CORRIGE 1/15 SESSION DE 2006 CA/PLP CONCOURS EXTERNE. Option : MAINTENANCE DES SYSTEMES MECANIQUES AUTOMATISES

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1 CORRIGE 1/15 SESSION DE 006 CA/PLP CONCOURS EXTERNE Section : GENIE MECANIQUE Option : MAINTENANCE DES SYSTEMES MECANIQUES AUTOMATISES ETUDE D UN SYSTEME ET / OU D UN PROCESSUS TECHNIQUE Dossier CORRIGE DC1/15 à DP15/15

2 CORRIGE /15 Question ère PARTIE STRATEGIE DE MAINTENANCE Coût de défaillance = coût direct de maintenance corrective + coûts de non production = coûts de main d'œuvre + coûts des pièces détachées + coûts de non production = 880 x 11, x 0,1 x ( ) = = Coût moyen de défaillance sur la période donnée (1 an) d'un banc de tests /18 = 693, plus du double d'une machine de production. Question 1. temps de fonctionnement Disponibilité = temps de fonctionnement + temps d' arrêt Comme il est stipulé dans le texte de la question, la norme précise que la des moyens extérieurs autres que les moyens de maintenance n est pas à prendre en compte dans le concept de disponibilité. Dans le calcul de la disponibilité opérationnelle (D.O.), tous les temps d'arrêt (T.A.) inclus dans le temps d'ouverture (T.O.) sont à prendre en compte SAUF les temps de «rupture stock produit amont». T.A. = = 7590 heures pour les 18 bancs de tests donc pour 1 banc: 7590 T. A. = = 41, 67 heures 18 temps de fonctionnement = temps d'ouverture temps d'arrêt= ,67 = 6778, ,33 D. O. = = 0,9414 = 94,14% 700 Question 1.3 Ce qui grève la disponibilité est donc dû à l'équipement. D'après l'historique, les axes d'amélioration peuvent être: - la mise en place de gammes de changement de production et réglages - diminuer les temps de correctif (fiabilisation, améliorations, surveillance, ) Question 1.4 Remarque préliminaire: le fait de détenir un article en stock engendre des coûts de possession, en contrepartie, s'il n'est pas stocké cela engendre des coûts de perte de production supplémentaires dus à l'attente de la livraison de l'article. Calcul du coût de possession (c'est un coût annuel): 0,3 x 570 = 171

3 CORRIGE 3/15 Calcul du coût de perte de production sur une période de 1 an: Article en stock Défaillance Temps de démontage Temps de remontage Défaillance Article non stocké Temps de démontage Temps de remontage Délai de livraison d D'après le schéma ci-dessus le temps d'arrêt supplémentaire engendré par le non stockage de l'article est de : d 1,5 Etant donné qu'il y a pannes par an, les coûts de défaillance supplémentaires sont de (d-1,5) x 195 x 0,1 x Donc pour ne pas stocker l'article, il faut que d soit tel que : (d-1,5) x 195 x 0,1 x < 171 = 5,15 heures. Question 1.5 1,5 t 0, ,95 = e ln 0,95 t = 0, ,5 1 1,5 ln 0,95 t = 3 = 1, 86 0,105 millions de tours

4 CORRIGE 4/15 Question.1 ème PARTIE SURVEILLANCE 0 A1 Affichage page 1 Init 1 Manu F4 Commande préactionneur 3 Auto. CI F Grafcet acquisition des données Init X 47 A6 Grafcet Initialisation 4 F1 Grafcet Production X 1 Obs. cycle non atteint Nbre de cycle atteint 5 A3 Production 7 A Production C.I C.I 6 A4 Grafcet PV Suite du cycle Arret définitif

