26 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 27 26 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 27 a fromagerie Milleret est spcialise dans la fabrication de fromages pte molle. La production est entirement traite Charcenne en Franche-Comt. La collecte des laits de producteurs locaux se fait sans intermdiaire dans un rayon de 100 km autour de la fromagerie.La production annuelle est de 5 400 tonnes, soit plus de 25 millions dunits. La gamme de produits est distribue partout en France et lexport.Loutil de production permet doptimiser la gestion des matires premires et de garantir un niveau constant dans la qualit des produits. Les contrles qualit interviennent systmatiquement aux tapes suivantes de la fabrication : collecte, traitement du lait, produc-tion, emballage, conditionnement, stockage. Ce sont ainsi plus de 350 analyses qui sont ralises par un laboratoire, sur place, tous les jours.Lentreprise est certife ISO 9001, une dmarche ISO 14001 est en place.Le processus de fabrication des fromages LOrtolan est donn en annexe 1.Une salle blanche est un local requis pour la ra-lisation dune tape cruciale de fabrication dun produit agroalimentaire. Lair est fltr et mis sous pression pour viter lentre des poussires. Le nettoyage et la dsinfection sont approfondis. Le personnel doit porter un surquipement et y accder par un sas.Une salle grise est un local spcialement adapt pour le conditionnement agroalimentaire. La temp-rature est rgule selon lusage (entre 7 C et 20 C). Le taux dhumidit est maintenu 50 %. La salle est quipe dun sas dentre de marchandise et dune porte pitonne.Le sujet de lpreuve porte sur lencartonneuse automatique intgre dans la ligne de conditionnement des fromages en fn de processus (voir lannexe 2). Cette machine est conue et ralise par la socit franc-comtoise ACRI dArc-Ls-Gray.Lencartonneuse de fromages Les caractristiques techniquesCadence : 15 000 fromages par heureTaux de disponibilit constructeur : 95 %Alimentation lectrique : 400 VCAAlimentation pneumatique : 6-8 barsLe produitLe produit fni est constitu dun carton form dun lot de 12 fromages et de 4 points de colle chaud 1.Lquipement(Voir les annexes 2, 3 et 4)La machine comporte un convoyeur motoris (non reprsent sur les annexes 2 et 3) pour lamenage des Seuls huit candidats ce concours de promotion ont got cette anne aux joies du succs. Comme chaque anne, la revue encourage les volontaires la conqute du Graal en publiant au plus tt des extraits signifcatifs du sujet de la deuxime preuve crite. Ltude concerne cette fois lautomatisme squentieldune encartonneuse dun fromage franc-comtois.AGRGATION INTERNE DE MCANIQUE 2009tude dun problme dautomatisationPHILIPPE TAILLARD[1]Le carton form et ouvertDimension du volume enveloppe du carton :L 450 ; l 230 ; h 140 mmCe composant est ralis en amont par la formeuseUn lot de 12 fromages emballs arrivant de la salle demballage sur des bandes transporteusesDimensions du fromage : 110 mm ; h 35 mmLe carton rempli de 12 fromages (2 couches de 6 fromages)Son remplissage est ralis par un oprateur en amont de lencartonneuse. Cest le produit entrant de lencartonneuseLe carton ferm et coll avec 4 points de colle chaudDimensions extrieures du carton ferm :L 340 ; l 230 ; h 80 mmCest le produit sortant de lencartonneuse1La mise en cartonmots-cls automatismes, capteur, partie commande, sujet de concours[1] IA-IPR STI lacadmie de Rouen (76), rdacteur en chef de Technologie.26 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 27 26 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 27ANNEXE 1Le processus de fabricationdes fromagesCollecte du lait de montbliardesTransport routierTraitement du laitUsine en salle blancheFabrication des fromagesUsine en salle blancheEmballage des fromagesUsine en salle