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Automatisme et Automate Programmable Industriel Pr. Abdelouahed TAJER Année 201

Automatisme et Automate Programmable Industriel Pr. Abdelouahed TAJER Année 2018-2019 Automatisme. 1. Les systèmes automatisés de production 2. Composants d’automatisation associés aux fonctions Analyse structurelle d’une installation automatisée. Analyse fonctionnelle: 4 familles de constituants d’automatismes 3. Les Automates Programmables industriels Les capteurs. Logique câblée/ Logique programmée.Chaîne d’action pneumatique et électrique.Schéma de puissance; Schéma de commande. Conception sur Festo FluidSIM Principe des API Structure des API Langage de programmation d'un API. Etude de cas: API Siemens et Emulation FestoFluidSim 2 I°] Automatisation et automatismes • Système Automatisé de Production (SAP): Système autonome de création de valeur ajoutée. Sous des impératifs de sécurité, productivité, adaptabilité… Matière d’œuvre Matière d’œuvre + Valeur ajoutée Système automatisé de production Bouteille + bouchon. Pièce non percée Matière brute Pièce au point A SAP Bouteille bouchée Pièce percée Pièce finie Pièce au point B Objectif: Augmenter la compétitivité des produits en réduisant le coût unitaire de chaque produit. 3 Exemple de SAP: chaîne de palettisation. Agir sur la matière d’œuvre Ventouse, convoyeur Transformer l’énergie Moteur, Vérin Acquérir des informations Capteur de Position Traiter les données émettre des ordres API Communiquer localement et à distance Terminaux de dialogue Distribuer l’énergie Contacteur électrique Distributeur pneumatique 4 Analyse fonctionnelle d’un SAP Partie opérative/ Partie commande: Plan de l’étude 5 Partie commande (PC) Partie Opérative (PO) Chaîne d’action Plan de l’étude 1°) Les capteurs. 2°) Partie commande: logique câblée / Programmée 3°) Éléments technologiques des chaînes d’action pneumatique et électrique 6 Les capteurs (1) • 3 types de capteurs: Les détecteurs (ou capteur T.O.R.): - Un détecteur fournit une information binaire à la partie commande. (Présence d’une pièce ou non, seuil de température atteinte, Vérin sorti…) - Il existe différentes familles technologiques de détecteurs: mécanique, optique, inductif, capacitif… dont les caractéristiques distinctes sont des éléments de choix. Les capteurs analogiques : - Un capteur analogique fournit une image électrique (tension 0-10V ou courant 4-20mA) d’une grandeur physique évoluant continument dans le temps, dans une gamme de variation donnée. Les capteurs numériques (ou codeurs)/ - Les codeurs transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des pressions,..., pouvant être lus sur 8, 16,32 bits. Rôle: Fournir à la PC des informations sur l’état du système. Il convertit les informations physiques de la PO en grandeurs électriques exploitables par la PC. 7 Détecteur de position mécanique (TOR) Détecteur de position Symbole principe Utilisation: Détecteur de position, fin de course, Détection de présence d’objets solides Avantage •sécurité de fonctionnement élevée : •fiabilité des contacts. •bonne fidélité sur les points d'enclenchement (jusqu'à 0,01 mm) •bonne aptitude à commuter les courants faibles combinée à une grande endurance électrique •tension d'emploi élevée •mise en œuvre simple, fonctionnement visualisé. •grande résistance aux ambiances industrielles 8 Détecteur de inductif Symbole principe basée sur la variation d’un champ magnétique à l’approche d’un objet conducteur du courant électrique Utilisation: Ce type de capteur est réservée à la détection sans contact d'objets métalliques L'objet est donc à proximité du capteur mais pas en contact contrairement à un détecteur de position. Avantage •Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres. •Produit entièrement encapsulé dans la résine donc étanche. •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante Détecteur de proximité inductif (TOR) 9 Utilisation: Détection à courte distance d’objets métalliques ou non. Contrôle de niveau de liquide et de poudre dans trémies Avantage Idem détecteur inductif mais plus cher et pas de pièces en mouvement •Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Détecteur statique, pas de pièces en mouvement. •Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres. •Produit entièrement encapsulé dans la résine donc étanche. •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante Détecteur de inductif Symbole principe basé sur la variation d’un champ électrique à l’approche d’un objet quelconque. Détecteur de proximité capacitif (TOR) 10 Détecteur de inductif Symbole principe Les détecteurs photoélectriques se composent essentiellement d'un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible. Utilisation: Détection de tout objet opaque. Avantage •Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Détection sur de grande distance. •généralement en lumière infrarouge invisible, indépendante des conditions d'environnement •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante