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Département Génie Électrique Rapport de TPE : Automatismes Elaboré par : TLILI

Département Génie Électrique Rapport de TPE : Automatismes Elaboré par : TLILI Donia MOULDI Souhir 2eme Année Génie Electrique 3 Encadré par : MM. OUANES Fayka Année Universitaire : 2020/2021 REPUBLIQUE TUNISIENNE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Monastir Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir Ecole Nationale d’Ingénieurs de Gabès الجمهــورية التونسيـة وزارة الـتـعـلـيـــــم الـعـالـــــي و الـبـحــث الـعـلـمــــــي جامعـــة المنستير بالمنستير المدرسة الوطنية للمهندسين Table des matières : Introduction générale..................................................................................................................................3 Chapitre 1 : Les systèmes automatisés :......................................................................................................5 I- Introduction aux système automatisés :..........................................................................................5 1. Fonction globale :........................................................................................................................5 2. Structure d’un système automatisé.............................................................................................5 2.1. Matière d’œuvre :................................................................................................................6 2.2. Valeur ajoutée :...................................................................................................................6 2.3. Les actionneurs :..................................................................................................................6 2.4. Les préactionneurs :.............................................................................................................7 2.5. Les capteurs :.......................................................................................................................8 Chapitre 2 : Présentation du Projet :.........................................................................................................10 I. Introduction :.................................................................................................................................10 II. Description du système :...............................................................................................................10 III. Cahier des charges :...................................................................................................................11 IV. Fonctionnement :......................................................................................................................11 V. Architecture du système :..............................................................................................................12 References.................................................................................................................................................16 Introduction générale L’automatisation c’est l’exécution automatique de tâches sans interventions humaines, son but primordial est de piloter les organes de commandes (moteurs, vérins, vannes etc.) en fonction d'un état souhaité et de l'évolution réelle du système à commander. Pour atteindre ces objectifs, nombreuses technologies complémentaires existent comme l'instrumentation (par l'intermédiaire des capteurs et des détecteurs) ou la vision industrielle (à l’aide du traitement d'image) pour les mesures, les réseaux industriels pour faire circuler l'information, ou la robotique pour des processus de fabrication complexes, exigeants, pénibles ou s'exerçant en environnement dangereux. L’automatisation a envahi tous les domaines, du domestique à l’industriel. Un exemple d’application dans le domaine domestique est le « Home Security », qui est un système de sécurité qui vise à protéger notre propriété et les personnes qui s'y trouvent contre les cambriolages, les intrusions, les incendies et autres catastrophes environnementales telles que l'éclatement de tuyaux. Les services de surveillance professionnels assurent tout ça, que vous soyez conscient du problème ou non, et peuvent également vous aider en cas d'urgence médicale. Dans l’esprit de ce qui précède, ce projet s’inscrit dans le cadre du développement d’un système alarme muni de capteurs et détecteurs. Ce rapport est organisé en deux chapitres. Le premier chapitre est réservé à la présentation de l’historique de l’automatisme, la solution d’automatisation proposée est présentée dans le deuxième chapitre. En effet, le choix des équipements et l’architecture matérielle ainsi que la partie logicielle y seront largement détaillés. Chapitre 1 : Les systèmes automatisés Chapitre 1 : Les systèmes automatisés : I- Introduction aux système automatisés : 1. Fonction globale : Un système automatisé est un ensemble de technologies utilisant l'électronique, l'électrotechnique et la mécanique pour concevoir des processus automatisés capables fonctionner sans intervention humaine. Ce système permet d’apporter une valeur ajoutée à des matières d’œuvre en les faisant passer d’un état initial donné à un état final souhaité. Figure 1 forme générale d'un système automatisé La fonction d’un système automatisé est de réaliser un certain nombre de tâches, des actions bien précises pour donner à la matière d’œuvre une valeur ajoutée. Si l’obtention de la valeur ajoutée a un caractère reproductif, le système est dit industriel. 