blancheConditionnement des fromages(suremballage)Usine en salle grise28 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 29 28 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 29cartons pleins en entre de machine jusqu la position 1 (repre 1 sur lannexe 4). Pendant le convoyage, des dfecteurs ferment les rabats suprieurs du carton. Le carton est ensuite pouss en position 2 (repre 2 sur lannexe 4) au poste de collage, qui est quip dune centrale dadhsif ProBlue de Nordson, de tuyaux et de 4 pistolets, le tout constituant un systme de dpose de colle thermofusible 2.La centrale de colle place au pied de la machine liqufe la colle thermofusible solide et la maintient la temprature voulue. Quand les pistolets 2 sont activs grce au distributeur pneumatique 4, le gnrateur 1 ANNEXE 2Vue gnrale de lencartonneuseANNEXE 3Vue de dtail de lencartonneuse4Le grafcet de fonctionnement normal avec les valeurs des temps des actionsAction Dure estimeP+ ou P 0,5 sV+ ou V 0,7 sCOL 0,3 sR+ ou R 0,8 sE+ ou E 0,4 s2Le systme de dpose de colle thermofusible3La dure des tches du G7_FN1Centrale de colle (gnrateur)2 Pistolet3 Tuyau 4Distributeurpneumatique5 Buse28 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 29 28 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 29pompe la colle liqufe dans les tuyaux 3 qui lam-nent aux buses 5 des pistolets en vue de son appli-cation sur la surface de lemballage.Les pistolets jectent une dose de colle chaude sur les points de collage du carton. Immdiatement aprs cela, le carton est transfr verticalement dans la pile du stock de collage en position 3.Pendant le mouvement, deux rouleaux plaqueurs appliquent les quatre oreilles du carton sur les points de colle. En fn de mouvement, le carton est maintenu en position 3 grce au quatre cliquets antiretour. Le stock de cartons dans la pile, en positions 3, 4 et 5, cre une attente qui permet la colle de durcir.Lorsque le capteur pc3 dtecte quune pile de 3 cartons est forme (en positions 6, 7 et 8), le vireur transfre cette pile devant ljecteur.Enfn, ljecteur pousse la pile de 3 cartons sur la rampe rouleaux libres incline pour la diriger vers la sortie de la machine, o un oprateur assure sa mise sur palette. Un capteur pc4 permet de sas-surer quil ny a pas bourrage de la rampe de sortie avant ljection.Loptimisation de la cadence de productionUne premire version du fonctionnement normal de lencartonneuse est donne en annexe 5, avec le graf-cet (G7_FN) et le bilan des entres/sorties.Lestimation des temps dactions est donne dans le tableau 3.Hypothses Le convoyeur motoris dentre possde une vitesse de 0,3 m/s. La cadence demballage des fromages est suprieure celle de lencartonneuse (conditionnement). La cadence de la formeuse de cartons est suprieure celle de lencartonneuse.Lacadencedeloprateurpourleremplissage manuel est galement suprieure celle de lencar-tonneuse.Dterminer le temps de cycle de production dun carton en rgime permanent.On peut renseigner le grafcet de fonctionnement normalaveclesvaleursdestempsestimsdes actions du process et du temps calcul pour laction KM1 4.Calcul de la dure de KM1 : la longueur L du carton dploy est de 0,45 m, la vitesse V du convoyeur est de 0,3 m/s, donc : t1 = L / V = 0,45 / 0,3 = 1,5 sIl faut excuter trois cycles du grafcet (G7_FN) pour raliser une pile de 3 cartons. Cela correspond la priodicit du process. Les deux premiers cycles se font avec la squence (0, 1, 2, 3, 4 et 5), le troisime cycle se fait avec la squence (0, 1, 2, 3, 4, 5 et 6). Le temps de cycle pour raliser 3 cartons est donc :Tcy3 = [(1,5 + 0,5 + 0,5 + 1 + 0,7) 3]+ (0,8 + 0,4 + 0,4) = 14,2 sMnmoniquede la tcheDsignation de la tche Squence dactionsT1 Amenage dun carton plein en pc1 KM1T2 Pousser le carton au poste de collage P+T3 Retour du pousseur