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H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P SYSTEME AUTOMATISE DE PRODUCTION (S.A.P) Hamed SANK

H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P SYSTEME AUTOMATISE DE PRODUCTION (S.A.P) Hamed SANKARA AUTOMATISME H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P SOMMAIRE I. INTRODUCTION ............................................................................................................................... 3 1. Présentation ................................................................................................................................ 3 2. Définitions ................................................................................................................................... 3 2.1 Système ..................................................................................................................................... 3 2.2 Matière d’œuvre ....................................................................................................................... 3 2.3 Valeur Ajoutée ........................................................................................................................... 3 2.4 Processus continus (Industrie de PROCESS) .............................................................................. 3 2.5 Processus discontinus (Industrie MANUFACTURIERE) .............................................................. 4 3. Approche global d’un système de production ............................................................................ 4 4. Objectif de l’automatisation de production ................................................................................ 5 II. SYSTEME AUTOMATISE DE PRODUCTION ....................................................................................... 6 1. Analyse structurelle d’un système automatisé de production ................................................... 6 1.1 La partie opérative .................................................................................................................... 6 1.2 La partie commande .................................................................................................................. 7 2. Analyse fonctionnelle d’un système automatisé de production................................................. 8 2.1 Les actionneurs .......................................................................................................................... 8 2.2 Les pré-actionneurs ................................................................................................................... 8 2.3 Les capteurs ............................................................................................................................... 9 2.4 L'interface homme-machine (partie realtion) ........................................................................... 9 2.5 Le traitement ........................................................................................................................... 10 3. Les différents types de commande ........................................................................................... 10 3.1 Solution câblé .......................................................................................................................... 10 3.2 Solutions programmées .......................................................................................................... 13 4. Domaine d’application .............................................................................................................. 14 4.1 Les avantages .......................................................................................................................... 14 4.2 Les inconvénients .................................................................................................................... 14 4.3 Exemples de domaines d’application ...................................................................................... 15 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................................... 17 H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P I. INTRODUCTION 1. Présentation L’automatisation industrielle a connu, au cours de ces dernières décennies, une évolution importante consécutive à l’accroissement des exigences de qualité, de flexibilité et de disponibilité dans les procédés industriels. L’automatisation de ces derniers concerne tous les aspects de l’activité industrielle : production, assemblage, montage, contrôle, conditionnement, manutention, stockage, etc. Son objectif est de réaliser, de manière automatique, des fonctions particulières répondant à des besoins spécifiques. Un Système Automatisé de Production (SAP) doit donc traiter une matière d’œuvre pour lui apporter une valeur ajoutée de façon reproductible et rentable. Ce chapitre permet de comprendre la structure d’un Système Automatisé de Production et de spécifier les différentes parties de ce système. 2. Définitions 2.1Système Un système est un ensemble d’éléments, de constituants, de personnes, agencés, organisés, dans le but de répondre à un besoin. Il ne peut il y avoir de système sans besoin. 2.2Matière d’œuvre La matière d’œuvre est la partie de l’environnement du système sur lequel agit le système. La matière d’œuvre évolue à travers le système d’un état initial à un état final. L’état final est l’état initial augmenté de la Valeur Ajoutée. 2.3Valeur Ajoutée Les principales modifications que l’on peut apporter à une matière d’œuvre sont en général :  lié à la forme : Toutes les modifications de forme, de propriétés (pliage, emballage, magnétisation, peinture,...)  lié à l’espace : le déplacement est la valeur ajoutée associé à l’espace  lié au temps : le stockage est la valeur ajoutée associé au temps 2.4Processus continus (Industrie de PROCESS)  Matière d’œuvre = flux continu (liquide, poudre, …)  Agro-alimentaire, chimie, … H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P  Technologies essentielles : régulation 2.5Processus discontinus (Industrie MANUFACTURIERE)  Matière d’œuvre = flux discontinu (pièces mécaniques, composants électroniques, …)  Automobile, sous-traitance, …  Technologies essentielles : séquentiel 3. Approche global d’un système de production Un système de production (cf. figure 1) a pour but d’apporter une valeur ajoutée à la matière d’œuvre. Il élabore des produits qui peuvent être :  Soit des produits finis, directement commercialisés  Soit des produits intermédiaires servant à la réalisation des produits finis. Le fonctionnement du système de production nécessite différentes interventions humaines :  Le personnel d’exploitation assure la surveillance, l’approvisionnement et participe parfois au procédé de production.  