automatisme. 1. les systèmes automatisés de production 2. composants dautomatisation associés aux...
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Automatisme.Automatisme.
1. Les systèmes automatisés de production
2. Composants d’automatisation associés aux fonctions
3. Les modes de marche et d’arrêt d’un automatisme
Analyse structurelle d’une installation automatisée.Analyse fonctionnelle: 4 familles de constituants d’automatismes
Les capteurs.Logique câblée/ Logique programmée.Chaîne d’action pneumatique et électrique.Schéma de puissance; Schéma de commande.
Le GEMMA.Hiérarchisation des grafcets.Sûreté de fonctionnement.
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I°] Automatisation et automatismesI°] Automatisation et automatismes
• Système Automatisé de Production (SAP):Système autonome de création de valeur ajoutée.Sous des impératifs de sécurité, productivité, adaptabilité…
Matière d’œuvreMatière d’œuvre
+
Valeur ajoutée
Système automatisé de production
Bouteille + bouchon.
Pièce non percée
Matière brute
Pièce au point A
SAP
Bouteille bouchée
Pièce percée
Pièce finie
Pièce au point B
Objectif: Augmenter la compétitivité des produits en réduisantle coût unitaire de chaque produit.
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Exemple de SAP: chaîne de palettisation.Exemple de SAP: chaîne de palettisation.
Agir sur la matière d’œuvre
Ventouse, convoyeur
Transformer l’énergie
Moteur, Vérin
Acquérir des informations
Capteur de Position
Traiter les donnéesémettre des ordres
API
Communiquerlocalement et à distance
Terminaux de dialogue
Distribuer l’énergie
Contacteur électriqueDistributeur pneumatique
4
Analyse fonctionnelle d’un SAPAnalyse fonctionnelle d’un SAP
Energie convertie
Energie du réseau de distribution
Ordres
Informations Evénements
Capteurs
Acquérir de l’information
Préactionneurs
Distribuer l’énergie
ActionneursConvertir l’énergie en
action
Effecteurs
Agir sur le produit
Constituants de dialogueCommunication-les opérateurs-les postes de travail amont/aval/-avec d’autres systèmes (ERP, BdD...)
PARTIE COMMANDE
Traiter les informations
Echange d’énergie
Echange d’informations
Ajout de valeur ajoutée
Consignes, Messages
Matière d’œuvre
Matière d’œuvre+
valeur ajoutée
Partie opérative/ Partie commande: Plan de l’étudePartie opérative/ Partie commande: Plan de l’étude
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Energie convertie
Energie sécurisée
Ordres
informations Évènements
Capteurs
Acquérir de l’information
Préactionneurs
Distribuer l’énergie
ActionneursConvertir l’énergie en
action Effecteurs
Agir sur le produit
PARTIE COMMANDE
Traiter les informations
Ajout de valeur ajoutée
Matière d’œuvre
Matière d’œuvre+
valeur ajoutée
Appareillages de distribution
Adapter, Isoler, Sécuriser
Réseaux d’énergie (pneumatique, électrique, hydraulique)
Partie commande
(PC)
Partie Opérative
(PO)
Chaîne d’action
Plan de l’étude 1°) Les capteurs. 2°) Partie commande: logique câblée / Programmée 3°) Éléments technologiques des chaînes d’action
pneumatique et électrique
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Les capteurs (1)Les capteurs (1)
• 3 types de capteurs:
Les détecteurs (ou capteur T.O.R.)Les détecteurs (ou capteur T.O.R.): - Un détecteur fournit une information binaire à la partie commande.(Présence d’une pièce ou non, seuil de température atteinte, Vérin sorti…)
- Il existe différentes familles technologiques de détecteurs: mécanique, optique, inductif, capacitif… dont les caractéristiques distinctes sont des éléments de choix.
Les capteurs analogiquesLes capteurs analogiques :- Un capteur analogique fournit une image électrique (tension 0-10V ou courant 4-20mA) d’une grandeur physique évoluant continument dans le temps, dans une gamme de variation donnée.
Les capteurs numériques (ou codeurs)/Les capteurs numériques (ou codeurs)/- Les codeurs transmettent des valeurs numériques précisant des positions, des pressions,..., pouvant être lus sur 8, 16,32 bits.
Rôle: Fournir à la PC des informations sur l’état du système. Il convertit les informations physiques de la PO en grandeurs électriques exploitables par la PC.
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Détecteur de position mécanique (TOR)Détecteur de position mécanique (TOR)
Détecteur de position Symbole principe
Utilisation:
Détecteur de position, fin de course,Détection de présence d’objets solides
Avantage
•sécurité de fonctionnement élevée :•fiabilité des contacts.•bonne fidélité sur les points d'enclenchement (jusqu'à 0,01 mm) •bonne aptitude à commuter les courants faibles combinée à une grande endurance électrique •tension d'emploi élevée •mise en œuvre simple, fonctionnement visualisé.•grande résistance aux ambiances industrielles
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Détecteur de inductif Symbole principe
basée sur la variation d’un champ magnétique à l’approche d’un objet conducteur du courant électrique
Utilisation:
Ce type de capteur est réservée à la détection sans contact d'objets métalliquesL'objet est donc à proximité du capteur mais pas en contact contrairement à un détecteur de position.