P-T4 Coller le carton COL, V+T5 Retour de lascenseur V-T6 vacuer une pile de trois cartons colls R+, E+ & R, E & R5La proposition de dcoupage en tchesN Tche Dbut si Information de fin La fin autoriseT1 Amenage dun carton plein en pc1 fin du retour pousseur (fin de T3) f_T1 = pc1 la tche T2T2 Pousser le carton au poste de collagefin de lamenage carton & fin du retour dascenseur(fin de T1 & fin de T5)f_T2 = p1pc2 les tches T3 & T4T3 Retour du pousseur fin de T2 f_T3 = p0 la tche T1T4 Coller le carton fin de T2 & fin de T6 f_T4 = X9v1T5 & T6T5 Retour de lascenseur fin de T4 f_T5 = v0 la tche T2T6 vacuer une pile de trois cartons colls fin de T4 & pc3 f_T6 = X13e0r0 la tche T46Ltude des antriorits des tches les unes par rapports aux autres30 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 31 30 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 31Le temps de cycle de production dun carton en rgime permanent est donc :Tcy = 1/3 Tcy3Tcy = 4,73 sDterminer la cadence horaire prvisionnelle de len-cartonneuse. Est-elle compatible avec les donnes du cahier des charges ?Du rsultat de la question prcdente on dduit la cadence horaire, de la manire suivante, en tenant compte de la disponibilit constructeur, Dc = 0,95 :Cad= (3 600 / Tcy) Dc 12= 8 670 fromages/h ou 722 cartons/hCette performance est trs infrieure la cadence vise de 15 000 fromages/h (1 250 cartons/h).Pour amliorer cette performance, on dcide de faire une analyse structure du cycle de fonctionnement normal. Pour cela, on adopte un dcoupage en tches autonomes coordonner. Cette proposition est donne dans le tableau 5.partirdudcoupageentchesproposdansle tableau 5, construire le grafcet de coordination des tches (G7_CT_FN) permettant doptimiser la cadence de production.Remarques : On conservera lutilisation des tapes encapsulantes 4 et 6 pour les tches T4 et T6, comme il est fait dans le G7_FN en annexe 5. Technologiquement, T6 peut dbuter en fn de T4. Technologiquement, T4 peut dbuter en fn de T2.La forme fnale de grafcet optimal du point de vue de la cadence doit permettre de dbuter toutes les tches au plus tt, tout en respectant les antriorits des unes par rapport aux autres. Ces antriorits peuvent tre analyses laide du tableau 6. partir de cette analyse des antriorits, on peut passer par un stade intermdiaire dcriture des modules de grafcet de chaque tche o, par exemple, ltape repre 1-2 reprsente lautorisation donne par T1 en fn de tche pour T2 7.7Le module grafcet des tches 2 et 68Le grafcet de coordination des tches de fonctionnement (G7_CT_FN)9Le diagramme de Gantt du cycle donn par le grafcet (G7_CT_FN)30 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 31 30 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 3110Limplantation de trois dtecteurs de prsence de fromage11La procdure disolement d'un carton avec un dfaut de remplissage12Le principe de dtection des fromages de la couche suprieure travers le cartonLe grafcet de coordination des tches correspondant est donn en 8. La recherche de la situation initiale du grafcet nest pas demande explicitement dans la ques-tion, nanmoins il est facile de supposer ltat initial du systme en dbut de production pour ensuite recher-cher lordre chronologique dexcution des actions pour raliser le premier cycle correctement.Ici lhypothse que la machine est compltement vide en dbut de fonctionnement avec tous ses actionneurs en positions initiales (p0, v0, r0, e0) est la plus probable.Par consquent, la premire tche raliser est T1, do le marquage de ltape 3-1. Ensuite, il faut raliser T2, do la ncessit dinitialiser ltape 5-2. Par la suite, pour excuter T4, il faut rendre initiale ltape 6-4.Construire le diagramme de Gantt correspondant ce nouveau fonctionnement normal. En dduire le temps de cycle de production dun carton