Automatismes et Automatique

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Samuel Chartier
il y a 7 ans
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1 Automatismes et L automatisation ou l automation correspond à une exécution totale ou partielle de tâches techniques par des machines fonctionnant sans intervention humaine. On pense naturellement à des systèmes mécaniques, hydrauliques, pneumatiques, électriques, électroniques ou électromécaniques, mais on peut trouver de nombreux exemples de fonctionnement sans intervention humaine en biologie, en médecine L homme lui-même ne peut il pas être assimilé à un système automatique? L automatisation est un facteur essentiel de croissance de la productivité mais c est aussi un élément indispensable de la qualité de la vie. I Les systèmes automatisés 1. Généralités Définitions Différents systèmes - s élémentaires : l homme fournit l énergie de commande et de puissance (treuil manuel) - s mécanisés : l homme ne fournit que l énergie de commande (source d énergie extérieure au système) - s automatisés : l homme supervise un système à commande interne dans lequel il a implanté son savoir faire manuel mécanique automatique asservis Commande Commande Commande Commande Humaine Humaine Energie Energie Energie Energie : Humaine + Prise en compte des variations Exemple : Laver le linge extérieures au système A la main Tambour tournant avec Machine à laver Machine à laver qui calcule le manivelle programmable débit d eau en fonction de la quantité de linge dans la machine 2. Chaîne d énergie Chaîne d information : Dans un système automatisé, nous serons amenées à distinguer la partie CHAINE D INFORMATION (commande) et LA CHAINE D ENERGIE. COMMENT IDENTIFIER LA CHAINE D ENERGIE ET LA CHAINE D INFORMATION? La chaîne d énergie est chargée d apporter en bonne quantité et sous la forme adaptée, au bon moment et au bon endroit, l énergie nécessaire à l action voulue. La chaîne d information est chargée de piloter avec le maximum d efficacité la chaîne d énergie, à partir des grandeurs physiques acquises sur celle-ci, et de consignes données par l utilisateur. Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 1

2 La fonction COMMUNIQUER (de la chaîne d information) transmet les ordres vers la chaîne d énergie : - Soit directement à l actionneur (fonction CONVERTIR de la chaîne d énergie) si sa puissance est faible (voyant, moteur faible puissance) - Soit par l intermédiaire d un préactionneur qui remplit la fonction DISTRIBUER de la chaîne d énergie. Dans la chaîne d information, la fonction ACQUERIR permet de prélever des grandeurs physiques sur les composants de la chaîne d énergie (à l aide des capteurs) ou sur l'environnement (à l aide de console, opérateur, superviseur ) et de les convertir en signaux interprétables par la chaine d information (fonction TRAITER) Un constituant dont le rôle est d agir sur la matière d'œuvre pour obtenir l'effet désiré est appelé EFFECTEUR. Quelques exemples d'effecteurs : une pince de robot, ventouse, tapis roulant, foret (tout organe en contact avec la matière d'œuvre). La fonction CONVERTIR l énergie est remplie par le composant ACTIONNEUR. Quelques exemples d actionneurs ; moteurs électriques ou hydrauliques, vérins, électro-aimants. Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 2

3 3. Différentes technologies de la chaine d information. o Technologie pneumatique : Séquenceur pneumatique Avantages/Inconvénients : peu coûteux et totalement modulable Ce module comprend deux parties distinctes : - Une embase de connexion des modules entre eux avec raccords + Commande de mouvement et signal de retour, - Module de commande vissé sur l embase. o Technologie électrique non évolutive : Carte à microprocesseur préprogrammée Avantages/Inconvénients : peu chère mais non reprogrammable Exemple d application : Machine à laver le linge o Technologie électrique évolutive : Automate programmable industriel Avantages/Inconvénients : plus cher mais reprogrammable. Exemple : Automate Programmable TSX 17/20 (Télémécanique) 1. Alimentation 2. entrées-sorties (E/S) 3. Alimentation capteurs 24 V 4. Visualisation des E/S 5. Extension du bus E.S Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 3

4 Structure : Différents constituants d un système automatisé o Actionneurs : leur rôle est de fournir l énergie nécessaire au fonctionnement de la partie opérative du système. Un actionneur est un convertisseur d énergie. Ex : un vérin transforme l énergie pneumatique (air comprimé) en énergie mécanique (translation d une pièce) - Vérin pneumatique ou hydraulique Vérin double effet Vérin simple effet - Moteur électrique Moteur triphasé Moteur à courant continu M ou Moteur pas à pas Moteur asynchrone Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 4

5 o Les pré-actionneurs : ils assurent l interface entre la chaine d information (communication d ordre) et la chaine d énergie (actionneur) Les pré-actionneurs associés aux vérins sont des distributeurs symbolisés par autant de cases qu il y a de positions possibles. A l intérieur des cases sont symbolisées les circulations d air ou de fluide. Il faut aussi préciser les différents systèmes de commande. Ex : distributeur 4 orifices et 3 positions (3 cases) la case repos étant celle du milieu. Distributeur 4/3 Un distributeur permet d établir (ou de couper) une circulation d air ou de fluide entre diverses canalisations, comme un interrupteur. Les pré actionneurs peuvent être monostable ou bistable. - Monostable : il faut maintenir le signal de commande si on souhaite prolonger l action. - - Bistable : une seule impulsion de commande est nécessaire pour démarrer l action et la maintenir. Différents systèmes de commande GDSTI p 575 Quelques symboles de distributeurs pneumatiques ou hydrauliques GDSTI p 575 Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 5

6 o Les capteurs : leur fonction est d acquérir des informations sur le comportement de la chaine d énergie et de la transformer en une information exploitable par la chaine d information, c'est-à-dire mesurer un phénomène physique et en donner une image informationnelle. Cette image peut être de trois types. - Binaire : capteur tout ou rien (TOR) sur 1 bit ex : capteur de fin de course - Analogique : le signal évolue de manière continue ex : thermocouple. (il faut adjoindre à la PC un module de conversion analogique/numérique) - Numérique : le signal est codé sur un mot de plusieurs bits ex : capteur de position angulaires (valeur discrète) On peut caractériser les capteurs selon deux critères: - en fonction de la grandeur mesurée; on parle alors de capteur de position, de température, de vitesse, de force, de pression, etc.; - en fonction du caractère de l'information délivrée; on parle alors de capteurs logiques appelés aussi capteurs tout ou rien (TOR), de capteurs analogiques ou numériques. On peut alors classer les capteurs en deux catégories, les capteurs à contact qui nécessitent un contact direct avec l'objet à détecter et les capteurs de proximité. Chaque catégorie peut être subdivisée en trois catégories de capteurs : les capteurs mécaniques, électriques, pneumatiques. Remarque sur les capteurs : Sans eux, la chaine d information n a aucune idée de l état de la chaine d énergie. Le capteur est constitué d un corps d épreuve soumis à un phénomène physique (mouvement, dilatation, induction ), et d un transducteur qui donne une image du phénomène physique (signal électrique, pneumatique ) La même remarque peut être faite pour les pré-actionneurs. Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 7

7 Exemple d utilisation Distributeur 3/2 associé à un vérin simple effet Distributeur 4/2 associé à un vérin double effet Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 8

8 Magali ROYO Bertrand LE PICHON Christophe MARCHAND Page 9

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L AUTOMATISME LE SIGNAL Page 1 sur 7 Sommaire : 1- Champ de l automatisme définitions 2- Correspondance entre phénomènes physiques et signaux a. Capteur b. Exemple de capteur TOR c. Exemple de capteur