5 CORRIGE 5/15 Question. 5 X4. 51 Mettre en marche manivelle V=GV 5 «rotation manivelle» X5 53 Ralentir 55 CI X 7 CI Ralentir X4.fin PV X0. fin PV X0 Question.3 Si X51 ( ou X5) et /X61 et /X6 et fin temporisation 30s lancé au front montant de X51 Alors émettre message «défaut cycle choc» Question.4 X51 X61 X6 30s 0 «défaut cycle choc» Question B G A60 0 E 3 U A Question.6 Un décalage d échelle est à prévoir : 0 bars = 4 ma et 6 bars = 0ma, le seuil est donc de (0-4)/6*,5 + 4 = 10,66ma Carte 10 bits : 0-0ma correspond à 0-103, le seuil correspond donc 103/0 *10,66 = 545 X61 IW4,0< 545 «défaut rupture soufflet»

6 CORRIGE 6/15 Question.7 si le signal est inférieur à 4ma le système peut générer un défaut alimentation capteur Question.8 80 X51 8 Lire mot codeur mémoriser valeur 1 =1 83 5s/X83 84 Lire mot codeur mémoriser valeur valeur <>valeur1 valeur =valeur1 85 Défaut rotation manivelle acq Question.9 60 X51. autorisation choc. 61 Descendre plateau plateau choc en bas (fcb) 6 Monter plateau plateau choc en haut (fch)

7 CORRIGE 7/15 Si X60. fcb = 1 alors «défaut 1» Si X61. fcb.fch = 1 alors «défaut» Si X6. fcb.fch = 1 alors «défaut 3» Ou Si fcb. fch alors défaut 1 Si fcb.fch alors défaut Défaut1 : «collage des contacts de fcb» Défaut : «collage des contacts de fcb» Défaut 3 : «collage des contacts de fch» Question.10 Si «commande marche moteur» et km0 = 0 et TL alors «défaut KM0» =1 Question.11 Défaut 1 : collage des contacts de KM0 Défaut : rupture contact ou défaut bobine relais KM0 Question.1 Le temps TL calculé doit permettre de ne pas émettre de message de défaut pendant la durée de réaction de la chaîne d information. Seul le temps de cycle automate est a prendre en compte d ou TL mini = temps cycle automate = *10ms = 0 ms Question ème PARTIE DIAGNOSTIC Le système est représenté tige débloquée : coaxialité des axes tige vérin et bague excentrique du bloqueur Question 3. A la mise hors pression, le ressort 10 pousse la pièce 9 vers le haut. Celle ci entraîne en rotation la bague 5 par l intermédiaire de l axe 18.L excentricité des axes entraîne le serrage de l axe du vérin. Question 3.3 Un desserrage de la vis 4 peut entraîner pendant une commande de desserrage une première phase de desserrage suivi immédiatement par une phase de serrage si la rotation dépasse la position de coaxialité

8 CORRIGE 8/15 Question 3.4 T Phase de passage du piston devant le capteur tmd tdd Sortie détecteur tfile tde Carte d entrée T S E T S E T S Temps cycle automate tc Prise en compte garanti si : T-tmd-tfile+tdd+tde>tc D ou T=tc+tmd-tfile+tdd+tde Distance parcourue = vitesse*t Vitesse= distance parcourue/t V= 4*10-3 /10,5 = 0,38m/s

9 CORRIGE 9/15 Question 3.5 Donner la valeur efficace et la fréquence du courant dans la phase 1 du banc n 1. Courant : 9A. Fréquence : 50 Hz Donner la valeur efficace et la fréquence de l harmonique 3 du courant dans la phase 1 du banc n 1. Calculer la valeur efficace et la fréquence de l harmonique 3 du courant dans la phase 1 du disjoncteur Q1. Calculer la valeur efficace et la fréquence de l harmonique 3 du courant dans la phase 1 du disjoncteur Q0. Calculer la valeur efficace et la fréquence de l harmonique 3 du courant dans le neutre du disjoncteur Q0.. Représentation de l harmonique 3 de courant dans le neutre de Q0. Courant : 5A Courant : 5 Χ 6 = 30 A Courant : 6 Χ 5 = 30 A Courant : 18 Χ = 90 A I max =90* =17A Fréquence : 150 Hz Fréquence : 150 Hz Fréquence : 150 Hz Fréquence : 150 Hz Fréquence :150 Hz Valeur efficace : 18 bancs de test, 18*5A =90A Déclenchement éventuel de Q0. Justification : 90A > à la valeur assignée du disjoncteur Le disjoncteur peut déclencher. Justifier l échauffement du câble C0. Proposer une solution Dimensionner le câble pour la valeur de courant de neutre, adapter le disjoncteur.