en rgime permanent.Le diagramme de Gantt est donn en 9. Le chemin critique de ce cycle de production est repr en rouge sur le diagramme. Il est constitu des tches T1, T2 et T3. Pour un gain supplmentaire de cadence, ce sont les dures de ces tches quil faudrait rduire. A contrario, les autres tches disposent dune marge de temps.Aprs une phase transitoire de dmarrage, la cadence devient cyclique avec une priode de 7,5 s durant laquelle la machine conditionne une pile de 3 cartons. Donc :Tcy3 = 7,5 sLe temps de cycle de production dun carton en rgime permanent est donc :Tcy = 1/3 Tcy3Tcy = 2,5 sDterminer la nouvelle cadence horaire prvisionnelle de lencartonneuse et conclure.Du rsultat de la question prcdente on dduit la cadence horaire, de la manire suivante, en tenant compte de la disponibilit constructeur, Dc = 0,95 : Cad= (3 600 / Tcy) Dc 12= 16 416 fromages/h ou 1 368 cartons/hCette performance est lgrement suprieure la cadence souhaite de 15 000 fromages/h.Lamlioration de la qualitLautomatisation na pas pour seul objectif daugmenter la productivit. Elle permet aussi deffectuer des contrles intgrs dans les processus de fabrication pour assurer la qualit et minimaliser les pertes sur dfectuosit.On souhaite modifer la machine pour effectuer un contrle 100 % de la prsence des 12 fromages dans chaque carton. Le choix dune solution conomique se porte sur un principe qui utilise 3 dtecteurs de proximit TOR (pf1, pf2, pf3) au-dessus du carton en position 1 10.Remarque : La position suggre des trois dtecteurs sur la fgure 10 nest pas forcment exacte.32 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 33 32 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 33ANNEXE 4Le synoptique de lencartonneuse automatique32 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 33 32 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 33Leprincipeimaginestlesuivant:pendantle droulement de la tche T2, ces 3 capteurs doivent contrler la prsence effective des 6 fromages de la couche suprieure. Si lon dtecte cette prsence, il est alors possible de conclure que le conditionnement est complet.En cas dapparition dun dfaut de remplissage , et pour ne pas ralentir la production, on dcide de ne pas arrter la machine, mais disoler le carton dfectueuxafinqueloprateurenfindelignele repre facilement. Il pourra alors aisment compl-ter le remplissage du carton la main afn de sup-primer le dfaut.La technique retenue pour isoler le carton dfectueux est prsente en 11. Ds quun carton dfectueux arrive en haut de la pile du stock de collage (position 5), on vacue la pile suprieure en cours de formation. Cette pile peut avoir 3, 2 ou 1 cartons 11. Au cycle suivant, quand le dfaut arrive au niveau 1 de la pile suprieure (position 6), on lvacue pour ainsi lisoler. partir du document ressource sur la technologie des dtecteurs de proximit donn en annexe 6, slec-tionner le ou les capteurs capables et choisir celui qui semble le plus appropri pour assurer la fonction. Justifer ce choix.ANNEXE 5Grafcet de fonctionnement normal : G7_FN CFN T.O.R. p0 T.O.R.p1 T.O.R. v0 T.O.R. v1 T.O.R. r0 T.O.R.r1 T.O.R.e0 T.O.R.e1 T.O.R.pc1 T.O.R.pc2 T.O.R. pc3 T.O.R.pc4 T.O.R.T.O.R. KM1 Moteur tapis entreT.O.R. P+ Sortie pousseurT.O.R. P Rentre pousseurT.O.R. COL jection colle 4 busesT.O.R. V+ Monte dans la pileT.O.R. V DescenteT.O.R. R+ Rotation sens horaireT.O.R. R Rotation sens antihoraireT.O.R. E+ jection sur rampeT.O.R. E Retour jecteurG7_FN Bilan E/SConditions de fonctionnement normalPousseur rentrPousseur sortiVrin vertical en basVrin vertical en haut Vireur en position sortieVireur en position sortiejecteur rentrjecteur sortiPrsence carton devant pousseurPrsence carton au poste collage Prsence 3 cartons vacuer Bourrage de cartons sur rampe34 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 