Laboratoire de Sciences Industrielles de l Ingénieur

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1 Laboratoire de Sciences Industrielles de l Ingénieur S23 - Convertir l'énergie S231 - Actionneurs et pré-actionneurs associés incluant leurs commandes S - Comportement des systèmes S3 - Modélisation des systèmes multi-physiques S312 Comportement des systèmes logiques S5 - Représentation des produits S52 - Schématisation des solutions TRAVAUX PRATIQUES TRIEUR DE COLIS I. MISE EN SITUATION Le trieur de colis est un système qui permet de trier des colis en les dirigeant vers 3 directions (ou destinations) différentes. Plateau Direction 1 Arrivée colis Trieur de colis Direction 3 Direction 2 On s intéresse à l étape du processus qui consiste à abaisser le plateau de la table élévatrice de manière à orienter le colis dans la destination 2 ou la destination 3. Le but de ce travail est d étudier la chaîne cinématique assurant la mise en mouvement du plateau de la table élévatrice. Dans un premier temps, on réalisera le schéma cinématique de cette chaîne, puis on évaluera théoriquement, puis expérimentalement le temps mis par le système pour faire passer le plateau de la table élévatrice de la position haute à la position basse. Enfin, un questionnement portant sur la réalisation du guidage en translation du plateau permettra de se sensibiliser à l hyperstatisme. CPGE TSI_1 1

2 II. ETUDE DU MECANISME DE DEPLACEMENT DU PLATEAU On s intéresse au sous ensemble table élévatrice dont la photo figure ci-dessous : Poulie folle Bâti Pignon moteur Plateau Table élévatrice On peut distinguer, dans ce mécanisme, classes d équivalence : - L arbre moteur muni du pignon moteur - La roue folle - Le plateau - Le bâti 1/ Elaborer le schéma cinématique de la table élévatrice. Le moteur à courant continu (CROUZET voir doc constructeur page 6) entraîne un système poulie crantée (28.65 mm de diamètre) courroie qui permet de faire translater la table par rapport au bâti. 2/ En consultant le document technique relatif au moteur utilisé, indiquer la vitesse de rotation en sortie de moteur. 3/ Calculer la vitesse de translation de la courroie. / Sur la maquette, mesurer la course nécessaire du plateau de la table pour passer de la position haute à la position basse. 5/ En déduire le temps mis par le plateau de la table pour passer de la position haute à la position basse. 6/ Mettre en route le système et chronométrer le temps mis par le plateau de la table passer de la position haute à la position basse. Pour mettre en mouvement le plateau, on téléchargera dans l'api le programme utilisateur "Commande manuelle moteur ascenseur.pm3" dont le principe est rappelé ci-dessous. CPGE TSI_1 2

3 7/ Comparer le temps théorique calculé à la question et le temps expérimental mesuré à la question 5. On s intéresse maintenant au guidage du plateau de la table par rapport au bâti. Guidage de la table par rapport au bâti Le concepteur a choisi de réaliser le guidage à l aide de galets de guidage liés à la table et de 2 rails de guidage cylindriques solidaire du bâti. 8/ Dans le repère xyz lié au bâti, dessiner la liaison entre le plateau de la table et le bâti 9/ Quelle est la liaison entre un galet de guidage et un guide cylindrique? 10/ Réaliser le schéma d architecture de la liaison glissière. CPGE TSI_1 3

4 Rail de guidage Galet de guidage Rail de guidage CPGE TSI_1

5 CPGE TSI_1 5

6 III. COMMANDE SEQUENTIELLE DU SOUS SYSTEME Cette expérimentation porte sur la programmation d'un automatisme séquentiel dans un automate Crouzet millénium III. Les objectifs portent sur l'utilisation de l'outil de description fonctionnelle "GRAFCET" pour commander deux vérins pousseurs et d'un plateau déplacé verticalement par un moteur CC. REPERAGE DES ELEMENTS CONSTITUTIFS Parmi les outils de spécification des automatismes industriels, le GRAFCET pour GRAphe de Commande des Etapes et des Transitions, tient une place privilégiée, grâce à sa puissance de description fonctionnelle dans les phases de conception. La norme internationale EN6088 définit le langage de spécification GRAFCET pour la description fonctionnelle du comportement de la partie séquentielle des systèmes de commande. Cette norme définit les symboles et les règles nécessaires à la représentation graphique de ce langage, ainsi que l'interprétation qui en est faite. Cette norme a été établie pour les systèmes automatisés de production des applications industrielles. STRUCTURE ET INTERPRETATION DU GRAFCET : Structure : un GRAFCET est constitué d'étapes, de transitions, de liaisons orientées. Une étape est soit active soit inactive. L'ensemble des étapes actives d'un grafcet à un instant donné représente l'état du système à l'instant considéré. Une transition indique la possibilité d'évolution d'activité entre deux ou plusieurs étapes. Cette évolution s'accomplit par le franchissement de la transition. Une liaison orientée relie soit une ou plusieurs étapes à une transition, soit une transition à une ou plusieurs étapes. Interprétation : un GRAFCET s'interprète par les changements d'état qu'il produit sur les sorties (actions) en fonction des changements d'état des entrées (réceptivités) qu'il recense. Une action indique dans un rectangle comment agir sur la variable de sortie, soit par assignation (action continue) soit par affectation (action mémorisée). Une réceptivité associée à chaque transition est une condition logique composée de variables d'entrées et/ou de variables internes. LES DIFFERENTS POINTS DE VUE : Point de vue fonctionnel ou structurel Les actions sont alors données sous la forme d un verbe à l infinitif suivi de compléments. Les réceptivités sont décrites par des substantifs suivis d un adjectif. Exemple : Point de vue opérationnel ou technologique Ouvrir la porte porte ouverte CPGE TSI_1 6