Avantage
•Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres. •Produit entièrement encapsulé dans la résine donc étanche. •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante
Détecteur de proximité inductif (TOR)Détecteur de proximité inductif (TOR)
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Utilisation:
Détection à courte distance d’objets métalliques ou non.Contrôle de niveau de liquide et de poudre dans trémies
Avantage
Idem détecteur inductif mais plus cher et pas de pièces en mouvement
•Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Détecteur statique, pas de pièces en mouvement. •Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres. •Produit entièrement encapsulé dans la résine donc étanche. •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante
Détecteur de inductif Symbole principe
basé sur la variation d’un champ électrique à l’approche d’un objet quelconque.
Détecteur de proximité capacitif (TOR)Détecteur de proximité capacitif (TOR)
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Détecteur de inductif Symbole principe
Les détecteurs photoélectriques se composent essentiellement d'un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible.
Utilisation:
Détection de tout objet opaque.
Avantage
•Pas de contact physique avec l’objet détecté. •Pas d’usure ; possibilité de détecter des objets fragiles, fraîchement peints… •Détection sur de grande distance. •généralement en lumière infrarouge invisible, indépendante des conditions d'environnement •Très bonne tenue à l’environnement industriel : atmosphère polluante
Détecteur de proximité photoélectrique (TOR)Détecteur de proximité photoélectrique (TOR)
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3 détections photoélectriques (2)3 détections photoélectriques (2)barrage
•2 boitiers •portée : 30m •pas les objets
transparents
Symbole
Système réflex •1 boitier •portée : 15m •pas les objets transparents et réfléchissants
Symbole
Système proximité •1 boitier •portée : dépend de la couleur de l'objet•pas les objets transparents
Symbole
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Critère de choix d’un capteur (1)Critère de choix d’un capteur (1)
•Critères de choixCritères de choixAmbiance industrielle.Poussiéreuse, humide, explosive…Nature de la détectionNombre de cycle de manœuvre.Nombre et nature des contacts requisPlace disponible….
Choix n°1:Choix n°1: Famille technologique.Choix n°2:Choix n°2: Référence et caractéristiques spécifiques
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Critère de choix d’un capteur (2)Critère de choix d’un capteur (2)Choix de la familletechnologique d’un
détecteur
L’objet est-il solide?
DétecteurElectromécanique
Détecteurs deproximitéinductif
Détecteursphoto-
électriques
Détecteurs deproximitéscapacitifs
Le contact avecl’objet est-ilpossible?
La vitesse depassage de l’objet
est-elle <2m/s?
La fréquence depassage de l’objetest-elle inférieur à
1Hz?
OUI
OUI
OUI
OUI
L’objet est-ilmétallique?
La distance objet/détecteur est-elle
<5cm?
La distance objet/détecteur est-
elle>2cm?
NON
NON
OUI
OUI
NON
OUI
NON
NON
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Câblages des détecteurs (1/2)Câblages des détecteurs (1/2)
Contact NO : Normalement OuvertContact NF : Normalement Fermé
En anglais: NO: Normally OpenNC: Normally Close
Cette version NO+NF permet un contrôle du bon fonctionnement du capteur.
• Pour mettre au 1 logique l’entrée d’un automate à logique positive, il faut lui imposer un potentiel de 24Volts.
•Pour mettre au 1 logique l’entrée d’un automate à logique négative, il faut lui ramener un potentiel de 0Volts
Câblages des détecteurs (2/2)Câblages des détecteurs (2/2)
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Il existe des capteurs 2 fils et des capteurs 3 fils.
-Les capteurs 2 fils se raccordent comme de simples interrupteurs, en série.
- Selon la logique positive ou négative de l’automate, on raccordera respectivement le +24V ou le 0Volt à l’entrée de l’automate via le capteur 2 fils.
-En cas d’un automate à logique positive (Gamme Schneider), on utilise exclusivement des capteurs PNP.
- des capteurs NPN, en cas d’API à logique négative.
- Pour les capteurs 3 fils intègrent des circuits électroniques de traitement Pour les capteurs 3 fils intègrent des circuits électroniques de traitement (comme certains 2 fils)(comme certains 2 fils)
et ne fonctionne qu’avec une alimentation continue.et ne fonctionne qu’avec une alimentation continue.
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Fonction Traitement des Données.Fonction Traitement des Données.
Partie Opérative Ordres
Partie Commande
Informations
API : Automate Programmable Industriel Relais de commande et déclinaisons auxiliaires
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Logique programmée vs Logique câbléeLogique programmée vs Logique câblée
Logique programméeLogique programmée Logique câbléeLogique câbléeSouplesse et adaptabilité de Souplesse et adaptabilité de l’installation l’installation ((Remplacement des fonctions Remplacement des fonctions combinatoires et séquentielles par un programme).combinatoires et séquentielles par un programme).