35 34 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 35ANNEXE 6Comparatif des dtecteurs de proximit TORInductif Optique (direct) Magntique Capacitif Ultrasons (direct) Faible cot (30-200 )Robustesse (dtecteur insensible aux vibrations, aux chocs, la poussire, aux huiles de coupe, etc.) Cadences leves(plusieurs kHz) Pas dusureTrs rpandudans lindustrie Cot moyen (60-300 ) Grande porte (1 m)Cadences levesInsensible aux vibrations et pas dusureDtecte tout typede pice ayant un pouvoir rflchissant (moderflexion directe) Faible cot (20-120 ) Portes plus grandes par rapport aux capteurs inductifs de mme tailleDtection traversdes parois en mtalnon ferreuxRagit au ple nordet au ple sudInsensible aux vibrations et salissures, pas dusure Cot moyen (100-200 ) Voit travers des parois en matriauxnon mtalliquesDtecte tout matriau (mtal, plastique, bois, liquide) Cadences leves Sensibilit rglableInsensible aux vibrations, pas dusure Grande porte (15 m)Dtecte sans contacttout objet quel que soitle matriau (mtal, plas-tique, bois),la nature (solide,liquide),la couleur et le degrde transparence Sensibilit ajustable Porte faible (< 80 mm)Ne dtecte que les pices mtalliquesPorte variableen fonction de la nature de lalliage Supporte malles environnementsdifficiles (sensibleaux salissureset aux projections dhuile) Sensible laspectdes pices (matriau,tat de surface, couleur, brillance, incidence)Porte faible(< 100 mm)Ncessite lutilisationdun aimantSensibleaux perturbationslectromagntiques Porte faible (< 60 mm)Sensible lhumiditet aux vapeurs denses Cot lev (200-1000 ) Sensible aux courants dairSensible la temprature des pices(de 10 50 C)Ne dtecte pasles absorbants phoniques (ouate, mousse)Les machines-outils,les machinesde plasturgie, du textile, du bois, les lignes dassemblage, lindustrie automobileDtection de pices mtalliques dansdes environnements difficilesContrle le passagede pices dfilant grande vitesse Dtection dobjetsur convoyeur Comptage de cartons Tri de produitsen fonction de leur aspect Dtection de contraste Dtection dobjetsdans des rcipientsnon magntiques Lecture de codesaimants Les aimants permanents du segment de pistondu vrin pneumatique sont reconnus parle dtecteur traversle cylindre du vrinContrle final sur lignes demballage : emballages et contenuInstallationsde conditionnement :produits au complet ? Mesure du niveaude remplissagede liquides ou granuls travers les paroisde rservoirs en plastique ou en verrePrsence de pare-brisesur ligne dassemblage Le passage dobjetssur des convoyeurs : bouteilles en verre, emballages cartonns, gteauxNiveau de remplissage dun liquide dansun flacon ou de granuls dans les trmiesdune machine dinjection plastique Profondeur dune cavitTypePrincipeAvantageLimitationApplicationIllustration34 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 35 34 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 35Le dtecteur ultrasonique dtecterait le rabat sup-rieur du carton et le fromage sans distinction. Ce point technique et son cot lev le rendent peu capable.Le dtecteur capacitif peut tre rgl de faon ne pas dtecter le carton en premier plan, dtecter le fromage suprieur et ne pas dtecter le fromage de la couche infrieure en arrire-plan. Son cot et ses pos-sibilits de dtection discriminatoire le rendent capable. Le principe de dtection est illustr en 12.Le choix dfnitif de la technologie de dtection se porte par consquent sur le capacitif. Il restera le dimensionner pour choisir un composant adapt dans une gamme de constructeur. laide dun croquis d intention, montrer l implantation exacte des 3 capteurs choisis en question prcdente, On peut procder par limination. Le produit dtec-ter nest ni mtallique ni magntique, par consquent les capteurs inductifs et magntiques sont