7 Le choix des préactionneurs, actionneurs et effecteurs doit être fait. Exemple : Sortir la tige du vérin A tige sortie ou a 1 A + Point de vue de l automate programmable Cette fois, les actions et les réceptivités sont des variables de sorties et d entrée de l automate programmable. Ce grafcet est beaucoup plus aride puisqu il dépend exclusivement de l automate utilisé. Exemple : I 5.1 O 1,3 Exemple 1 Exemple 2 Etape 1 m Etape initiale Liaison orientée 2 b D Réceptivité Transition 3 OUV Liaison orientée p G Action a LES REGLES D'OBEISSANCE QUANT A L'EVOLUTION DU GRAFCET : L'alternance étape/transition et transition/étape doit toujours être respectée, quelle que soit la séquence parcourue. Deux étapes ou deux transitions ne doivent jamais être reliées par une liaison orientée. situation initiale : REGLE 1 CPGE TSI_1 7

8 La situation initiale décrit l'état du système à sa mise sous tension et/ou sous pression. Elle est repérée sur le GRAFCET par un symbole particulier constitué d'un double carré. Franchissement d'une transition : REGLE 2 Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à cette transition sont actives. Le franchissement d'une transition est obligatoire lorsque: La transition est VALIDEE ET QUE la réceptivité associée à cette transition est VRAIE 5 a.c = 1 6 Transition 5 a.c = 0 ou 1 6 Transition franchie franchissable Evolution des étapes actives : REGLE 3 Le franchissement d'une transition entraine simultanément l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes. Situation furtive n existant pas r = 1 r IV. LISTE DES ENTREES / SORTIES ENTREES FONCTIONNALITES SORTIES FONCTIONNALITES I1 Fdc haut O1 Commande vérin1 mobile I2 Fdc bas O2 Non utilisée I3 Fdc vérin1 mobile rentré O3 Commande moteur: descente I Fdc vérin1 mobile sorti O Commande vérin2 fixe I5 Fdc vérin2 fixe rentré O5 Non utilisée I6 Non utilisée O6 Commande moteur: montée I7 Non utilisée I8 Non utilisée I9 Présence colis 1 IA Présence colis 2 IB Présence colis 3 Une entrée supplémentaire sera utilisée pour assurer la fonction "départ cycle". Nous prendrons le bouton poussoir "OK" situé sur la face avant de l'automate. Une seconde entrée matérialisée par le bouton poussoir "ESC" sera affectée à la fonction d'arrêt du cycle de l'automate. Le graphe est naturellement constitué de trois branches. Seule l'une de ces trois branches doit être exécutée selon qu'un colis de type 1 ou 2 ou 3 est détecté pour diriger le colis en question soit vers le départ 1 ou le départ 2 ou le départ 3. CPGE TSI_1 8

9 V. GRAFCET DU FONCTIONNEMENT A 0 OK B 1 colis 1 colis 2 colis 3 2 VERIN 1 20 DESCENTE 30 DESCENTE vérin1 sorti fdc bas fdc bas 3 21 VERIN 1 31 VERIN 2 T vérin1 sorti T/X31/2sec vérin1 rentré vérin2 rentré 23 MONTEE 33 MONTEE vérin1 rentré fdc haut fdc haut A arrêt arrêt B Travail demandé : 1/ mettre en œuvre l'automatisme en lançant le logiciel Millénium 3. Ouvrir l'application TP trieuse_élève.pm3 et compléter le grafcet pour l'évacuation d'un colis de type 3. 2/ justifier la présence d'une temporisation T. 3/ commenter le fonctionnement de l'automatisme. Remarque: pour synthétiser la temporisation T, utiliser la fonction TIMERS de la librairie FDB du logiciel. CPGE TSI_1 9

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