ENSIL 1 ère année - Automatismes Industriels

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1 ENSIL 1 ère année - Automatismes Industriels Automatismes Industriels dans UE-TC-S2 Partiel du mercredi 11 juin 2014 Durée : 1 H 30 Documents non autorisés Barème indicatif sur 40 points ETUDE D UNE UNITE DE REMPLISSAGE D OBUS 1/ Présentation du système : Cps1 Poudre Pupitre de commande MA C/C AUTO Sélecteur cycle par cycle automatique E avc1 arc1 V1 V2 sortie 14M1 rentrée 12M1 sortie 14M2 rentrée 12M2 avc2 arc2 Douille Arrivée des douilles (continue) Présentation du fonctionnement : Cps2 Avance tapis manuel L unité est constituée d un tapis d entrainement sur lequel arrivent des douilles vides, et d un poste de remplissage. Par action sur le pupitre de commande, un ou plusieurs cycles de remplissage vont s effectuer (par mouvements successifs des deux vérins V1 et V2, les douilles se remplissent d une dose de poudre correspondant au volume «E» lorsqu elles se trouvent sous la trémie). Le fonctionnement séquentiel de ce système sera géré par un API (Automate Programmable Industriel). 2/ Etude de la partie opérative (5 pts) : 21/ Etude des «Actionneurs» (2 pts) : - L avance du tapis est gérée par un moteur ; - Le remplissage des douilles est géré par les vérins double effet V1 et V2 associés à des distributeurs (le même type de commande est adopté pour ces deux vérins). 22/ Etude des «Capteurs» (3 pts) : - «Cps2» est un capteur de position mécanique qui détecte la présence d une douille sur le tapis (ce capteur est positionné dans l axe de la trémie, comme imagé sur le schéma de présentation). - «Cps1» est un capteur de proximité photo électrique de type «barrage» (il permet de détecter un certain niveau de poudre dans la trémie). - «avc1», «avc2», «arc1» et «arc2» sont des capteurs de proximité mis en place directement sur le corps du vérin, comme imagé sur la photo ci contre : Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 1/8

2 3/ Etude de la partie commande (19 pts) : 31/ Structure matérielle de l API (3 pts) : L automate doit pouvoir gérer les actionneurs et les capteurs de la partie opérative, il est donc nécessaire d interfacer les informations issues de ces éléments là. Remarque : les différents capteurs seront alimentés par une tension continue de 24 volts. - Liste des entrées/sorties du système : Nom Entrées Signification Adresse automate Nom Sorties Signification Adresse automate avc1 Tige V1 sortie %I 1.0 V1 Rentrer tige vérin V1 %Q 2.0 arc1 Tige V1 rentrée %I 1.1 V2 Rentrer tige vérin V2 %Q 2.1 avc2 Tige V2 sortie %I 1.2 KM Commander moteur tapis %Q 2.2 arc2 Tige V2 rentrée %I 1.3 Cps1 Présence poudre %I 1.4 Cps2 Présence douille %I 1.5 MA AUTO C/C Bouton poussoir «Départ Cycle» Commutateur position «Automatique» Commutateur position «Cycle par Cycle» %I 1.6 %I 1.7 %I Liste des principales interfaces qu il est possible de mettre en place dans la base d un automate TSX Micro : 32/ Amélioration de la production (1 pt) : On souhaite améliorer la production de ce système en rajoutant sur le pupitre de commande un élément de dialogue relatif à la gestion du nombre de cycles. Pour ce faire, on va rajouter sur le pupitre un clavier numérique qui permettra de prédéterminer un nombre de douilles à remplir. Le clavier délivre à l automate un mot numérique de 4 bits (%I ) fonction du chiffre sélectionné : Circuit %I.. %I.. %I.. %I.. 0 Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 2/8

3 33/ Programmation de l API (15 pts) : On souhaite faire une programmation de type Grafcet de cet API. Les entrées / sorties retenues sont celles définies dans le tableau de la page 2 (on ne s occupera pas du clavier numérique). Le descriptif du cycle attendu est le suivant : Les conditions initiales étant présentes, l opérateur choisit un mode de fonctionnement sur le pupitre et le tapis se met en fonctionnement. A partir de ce moment : - si au bout de 15 secondes aucune douille n est détectée sur le tapis, le cycle est terminé. - si une douille arrive, le tapis continue à fonctionner pendant 1,8 secondes afin que la douille se retrouve centrée sous la trémie (la durée de cette temporisation dépend du diamètre de la douille) : - Les vérins V1 et V2 sont commandés l un après l autre afin de remplir la douille d un volume «E» de poudre, sachant que lorsqu une tige de vérin est rentrée, elle doit y rester 3 secondes afin d être sûr que la poudre soit bien évacuée. - Le cycle est terminé. 4/ Etude de l arrivée des douilles (6 pts) : Les douilles arrivent de manière continue via un second tapis non représenté sur le schéma de la page 1. Ce second tapis n est pas géré par l API précédent, mais par une logique câblée annexe. Le schéma électrique de commande de ce second tapis est donné en page 4. 5/ Etude du dosage de la poudre (10 pts) : La poudre présente dans la trémie est préparée à l avance suivant un dosage qui fait intervenir : du salpêtre, du soufre, et du charbon. C est le système suivant qui permettra de préparer la poudre dans une cuve. SP Salpêtre Soufre Charbon SP, SF et CB sont trois capteurs qui imagent la présence des produits de base ; Pupitre EV1 SF EV2 CB EV3 EV1, EV2 et EV3 sont les trois électrovannes de commande : elles permettent donc de doser les produits ; V BP BP est un bouton poussoir et V un voyant présents sur le pupitre de commande. 51/ Logique câblée (6 pts) : On souhaite mettre en place une logique câblée qui permettra de faire fonctionner le voyant «V» en fonction de la présence ou non de certains produits. Le cahier des charges est le suivant : Le voyant doit s allumer pour les deux cas suivants : - il y a du salpêtre ou du soufre (mais pas les deux), et pas de charbon ; - il n y a pas de salpêtre et pas de soufre. 52/ Logique programmée (4 pts) : On souhaite mettre en place une logique programmée qui permettra de remplir la cuve suite à un appui sur le bouton poussoir «BP». Le cahier des charges est le suivant : A condition que les trois produits soient présents, un appui sur le bouton poussoir commande simultanément les trois électrovannes. EV1 s arrêt au bout de 75 secondes, EV2 au bout de 13 secondes et EV3 au bout de 12 secondes : le cycle est alors terminé. Remarque : Ces trois temporisations sont susceptibles de varier puisqu elles dépendent du dosage des produits. Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 3/8

