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Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI E.MAIL : yacine.boudou

Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com Sommaire I.1 Automatisme ............................................................................................ 3 I.1.1 Généralités – Définitions .................................................................. 3 I.1.2 Classification des systèmes .............................................................. 4 L’information (signal) analogique ............................................................. 4 L’information (signal) discrète .................................................................. 5 Variables logiques - Systèmes automatisés à logique combinatoire : ....... 5 Variables logiques - Systèmes automatisés à logique séquentielle : ......... 5 I.1.3 Objectifs de l’automatisation ............................................................ 6 Objectifs : ................................................................................................... 6 Partie opérative : ........................................................................................ 6 Partie commande : ...................................................................................... 6 Choix technologiques ................................................................................. 7 Organisation des machines automatiques : ................................................ 7 I.1.4 Les capteurs : .................................................................................... 8 I.1.5 Classification des capteurs ................................................................ 8 Capteurs passifs .......................................................................................... 8 Capteurs actifs ............................................................................................ 9 Les caractéristiques d’un capteur : ............................................................. 9 Exemple des capteurs numériques: .......................................................... 10 Exemple des capteurs analogiques : ......................................................... 11 I.1.6 Transmetteurs : ............................................................................... 14 I.1.7 Les pré-actionneurs : ...................................................................... 14 Exemples des pré-actionneurs : ................................................................ 15 I.1.8 Actionneurs :................................................................................... 18 Classification des actionneurs courants: .................................................. 18 Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com Principe mis en œuvre : Selon le principe mis en œuvre les propriétés sont différentes : ................................................................................................... 18 Actionneurs pneumatiques: Les vérins pneumatiques ............................. 20 Caractéristiques principales d’un vérin pneumatique .............................. 20 Les vérins simple effet ............................................................................. 21 Vérin a double effet .................................................................................. 22 Moteur « machine » électrique :............................................................... 22 Les pompes : ............................................................................................ 23 I.2 L’analyse fonctionnelle .......................................................................... 23 I.2.1 INTRODUCTION .......................................................................... 23 I.2.2 Définition de l’A.F. ........................................................................ 24 A quoi sert l’A.F. ? ................................................................................... 24 Qui fait l’A.F. ? ........................................................................................ 24 Quand fait-on de l’A.F. ? ......................................................................... 24 I.2.3 Les étapes de l’A.F. ........................................................................ 25 I.2.4 Mise en œuvre ................................................................................ 25 I.2.5 EXPRESSION DU BESOIN .......................................................... 25 Définition ................................................................................................. 25 Validation du besoin ................................................................................ 26 I.3 Le cahier des charges fonctionnel .......................................................... 26 A quoi ça sert ? ......................................................................................... 27 Que mettre/ne pas mettre dans un cahier des charges ? ........................... 27 I.3.6 Une démarche normalisée : ............................................................ 27 Introduction au problème posé ................................................................. 28 Expression fonctionnelle du besoin ......................................................... 28 Solution proposée pour répondre au besoin ............................................. 29 Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 3 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com I.1 Automatisme I.1.1 Généralités – Définitions Automatique, c'est l'ensemble de théories et de techniques pour la prise de décision et la commande des systèmes. En anglais "Automatic Control". L'automatique est ainsi la discipline scientifique permettant de caractériser les systèmes automatisés et de choisir/concevoir/réaliser la commande des systèmes. Les systèmes de commande s'inspirent le plus souvent de l'homme. Système automatisé - Un système automatisé ou automatique est un système réalisant des opérations et pour lequel l'homme n'intervient que dans la programmation du système et dans son réglage. Les buts d'un système automatisé sont de réaliser des tâches complexes ou dangereuses pour l'homme, effectuer des tâches pénibles ou répétitives ou encore gagner en efficacité et en précision. Capsuleuse Ravoux Tâche répétitive, Cadence élevée. Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 4 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com I.1.2 Classification des systèmes Chaque chaîne fonctionnelle d'un système correspond une chaîne d'information et une chaîne d'énergie. L'automatique s'intéresse à la chaîne d'information. Les systèmes automatisés vont alors être classés en fonction de la nature des informations de commande ou de mesure, et également en fonction de la nature du traitement de ces informations. On distingue deux types d'informations : analogiques et discrètes (logiques). L’information (signal) analogique Une information analogique est une information qui peut prendre toutes les valeurs possibles dans un intervalle donné. Les grandeurs physiques, comme la température, la vitesse, la pression, la tension, etc. sont des informations analogiques. Une information analogique peut être représentée par une courbe (voir figure ). Information analogique Commandes de vol primaires d’un avion Précision, Fiabilité. Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 5 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com L’information (signal) discrète Une information discrète est constituée d'un ensemble fini de valeurs. On distingue : Information binaire (0 ou 1, vrai/faux, noir/blanc, Tout Ou Rien (TOR)). Information numérique sous la forme d'un mot binaire, constitué de plusieurs variables binaires (bits). Information généralement issue d'un traitement d'une information analogique (échantillonnage, codage). Information binaire Information binaire Information numérique On peut alors distinguer les systèmes automatisés suivants : Variables logiques - Systèmes automatisés à logique combinatoire : Pour un tel système les sorties dépendent exclusivement d'une combinaison des entrées, sans prendre en compte "l'histoire" du système. A un état d'entrées, correspond un et un seul état en sortie. Aucune mémoire des états précédents des entrées et des sorties n'est conservée. L'information logique est traitée de manière instantanée. Les grandeurs y sont manipulées sous formes d'états binaires, ce qui justifie l'utilisation de l'algèbre de BOOLE, et des notions liées au codage de l'information. Variables logiques - Systèmes automatisés à logique séquentielle : Qualifié de système à mémoire généralisée, les sorties du système sont élaborées à partir d'un ensemble de signaux logiques, mais dépendent aussi de la chronologie des événements logiques. "L'histoire" du système est prise en compte. Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 6 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com I.1.3 Objectifs de l’automatisation Objectifs : La compétitivité de l’entreprise et des produits. Cette compétitivité passe par la qualité, la maîtrise des coûts et l’innovation. Cela induit une disponibilité à tous les niveaux. On cherche donc à améliorer la productivité. L’amélioration des conditions de travail, et surtout la sécurité, fait partie des objectifs de l’automatisation. Les buts (ou objectifs) de l’automatisation sont donc :  Éliminer les tâches répétitives,  Simplifier le travail de l'humain,  Augmenter la sécurité (responsabilité),  Accroître la productivité.  C'est également :  Économiser les matières premières et l'énergie,  S’adapter à des contextes particuliers : flexibilité,  Améliorer la qualité  Structure des systèmes automatisés Chaque machine automatique comprend deux parties : Partie opérative : Egalement appelée « partie puissance », la partie opérative comporte les actionneurs et les éléments fonctionnels (éléments mécaniques, outillages,...) qui agissent sur le processus automatisé. Partie commande : Elle coordonne les actions de la partie opérative, en lui envoyant les ordres de commande pour le cycle voulu, et en recevant en retour les informations qui rendent compte essentiel pour une bonne pratique de l'automatisation industrielle. Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 7 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com Choix technologiques Le schéma suivant présente les principales technologies qu'il est possible de mettre en œuvre pour chacune des parties de la machine. Organisation des machines automatiques : Aux actionneurs de la partie opérative doivent être associés les pré-actionneurs. Les capteurs rendent compte de l'évolution de la partie opérative, le plus souvent en détectant la fin des mouvements des différents actionneurs. Les composants d’un système automatisé Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 8 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com I.1.4 Les capteurs : Les capteurs sont les premiers éléments rencontrés dans une chaîne de mesure. Ils transforment les grandeurs physiques ou chimiques d’un processus ou d’une installation en signaux électriques au départ presque toujours analogiques. Cette transformation doit être le reflet aussi parfait que possible de ces grandeurs. Cet objectif n’est atteint que si l’on maîtrise en permanence la réponse des capteurs qui peut être affectée par des défauts produits par les parasites qui se superposent aux signaux, par les conditions d’utilisation, par le processus lui-même et par le milieu qui l’entoure. I.1.5 Classification des capteurs On classifie les capteurs en deux grandes familles en fonction de la caractéristique électrique de la grandeur de sortie. Cette classification influe sur le conditionneur qui lui est associé. Capteurs passifs Le capteur se comporte en sortie comme un dipôle passif qui peut être résistif, capacitif ou inductif. Le tableau ci-dessous résume, en fonction du mesurande, les effets utilisés pour réaliser la mesure. MESURANDE EFFET UTILISE (Grandeur de sortie) MATERIAUX Température Très basse température Résistivité Cste diélectrique Platine, nickel, cuivre, semiconducteurs Verre Flux optique Résistivité Semi-conducteurs Déformation Résistivité Perméabilité Alliages nickel Alliages ferromagnétiques Position Résistivité Magnétorésistances : Bismuth, antimoine d’indium Humidité Résistivité Chlorure de lithium Cours automatisme industrielle : chapitre I Y.BOUDOUAOUI 9 E.MAIL : yacine.boudouaoui@gmail.com Capteurs actifs Dans ce cas, la sortie du capteur est équivalente à un générateur. C’est un dipôle actif qui peut être du type courant, tension ou charge. Les principes physiques mis en jeu sont présentés ci-dessous. MESURANDE EFFET UTILISE GRANDEUR DE SORTIE Température Thermoélectricité (thermocouple) Tension Flux optique Photoémission Pyroélectricité Courant Charge Force, pression, accélération Piézoélectricité Charge Position Effet Hall Tension Vitesse Induction Tension Les caractéristiques d’un capteur : Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur. Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur. Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée. Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie. Rapidité : Temps de réaction du capteur. Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure Grandeurs d’influence : Grandeur physique autre que le mesurande dont la variation peut modifier la réponse du capteur : Température : modifications des caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles Pression, vibrations : déformations et contraintes pouvant altérer la réponse Humidité : modification des propriétés électriques (constante diélectrique ou résistivité). Dégradation de l’isolation électrique Champs uploads/Philosophie/ cours-automatisme-industrielle-chapitre-i.pdf