Solution plus compacteSolution plus compacte
Automatisme simple et rapide à Automatisme simple et rapide à mettre en oeuvremettre en oeuvreObligatoire pour le traitement Obligatoire pour le traitement d’arrêt d’urgence et de sécurité.d’arrêt d’urgence et de sécurité.
Plus cher.Plus cher.Comptabilité entre familles Comptabilité entre familles d’automates. …d’automates. …
Solution rigide et rapidement Solution rigide et rapidement volumineuse.volumineuse.
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Élément de base des automatismes câblés: Le relaisÉlément de base des automatismes câblés: Le relais
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Schéma d’automatisme câblé: PrincipeSchéma d’automatisme câblé: Principe
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Fonction Mémoire en logique câbléeFonction Mémoire en logique câblée
Le relais KA1:1°) « colle » par appui sur le BP NO S2.2°) s’auto-maintient.3°) « décolle » par appui sur le BP NF S1
KA1=S1 S2+KA1
Mémoire à à enclenchement prioritaire(marche prioritaire)
Mémoire à déclenchement prioritaire(arrêt prioritaire)
KA2=S4 S3 KA2 Le relais KA2:1°) « colle » par appui sur le BP NO S4.2°) s’auto-maintient.3°) « décolle » par appui sur le BP NF S3
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Le langage à contacts: Le langage à contacts: RappelRappel
22
Les relais temporisésLes relais temporisés
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Principe des automatismes câblés (1)Principe des automatismes câblés (1)
On traduit le fonctionnement souhaité de l’installation par des équations booléennes.
Les équations combinatoires se réalisent en langages à contact câblés
Les temporisations se réalisent à l’aide de relais temporisés
1 1 2 2 2( ) 1 1KM Q F S KM T S KM
Les équations séquentielles nécessite de mettre en œuvre des mémoires cablées
Exemple:
24
Exemple: Démarrage Exemple: Démarrage // d’un moteur asynchrone. d’un moteur asynchrone.
On considère un schéma de puissance de raccordement d’un MAS 3.
Principe de fonctionnement:Principe de fonctionnement:
• Fermeture de Q1 (Manuel)
• Démarrage du moteur par appui sur un BP S1.
•Fermeture de KM1 (Couplage Y )
•Fermeture de KM2 (Alimentation)
•Ouverture de KM1 (Après temporisation)
•Fermeture de KM3 (Couplage )
• Un BP Arrêt S2 ou défaut moteur (Relais thermique F2) doit provoquer l’arrêt du moteur).
•Un voyant H2 indiquera que le démarrage est terminé.
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Démarrage Démarrage // d’un moteur asynchrone: Solution d’un moteur asynchrone: Solution
1 1 2 2 2( ) 1 1 .
2 1 2 2 2( ) 1
3 2 1 2 2 1 2( ) 3
KM Q F S KM T S KM
KM Q F S KM T KM
KM H Q F S KM KM T KM
L’étude fournit les équations logiques suivantes :
Schéma de l’automatisme câblé correspondant :
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Automates Programmables Industriels (A.P.I.)Automates Programmables Industriels (A.P.I.)
1. Entrée
2. Traitement
3. Sortie
Un automate est une « machine cyclique » qui, en fonction d’informations apparaissant à ses entrées et du programme placé dans sa mémoire, émets des ordres sur ses sorties, des messages…
L’automate dispose de mémoires internes, de compteurs, de bloc de temporisations ainsi que de nombreuses fonctions de plus haut niveau.
La plupart des automates peuvent se coupler sur des réseaux d’atelier ou d’entreprise.
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Temps de cycle et réponse d’un automateTemps de cycle et réponse d’un automate
L’acquisition des entrées en début de cycle.
Le traitement séquentiel Calcul des ordres
L’affectation des sorties en fin de cycles.
1. Entrée
2. Traitement
3. Sortie
La durée écoulée entre l’apparition d’une condition à l’entrée de l’API et l’écriture d’une ordre à sa sortie est de 2 temps de cycle au maximum.
L’automate est conçu pour maintenir un temps de cycle très court.
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Logique programmée vs Logique câbléeLogique programmée vs Logique câblée: exemple comparatif (1): exemple comparatif (1)
Commander 2 pompes de remplissage Commander 2 pompes de remplissage d’un réservoir de sorte que:d’un réservoir de sorte que:
1. Quand la cuve est pleine (Sh=1 et Sb=1), aucune pompe ne fonctionne.
2. Quand la cuve est vide (Sh=0 et Sb=0), les 2 pompes fonctionnent
3. Quand le cuve est à moitié vide (ou pleine..) (Sh=0 et Sb=1), une seule pompe fonctionne. Le choix se fait à l’aide d’un commutateur C=1 alors le pompe M1 fonctionne.