Le personnel de réglage, procède aux interventions nécessaires pour obtenir la qualité recherchée ou pour démarrer une campagne de production.  Le personnel de maintenance intervient lorsque le système de production se trouve en défaillance et procède aux opérations de maintenance préventive. Figure 1: Système de production H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P 4. Objectif de l’automatisation de production Les productions industrielles sont de plus en plus automatisées. Cette progression du degré de l’automatisation concerne l’automatisation d’opérations autrefois manuelles comme les assemblages ou les contrôles, mais aussi l’automatisation plus poussée d’opérations déjà partiellement automatisées. Les objectifs poursuivis par une automatisation peuvent être assez variés : • Recherche de diminution du coût pour le produit, par réduction des frais de main-d’œuvre, d’économie de matière, d’économie d’énergie, ..., • Suppression des travaux dangereux ou pénibles, et amélioration des conditions de travail par l’ennoblissement des tâches, ..., • Recherche d’une meilleure qualité du produit, en limitant le facteur humain, et en multipliant les contrôles automatisés, ..., • Réalisation d’opérations impossibles à contrôler manuellement ou intellectuellement, par exemple des assemblages miniatures, des opérations très rapides, des coordinations complexes, .... H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P II. SYSTEME AUTOMATISE DE PRODUCTION Un système automatisé de production SAP (notion assez large qui inclut des systèmes de contrôle, de conditionnement, d’analyse…) reçoit un flux de matière ou de produits et génère un flux de produits plus élaborés (moulés, usinés, assemblés, testés, etc.) en gérant de manière autonome un cycle de travail préétabli qui se décompose en séquences et/ou en étape. Il doit aussi gérer l’alimentation en énergie, ainsi que des flux auxiliaires tels les consommables, les déchets, tout en minimisant les stocks initiaux, finaux et intermédiaires. Tout cela, ajouté à des exigences sans cesse accrues de qualité, sécurité, flexibilité entraîne un accroissement des besoins, en particulier la manipulation d’un grand nombre de variables et la gestion de véritables flux de communication. 1. Analyse structurelle d’un système automatisé de production Les systèmes automatisés, utilisés dans le secteur industriel, possèdent une structure de base identique. Ils sont constitués (Cf. figure 2) en deux parties reliées entre elles :  la partie opérative (PO) ;  la partie commande (PC) ou système de contrôle/commande (SCC). Figure 2:Structure d’un SAP 1.1La partie opérative C’est la partie visible du système automatisé qui apporte la valeur ajouté à la matière d’œuvre. Elle comporte les éléments du procédé, c’est à dire :  des pré-actionneurs (distributeurs, contacteurs) qui reçoivent des ordres de la partie commande ; H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P  des actionneurs (vérins, moteurs, vannes) qui ont pour rôle d’exécuter ces ordres. Ils transforment l’énergie pneumatique (air comprimé), hydraulique (huile sous pression) ou électrique en énergie mécanique ;  des capteurs qui informent la partie commande de l´exécution du travail. Par exemple, on va trouver des capteurs mécaniques, pneumatiques, électriques ou magnétiques montés sur les vérins. Le rôle des capteurs (ou détecteurs) est donc de contrôler, mesurer, surveiller et informer la PC sur l’évolution du système. 1.2La partie commande Elle reçoit des informations en provenance des capteurs de la partie opérative, et les restitue vers cette même partie opérative en direction des pré-actionneurs et actionneurs. La partie commande coordonne les actions de la partie opérative. L’outil de description de la partie commande s’appelle le GRAphe Fonctionnel de Commande, Etape / Transition (GRAFCET). La partie commande peut être un PC industriel, un système à base de microcontrôleur ou de microprocesseur ou un automate programmable. Un système automatisé industriel peut en première description être schématisé par le synoptique de la figure 3 : Figure 3: structure fonctionnelle d'un SAP H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P 2. Analyse fonctionnelle d’un système automatisé de production 2.1Les actionneurs Le processus à contrôler comporte généralement des organes (aéro-ventilateur d'une centrale, circuit d'une chaîne de montage, vérin d'une presse hydraulique…) dont les mouvements sont coordonnés par des actionneurs associés à des adaptateurs mécaniques de mouvements. Les actionneurs transforment une énergie (électrique, pneumatique ou hydraulique) en une énergie mécanique associée à un mouvement. Les actionneurs électriques sont des moteurs pour l'immense majorité. On trouve aussi quelques vérins électriques (Cf. figure 4). Figure 4: Exemples d'actionneurs 2.2Les pré-actionneurs Ces actionneurs sont commandés par des systèmes électriques de commande (pré- actionneurs) mettant en œuvre des circuits d’électronique de puissance, d’électronique du signal analogique et d’électronique numérique. Un pré-actionneur (Cf. figure 5) a pour fonction de transformer l'énergie issue d'une source (réseau électrique, batteries, compresseur pneumatique ou hydraulique) en une énergie adaptée à l'actionneur pour un mouvement précis. Si la puissance de l’actionneur est faible on peut se passer de pré- actionneur (ex : ampoule, etc..). Figure 5: Exemples de pré actionneurs H.SANKARA AUTOMATISME S.A.P 2.3Les capteurs La partie opérative envoie des informations sur son état à la partie commande, via les capteurs (Cf. figure 6). Un capteur a pour fonction de délivrer une grandeur électrique, image d'une grandeur physique. Les signaux issus de capteurs placés sur le processus sont parfois conditionnés par une électronique d’interface (traitement d'image, mise en forme des signaux, amplification…). Figure 6:Exemples de capteurs (codeur incrémental, caméra, détecteur inductif, détecteurs photoélectriques, détecteur de contact) 2.4L'interface homme-machine (partie relation) L’opérateur local par l’intermédiaire d’une Interface Homme-Machine peut envoyer des commandes ou des paramètres à la partie commande. Cet interface peut comporter le pupitre de dialogue homme-machine équipé des organes de commande permettant la mise en/hors énergie de l’installation, la sélection des modes de marche, la commande manuelle des actionneurs, la mise en référence, le départ des cycles, l’arrêt d’urgence… ainsi que des signalisations diverses telles que voyants lumineux, afficheurs, écrans vidéo, Klaxons, sonneries, etc. On trouve parmi ces interfaces hommes machines (Cf. figure 7) les simples boutons et voyants et les plus complexes écrans (tactile, avec ou sans uploads/Industriel/ lp-eai-elm-systeme-automatise-de-production.pdf