4 Schémas de commande et de puissance du moteur d entrainement du tapis secondaire Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 4/8

5 NOM : Prénom : Spécialité : 2/ Etude de la partie opérative (5 pts) : 21/ Etude des «Actionneurs» (2 pts) : Document réponse On a représenté le vérin V1 ainsi que le distributeur qui lui est associé, et on souhaite que par défaut (sans alimenter l électrovanne du distributeur) la tige du vérin soit sortie. Compléter alors le câblage pneumatique entre le distributeur et le vérin : Donner la désignation complète de ce distributeur : 21/ Etude des «Capteurs» (3 pts) : «Cps1» est un capteur de proximité photo électrique de type «barrage». Quel serait l avantage de remplacer ce capteur photo électrique par un de type «reflex»? : «avc1», «avc2», «arc1» et «arc2» sont des capteurs de proximité mis en place directement sur le corps du vérin. Donner la désignation de ce type de capteur : Rappeler le principe de fonctionnement de ce type de capteur : 3/ Etude de la partie commande (19 pts) : 31/ Structure matérielle de l API (3 pts) : L automate doit pouvoir gérer les actionneurs et les capteurs de la partie opérative. Proposer une référence d interface à mettre en place dans la base de l automate TSX Micro (plusieurs réponses sont possibles) : Les adresses des variables d entrées/sorties sont associées à des chiffres : 1.0 ; 1.1 ; 1.2 ; ; 2.0 ; 2.1 ; De quoi dépendent ces chiffres? 32/ Amélioration de la production (1 pt) : On souhaite rajouter sur le pupitre de commande un élément de dialogue relatif à la gestion du nombre de cycles. L interface retenue précédemment permettra-t-elle la gestion du clavier numérique? Justifier votre réponse Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 5/8

6 33/ Programmation de l API (15 pts) : On souhaite faire une programmation de type Grafcet. Compte tenu du descriptif du cycle de fonctionnement : Compléter le Grafcet partie commande suivant en utilisant les «Noms» des E/S donnés dans la liste : Rappel : «CI» représente les conditions initiales qui seront développées dans une autre question. 0 CI. (AUTO + C/C. MA) 1 KM Cps2 2 KM1 t2/x2/1,8 sec 3 V1 arc1 4 V1 t3/x4/3 sec 5 avc1 6 V2 arc2 7 V2 t4/x7/3 sec 8 avc2 La temporisation de 1,8 sec est utilisée pour positionner des obus de diamètre 105 mm. Quelle devrait être la valeur de cette temporisation pour positionner des obus de 150 mm de diamètre? Précisez sous la forme d une équation logique, les informations qu il faudrait associer à CI (conditions initiales) : CI = Compte tenu des éléments précédents, compléter sous la forme d un schéma Ladder la définition de la transition qui permet le passage de l étape 0 à l étape 1 (gestion de la transition en langage PL7 PRO) : Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 6/8

7 NOM : Prénom : Spécialité : Document réponse Compte tenu des éléments précédents, compléter sous la forme d un schéma Ladder la gestion des actions associées au précédent Grafcet (gestion des actions en langage PL7 PRO = traitement postérieur) : 4/ Etude de l arrivée des douilles (6 pts) : Les douilles arrivent de manière continue via un second tapis géré par une logique câblée représentée en page 4. Quelle peut être la fonction du module «A10»? Quel est le rôle du voyant «H1»? Que représentent les éléments repérés «S1», «S2» et «S3»? Quelle est la particularité du contact «Q10» repéré «95-96»? Donner l équation logique de commande de la bobine du contacteur «KM1», sans tenir compte du précédent contact «Q10» repéré «95-96» : Quel est le rôle du relais «KA0»? Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 7/8

8 5/ Etude du dosage de la poudre (10 pts) : 51/ Logique câblée (6 pts) : On souhaite mettre en place une logique câblée qui permettra de faire fonctionner le voyant «V» en fonction de la présence ou non de certains produits. Compléter la table de vérité correspondant au cahier des charges proposé : Etablir l équation logique simplifiée par la méthode de Karnaugh : SP SF CB V V = Représenter cette équation logique simplifiée sous la forme d un schéma électrique à contacts : V 52/ Logique programmée (4 pts) : On souhaite mettre en place une logique programmée qui permettra de remplir la cuve suite à un appui sur le bouton poussoir. Compléter le Grafcet partie commande suivant : 0 1 EV1 t1/x1/75s 2 =1 3 EV2 4 t3/x3/13s 5 EV3 6 t5/x5/12s Automatismes Industriels FR Partiel du 11 juin Page 8/8