1
2
KM Sb C Sh
KM Sb C Sh
L’étude donne:
Voir planche n°39… pour explication contacteur KM1 et KM2
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Logique programmée vs Logique câbléeLogique programmée vs Logique câblée: : Schéma de puissance de l’installationSchéma de puissance de l’installation
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Logique programmée vs Logique câbléeLogique programmée vs Logique câblée: Comparatif schéma de commande (3): Comparatif schéma de commande (3)
En logique câbléeEn logique programmée
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Autre exemple classique: Marche/Arrêt d’un moteurAutre exemple classique: Marche/Arrêt d’un moteur
M1M3 ~
U V W
RT1
1/L1 3/L2 5/L3
2/T1 4/T2 6/T3
Q1Valeur
5
6
31
2 4
K1( 01 - H )
5/L3
6/T3
3/L21/L1
2/T1 4/T2
T2
1 3
2 4
S1
1
2
S2
3
4
K1
NCNOP( 01 - D )
( 01 - I )
A1
A2
K1( 01 - H )
RT2Valeur
95
96
F112
Chaîne de distribution de l’énergie dans les SAPChaîne de distribution de l’énergie dans les SAP
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Technologie pneumatique Technologie électriqueAvantages:Avantages:•Mise à disposition généralisée.•Source autonome et secourue.•SAP « tout électrique »•Silencieux•Précaution à prendre en atmosphère humide (IP)
AvantagesAvantages::•Énergie propre de mise en œuvre aisée•Sécurité de fonctionnement•Grande vitesse de déplacement des vérins•Utilisation conjointe d’outillage pneumatique.• Ne peux être utilisé en atmosphère explosive.
Principaux éléments de mise en œuvrePrincipaux éléments de mise en œuvre
Réseau d’énergie
Appareillage de distribution
Pré-actionneur Principaux actionneurs
pneumatique Compresseur •Cellule FRL•Sectionneur•Démarreur progressif
Distributeur Vérin
électrique Réseau EDF ou autonome
SectionneurInterrupteurDisjoncteurRelais thermique
Contacteur • Moteur• Résistance chauffante
33
34
Mise à disposition et adaptation de l’énergie pneumatique Mise à disposition et adaptation de l’énergie pneumatique (1/2) (1/2)
Compresseur ( jusqu’à 10 bars)(1bar = 1daN/cm2)
Production centralisé d’air comprimé, un réservoir régule le consommation
35
Mise à disposition et adaptation de l’énergie pneumatique Mise à disposition et adaptation de l’énergie pneumatique (2/2) (2/2)
En tête de ligne, l’air doit être:1.Filtré pour assécher l’air et filtrer les particules solides.2.Réglé et régulé via un manodétendeur.3.Lubrifié pour éviter la corrosion et diminuer les frottements
Système FRL
Pour pouvoir mettre la ligne hors énergie, on utilise un sectionneur à commande pneumatique et électrique.
Pour garantir une montée en pression progressive, on utilise undémarreur progressif. Il protège les personnes d’une brusque remise en service des actionneurs.
Vers utilisation
Principaux actionneurs en technologie pneumatique (1)Principaux actionneurs en technologie pneumatique (1)
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Vérin simple effetVérin simple effet• un seul orifice d’admission d’air.• le retour à la position d’ équilibre s’effectue via un ressort dès lors qu’on place l’unique chambre à l’échappement
Vérin double effetVérin double effet• deux orifices d’admission d’air.• Déplacement contrôlé dans les 2 sens
• Le vérin double-effet offre certaines possibilités impossible à réaliser avec un vérin simple-effet (amortissement fin de course etc..).
• Le vérin simple-effet est plus économique et consomme moins d’air.
Principaux actionneurs en technologie pneumatique (2)Principaux actionneurs en technologie pneumatique (2)
37
Critères de choix d’un vérin: Critères de choix d’un vérin: (hors nombreuses options)
1.La course.2.La force développée
Remarque: Attention, en conception mécanique, un vérin n’assure pas le guidage
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Pour information...Pour information...
Actions réalisables à l’aide de vérins:
Principaux actionneurs en technologie pneumatique (3)Principaux actionneurs en technologie pneumatique (3)
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Ventouse de préhension.
Vérin sans tige.
Vérin à double tige.
Vérin rotatif…
Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (1)Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (1)
40
Le distributeur a pour fonction de distribuer l’air dans les chambres du vérin
en fonction des ordres qu’il reçoit
Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (2)Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (2)
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Un distributeur est caractérisé par : par le nombre des orifices : 2, 3, 4 ou 5 ; par le nombre des modes de distribution ou positions : 2 ou 3 ; par le type de commande du pilotage assurant le changement
de position : simple pilotage avec rappel par ressort ou double pilotage.
par la technologie de pilotage : pneumatique, électrique ou mécanique ;
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Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (3)Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (3)
Commentaires :On désigne un distributeur avec 2 chiffres :- 1er chiffre : nombre d’orifices- 2èmechiffre : nombre de position du tiroirEx : distributeur 3/2 : 3 orifices
2 positions
Une position pour chaque case
Orifice présent sur chaque case
Flèche indiquant le passage de l’air comprimé
Symboles et conventions :
Une voie Sourcepression
ÉchappementOrifice fermé
Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (4)Pré-actionneur pneumatique: les distributeurs (4)
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La commande des distributeurs:Il existe 2 types de distributeurs :
-Distributeur monostable.le tiroir est rappelé à sa position initiale par un ressort, dès la disparition du signal de pilotage.
