systÈmes automatisÉs principales...
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SYSTÈMES AUTOMATISÉS
PRINCIPALES DÉFINITIONS
SYSTÈME TECHNIQUE : Ensemble destiné à apporter, suivant un processus déterminé, une valeur ajoutée à la matière d'œuvre sur laquelle il agit, afin de répondre à un besoin. Le besoin est spécifié dans le cahier des charges fonctionnel.
MATIÈRE D' OEUVRE : C'est ce sur quoi le système agit afin d'en modifier les caractéristiques de forme, de dimension, de position, d'arrangement,...
Remarque : pour les systèmes techniques, on distingue trois types de matière d'œuvre :
• Un produit ou une matière ;
• Une énergie ;
• Une information .
VALEUR AJOUTÉE : Modification des caractéristiques de la matière d'œuvre après passage dans le système.
Valeur ajoutée = Matière d'œuvre État Sortant - Matière d'œuvre État Entrant
TACHE : Ensemble d'opérations regroupées selon un critère fonctionnel. Chaque tâche confère une partie de la valeur ajoutée à la matière d'œuvre.
TACHES OPÉRATIVES : Tâches pendant lesquelles, le système agit directement sur la matière d'œuvre. Les tâches opératives se traduisent par une modification physique des matières d'œuvre.
TACHES D'ACQUISITION et de TRAITEMENT DES DONNÉES : Tâches pendant lesquelles le système réalise la coordination entre les Tâches opératives.
PARTIE OPÉRATIVE :
Voir page 3
PARTIE COMMANDE :
CHAÎNE FONCTIONNELLE associée à une Tâche opérative : Ensemble de constituants organisés en vue de l'obtention d'une Tâche opérative.
Exemples : déplacer un objet, saisir une pièce, chauffer un liquide, ...
PRÉACTIONNEUR : Constituant dont le rôle est de distribuer l'énergie de puissance à l'actionneur sur ordre de la partie commande, il est souvent appelé interface P.C./P.O.
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ACTIONNEUR : Objet technique qui convertit une énergie d'entrée non directement utilisable par les effecteurs en une énergie de sortie utilisable par ces mécanismes pour obtenir un effet.
EFFECTEUR : Élément terminal de la chaîne d'action , convertit l'énergie reçue de l'actionneur ou de l'adaptateur en une opération ou effet sur la matière d'œuvre.
CAPTEUR : Élément de prélèvement et de codage d'information sur le processus ou sur l'environnement du système. Il convertit une grandeur physique (position, vitesse, température, ...) en une information appelée COMPTE-RENDU (signal électrique, pneumatique, ...).
COMPTE-RENDU : Information d'état qui circule entre les capteurs et le module d'entrée de la P.C.
CONSIGNE : Information qui circule entre l'opérateur et le module d'entrée de la P.C. du système.
ORDRE : Information qui circule entre le module de sortie de la P.C. et les organes de commande des préactionneurs de la P.O.
MESSAGE : Information qui circulent entre la P.C. du système et l'opérateur .
DIALOGUE : Échange d'informations entre un opérateur et la P.C. du système.
COMMUNICATION : Échange d'informations entre plusieurs parties commande.
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Principe d'élaboration d'un produit ou d'ac- complissement d'un service préalablement défini.
Le procédé correspond à une technique de réalisation, à une recette de fabrication.D'essence immatérielle, il est indépendant du volume de production et des moyens mis en oeuvre pour assurer la fabrication du produit ou la prestation du service.Exemples :* Fraisage, emboutissage, soudage, levage ...* Recuit , crackage, polymerisation, fermentation..* Stockage, emballage ...
Procédé
Ensemble des moyens (matériels, organi- sationnels, humains) et des procédures permettant de réaliser le procédé, conformément aux objectifs de production.
Le processus comprend :* Les machines et process, ainsi que les équipements d'alimentation en énergie et les utilités.* Les outillages, les stocks et la transitique associée.* L'architecture du système de product ion.* Les ressources humaines et leur organisation.* La structuration fonctionnelle.* Le mode opératoire, les modes de marche.* La logistique d'exploitation et de maintenance ...
Processus
Définitions : du procédé à la partie commande
Partie opérative Partie commande
La différentiation PO-PC est un concept à géométrie variable ! Il est fonction de l'évolution technologique, de la limite de prestations des intervenants ...
Par exemple :* Un robot et son armoire de
commande sont vus comme une PO par un intégrateur.
* Un distributeur intégré sur vérin est vu comme appartenant à la PO, mais le même distributeur en armoire est vu appartenant à la PC.
