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Chapitre 1 : Les systèmes techniques Leçon 2 : Structure d’un système technique

Chapitre 1 : Les systèmes techniques Leçon 2 : Structure d’un système technique I- MISE EN SITUATION 1) 1) Activité de découverte : Réaliser l’activité de découverte du manuel d’activités ( Chapitre 1 – leçon 2). 2) Exemple introductif : Machine à laver programmable a) Description b) Modélisation LAVER LE LINGE Linge sale Linge propre Informations Bruit et chaleur Eaux usées machine à laver programmable We Programme Réglage mise en marche c) Organisation du système machine à laver programmable 1) quels sont les éléments essentiels du système qui agissent sur la matière d’œuvre ? - Le moteur électrique. - Le tambour. 2) indiquer l’élément qui commande le fonctionnement de la machine à laver programmable. - L’automate On déduit que le système machine à laver programmable est composé essentiellement de deux parties : - Une partie commande (PC) : L’automate. - Une partie opérative (PO) : Le moteur électrique et Le tambour. II- STRUCTURE FONCTIONNELLE D’UN SYSTEME TECHNIQUE AUTOMATISE 1) Convention : On représente La structure d’un système technique automatisé par le schéma suivant : 2) Organisation : Un système automatisé est généralement constitué par : - Une partie commande (PC). - Une partie opérative (PO). - Des éléments d’interface qui relient la PC à la PO. - Un pupitre permettant le dialogue entre l’opérateur et le système technique. III- ETUDE DE LA PARTIE COMMANDE 1) Définition : La partie commande d’un système est l’ensemble des moyens de traitement de l’information qui assure le pilotage du système. NB : Dans certains cas l’opérateur peut être intégré à la partie commande. 2) Exemples de partie commande Système Partie commande Feu de croisement Armoire de commande Monte-charge Unité centrale du micro-ordinateur Motocyclette et opérateur Cerveau de l’homme Machine à laver programmable Carte électronique de commande Station de lavage Modules de programmation Automate programmable Micro-ordinateur Armoire de commande Cerveau humain IV- ETUDE DE LA PARTIE OPERATIVE 1) Définition : La partie opérative est l’ensemble des moyens techniques qui permettent d’apporter la valeur ajoutée à la matière d’œuvre. Elle est constituée essentiellement par des actionneurs et des effecteurs. 2) Exemples de P.O : Système Partie opérative Actionneurs Effecteurs Barrière d’autoroute Moteur électrique Barre (lisse) Machine a laver Moteur électrique Tambour Fer a repasser et opérateur Résistor Semelle Unité automatique de perçage Moteur électrique Vérin Foret Mors de serrage unité de perçage Fer à repasser unité de perçage 3) Les actionneurs a) Définition : Un actionneur est un objet technique qui convertit une énergie d’entrée en une énergie de sortie utilisable pour effectuer une action définie. Nom de l’actionneur Rôle Symbole Moteur électrique Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique. Vérin pneumatique Convertir l’énergie pneumatique en énergie mécanique. Lampe électrique Convertir l’énergie électrique en énergie lumineuse. 4) Les effecteurs : a) Définition : Un effecteur convertit l’énergie reçue de l’actionneur en une opération ou un effet sur la matière d’œuvre pour lui apporter une valeur ajoutée. Système Barrière de parking Unité automatique de perçage Fer à repasser Effecteur Barre Mors de serrage Foret Semelle Rôle de l’effecteur Autoriser l’accès Serrer la pièce Percer la pièce Repasser le linge 5) ACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES Réaliser les activités de travaux pratiques du manuel d’activités, en se limitant aux questions 1 et 2. V) DIALOGUE HOMME / SYSTEME Le dialogue homme/système est assuré à l’aide d’un pupitre de commande. L’opérateur pilote le système par des consignes et suit l’évolution du fonctionnement en recevant des messages. 1 - Les consignes : Ce sont les informations qui circulent de l’opérateur vers la partie commande. 2 - Les messages : Ce sont les informations qui circulent de la partie commande vers l’opérateur. Le dialogue de l’opérateur avec le système automatisé se fait à travers un pupitre. 