-Distributeur bistable. le tiroir garde sa position en l’absence de signal de pilotage
Le signal de commande du tiroir peut-être:
• manuel.• mécanique,• pneumatique, • électrique.
Eléments de distribution d’énergie pneumatiqueEléments de distribution d’énergie pneumatique
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Le réducteur de vitesse.Le réducteur de vitesse.
Unidirectionnel, cet élément permet de régler le vitesse de déplacement des vérins, en limitant le débit d’échappement correspondant
P1
1
2
1
2
1
V1
12
S1
1
-Y -Y
5 1
4 2
3
2
1
2
1
-Y1
A2
A1
-Y2
A2
A1
Le bloqueur.Le bloqueur.
Il s’agit d’un simple distributeur 2/2 permettant de bloquer le mouvement d’un vérin pendant sa course, ou bien à l’arrêt.
Il est nécessaire de le placer au plus près du vérin à bloquer.
Le silencieux.Le silencieux.
Dispositif limitant les bruits lorsque de l’air comprimé part à l’échappement
45
Exemple de schéma de distribution d’énergie pneumatiqueExemple de schéma de distribution d’énergie pneumatique
46
Distribution de l’énergie en technologie électrique (1)Distribution de l’énergie en technologie électrique (1)
Mise à disposition et adaptation
• Raccordement au réseau depuis une armoire BT.• Dispositif d’isolement/ au réseau (sectionneur).• Dispositif de protection surcharge et court-circuit (fusible/disjoncteur).
En amont de toute commande de distribution d’énergie électrique
Mise à disposition et adaptation de l’énergie électrique Mise à disposition et adaptation de l’énergie électrique (1/2) (1/2)
47
1.Isoler le circuit du réseau.On doit pouvoir garantir l’isolement de
l’installation du reste du réseau. C’est le rôle du sectionneur, qui n’a pas de pouvoir de coupure du courant nominal, mais qui garantit, mécaniquement, la mise hors tension de l’installation en aval.
Interrupteur-Sectionneur
il est nécessaire de
1.Isoler le circuit du réseau.
2.Interrompre l’alimentation
3.Protéger contre les défauts (surcharges, courts-circuits et courant de fuites).
5
6
31
2 4
Sectionneur-Porte fusible
2 4 6
1 3 5
Interrupteur-Sectionneur
Mise à disposition et adaptation de l’énergie électrique Mise à disposition et adaptation de l’énergie électrique (2/2) (2/2)
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Disjoncteur
Relais thermique
Contacteur
2. Interrompre l’alimentationL’interrupteur est un appareillage qui permet de couper
l’alimentation lorsque le l’installation fonctionne de manière nominale.- On rencontre souvent des interrupteurs-sectionneurs.
- Le contacteur a la fonction « interrupteur »….
3. Protéger l’installationLe disjoncteur protéger le circuit aval des surcharges et des court-
circuit (protection thermique et magnétique).- Lorsqu’il convient de protéger des courants de fuites, on utilise des disjoncteurs différentiels.
- Le relais thermique est un appareillage assure que le courant le traversant à une intensité inférieure à un seuil définie en façade. Dans le cas contraire, le relais actionne des contacts de commande.
RT1
1/L1 3/L2 5/L3
2/T1 4/T2 6/T3
5
6
31
2 4
Relais thermique Disjoncteur
49
Pré-actionneurs électriques: les contacteursPré-actionneurs électriques: les contacteurs
ordres de la P.C.énergie de commande :24V
Contacteur électromagnétique
énergie électrique de
puissance disponible
énergie électrique de
puissance distribuée à l’actionneur
distribuer l’énergie électrique à
l’actionneur (MAS principalement)
• aspect fonctionnelaspect fonctionnel
• Principe: électromagnétiquePrincipe: électromagnétique
•Symbole:Symbole:
50
Exemple de circuit de puissanceExemple de circuit de puissance
51
Schémas associés à la réalisation d’un automatismeSchémas associés à la réalisation d’un automatisme
In fine, la réalisation d’un automatisme repose sur à la donnée de 2 schémas qui s’imbriquent:
•Le schéma de puissance: Le schéma de puissance: qui correspond aux câblages des chaînes d’actions de l’automatisme.
•Le schéma de commande:Le schéma de commande: qui correspond au câblage de la partie commande, du raccordement aux E/S d’automates, à la logique câblée
Exemple de réalisation d’un automatisme (1/2): Exemple de réalisation d’un automatisme (1/2): Schéma de puissanceSchéma de puissance
52
Q1
5 6
7
3
1 2
4
8
Q2
5
6
31
2 4
KM1
5/L3
6/T3
3/L21/L1
2/T1 4/T2
RT1
1/L1 3/L2 5/L3
2/T1 4/T2 6/T3
M11.5kW1500t/min
MOTEUR CONVOYEUR
M3 ~
U V W
KM2
5/L3
6/T3
3/L21/L1
2/T1 4/T2
Q3
5
6
31
2 4
KM3
5/L3
6/T3
3/L21/L1
2/T1 4/T2
RT2
1/L1 3/L2 5/L3
2/T1 4/T2 6/T3
M21.5kW1500t/min
MOTEUR POMPE
M3 ~
U V W
F1
1N
2
M30.015 kW
VENTILATEUR ARMOIRE
M1 ~
L N
Q4
31
2 4
Q5
31
2 4
230/400V24V250VA
1
3
2
4
U1 V1 W1 U2 V2 W2 N L
L1
L2
L3
N
1
2
( 02 - B )
( 02 - B )
3x230/400V
LA POMPE NE FONCTIONNE QUE SI LE CONVOYEUR EST EN MARCHE AV OU AR.
