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Page 1 sur 25 CLASSES PREPARATOIRES D’ENTREE DANS LES GRANDES ECOLES MODULE : S

Page 1 sur 25 CLASSES PREPARATOIRES D’ENTREE DANS LES GRANDES ECOLES MODULE : SYSTEME AUTOMATISE 1 2018-2019 LOGIQUE COMBINATOIRE ET SEQUENTIELLE I- INTRODUCTION I.1- Introduction I.1.1- Définitions Automatique : C’est l’ensemble des sciences et des techniques utilisées dans la conception et la réalisation des systèmes automatisés (SA). Un Système Automatisé (SA) est un objet technique qui effectue un travail de façon autonome. Automatisation : C’est l’exécution automatique de tâches sans interventions humaines. Processus : C’est un programme en cours d'exécution par un ordinateur. De façon plus précise, il peut être défini comme un ensemble d'instructions à exécuter. Système ou procédé : C’est un ensemble d'éléments interagissant entre eux selon certains principes ou règles. I.1.2- Intérêt d’un système automatisé Les systèmes automatisés remplacent l’homme dans des opérations dangereuses répétitives ou pénibles Exemple : robot aspirateur, boite de vitesse automatique, pilote automatique, allumage automatique des phares, machines à laver, distributeur de café, etc... Les systèmes automatisés permettent d’augmenter la précision et la productivité. L’objectif de l’automatique est d’étudier le comportement du système (ce qu’il fait) en fonction de l’évolution du système (consignes, informations), de l’environnement extérieur et du temps. I.1.3- Structure d’un système d’automatisation Un système automatisé est un ensemble de moyens techniques interconnectés à des moyens de commande et de contrôle qui assure un fonctionnement reproductible plus ou moins indépendant des interventions humaines. Un système automatisé peut être décomposé en trois grandes parties : Une partie opérative (PO) assurant la conversion de puissance et l’action sur la matière d’œuvre. Une partie commande (PC) assurant la mesure en continu sur le processus, le traitement des données par comparaison aux consignes et le pilotage de la partie opérative. Un interface homme / machine (IHM) permettant de définir les consignes et de surveiller l’évolution. Figure 1 : Structure d’un système automatisé Page 2 sur 25 I.1.3.1- La partie commande ou chaîne d’informations La partie commande d’un système automatisé est un ensemble capable de reproduire un modèle de fonctionnement exprimant le savoir-faire humain. Elle commande la partie opérative pour obtenir les effets voulus, par l’émission d’ordres en fonction d’informations disponibles, comptes rendus, consignes et du modèle construit. Elle peut échanger des informations avec l’opérateur ou d’autres systèmes. I.1.3.2- Les capteurs Un capteur est un élément qui transforme une grandeur physique quelconque en une grandeur physique exploitable par la partie commande. On peut citer quelques exemples de capteurs de grandeurs mécaniques les capteurs de position (potentiomètre linéaires) les capteurs de vitesse (tachymètre) les capteurs d’accélération les capteurs de force les capteurs de débit les capteurs de températures (thermomètre) … I.1.3.3- Partie Opérative (PO) La partie opérative d’un système automatisé assure la transformation des matières d’œuvre permettant l’élaboration de la valeur ajoutée. Elle effectue les opérations physiques (déplacement, émission de lumière, de chaleur, etc…) Les principales fonctions assurées par la partie opérative sont : distribuer l’énergie ; transformer l’énergie ; adapter l’énergie ; agir sur la matière d’œuvre. I.1.3.3.1- Les Pré actionneurs et actionneurs Un pré actionneur est un constituant dont le rôle est de distribuer, sur ordre de la partie commande, l’énergie utile aux actionneurs. Les pré actionneurs les plus utilisés sont : les relais, les contacteurs, pour les actionneurs électriques ; Le relais est un composant électrique réalisant la fonction d’interfaçage entre un circuit de commande, généralement bas niveau, et un circuit de puissance alternatif ou continu (Isolation galvanique). On distingue deux types de relais : le relais électromagnétique et le relais statique. Un contacteur est un relais électromagnétique particulier, pouvant commuter de fortes puissances grâce à un dispositif de coupure d’arc électrique. Sa commande peut être continue ou alternative. Page 3 sur 25 les distributeurs, pour les actionneurs pneumatiques ou hydrauliques. Ils ont pour fonction essentielle de distribuer l'air sous pression aux différents orifices des actionneurs pneumatiques. Comme le contacteur est associé à un moteur électrique, le distributeur est le pré-actionneur associé à un vérin pneumatique Page 4 sur 25 Un actionneur est un constituant qui transforme l’énergie disponible en énergie mécanique. Les actionneurs les plus utilisés sont : les moteurs électriques, thermiques, pneumatiques ou hydrauliques ; les vérins