3 – Exemple : opérateur Pupitre (armoire) Partie commande (automate) VI) LES ELEMENTS D’INTERFACES On distingue deux types d’organes qui assurent le dialogue entre la PO et la PC : - Les capteurs: - Les préactionneurs : 1- Les capteurs : Définition : Le capteur est l’élément qui convertit une grandeur physique(position, vitesse, température…)en une information appelée « compte rendu »compréhensible par la partie commande. Consignes Messages Exemples de capteurs Capteurs Capteur de position (avec contact) Capteur photo-électrique (sans contact) Capteur de niveau (avec contact) 2- Les préactionneurs : a- Définition : Le préactionneur est l’élément qui distribue l’énergie utile aux actionneurs sur ordre de la partie commande. b- Exemples de préactionneurs Symbole du préactionneur Symbole de l’actionneur Contacteur KM Distributeur 3/2 vérin à simple effet Distributeur 5/2 vérin à double effet Moteur a courant alternatif VII) STRUCTURE FONCTIONNELLE D’UN SYSTEME AUTOMATISE La structure détaillée d’un système automatisé devient alors : Réaliser la suite de l’activité de travaux pratiques du manuel d’activités(chapitre 2 leçon 2). VIII) ACTIVITES DE TRAVAUX PRATIQUES RETENONS IX) EXERCICES D’APPLICATION A) Exercice résolu : Système de tri de briques 1) Fonctionnement du système Ce système est géré par un automate programmable. Il permet de trier les briques selon leurs hauteurs. Les briques sont amenées par un tapis roulant T1, entraîné par un moteur électrique MT1 commandé par un contacteur KM1. Arrivées au capteur S (S actionné) les briques sont poussées par l’éjecteur E1 du vérin C1 sur le tapis roulant T2 où elles sont triées suivant leurs hauteurs détectées par les capteurs a0 et b0 dans les bacs. 2) Travail demandé a) Lisons le dossier technique du système . b) modélisons le système. TRIER DES BRIQUES briques non triées briques triées We + Wp Programme mise en marche Réglages Information d’état Bruit et pertes d’énergie Système de tri de briques c) Identifions les éléments du système . d) Complétons la chaîne fonctionnelle du système . d) Mettons une croix dans la case correspondante Capteurs sans contacts Avec contacts Capteurs « a0 » + Capteurs « s » + Capteurs « c » + La partie commande La partie opérative Les éléments d’interfaces Actionneurs Effecteurs préactionneurs Capteurs Automate programmable Vérin C1 Vérin C2 Moteur MT1 Moteur MT2 Tapis T1 Tapis T2 éjecteur E1 éjecteur E2 Contacteurs KM1 et KM2 Distributeurs M1 et M2 l10, l11, l20, l21, s, c, a0 et b0. T1 T2 E1 E2 B) Exercice à résoudre : POSTE DE MARQUAGE DE SAVONS 1) Description du système Ce système est conçu pour le marquage de savons sur sa face supérieur par un poinçon. Le système est constitué par : Deux vérins pneumatiques C1 et C2. Deux distributeurs pneumatiques M1 et M2. Quatre capteurs de positions pneumatiques l10, l11, l20 et l21 Un capteur « s » de présence du savon Un capteur « c » de passage du savon marqué Un poinçon P et un éjecteur E Deux contacteurs KM1 et KM2 Deux moteurs électriques Mt1 et Mt2 Deux tapis T1 et T2 2) Fonctionnement du système Une action sur « m » provoque le cycle suivant : - Arrivée du savon sous le poinçon P par le tapis T1 - Marquage du savon par le poinçon P - Evacuation du savon marqué vers le tapis roulant T2 par i’éjecteur E. 3) Travail demandé sur feuille de copie a) Lire le dossier technique du système . b) Modéliser le système. c) Identifier les éléments du système d) Compléter la chaîne fonctionnelle du système . e) Mettre une croix dans la case correspondante Capteurs sans contact Avec contact Capteurs « l10 » Capteurs « s » Capteurs « c » La partie commande La partie opérative Les éléments d’interfaces Actionneurs Effecteurs préactionneurs Capteurs SAVOIR PLUS : HISTORIQUE DES SYSTEMES TECHNIQUES Depuis la préhistoire l’homme a, à des degrés divers, utilisé et conçu des systèmes techniques. Lorsqu’il a, pour la première fois, utilisé un outil, il a créé un système dont il faisait partie intégrante. Son cerveau commandait les opérations, ses membres, prolongées par l’outil constituant ce que nous appelons « la partie opérative du système ». Ses muscles apportaient l’énergie nécessaire. C’était le stade de la manipulation des outils. Beaucoup plus tard, dans sa lente évolution, il a recherché à faire le même travail avec moins de peine. Il a perfectionné ses outils puis il a capté une énergie extérieure pour la mettre à son service. C’est l’époque de la mécanisation, l’homme n’intervient plus dans le système que pour le commander. Enfin, depuis quelques décennies nous sommes passés au stade de l’automatisation. Des parties commandes sont intégrées aux machines qu’elles gèrent sans l’intervention de l’homme, en suivant un programme plus ou moins complexe qu’il a préalablement élaboré. Ce sont « les systèmes techniques automatisés » Système : feu tricolore de circulation uploads/Industriel/ structur-sys-tech.pdf