TENSION DE COMMANDE 24V AC
A B C D E F G H I J K L M N O P Q
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Dessiné le : 01
02Modifié le :
Par : LLORENTE Stéphane
MICRELEC
4, place Abel Leblanc 77120 COULOMMIERS
CONVOYEUR ALIMENTATION PIECES DETACHEES MAGASIN
ALIMENTATION ET PUISSANCE
15/06/2001
Exemple de réalisation d’un automatisme (2/2): Exemple de réalisation d’un automatisme (2/2): Schéma de commande.Schéma de commande.
53
S1
1
2
S2
1
2
S3
1
2
S4
3
4
KA1
A1
A2
KA1
13
14
KA1
23
24
RT1
95
96
RT2
95
96
A1AES 1135
Schmersal
A1+
A2
S13 S14 S21 S22 13
Y1 X1 Y2 14
H2
X1
X2
KA1
11
12
H1
X1
X2
S5
1
2
S6
3
4
KM1
13
14
S7
3
4
KM2
13
14
KM1
A1
A2
KM2
A1
A2
KM2
11
12
FC1
(ws)S21
(br)S22
(sw)S13
(bl)S14
FC2
(ws)S21
(br)S22
(sw)S13
(bl)S14
FC3
(ws)S21
(br)S22
(sw)S13
(bl)S14
KM1
13
14
KM3
A1
A2
S8
RT1
97
98
RT2
97
98
H3
X1
X2
KM2
13
14
1
2
1
2 2
1
3
4
5
6
7 1
2
8
9
10
11
11
11
12
13
14
15
16 1718
( 01 - P )
( 01 - P )
DEFAUT ARRET URGENCE
RELAISARRET URGENCE
SURVEILLANCE CONTACTS CARTERS PRET ADEMARRER
AVANCECONVOYEUR
ARRIERECONVOYEUR
POMPEDEFAUTTHERMIQUE
CONVOYEUR / POMPE
54
Il est nécessaire d’étudier les procédures de :• Mise en route• Mise au point• Défaillances
Ces procédures sont définies par les
Modes de Marches et d’Arrêts (MMA)Modes de Marches et d’Arrêts (MMA)
III°] Les Modes de Marches et d’ArrêtsIII°] Les Modes de Marches et d’Arrêts
Le fonctionnement normal d’un SAP est celui pour lequel il a été conçu.
55
Définir les MMA d’un SAP, c’est définir :Définir les MMA d’un SAP, c’est définir :
1°) Les modes de production d’un système.• Fonctionnement automatique continu
• Cycle à cycle
• Les marches préparatoires et de clôtures
• Fonctionnement semi-auto….
3°) Les procédures d’arrêts et de mise en sécurité • Arrêt normal.
• Arrêt dans un état déterminé
• Traitement de l’arrêt d’urgence….
2°) L’exploitation du système par un opérateur (Fct dialogue)
• Conception du pupitre de commande de l’opérateur.
• Informations relatives à la PO à signaler….
56
Quelles sont les modes de fonctionnement
disponibles sur le système ?
Quelles seront les conséquences de la
mise « EN / HORS ÉNERGIE »
sur le système ?
Quels critères doit-on prendre en compte pour
assurer la sécurité des personnes et
des biens ?
Peut-on prévoir des modes de
marches spécifiques pour procéder à des réglages ou la maintenance ?
Quelles seront les conséquences d’un Arrêt
d’Urgence pour les personnes et le système ?
Comment peut-on mettre en Marche et
arrêter le fonctionnement ?
Après un Arrêt d’Urgence dans quelles conditions
peut-on remettre le système en production normale ?
Peut-on prévoir un mode de marche
permettant de mettre le système en
situation de repli en fin de journée pour assurer la sécurité ?
Lorsque l’opérateur pilote le système, comment suivre son
évolution en temps réel ?
SAP opérationnel?SAP opérationnel?
57
Le GEMMALe GEMMA
PZ A6 <Mise PO dans état initial>
A7 <Mise PO dans état déterminé>
A5 <Préparation pour remise en route après défaillance>
D2 <Diagnostique et/ou traitement de la défaillance>
D1 <Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité>
A2 <Arret demandé en fin de cycle>
A3 <Arret demandé dans état déterminé>
A4 <Arrêt obtenu>
Pendant tout état GEMMA
F1
<Production normale>
de
F4 <Marches de vérification dans le désordre>
F5 <Marches de vérification dans l'ordre>
GEMMA Guide d'étude des Modes de Marches et d'Arret
PC HORSENERGIE
PROCEDURES EN DEFAILLANCE DE LA PO PROCEDURES DE FONCTIONNEMENTD F
PROCEDURES D'ARRET ET DE MISE EN ROUTEA PROCEDURES DE FONCTIONNEMENTFPC HORSENERGIE
A1 <Arret dans état initial>
Production
D3 <Production tout de même>
F2 <Marches
préparation>
F6 <Marches de test>
F3 <Marches de cloture>
• Acronyme de : GGuide d’ÉÉtude des MModes de MMarche-AArrêt.