exclure.Il faut un capteur capable soit de dtecter la prsence des 6 fromages de la couche suprieure par louver-ture centrale du carton, soit de voir les produits travers le rabat suprieur du carton.Le dtecteur photolectrique, si le pouvoir rf-chissant du carton est plus faible que celui du papier demballage du fromage, pourrait dtecter la prsence du produit dans louverture du carton. Il faudrait le rgler de telle sorte quil dtecte le fromage du haut et non celui du bas. Cest possible avec les dtecteurs de proximit suppression de fond. Cette technolo-gie permet de fxer de faon trs prcise la distance maximale de dtection par triangulation optique. Lin-convnient est que le papier demballage na pas une gomtrie rgulire (il peut tre froiss ou gondol), donc sa capacit rfchir le faisceau lumineux reste alatoire. Ce dernier point rend le dtecteur optique peu capable.13Le mode de dtection des fromages de la couche suprieure14Le grafcet de dtection et mmorisation du dfautde conditionnement (G7_MEMODEF)15La variante de la solution de dtection et de mmorisation du dfaut de conditionnement105 Dfaut mmoris 100X2.pc1.(/pf1+/pf2+/pf3)Efacement de la mmoiret136 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 37 36 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 37en cotant leur position par rapport au carton et la machine. Expliciter le mode de dtection du dfaut.Les 3 capteurs pf1, pf2, pf3 sont placs au-dessus de la trajectoire du carton durant son dplacement pouss par P+ 10.Ils sont dcals de 40 mm par rapport au ct du carton, dans sa position darrive en pc1, pour dtecter tout de suite les 3 fromages de la premire range.Ils sont disposs 95 mm dun bout du carton pour capter un secteur des fromages et le vide form entre leurs deux ranges.Durant la tche 2, si le carton est plein, les signaux des 3 capteurs vont voluer comme lindique le chro-nogramme illustr 13. laborer le grafcet (G7_MEMODEF) de traitement des signaux pf1, pf2 et pf3 pour mmoriser l information dfaut remplissage .En dbut de tche T2 (X2), on teste de suite si les 3 fromages de la premire range sont prsents. Si oui, le grafcet 14 volue en X101. Sinon, il volue en X105, ltape qui mmorise le dfaut de condition-nement.Ensuite, depuis X101, lorsque les 3 capteurs dtec-tent le vide entre les deux ranges, le grafcet volue en X102 pour attendre lapparition des 3 autres fromages de la deuxime range. Si cela se produit, on volue en X103, fn de contrle et rsultat positif.Si lon ne voit pas les 3 produits en fn de tche (/ X2), alors le grafcet (G7_MEMODEF) volue en X105 pour mmoriser le dfaut. La consigne deffa-cement de la mmoire dfaut viendra du grafcet qui exploitera ce signal et provoquera linitialisation de (G7_MEMODEF).Une solution plus simple consiste installer diff-remment les capteurs (pf1, pf2, pf3) et exploiter le signal pc1, comme en 13. Les capteurs pf sont placs sur la trajectoire des centres des fromages, et on suppose que leurs signaux conservent ltat 1 au passage dune range lautre. Dans cette confguration, on sassure que les signaux de pf1, pf2 et pf3 ont le niveau 1, et le conservent pendant la tche 2 (X2) tant que pc1 = 1. Cela donne un grafcet plus simple 15.laborer le grafcet du registre dcalage (G7_REGDEF) pour dcaler linformation dfaut remplissage mmo-rise, en position 5 et position 6.Linformation dfaut remplissage a t labore par le grafcet (G7_MEMODEF) ; il faut maintenant la dcaler au rythme des cycles de la machine afn de connatre linstant o le carton dfectueux se prsen-tera dans les positions 5 et 6. lactivation de X105, le grafcet (G7_REGDEF) 16 volue en X200. Cela signife que ce carton est en position 2 au poste de collage.Ensuite, chaque fois que se termine la tche 4 de collage (carton arriv en position 3), il faudra dcaler cette information. Cest la