électriques, pneumatiques ou hydrauliques. I.1.3.3.2-Transmetteur et effecteur Un transmetteur est un constituant dont le rôle est d’adapter l’énergie mécanique pour la rendre utilisable par l’effecteur. Tous les dispositifs de transformation de mouvements, tels des réducteurs, des variateurs, des systèmes à bielle-manivelle par exemple, sont des transmetteurs. Un effecteur est l'élément terminal de la chaîne d'action, convertissant l'action de l'actionneur en un effet ou une opération sur la partie opérative. Quelques exemples d’effecteurs : une pince de robot manipulateur ; un tapis roulant. forêt de perceuse pour effectuer des trous ; convoyeur pour effectuer un déplacement de pièce sur un tapis roulant ; tambour de store pour enrouler ou dérouler une toile. I.2- Les types de systèmes automatisés I.2.1- Systèmes logiques Un système est dit logique lorsque toutes ses chaînes d'actions et d'acquisition (sorties et entrées) sont représentées par des variables de type logique (signal binaire 0 ou 1). Chaque grandeur ne connaît que deux états différents (on ne tient pas compte des régimes transitoires) : allumé/éteint, ouvrir/fermer, présent/absent, à l'arrêt/en mouvement… Exemple de système logique : le portail automatisé. Page 5 sur 25 Figure 3 : Exemple de système logique Le système logique peut-être combinatoire ou séquentiel I.2.2- Systèmes asservis Un système asservi est un système dont une partie de la sortie est prélevée (capteur) et utilisée pour élaborer un signal de retour qui comparé au signal d’entré (obtention d’un écart) afin de faire évoluer la commande. Figure 4 : Schéma bloc d’un système asservi Un système asservi peut être continu ou discret I.2.2.1- Systèmes continus Les régimes transitoires sont alors pris en compte et les grandeurs d’entrées et de sortie ne sont plus binaires : elles sont analogiques. Exemple Cf figure 2 (exemple du four) I.2.2.2- Systèmes discrets Un système est dit discret si les grandeurs contrôlées sont échantillonnées dans le temps. La conversion du signal analogique en signal numérique intervient donc. I.3- Notion de cahier des charges. Le cahier des charges d'un automatisme est la description précise de son comportement en fonction de l'évolution de son environnement. Un cahier des charges (CDC) est un document qui doit être respecté lors de la réalisation d’un projet. Il prend en compte les formes variables selon le type d’activité (production ou service). Il sert à formaliser les besoins et à les expliquer aux différents acteurs (techniques, économiques environnementales…) pour s’assurer que tout le monde soit d’accord. Il précise les coûts, le niveau de qualité, les délais Page 6 sur 25 II- SYSTEMES LOGIQUES COMBINATOIRES Les systèmes logiques combinatoires sont des dispositifs qui, d’une manière générale, sont sollicités par des signaux d’entrée qui ne peuvent prendre que deux valeurs distinctes. Leur comportement, identifiable par ce que l’on peut considérer que l’état des signaux de sortie, ne dépend alors que de l’état des signaux d’entrée. Pour étudier les systèmes logiques, il est nécessaire de posséder un outil mathématique, c'est l'algèbre de Boole. Dans cet ensemble de lois mathématiques, il n'y a que deux constantes que nous désignerons par 0 et 1. Ces symboles 0 et 1 représentent deux ETATS et non deux chiffres. On utilise aussi H pour high (haut) et L pour low (bas). Figure 5 : Exemple système d’alarme II.1- Fonctions logiques II.1.1- Variable logique Les variables sont des grandeurs qui ne peuvent prendre que deux états (0 ou 1). Comme en algèbre ordinaire, on symbolise ces variables par des lettres. Tout appareil est schématisé à l’état de repos. Dans tous les cas, l’action sur un appareil sera notée a, b, ... et la non action a , b , ... II.1.2- Les codes binaires Le code binaire naturel : c’est un code à 2 symboles (0 et 1) ou chaque symboles en fonction de son rang possède un poids qui est une puissante de 2. Exemple: 1101011102 = (1x28+1x27+0x26+1x25+0x24+1x23+1x22+1x21+0x20)10 LSB (Least significant bit) : bit de poids le plus faible (à droite) MSB (Most significant bit) : bit de poids le plus fort (à gauche) Exercice : 1- Convertir les nombre décimaux suivant en Binaire : 24 ; 32 ; 18. 2- Convertir les nombre binaires suivant en décimal : (1011) ; (01111) ; (1010) Le code binaire réfléchit ou code Gray : C'est un code à distance minimale car on passe d'une ligne à la suivante en ne changeant qu'un seul bit. On ne peut affecter aucun poids aux bits dans les groupes codés : ce code est non pondéré. Page 7 sur 25 Le code BCD : Le code BCD (Binary Coded Decimal) qui veut dire Binaire Codé en Décimal est la traduction en binaire des 9 premiers chiffres du système décimal. Si on a un nombre décimal N à m chiffres, il sera codé en BCD sur (m x 4) bits : chaque chiffre décimal est traduit en code BCD sur uploads/Industriel/ cours-systemes-automatises.pdf