Outil graphique de choix de MMA et de description du fonctionnement opérationnel des systèmes automatisés.
58
Hors production
Préchauffage du Préchauffage du fourfour
F2 <Marches de préparations>
T=170°C
Description du guide GEMMADescription du guide GEMMA
59
F1
<Production normale>
de
F4 <Marches de vérification dans le désordre>
F5 <Marches de vérification dans l'ordre>
PROCEDURES DE FONCTIONNEMENTF
PROCEDURES DE FONCTIONNEMENTF
F2 <Marches
préparation>
F6 <Marches de test>
F3 <Marches de cloture>
La famille F: Procédures de fonctionnementLa famille F: Procédures de fonctionnementF2 <Marche de préparation>F2 <Marche de préparation>Cette état est utilisé pour des SAP nécessitant une préparation préalable à la production normale.
F3 <Marche de clôture>F3 <Marche de clôture>Certains SAP nécessite une vidange ou un nettoyage en fin de série.
F4 <Marche de vérification F4 <Marche de vérification dans le désordre>dans le désordre>Cette état correspond au fonctionnement manuel du SAP sans respecter l’ordre du cycle.
F5 <Marche de vérification F5 <Marche de vérification dans l’ordre>dans l’ordre>C’est le mode manuel su SAP. le cycle de production de VA peut être explorée manuellement au rythme voulue par l’opérateur.
F6 <Marche de test>F6 <Marche de test>Lorsque des machines,des capteurs doivent être réglés périodiquement sans arrêter la chaîne
F1 <Production normale>F1 <Production normale>C’est l’état pour lequel le SAP a été conçu. Cet état correspond à un Grafcet de production normale (GPN).
60
La famille D: Procédures de défaillance.La famille D: Procédures de défaillance.
D2 <Diagnostique
et/ou traitement de
la défaillance>
D1 <Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité>
PROCEDURES EN DEFAILLANCE DE LA POD
D3 <Production tout de
même>
D1 <Arrêt d’urgence>D1 <Arrêt d’urgence>C’est l’état pris l’ors d’un arrêt d’urgence. Il faut prévoir les arrêts, les procédures de dégagement, de sécurisation des biens et des personnes
D2 <Diagnostique et/ou traitement de défaillance>D2 <Diagnostique et/ou traitement de défaillance>Le système peut-être examiné après défaillance (qui a été sécurisé en D1). Dans cet état de la PO, ce sont les opérateurs de maintenance qui opèrent
D3 <Production tout de même>D3 <Production tout de même>Parfois utile de continuer la production après défaillance d’une machine: C’est une mode de production dégradé, aidée par des opérateurs en ligne…
61
La famille A: Procédures d’arrêt.La famille A: Procédures d’arrêt.
PROCEDURES D'ARRET ET DE MISE EN ROUTE
A6 <Mise PO dans
état initial>
A7 <Mise PO dans état
déterminé>
A5 <Préparation pour
remise en route après
défaillance>
A2 <Arret
demandé en
fin de cycle>
A3 <Arret
demandé
dans état
déterminé>
A4 <Arrêt
obtenu>
A
A1 <Arret dans état
initial>
A1 <Arrêt dans l’état initial>A1 <Arrêt dans l’état initial>État de repos. Il correspond à l’état initiale du GPN
A6 <Mise PO dans état A6 <Mise PO dans état initial>.initial>.Remise de la PO en position (manuellement ou automatiquement) pour redémarrage dans un état initial
A7 <Mise PO dans état déterminé>Remise de la PO en position pour redémarrage dans un état déterminé.
A5 <Préparation pour mise en route après défaillance>A5 <Préparation pour mise en route après défaillance>Dans cet état, on procède à toutes les opérations nécessaires à la remise en route après défaillance.Ex: Dégagement, désengagement, nettoyages…
A3 <Arrêt demandé dans un A3 <Arrêt demandé dans un état déterminé>état déterminé>Arrêt en position quelconque souhaité. (A3 est transitoire vers A4)
A2 <Arrêt demandé en fin de A2 <Arrêt demandé en fin de cycle>cycle> La PO continue de produire jusqu’à la fin de cycle. (A2 est transitoire vers A1)
A4 <Arrêt obtenu>A4 <Arrêt obtenu>Ligne automatisée à l’arrêt en une position autre que la fin de cycle.
62
PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT
F1 <Production normale>
F
F4 <Marches de vérification dans le désordre>
A1 <Arret dans état initial>
A6 <Mise PO dans état initial>
A5 <Préparation pour remise en route après défaillance>
A2 <Arret demandé en fin de cycle>
A1 <Arret dans état initial>
PROCEDURES D'ARRET ET DE MISE EN ROUTEA
Production
Utilisation du GEMMA: Principe.Utilisation du GEMMA: Principe.