rceptivit X5 chaque cycle qui provoque ce dcalage. Ainsi X203=1 signi-fera quun carton mal rempli se trouve en position 5 et X204=1 signifera quun carton mal rempli se trouve en position 6.Remarque : La rceptivit associe la transition t1 du grafcet MEMODEF (effacement de la mmoire dfaut) pourra se raliser avec X200 de (G7_REGDEF).201202203204X5200X105X5X5X5X12 Dfaut remplissage du carton en bas de la pile de collage (position 3) Dfaut remplissage du carton au milieu de la pile de collage (position 4) Dfaut remplissage du carton en haut de la pile de collage (position 5) Dfaut remplissage du carton en position dvacuation (position 6) Dfaut remplissage du carton au poste de collage (position 2) 16Le grafcet registre dcalage de linformation dfaut remplissage (G7_REGDEF)17La modifcation du grafcet de fonctionnement normal (G7_FN) pour assurer lisolement du carton dfectueux sans arrter la machine18Une portion de grafcet36 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 37 36 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9 MA I - J U I N2 0 0 9 T E C H NOL OGI E 1 6 2 37Modifer le grafcet de fonctionnement normal (G7_FN) de lannexe 5 afn dassurer la fonction d isolement dun carton dfectueux suivant la procdure dcrite en 11.La modifcation des rceptivits des transitions t2 et t3 permet de dclencher la tche dvacuation chaque occurrence de dfaut en positions 5 ou 6 du processus 17.La ralisation programme de la commandePour limplmentation des grafcets dans lautomate, il est fait le choix dutiliser la mthode dinterprtation numrique du modle Grafcet. Linterprtation num-rique consiste : Associer un mot (par exemple, %MW1) chaque grafcet dont la proprit est dtre un graphe dtat, cest--dire dont la situation ne possde tout instant quune et une seule tape active. Programmer en langage littral le grafcet de manire traduire les rgles 2 et 3 dvolution du Grafcet.En considrant la portion de grafcet 18, auquel on associe le mot %MW2, le franchissement de t1 sin-terprte numriquement de la manire suivante : si %MW2 vaut 1 et si %I118 est vraie, alors mettre le mot %MW2 la valeur 2. Complter cette programmation des volutions sur franchissement de transitions par la prise en compte de la rgle 1 sur la situation initiale. Pour cela, on utilise un bit systme de lAPI. Ce bit %SYS, norma-lement ltat 0, est mis 1 par le systme durant le premier cycle, aprs la mise en mode Run de lauto-mate. Il permet donc la mise en place dune phase dinitialisation dans le programme, afn de traduire le marquage initial (lactivation des tapes initiales) des grafcets.Lannexe 7 donne le grafcet adress du fonctionne-ment normal (G7_FN).En utilisant le langage ST, crire le programme du graf-cet de fonctionnement normal (G7_FN) afn de respecter les rgles 1, 2 et 3 d volution du modle Grafcet.Remarques : Ne traiter que le graphe principal et lencapsula-tion 6.Ne pas omettre le marquage de la situation initiale (rgle 1) ainsi que le lien dactivation de lencapsula-tion (voir lannexe 6).On affecte le mot %MW0 au graphe principal du grafcet(G7_FN),lemot%MW6lencapsulation del tapeencapsulante6etlemot%MW4 lencapsulationtchedecollagedel tape encapsulante 4 19.19La programmation du grafcet de fonctionnement normalCommentaire ProgrammeInitialisation du grafcetInitialisation du graphe principaldu grafcet defonctionnement normal (G7_FN)SI (%SYS)|ALORS|%MW0:= 0 ;FIN_SI ;volution du graphe principalFranchissement de la transition X0>X1SI (%MW0=0 AND %I18) |ALORS|%MW0:= 1 ;FIN_SI ;Franchissement de la transition X1>X2SI (%MW0=1 AND %I113) | ALORS|%MW0:= 2 ;FIN_SI ;Franchissement des transitions X2>X3, X3>X4, X4>X5Variante deprogrammation pour un rsultat plus compactSI ((%MW0=2 AND %I11 AND %I19) OR (%MW0=3 AND %I10) OR (%MW0=4 AND %MW4=9 AND %I13))| ALORS|INC %MW0 ;FIN_SI ;Franchissement de la transition X5>X6Lien dactivationde ltapeencapsulante 6SI (%MW0=5 AND %I1.2 AND %I1.10)| ALORS|%MW0 :=6 ;|%MW6 :=11 ;FIN_SI ;Franchissementdes transitions X6>X0, X5>X0SI ((%MW0=5 AND %I1.2 AND NOT %I1.10) OR (%MW0=6 AND %MW6=13 AND %I1.6 AND %I1.4))| ALORS|%MW0 :=0 ;FIN_SI ;volution du graphe encapsulFranchissementdes transitions X11>X12, X12>X13SI ((%MW6=11 AND %I1.5 AND NOT %I1.12) OR (%MW6=12 AND %I1.7))|ALORS|INC %MW6 ;FIN_SI ;Dsactivation des tapes encapsules lorsque ltape encapsulante 6nest pas activeSI (%MW06)| ALORS|%MW6:= 0 ;FIN_SI ;Combinatoire gnrale des sortiesquation de %Q20SI (%MW0=2) | ALORS|%Q20:=1 ;|SINON|%Q20:=0 ;FIN_SI ;quation de %Q211Variante deprogrammation plus compacte%Q21:=%MW0=3 ;quation de %Q23 %Q23:=%MW0=5 ;quation de %Q24 %Q24:=%MW6=11 ;quation de %Q25 %Q25:=%MW6=12 OR %MW6=13 ;quation de %Q26 %Q26:=%MW6=12 ;quation de %Q27 %Q27:=%MW6=13 ;quation de %Q37 %Q37:=%MW0=1 ;38 T E C H NOL OGI E 1 6 2 MA I - J U I N2 0 0 9Seuls quinze candidats ont trait la partie de pro-grammation. Toutes les donnes ncessaires au traite-ment de cette question tant fournies, elle ne ncessitait pas dtre un spcialiste, mais visait linterprtation du modle Grafcet. Les candidats ont certainement t surpris par cette question peu habituelle dans les sujets, mais nanmoins prsente dans le programme de lagrgation. nComplter le programme de la question prcdente par la programmation des actions associes aux tapes.Remarque : Ne traiter que les actions de lencapsu-lation 6.Dans le tableau 19, les quations logiques uniques de chaque sortie sont crites dans un ordre croissant pour que lon se repre aisment lors des oprations de mise au point et de maintenance du programme (combinatoire gnrale des sorties).ConclusionLa dtermination de la performance de cadence est essentielle dans une conception de machine, car cest elle qui permet de valider ou non les choix tech-niques du processus automatis. Les deux premires questions relatives cette problmatique nont pas t traites avec un franc succs.Les questions suivantes ont rvl un manque de matrise dans la construction dun grafcet de coordi-nation des tches. Cette conception ncessite que lon connaisse une mthode pour analyser les antriorits immdiates de chaque tche et construire les modules de grafcet quivalents. Cette mthode connue et ensei-gne en STS MAI en particulier , avec toutes ses variantes, a fait lobjet de nombreuses publications aux-quelles nous invitons les futurs candidats se rfrer. Point remarquable, certains ont su dcrire le bon cycle parfaitement synchronis en en donnant une descrip-tion temporelle avec le diagramme de Gantt sans tre capables dlaborer le grafcet correspondant.La question du choix de capteur a beaucoup plu. Elle a t bien traite par la quasi-totalit des candi-dats. Ctait une question de choix critris avec un document ressource synthtique, donn en annexe 6. Beaucoup de candidats ont cependant considr que le taux dhumidit ambiant (50 %) tait rdhibitoire pour la technologie des dtecteurs capacitifs. En fait, il nen est rien. Rappelons que, de 40 70 %, le taux dhumidit est normal, et cest seulement au-dessus de 70 % que lon considre que lair est humide.ANNEXE 7Le grafcet de fonctionnement normal adress : G7_FN0%I1.13123%I1.8%I1.1.%I.9%I1.05X9.%I1.3%I1.2.%I1.10X13.%I1.6.%I1.4%Q3.7%Q2.0%Q2.1%Q2.3 Tche dvacuation G7 _FN:Grafcet de fonctionnement normal adress66Tche dvacuation111213%I1.5./%I1.12%I1.7%Q2.4%Q2.6%Q2.5 %Q2.74%Q2.54Tche de collage890,3s/X8%Q3.0%Q2.2%I1.2./%I1.10 Tche de collage @Retrouvez tout Technologie en ligne ! TLGARGER EN PDF TOUS LES ARTICLES. DES NUMROS DE PLUS DUN AN. Pour en savoir plus sur les produits , pour accder la Cyberlibrairie... ... Revues ... Numros en vente de Technologie ... Consulter la notice dtaille et le(s) document(s)