orifices pour l’échappements respectifs de chaque chambre, et 2 orifices de sorties pour l’utilisation vers chaque chambre. 6" " Autres types de distributeurs Outre le distributeurs 5/2, on utilise souvent : le distributeur 3/2 à 3 orifices et 2 positions; le distributeur 4/2 à 4 orifices et 2 position. Le distributeur 3/2 est en général associé à un vérin simple effet. Ce type de distributeur possède !! 3 orifices : 1 orifice pour l’arrivée de pression depuis le réseau, 1 orifice pour la mise à l’échappement, et 1 orifice de sortie pour l’utilisation. 2 position : 1 position repos et 1 position travail. 7" " Association d’un distributeur 3/2 et d’un vérin simple effet En position repos, la chambre arrière du vérin est à l’échappement. Le ressort ramène ou maintient la tige du vérin en position rentrée dans le corps. b)!Les actionneurs un actionneur est un objet technique qui convertit une énergie d’entrée non directement utilisable par les mécanismes agissant sur la matière d’œuvre en une énergie de sortie utilisable Pour obtenir une action définie. c)! Les effecteurs un effecteur (élément terminal de la chaîne d’action) convertit l’énergie reçue de l’actionneur en une opération ou un effet sur la matière d’œuvre. Exemple (Pince de robot, tambour de machine à laver,…). d)!Les capteurs Un capteur est un élément d’acquisition et de codage d’information sur un processus ou sur l’environnement du système. Il convertit une grandeur physique (position, vitesse, température…) en une information appelée compte-rendu compréhensible par la partie commande. Le capteur fournit à la PC, des comptes rendus sur l’état du système. Il convertit les informations physiques de la PO en grandeurs électriques exploitables par la PC. types de capteurs: •! TOR: Ce sont les capteurs les plus répandus en automatisation courante : Capteur à contacts mécaniques, détecteurs de proximité, détecteur à distance ..., Ils délivrent un signal 0 ou 1 dit tout ou rien. On parle de détecteurs 8" " •! Analogique: Les capteurs analogiques traduisent des valeurs de positions, de pressions, de températures ... sous forme d'un signal (tension ou courant) évoluant continûment entre deux valeurs limites . •! Numérique: transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des pressions,..., pouvant être lus sur 8, 16,32 bits a)! capteurs TOR Détecteur de position mécanique (TOR) 9" " b)!capteurs analogiques : Mesure de positions et de déplacements Capteurs résistifs La piste résistive est placée sur la partie fixe du capteur, et le mouvement mécanique à mesurer est accouplé à un curseur qui se déplace sur celle–ci. 10" " Capteurs inductifs Le déplacement du noyau magnétique cylindrique autour de la position d’équilibre (dans les bobines ) génère une tension représentative de l’amplitude de ce déplacement et de son sens. Mesure de température: •! Thermocouples: Le principe de la mesure pour ces capteurs est basé sur l’association de deux fils en métaux de nature différente connectés à leurs deux extrémités. Un courant circule dans la boucle ainsi formée s’il y a une différence de température entre les extrémités . •! Thermo-résistances RT = R0. (1 + a.T) RT résistance à la température T R0 résistance à la température de 0°C a coefficient de température du métal T température du métal en °C •! Mesure de vitesse Génératrice tachymètrique: Une génératrice tachymètrique, appelée également dynamo tachymètrique délivre une tension proportionnelle à sa vitesse de rotation. Le principe de fonctionnement est basé sur la réversibilité de la machine à courant continu. La génératrice tachymètrique est fixée au bout de l’arbre du moteur dont on veut connaître la vitesse de rotation. 11" " •! Mesure d’effort Les jauges de contrainte, parfois appelées jauges électriques d’extensomètrie, une modification dimensionnelle est traduite par une variation de résistance. c)! capteurs numériques : (Mesure de positions et de déplacements) Pour contrôler la position et la vitesse de chariots de manutention, de machines d’usinages, de bras de robots, etc … on utilise souvent des codeurs optiques rotatifs, fixés à l’extrémité de l’axe de transmission de mouvement. Un codeur optique rotatif est un capteur angulaire de position. Lié mécaniquement à un arbre qui l’entraîne, son axe fait tourner un disque qui comporte une succession de zones opaques et transparentes. La lumière émise par des diodes électroluminescentes arrive sur des photodiodes chaque fois qu’elle traverse les zones transparentes du disque. Les photodiodes génèrent alors un signal électrique qui est amplifié et converti en signal carré avant d’être transmis vers l’API. Il existe deux types de codeurs optiques rotatifs : - Les codeurs incrémentaux - Les codeurs absolus •! Les codeurs incrémentaux Le disque d’un codeur incrémental comporte 2 pistes : 12" " Deux pistes A et B divisées en « n » intervalles d’angles égaux et alternativement opaques et transparents. « n » permet de définir la résolution ou période. La piste A est décalée de ¼ de période par rapport à B. Le déphasage entre A et B permet de définir le sens de rotation. •! Les codeurs absolus Les codeurs absolus sont destinés à des applications de contrôle de déplacement et de positionnement d’un mobile par codage. Le disque d’un codeur absolu comporte plusieurs pistes jusqu’à 20, selon les modèles. Comme les codeurs incrémentaux les pistes sont alternativement opaques et transparentes. La résolution d’un tel capteur est de 2 à la puissance n (avec n = nombre de pistes). 3-4) La partie commande La partie commande est l’ensemble des moyens de traitement de l’information qui assurent le pilotage et la coordination des tâches du processus souhaité. La réalisation matérielle de la partie commande peut être effectuée : !! en technique câblée (association de composants d’automatisme, solution difficilement modifiable); !! en technique programmée (constituants de type automate programmable, ordinateur ou carte électronique de commande) Le dialogue homme/système : le pupitre "! les consignes sont les informations qui circulent de l’opérateur vers la partie commande. "! Les messages sont les informations uploads/Industriel/ cours-api.pdf