10 CORRIGE 10/15 4 ème PARTIE REPARATION Question 4.1 F.maxi = 40 KHz soit Hz 51 points soit 51 fronts montant et 51 fronts descendants sur une voie / tour = 104 signaux, traitements simultanés des deux voies A et B par tour = 048 signaux, et ceci à raison de,5 tours par seconde 510 signaux par seconde Cette valeur est très nettement inférieure au Hz, le codeur est compatible.

11 CORRIGE 11/15 5 ème PARTIE AMELIORATION Question 5.1- Référence du relais différentiel : 50744, 50747, (variation de vitesse RH38AF). Justification : RH38A, temporisé I n réglable Tension d alimentation 30 volts. Référence du Tore : Justification : type IA fermé Φ 80 mm Câble 5G,5 mm², Φ : 13,5 mm extérieur (tore 5 fois le Φ du câble) Question 5.- Déterminer le déclencheur à minimum de tension, compatible avec Q10 : 6960 Justification : tension d alimentation 30 V AC, compatible avec Q10, déclenchement instantané. Question 5.3- Déterminer le déclencheur à émission de courant, compatible avec Q10: 6946 Justification : tension d alimentation 30 V AC, compatible avec Q10, déclenchement instantané. Question 5.4- Utilisation d un déclencheur MN. Proposer un schéma de câblage de l installation. Version déclencheur à minimum de tension Armoire distribution 1 Q10 : 0 A 100 ma 50 ms 400 volts triphasé 1 vers tore S1 5 6 N L3 L L C60a alim 1 S D1 U< D &11 sécurité standard, 1&14 sécurité positive vers bancs de test

12 CORRIGE 1/15 Question 5.5- Utilisation d un déclencheur MX+OF. Proposer un schéma de câblage de l installation Version déclencheur à emission de courant MX+OF Armoire distribution 1 Q10 : 0 A 100 ma 50 ms F1 vers tore S1 4 S N L3 L L alim MX+OF 14 1 C C &11 sécurité standard, 13&14 sécurité positive vers 5&6 vers bancs de test Question 5.6- Préciser l avantage apporté par l inverseur à sécurité positive Avantage apporté par l inverseur à sécurité positive : si il y a coupure de l alimentation 7-8, il y a déclenchement du disjoncteur. Avec les contacts standard, il n y a plus de protection différentielle. Question 5.7- Critiquer sous forme de tableau les avantages et inconvénients de chaque solution Déclencheur à minimum de tension Déclencheur à émission de courant avantages Eléments déclencheur en série. Pas de problème de rupture de fil ou de connexion. Pas de coupure si coupure de tension d alimentation (contacts standards) inconvénients Sensible aux chutes de tension et aux coupures d alimentation. Dès que la tension passe en dessous du seuil de maintien, il y a déclenchement du disjoncteur le réarmement est manuel. Eléments en parallèle, problème en cas de rupture de fil, il n y a pas de déclenchement. Uniquement autorisé en distribution.

13 CORRIGE 13/15 6 ème PARTIE TRAVAUX NEUFS HYDRAULIQUE A COMMANDE PROPORTIONNELLE Question 6.1 λ g = π 4L = k d E 0,8R e = 5,1 10 0,8 00 = 113,815 λ avec d : diamètre de tige: 18 mm (dans le texte) montage type C (dans le texte) donc L k = L Hyothèse L = course = 50 mm donc choix de MF MF1 λ = = 111, λ < λg donc calcul selon Tetmajer d π ( 335 0,6λ) 18 π ( 335 0,6 111) F = = = 1935N 4ν 4 3,5 Calcul de l'effort maxi sur la tige de vérin: KX Ressorts catégorie 1 100x0= 000N Ressorts catégorie 60x80= 4800N OK Question F = = Pa 60bar π 3 ( ) Question 6.3 Débit maxi Q = S x V S: surface piston (débit maxi en sortie de tige) et V: vitesse maxi Vitesse = A ω cos ωt donc vitesse maxi = A ω avec A maxi = 100 mm et ω = π/t avec Tmini=1s Débit maxi Q = π x 16 x 100 x π = ,7 mm 3 /s En l/min ,7 x 10-6 x 60 = 30,3 l/min