Ensemble des moyens (matériels) opérant physiquement sur les matières d'oeuvre ou les utilités (énergie, outils, fluides, outillages ...) en vue d'assurer la production :* L'outil de production (les machines, leurs
effecteurs et actionneurs, les outillages et les out ils) .
* La transitique des produits, outils et outillages (convoyeurs, robots, palettes ...) .
* L'infrastructure mécanique.* Les circuits de fluides et d'énergies et leurs
équipements (chaudières, compresseurs, onduleurs, ...).
* Les constituants de protection, act ifs ou non.Et également :* Tout ou partie des préactionneurs, des
capteurs et de l'instrumentation implantés sur le processus (qui sont vus alors en tant que constituants physiques choisis selon le point de vue PO et non en tant qu'éléments de traitement de l'information).
Ensemble des constituants et composants de traitement de l'information.
La partie commande regroupe :* Les interfaces de traitement avec la partie
opérative (interfaces et liaisons avec les capteurs ou les préactionneurs) .
* Les constituants de commande proprement dits (processeurs et cartes d'entrée/sortie d'automates programmables ou de systèmes numériques de contrôle-commande, séquenceurs, relais, ...).
* Les constituants de dialogue, de conduite et de supervision (terminaux d'exploitation, pupitres, écrans, micro-ordinateurs, ...).
* Les liaisons et réseaux de communication ...
POPOPOPO
PCPCPCPC
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APPROCHE GLOBALE D'UN SYSTÈME DE PRODUCTION
Un système automatisé est plongé dans un environnement avec lequel un certain nombre de flux s'établit : flux de matière d'œuvre , d'énergie , d'informations , de nuisances , de déchets , etc. Il est en liaison avec les agents de réglage, d'exploitation ou de maintenance.
FONCTIONS D'UN SYSTÈME AUTOMATISÉ
Chacune des deux parties d'un système automatisé doit assurer une fonction bien précise.
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FONCTIONS ASSURÉES PAR LA PARTIE OPÉRATIVE
FONCTIONS ASSURÉES PAR LA PARTIE COMMANDE
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STRUCTURE GÉNÉRALE D'UN SYSTÈME AUTOMATISÉ
La partie commande émet des ordres aux préactionneurs qui distribuent alors les énergies aux actionneurs. Les actionneurs transforment ces énergies en actions (effort, couple) qui, transmises aux effecteurs permettent d'obtenir les effets escomptés.
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CHAINE FONCTIONNELLE ASSOCIÉE À UNE TACHE
Une chaîne fonctionnelle comporte généralement quatre entités agencées en boucle :
1- la chaîne de TRAITEMENT interne à la partie commande ;
2- La chaîne d'ACTION de la P.C. vers la P.O. ;
3- Le PROCESSUS lié à l'obtention de la valeur ajoutée ;
4- La chaîne d'ACQUISITION DE DONNÉES de la P.O. vers la P.C.
STRUCTURE GÉNÉRALE D'UNE CHAINE FONCTIONNELLE
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FONCTION COMMANDER LA PUISSANCE
Transmission des ordres entre le module de sortie de la P.C. et les organes de commande des préactionneurs.
STRUCTURES GÉNÉRALES DES CHAÎNES DE COMMANDE DE PUI SSANCE
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CABLAGE DES CONSTITUANTS D'UNE CHAINE DE COMMANDE
Alimentation Commande de Puissance
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DIFFÉRENTES LIAISONS En fonction du type d'actionneur à alimenter, la chaîne d'action varie sensiblement.
Lorsque l'énergie consommée par les actionneurs est faible, des composants d'interfaces ne sont pas toujours requis.
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FONCTION DIALOGUE
Transmission de messages entre le module de sortie de la P.C. et le PUPITRE.
PRINCIPALES ORGANISATIONS Gestion du mode de marche manuel par programme :
Les boutons poussoirs, sélecteurs, interrupteurs sont reliés au module d'entrée de la partie commande.
Les voyants et autres afficheurs sont reliés au module de sortie de la partie commande.
Gestion du mode de marche manuel par câblage :
PUPITRE
Les boutons poussoirs, sélecteurs, interrupteurs sont reliés soit au module d'entrée de la partie commande soit directement aux organes de commande des préactionneurs .
Les voyants et autres afficheurs sont reliés au module de sortie de la partie commande.
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FONCTION ACQUISITION DE DONNÉES
Détecter un phénomène physique ou ses variations ;
Émettre un signal en direction du module d'entrée d'une P.C.
Principaux Phénomènes Physiques : Position - Vitesse - Effort - Masse – Contraintes - Température - Pression - Débit - lumière -Forme - etc..