2. Structure d’un système automatisé Ce système se compose d’une partie opérative qui à pour rôle la réalisation des tâches, c’est la partie qui effectue le travail. Et une partie commande qui effectue la coordination des tâches, elle donne les ordres et reçoit les informations de l’extérieur ou de la partie opérative. Figure 2 décomposition fonctionnelle d'un système automatisé 2.1.Matière d’œuvre : La matière d'œuvre est constituée des éléments modifiés par l'intervention du système étudié. Elle peut se présenter sous plusieurs formes. Par exemple : - Produit : liquide, solide, gazeux… - Énergie : électrique, thermique, mécaniques… - Information : physique, audiovisuel… 2.2.Valeur ajoutée : C'est la modification apportée par l'action du système sur la matière d'œuvre d'entrée. Autrement dit, c’est le résultat de l’évaluation de la différence entre l’état initial et l’état final de la matière d’œuvre. Cette valeur ajoutée est caractérisée par sa nature, sa quantité et sa qualité, à savoir : - Une modification physique : conversion d'énergie, mécanique, etc. - Un arrangement particulier : montage, assemblage, etc. - Un prélèvement d'information : mesure, contrôle, etc 2.3.Les actionneurs : Les actionneurs de la PO ont pour but de convertir une énergie d’entrée sous une certaine forme en une énergie sous une forme différente adaptée à l’opération à effectuer. Figure 3 structure générale d'un actionneur Les actionneurs peuvent être classés selon : a) Le type d’énergie :  Les actionneurs électriques  Les actionneurs pneumatiques  Les actionneurs hydrauliques  Les actionneurs mécaniques Dans la majorité des cas, ces actionneurs modifient la nature de l’énergie reçue en énergie mécanique. b) La manière de mise en œuvre :  Les actionneurs de type Tout ou Rien (TOR) : ils n’ont que deux états possibles (repos ou action). Exemple: vérin pneumatique. Tableau 1 classification des actionneurs courants 2.4.Les préactionneurs : Ils reçoivent des signaux de faible énergie adressés par la PC et les transforment en grandeurs physiques. Les préactionneurs envoient l’énergie aux actionneurs, ils représentent l’interface entre le traitement des informations et les actionneurs. Tableau 2 classification des préactionneurs courants 2.5.Les capteurs : Ils sont des outils qui transforment une grandeur physique (force, vitesse, position pression, débit, intensité…) en un signal logique ou analogique porteur d’une information exploitable par la PC. Le rôle des capteurs consiste à saisir une information d’état de la PO (ou de la matière d’œuvre d’entrée) et la transformer en un signal transportable (flux énergie) et compréhensible par la PC. Figure 4 structure générale d'un capteur Chapitre 2 : Présentation du Projet Chapitre 2 : Présentation du Projet : I. Introduction : Un système de sécurité incendie est un équipement qui permet de mettre en sécurité l'établissement dès l'apparition d'un signe de feu. Dans un établissement recevant du Public ou dans les immeubles de grande hauteur, le système de sécurité incendie est un des moyens de secours qui peut être imposé soit par le règlement de sécurité, soit par la commission de sécurité. Ayant pour but premier d'assurer la sécurité des personnes, puis de faciliter l’intervention des pompiers et enfin de limiter la propagation du feu, l'appareil détecte, et provoque plusieurs actions de sécurité. Ces actions sont classées en quatre familles de fonction que l'on note : Compartimentage, Désenfumage, Arrêt Technique, Évacuation. Ce système présente 3 qualités incontournables : Fiabilité, Crédibilité, Rapidité. Pour ces raisons, il fait l'objet de tests quotidiens, et de vérifications annuelles par des organismes certifiés. Un « Home security » peut fournir de nombreux services tels que la surveillance professionnelle et la protection contre les incendies, les cambriolages et les intrusions à l'aide de différents capteurs, détecteurs et caméras. Malheureusement, ces services entraînent des coûts énormes qui rendent leur application à grande échelle difficile. Mais maintenant, grâce à l'utilisation des ‘’single board computers’’ ou carte commandes (comme Raspberry pi et Arduino), de tels services sont possibles avec une mise en œuvre moins complexe et des coûts réduits. Cette partie présentera un système de sécurité fiable et peu coûteux contre les incendies basé sur une carte commande et une grande variété de capteurs. II. Description du système : La partie d'acquisition de données comprend un capteur de température, un capteur de fumée, un capteur de gaz inflammable, un circuit de traitement du signal et un CAN. Le système transforme les signaux non électriques (concentration de fumée, changement de température, gaz inflammable) en signaux électriques à travers les capteurs d'abord, puis traite le signal électrique de la sortie des capteurs pour répondre aux exigences de la conversion A/N, et transforme le signal analogique en numérique par le CAN. Enfin il déclenche une alarme que ce soit sonore ou en envoyant un message SOS aux pompiers ou les deux en même temps. III. Cahier des charges : Pour résoudre ces différentes anomalies, nous proposons de mettre en place un système de sécurité et de détection de flammes afin de protéger les zones risquées de l’usine contre les incendies. Le but de ce projet consiste à concevoir un système automatisé capable d’assurer cette mission en respectant le cahier des charges suivant :  Protection contre les incendies : Le système doit assurer la détection de flamme dans les endroits susceptibles d’être des foyers d’incendie. Dans le cas d’une détection de flamme suspecte, le système doit activer une sirène.  Supervision et la surveillance du système à l’aide d’une interface graphique dans le but d’identifier le capteur déclenché et localiser la zone de l’incendie. IV. Fonctionnement : Le système d'alarme incendie proposé est un système de surveillance en temps réel qui détecte la présence de fumée dans l'air causée par un incendie et capture des images via une caméra installée à l'intérieur d'une pièce lorsqu'un incendie se produit. Les systèmes embarqués utilisés pour développer ce système d'alarme incendie sont Raspberry Pi et Arduino Uno. La principale mission du système est d'envoyer à distance une alerte lorsqu'un incendie est détecté. Lorsque la présence de fumée est détectée, le système affiche une image dans une page Web. Le système aura besoin de la confirmation uploads/Industriel/ tpe-automatismes.pdf