14 CORRIGE 14/15 Question 6.4 Codification 4WRA, sans électronique de commande donc pas de E, choix du calibre, dépend du débit maximal (voir DT distributeur) calcul du débit maximal de la pompe, le DT pompe nous donne la valeur de la cylindrée 19 cm 3 (sous entendu par tour) Q pompe = 970 x19 x 10-3 l/min = 56,43 l/min Donc le calibre sera 10 Centre fermé donc E ou E1 mais E1 correspond à un vérin différentiel B T=q/ correspondant à une surface tige = surface piston/. dans notre cas 18 3 / Donc choix de E Débit 60 l/min D'où la codification 4WRA 10 E 60 Question 6.5 1YVA 1YVB %Qi %Qj CC Question 6.6 valeurs de consigne V1 : potentiomètre R1 valeurs de consigne - V1 : potentiomètre R valeurs des accélérations et des décélérations de la tige du vérin: potentiomètre t

15 CORRIGE 15/15 Question 6.7 1A A B 1YVA A B 1V 1YVB P T 0Z 0V 0P 0M 0Z1

16 Etude d un système et/ou d un processus technique I. RAPPEL DE LA DEFINITION DE L EPREUVE L épreuve a pour but de vérifier que le candidat : - sait conduire l analyse fonctionnelle, temporelle, structurelle d un système et/ou d un processus technique, afin de pouvoir justifier ou critiquer des solutions ou des choix, - est en mesure de proposer, à l aide d une représentation appropriée, des solutions nouvelles correspondant à une modification, une adaptation, un aménagement temporel ou structurel du système et/ou du processus, - est capable de proposer des solutions dans le cadre d un avant-projet d automatisation. A partir de données telles que : - schémas et/ou graphes montrant l agencement des éléments d un système, - dessin d ensemble d un mécanisme accompagné des éléments du cahier des charges nécessaires à l étude, - précisions sur le fonctionnement et/ou sur le processus utilisé, - description de l évolution d un ensemble d événements, - caractéristiques techniques, données numériques, - extraits de catalogues de fournisseurs de constituants, - proposition de modification d éléments du cahier des charges, Le candidat doit par exemple : - conduire l analyse du mécanisme en montrant que la fonction globale définie dans le cahier des charges peut être effectivement réalisée, - proposer des solutions nouvelles afin de satisfaire à des modifications du cahier des charges, - choisir et définir l agencement des constituants de partie opérative, de partie commande. Le jury évalue : - la précision de l analyse du mécanisme, le choix des modèles utilisés, - la qualité de l étude critique dans les domaines techniques et économiques, - la pertinence des nouvelles solutions (composants choisis, matériaux, formes, spécifications fonctionnelles, temporelles ), - la cohérence des descriptions temporelles élaborées, - la qualité graphique des documents, la rigueur du vocabulaire technique, le respect des normes et conventions de représentation. 1