STRUCTURE GÉNÉRALE D'UNE CHAINE D'ACQUISITION DE DO NNÉES CAPTEUR API ou autres PC
DétectionPhénomènePhysique
Mod
ule
deTr
aite
men
t
Mod
ule
d'En
tée
SIGNAL DE COMPTE RENDU
Corp
sd'
épre
uve
Tran
sduc
teur
CAPTEUR API ou autres PC
DétectionPhénomènePhysique
Mod
ule
deTr
aite
men
t
Mod
ule
d'En
tée
Corp
sd'
épre
uve
Tran
sduc
teur
Moduled'Interface
Signal de
sortie Capteur
Signal d'entrée
Automate
DIFFÉRENTS TYPES DE SIGNAUX TRANSMIS PAR LES CAPTEU RS
TOUT OU RIEN
T.O.R NUMÉRIQUE ANALOGIQUE
Signal
Temps
0
1
00
00
00
10
11
00
01
01
00
00
00
00
Série
Signal
Temps
Ce sont les plus répandus en automatisation courante : détecteurs à contacts, détecteurs de proximité, détecteurs à distance, ... Ils délivrent un signal BINAIRE .
Ils transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des pressions, des températures, ... sous forme de combinaisons de signaux 0-1 pouvant être lus soit en // soit en série sur un seul conducteur.
Ils traduisent des valeurs de position, de pression, de températures, sous forme d'un signal continu évoluant entre deux valeurs limites.
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DIFFÉRENTS NIVEAUX DE DÉTECTION DE L'EXÉCUTION D'UNE TACHE OPÉRATIVE
Matière d'Oeuvre
Matière d'Oeuvre Sortante
1 : Détection au niveau du phénomène physique (EFFET) :
Exemples : mobile en position, température atteinte, contrôle d'un effort, cote obtenue, etc.
(capteur à contact, de proximité, thermocouple, jauge de contrainte, stop-cote,...)
2 : Détection au niveau de l'EFFECTEUR :
Exemple : position de l'effecteur (capteur à contact, de proximité, ...).
3 : Détection au niveau de l'ACTIONNEUR :
Exemple : position de l'organe mobile.
3-1 position de la tige d'un vérin, d'un axe de moteur (capteur à contact, de proximité).
3-2 position du piston d'un vérin (capteur à lames souples ou capteur magnétique).
4 : Détection au niveau de l'ÉNERGIE DISTRIBUÉE :
Exemple : contrôle du seuil de pression dans la chambre d'un vérin.
(capteur à chute de pression ou à seuil)
5 : Détection au niveau du PRÉACTIONNEUR :
Exemple : contrôle de la position de l'organe de puissance du préactionneur.
(contact auxiliaire d'un contacteur)
NOTA : Plus la détection est proche de l'effet obtenu, plus la fiabilité du compte rendu est grande .
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CABLAGE DES CONSTITUANTS D'UNE CHAINE D'ACQUISITION
Liaison Capteur --> Module d'entrée Automate
Sur les TSX17, l'alimentation en énergie des composants est fournie l'automate, le commun est le 24V.
Le 0V API doit être exclusivement utilisé pour alimenter les détecteurs à technologie 3 fils (nécessitant une alimentation en énergie).
Un bouton poussoir se câble exactement comme le détecteur à action mécanique.
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SCHÉMATISATION NORMALISÉE DES DÉTECTEURS DE PROXIMITÉ ÉLECTRONIQUES
Technologie 2 fils – PNP Magnétique Inductif Capacitif
S
+
S
+
S
+
Technologie 3 fils – PNP Magnétique Inductif Capacitif Ultra-son
S
+
-
S
+
-
S
+
-
S
+
-
+ - : Alimentation du détecteur S : Signal de compte-rendu
Schématisation normalisée des Détecteurs Optiques
Exemple : détecteur optique de type barrage
Émetteur Récepteur
+
-
S+
-
S
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SYSTÈME ANALYSE STRUCTURELLE DE LA CHAÎNE FONCTIONNELLE ASS OCIÉE À LA TACHE OPÉRATIVE :
SCHÉMA BLOC CORRESPONDANT À L'ACTION :MOE ENTRANTE
PARTIE COMMANDE PARTIE OPÉRATIVE
Module deDialogue Unité de traitement
TSX 17 -20 34 E/S
modulede sortie
Organe decommande
WPC : Wcp : WS : WR :
ORDRE
Moduled'entrée
Wdis :
CR :
Module de communication
MOE SORTANTE
Phénomène physique détecté :
ACTION :
EFFET :
Équation de l'ordre :
Équation de la commande :
Tâche opérative
CAPTEUR
Transducteur Corps d'épreuve
W ent :
Adaptateurd'énergie
PRÉACTIONNEUR ACTIONNEUR EFFECTEUR
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