Détecteur de proximité photoélectrique (TOR) 11 3 détections photoélectriques (2) barrage •2 boitiers •portée : 30m •pas les objets transparents Symbole Système réflex •1 boitier •portée : 15m •pas les objets transparents et réfléchissants Symbole Système proximité •1 boitier •portée : dépend de la couleur de l'objet •pas les objets transparents Symbole 12 Critère de choix d’un capteur (1) •Critères de choix Ambiance industrielle. Poussiéreuse, humide, explosive… Nature de la détection Nombre de cycle de manœuvre. Nombre et nature des contacts requis Place disponible…. Choix n°1: Famille technologique. Choix n°2: Référence et caractéristiques spécifiques 13 Critère de choix d’un capteur (2) Choix de la famille technologique d’un détecteur L’objet est-il solide? Détecteur Electromécanique Détecteurs de proximité inductif Détecteurs photo- électriques Détecteurs de proximités capacitifs Le contact avec l’objet est-il possible? La vitesse de passage de l’objet est-elle <2m/s? La fréquence de passage de l’objet est-elle inférieur à 1Hz? OUI OUI OUI OUI L’objet est-il métallique? La distance objet/ détecteur est-elle <5cm? La distance objet/ détecteur est- elle>2cm? NON NON OUI OUI NON OUI NON NON 14 Câblages des détecteurs (1/2) Contact NO : Normalement Ouvert Contact NF : Normalement Fermé En anglais: NO: Normally Open NC: Normally Close Cette version NO+NF permet un contrôle du bon fonctionnement du capteur. • Pour mettre au 1 logique l’entrée d’un automate à logique positive, il faut lui imposer un potentiel de 24Volts. •Pour mettre au 1 logique l’entrée d’un automate à logique négative, il faut lui ramener un potentiel de 0Volts Câblages des détecteurs (2/2) 15 Il existe des capteurs 2 fils et des capteurs 3 fils. -Les capteurs 2 fils se raccordent comme de simples interrupteurs, en série. - Selon la logique positive ou négative de l’automate, on raccordera respectivement le +24V ou le 0Volt à l’entrée de l’automate via le capteur 2 fils. -En cas d’un automate à logique positive (Gamme Schneider), on utilise exclusivement des capteurs PNP. - des capteurs NPN, en cas d’API à logique négative. - Pour les capteurs 3 fils intègrent des circuits électroniques de traitement (comme certains 2 fils) et ne fonctionne qu’avec une alimentation continue. 16 Fonction Traitement des Données. Partie Opérative Ordres Partie Commande InformationsLogique programméeLogique programméeLogique programmée API : Automate Programmable IndustrielLogique câbléeLogique câbléeLogique câblée Relais de commande et déclinaisons auxiliaires 17 Logique programmée vs Logique câbléeAvantagesAvantagesInconvénients Logique programmée Logique câblée Souplesse et adaptabilité de l’installation (Remplacement des fonctions combinatoires et séquentielles par un programme). Solution plus compacte Automatisme simple et rapide à mettre en oeuvre Obligatoire pour le traitement d’arrêt d’urgence et de sécurité. Plus cher. Comptabilité entre familles d’automates. … Solution rigide et rapidement volumineuse. 18 Élément de base des automatismes câblés: Le relais 19 Schéma d’automatisme câblé: Principe La réalisation de schéma d’automatisme câblé nécessite exclusivement la mise en œuvre des éléments suivants: 1. Mise en œuvre de relais judicieusement choisis. 2. Mise en œuvre de mémoire câblée. 3. Mise en œuvre de temporisation. 3. Connaissance du langage à contacts 20 Fonction Mémoire en logique câblée Le relais KA1: 1°) « colle » par appui sur le BP NO S2. 2°) s’auto-maintient. 3°) « décolle » par appui sur le BP NF S1 ( ) KA1=S1 S2+KA1 ⋅ Mémoire à enclenchement prioritaire (marche prioritaire) Mémoire à déclenchement prioritaire (arrêt prioritaire) ( ) KA2=S4 S3 KA2 + ⋅ Le relais KA2: 1°) « colle » par appui sur le BP NO S4. 2°) s’auto-maintient. 3°) « décolle » par appui sur le BP NF S3 21 Le langage à contacts: RappelET logiqueET logiqueOU logiqueOU logiqueNON logiqueNON logique 22 Les relais temporisés 23 Principe des automatismes câblés (1) On traduit le fonctionnement souhaité de l’installation par des équations booléennes. Les équations combinatoires se réalisent en langages à contact câblés Les temporisations se réalisent à l’aide de relais temporisés [ ] 1 1 2 2 2( ) 1 1 KM Q F S KM T S KM = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + Les équations séquentielles nécessite de mettre en œuvre des mémoires cablées Exemple: 24 Exemple: Démarrage Υ/Δ d’un moteur asynchrone. On considère un schéma de puissance de raccordement d’un MAS 3ϕ. Principe de fonctionnement: • Fermeture de Q1 (Manuel) • Démarrage du moteur par appui sur un BP S1. •Fermeture de KM1 (Couplage Y ) •Fermeture de KM2 (Alimentation) •Ouverture de KM1 (Après temporisation) •Fermeture de KM3 (Couplage Δ) • Un BP Arrêt S2 ou défaut moteur (Relais thermique F2) doit provoquer l’arrêt du moteur). •Un voyant H2 indiquera que le démarrage est terminé. 25 Démarrage Υ/Δ d’un moteur asynchrone: Solution [ ] [ ] [ ] 1 1 2 2 2( ) 1 1 . 2 1 2 2 2( ) 1 3 2 1 2 2 1 2( ) uploads/Industriel/ 1-presentation-automatisme.pdf