17 II. COMMENTAIRES DU JURY Présentation du sujet Le sujet s appuie sur un banc de test de composants du secteur automobile : il permet de tester à la fatigue des soufflets de suspension pour véhicules automobiles. Il comporte 6 parties : Partie 1 : STRATEGIE DE MAINTENANCE Partie : SURVEILLANCE Partie 3 : DIAGNOSTIC Partie 4 : REPARATION Partie 5 : AMELIORATION Partie 6 : TRAVAUX NEUFS **** candidats ont composé. Les notes se répartissent de ****.(voir l histogramme placé en fin de commentaire).la moyenne des notes pour cette épreuve est de **** Partie 1 : STRATEGIE DE MAINTENANCE L étude de stratégie de maintenance proposée portait sur points : un calcul et analyse de coûts de maintenance et disponibilité opérationnelle pour pouvoir en déduire des axes généraux d actions de maintenance, une étude de gestion des stocks et un calcul de périodicité de maintenance préventive systématique. L ensemble des candidats a abordé cette partie du sujet. La plupart ont des connaissances générales sur le vocabulaire de maintenance, cependant la proposition d actions de maintenance adaptées aux résultas obtenus reste pauvre. Les notions de base de gestion de stocks ne sont pas maîtrisées. D une manière générale, un effort particulier de la part des candidats a été apporté à la rédaction. Néanmoins, l écriture manque de qualités de synthèse ; les candidats rédigent sous forme de longues phrases sans ponctuation, où il aurait été préférable de répondre en s aidant de tableaux, de schémas, Partie : SURVEILLANCE Trois modes de surveillance sont étudiés dans cette partie : Surveillance cycle : un étude simple des modes de marches et d arrêt est demandée, suivie d une amélioration de la production : étude simple des modes de marches et d arrêt. Si la grande majorité des candidats ont répondus à cette question certains candidats n ont pas apporté de réponses satisfaisantes. La description littérale d une procédure reste très confuse pour beaucoup, la transcription «ladder» manque trop souvent de corrélation avec la description littérale. Surveillance fabrication : l étude consiste à implanter un capteur analogique et à prévoir le programme associé à cette implantation : beaucoup d erreurs dans la mise ne oeuvre d un capteur analogique, la notion de mise à l échelle est très souvent mal interprétée. L utilisation en maintenance des capteurs 4-0ma est souvent recommandé pour permettre une surveillance de la connectique et du capteur : objet du questionnement que trop peu de candidats ont traité correctement. Surveillance des composants : la réflexion sur la détection et l écriture de procédures liées à la surveillance de composants sensibles, et l édition de messages en accord avec les dysfonctionnements identifiés a été abordée par l ensemble des candidats. Les réponses fournies par certains d entre eux révèlent toutefois un manque certain de lecture attentive des diverses conditions qui figurent pourtant clairement dans les libellés des questions. Ce manque d attention se traduit par des réponses fausses à cause du «hors sujet» mais qui témoignent de réelles compétences d analyse et de réflexions.

18 Partie 3 : DIAGNOSTIC L'ensemble des trois premières questions permettait d'évaluer les capacités des candidats à analyser la représentation graphique d'un composant relativement simple, niveau baccalauréat. Beaucoup de candidats ont confondus les situations de blocage et de déblocage de la tige du vérin. Ils ne se sont pas aperçus que le blocage s'effectuait en l'absence de pression. Onze candidats ont osés affirmer, pour la quatrième question, que la vitesse s'obtenait en multipliant la distance par le temps? Cela semble grave à ce niveau pour une relation de base aussi simple. Une moitié des candidats ont su trouver le temps demandé, alors que le schéma du document réponse, était une aide précieuse pour arriver au résultat. Peu de candidats ont abordé correctement la cinquième question. Partie 4 : REPARATION Justification de la compatibilité en fréquence d un codeur incrémental avec la chaîne d acquisition. Question peu traitée, la technologie des codeurs n est pas dominée. Partie 5 : AMELIORATION Amélioration du circuit de distribution : choix et mise en œuvre d un disjoncteur différentiel à tore séparé. Le choix du matériel est globalement bien traité. La mise en œuvre laisse apparaître des lacunes en schéma électrique (recherche + représentation). La synthèse démontre un manque de recul et une méconnaissance de la norme concernant les circuits de distribution. Partie 6 : TRAVAUX NEUFS La très grande majorité des candidats on abordé cette partie. Les difficultés rencontrés, pour la partie calcul, résident dans la lecture et la prise en compte des données et également dans l interprétation des résultats. Les formules d hydraulique sont dans l ensemble connue mais les unités ne sont pas toujours correctement associées. Peu de candidat on su obtenir la vitesse maximum de déplacement du vérin. La majorité des candidats on su établir le schéma hydraulique. Cependant le jury note souvent un manque de rigueur sur les symbole et parfois même un manque de cohérence. Répartition des notes Nombre de candidats Série1 Notes 3