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M 1103 Process packaging : analyse des systèmes STRUCTURE D’UN SYSTEME AUTOMATI

M 1103 Process packaging : analyse des systèmes STRUCTURE D’UN SYSTEME AUTOMATISE SOMMAIRE 1 – BUT DE L'AUTOMATISATION page 2 2 – DEFINITIONS page 3 3 – MODELISATION D'UN SYSTEME page 4 4 – STRUCTURE D'UN SYSTEME AUTOMATISE page 5 5 – LA CHAINE FONCTIONNELLE page 6 6 – LA CHAINE D'ACTION page 7 DUT Packaging Evreux page 1 M M M M1103 STRUCTURE D’UN SYSTEME AUTOMATISE M.A.J. : 01/09/16 1 – But de l'automatisation 1.1 - L’automatisation permet d’améliorer la compétitivité d’un produit en : - augmentant la qualité de fabrication * diminution du taux de rebut * précision et qualité d’usinage supérieure * reproductibilité des résultats * précision du contrôle * augmentation des délais de péremption dans l'agro-alimentaire * garanties de stérilité dans la pharmacie - diminuant les temps de fabrication * rapidité de transfert et d’usinage * élimination de certains contrôles grâce au contrôle d’usure d’outil, ... * augmentation de la flexibilité des machines Ce qui permet à un pays à forte charge salariale de rester compétitif face aux pays à faibles charges salariales. Sans l’automatisation nos industries ne pourraient plus vendre de produits à l’étranger. 1.2 – Les systèmes automatisés (SA) permettent d’améliorer les conditions de travail de l’homme - par une plus grande sécurité : déminage, contrôle en zone polluée, ... - par la suppression des tâches pénibles: transport de charges lourdes, travail en atmosphère pénible (odeurs, chaleur, irritation,…) 1.3 - Conditions de choix d’un système automatisé Dans le choix d’un SA, on doit tenir compte : * de la nature du ou des produits à traiter => type de SA * des quantités à produire, de la durée de vie des produits => calcul de coût de production * des évolutions de marché prévues => flexibilité du système * de la maintenance Pour être performant un SA doit être parfaitement entretenu et réglé. Sinon en cours de production il se produira des arrêts qui diminueront le rendement du système. DUT Packaging Evreux page 2 M M M1103 STRUCTURE D’UN SYSTEME AUTOMATISE M.A.J. : 01/09/16 2 – Définitions Pour pouvoir aborder l’étude des systèmes automatisés il est nécessaire de connaître les définitions suivantes. Système Un système est un ensemble d’éléments organisés en fonction d’un but, pour élaborer progressivement un produit ex: chaîne de fabrication, machine à laver, ... Un système est défini en fonction de la source d’énergie utilisée et de la place de l’homme par rapport au système. Il existe 3 types de systèmes: Système manuel : L’homme fait partie du système. Il fournit son énergie musculaire . Il exerce son action sur la matière grâce à ses muscles et peut utiliser un outil. L’homme agit et contrôle en permanence son action pour l’adapter au besoin. Ses 5 sens fournissent en permanence des informations à son cerveau qui les analyse et commande ses gestes. ex : un éventail Système mécanisé : L’homme fait partie du système Il commande une machine qui puise son énergie principale dans le milieu extérieur. La machine fournit des informations compréhensibles par l’homme. Il peut corriger l’action de la machine en lui communiquant des consignes qu’elle peut interpréter. ex : un ventilateur Système automatisé : L’homme ne fait plus partie du système Il n’intervient que pour donner des consignes de marche ou d’arrêt et pour exercer la surveillance du bon fonctionnement. Le système puise l’énergie dans le milieu extérieur et son fonctionnement est géré par un automate programmé par l’homme. ex : une climatisation Frontière d’isolement d’un système C’est la limite (fictive ou matérielle) entre le système et son environnement (milieu extérieur). Elle inclut tous les éléments nécessaires à son fonctionnement. Produit Ce qui est ou sera fourni à l’utilisateur pour répondre à un besoin. Le produit peut être un objet, un service, un processus administratif ou industriel. ex: électricité, scooter, sécurité sociale, ... Procédé Un procédé est un moyen technique qui permet d'obtenir un résultat. Processus C'est un ensemble ordonné de tâches à effectuer par le système selon une chronologie donnée Tâche C'est un ensemble d'opérations regroupées selon le critère fonctionnel. Chaque tâche apporte une valeur ajoutée à la matière d'oeuvre. DUT Packaging Evreux page 3 M M M1103 INTRODUCTION AUX SYSTEMES AUTOMATISES M.A.J. : 01/09/16 3 – Modélisation d'un système La norme française (NF E 90.001) définit un système comme : "Une association de sous-systèmes constituant un tout organique complexe destiné à remplir une fonction générale". Un sous-système est une association de composants destinés à remplir une ou plusieurs fonctions opérationnelles au sein d'un système. Un composant est un élément ou un ensemble d'éléments destinés à remplir une fonction particulière dans un sous-système ou un système. Un système peut être défini comme une totalité organisée en fonction d'un but, faite d'éléments solidaires ne pouvant être définis que les uns par rapport aux autres en fonction de leur place dans cette totalité ou encore comme un ensemble identifiable ayant une fonction, doté d'une structure qui évolue dans le temps et dans un environnement en vue d'une finalité. Pour modéliser une machine ou un système, il faut : Définir le point de vue à étudier : point de vue du concepteur, de l’automaticien, de l’opérateur, du technicien de maintenance, etc. Définir la frontière d’isolement du système : (frontière réelle (machine elle-même), frontière fictive (groupe de machines, un atelier, une usine, …) Définir la matière d’œuvre : élément sur lequel agit le système. Le système peut agir sur des produits, des énergies, ou des informations Définir l’état de la matière d’œuvre entrante (MOE) Définir l’état de la matière d’œuvre sortante (MOS) Définir les données de contrôle : Ce sont les données qui interviennent sur le fonctionnement du système  W : contrôles de présence des énergies et de la matière d’œuvre  C : contrôle de configuration (cycles, programmes, …)  R : contrôle des réglages (temporisation, réglages manuels, …)  E : ordres de mise en marche et consignes Définir la valeur ajoutée : VA = MOS – MOE Cette modélisation peut être représentée par un ou des schémas blocs définissant la fonction globale du système ou les différentes fonctions réalisées lors du processus. Fonction globale Fonctions détaillées DUT Packaging Evreux page 4 M M Tâche 1 Tâche 2 Tâche 3 W C R E Matière d’œuvre Matière d’œuvre entrante FONCTION DU SYSTEME (Verbe à l’infinitif) Flux secondaire sortant Flux secondaire entrant Nom du système M1103 INTRODUCTION AUX SYSTEMES AUTOMATISES M.A.J. : 01/09/16 4 – Structure d'un système automatisé Un système automatisé à pour but d’agir sur une matière d’œuvre pour répondre à un besoin. Tous les systèmes automatisés qu’ils soient industriels ou non se composent de deux parties :  Une partie commande (PC) : Elle est constituée d’une unité de traitement (Automate Programmable Industriel, ordinateur, carte électronique …). Elle gère le système en envoyant des ordres et en recevant des informations de la partie opérative  Une partie opérative (PO) : Elle possède l’ensemble des éléments techniques qui vont agir sur le produit. C’est cette partie qui transforme la matière d’œuvre et lui apporte une valeur ajoutée Pour pouvoir agir sur la matière d’œuvre, les éléments de la PO vont effectuer des mouvements (rotation et/ou translation) avec une force donnée et une vitesse de déplacement. DUT Packaging Evreux page 5 COMMANDER 1 COMMANDER 1 OPERER 2 OPERER 2 W C R E Compte-rendu Ordres Compte-rendu PO PC Matière d’œuvre sortante Matière d’œuvre entrante M M M1103 INTRODUCTION AUX SYSTEMES AUTOMATISES M.A.J. : 01/09/16 5 – La chaîne fonctionnelle ou sous-ensemble fonctionnel 5.1 – Définition C’est l’agencement fonctionnel de constituants sous forme de chaîne, en regroupant tous les éléments de la P.O. et de la P.C. du système concourant à la réalisation d’une fonction opérative. C’est parce que tous ces éléments sont liés fonctionnellement que le regroupement s’appelle chaîne fonctionnelle. 5.2 - Représentation par schéma-bloc Chaque bloc représente un constituant de la chaîne; Chaque lien, représentant une relation entre 2 blocs, visualise l’information et/ou la grandeur physique échangée entre 2 constituants. Une chaîne fonctionnelle est constituée de 3 parties La chaîne d’action qui agit sur la matière d’œuvre du système La chaîne d’acquisition qui acquiert l’information et la transmet à la P.C. La partie traitement qui traite les informations de la chaîne d’acquisition pour donner des ordres à la chaîne d’action DUT Packaging Evreux page 6 DISTRIBUER L'ENERGIE Signal de commande Energie de puissance distribuée TRANSFORMER L'ENERGIE Energie utile Pré actionneur Actionneur Source d'énergie de puissance AGIR SUR . Effecteur TRAITER LES DONNEES ACQUERIR ET TRANSMETTRE L’INFORMATION Opérateur PC Capteur Signal de compte rendu Information PO M.O. M M M1103 INTRODUCTION AUX SYSTEMES AUTOMATISES M.A.J. : 01/09/16 6 – La chaîne d'action 6.1 - Définition La chaîne d’action est constituée par les éléments qui agissent sur la matière d’œuvre et accomplissent la fonction opérative désirée. 6.2 - Composition de la chaîne d’action La chaîne d’action est toujours composée : * d’une partie commande qui donne un ordre automate programmable bouton Séquenceur pneumatique * d’un pré actionneur qui permet le passage de l’énergie vers l’actionneur distributeur pneumatique ou hydraulique contacteur uploads/Industriel/ 1-autom-20202021-etudiantscour.pdf