Pour définir les modes de fonctionnements, (conformément au cahier des charges) il s’agira d’élaborer un «PARCOURS GEMMAPARCOURS GEMMA » ou « BOUCLEBOUCLE » en choisissant ou non de transiter par les rectangles états de son choix.
On ne retient que les RECTANGLES d’ETATSRECTANGLES d’ETATS modélisant des modes de Marches ou d’Arrêts souhaités.
Début
Rectangle état « F1 »
Rectangle état « A2 »
1
2
Les évolutions entre chaque rectangle état seront réalisées en installant les CONDITIONS LOGIQUESCONDITIONS LOGIQUES nécessaires aux évolutions d’un état à l’autre.
3
Init
Conditions Initiales
(CI)
Manu
Auto et Init
Auto et Dcy
/Auto
Fin de cycle
63
GRAFCET DEGRAFCET DE CONDUITECONDUITE
F1
A6
A2A5
A1
GEMMAGEMMA
c- c+ p-Ah
Cs
t-
bs
br
r-
Cs
1A6Fin de cycleInitialisation
ModeAuto et Dcy
Arrêt
C.I.
En suivant l’évolution dans le GEMMA :
Rectangle état = Étape + action
Condition logique = transition+réceptivité
A1 Allumer voyant V REF
F1
Fonctionnement
suivant GPN
A6
Mettre en
référence
L’étape 3 lance l’exécution du Grafcet de Production Normale (GPN)
X30 correspond à la dernière étape du GPN
Conditions Initiales
Auto et Départ cycle
F1 3
X30
Init
A1 V Ref2
A2 4
A5 0
Arrêt
Élaboration du Grafcet de ConduiteÉlaboration du Grafcet de Conduite
A2
cycle en cours
Finir le
Mise
A5
Diagnostique
après
défaillance
tensionsous
Indique la "Fin de cycle du GPN"
Lance le GPN
Hiérarchisation des grafcetsHiérarchisation des grafcets
64
65
Le GEMMA conduit à l’élaboration d’une STRUCTURE MULTI-GRAFCETS HIERARCHISES.
Traduction des MMA en grafcetsTraduction des MMA en grafcets
66
Grafcets hiérarchisésGrafcets hiérarchisés
Grafcet de Sûreté
Grafcet de Production Normale
Grafcet de Conduite
F/GC
F/GPN
F/GPN
F/GPN: se lit « Forçage sur GPN »
Le GRAFCET DE SURETE est
hiérarchiquement supérieur
67
Le GMMALe GMMA
GGraphe des raphe des MModes de odes de MMarches et d’arches et d’AArrêtsrrêts
Établi après validation GEMMA
Comporte uniquement les cheminements utilisés.
Conduite du système par les intervenants Régleur, Opérateur, Maintenance
68
Sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés (1)Sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés (1)
• Principe: Prise en compte de la sécurité des personnes et des biens sur défaillances des systèmes.Prise en compte de la sécurité des personnes et des biens sur défaillances des systèmes.
Un système est dit de sécurité totale si l’apparition d’une défaillance ne conduit
jamais à une situation dangereuse
Un défaut passif (s’il se traduit par un circuit ouvert) est dangereux si la commande est de type alarme.
Un défaut actif (s’il se traduit par un circuit fermé) est dangereux si il maintient une commande non désirée.
69
Sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés (2)Sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés (2)
2 idées de bases2 idées de bases::
1. Sur défaillance, la distribution d’énergie à la PO doit être coupée et les automatismes de sécurité doivent être des automatismes câblés.
2. Sur retour de défaillance, la mise en énergie de la PO doit s’effectuer sur acquittement manuel d’un opérateur.
Actionneurs Machine Capteurs
API
Carte desortie
Interfaced’entrée
Préactionneurs
Capteurs desécurité
Logique de câblée
70
Structure du circuit de commande imposée par la sûreté de fonctionnement.Structure du circuit de commande imposée par la sûreté de fonctionnement.
Sécurité générale: Tout défaut ( contact NF) se traduit par une coupure d’énergie.
71
Exercice d’application GEMMA (1)Exercice d’application GEMMA (1)
1. Un cycle de fonctionnement correspond à:
Un aller de A en B.Une temporisation de 1mn de chargementUn retour de B vers A.Une temporisation de 1mn de déchargement.
2. Modes de fonctionnements envisagés:Automatique en cycle à cycle enclenché par le bouton poussoir DCYAutomatique continu enclenché par le BP DCYManuel dans le désordre avec BP de commande G et D
3. Traitement de l’arrêt d’urgence:Déverrouillage de l’ARU puis acquittement de l’opérateur.
Manu O ContC/CAuto Dcy
G DInit AcqARU
Pupitre de commande envisagé.Pupitre de commande envisagé.
a) Déterminer le GMMA correspondant au fonctionnement souhaité.b) Déterminer un grafcet de conduite correspondant.
Questions: