Pneumatique Electropneumatique

Pneumatique Electropneumatique Principes de base Manuel 4 4 2 2 84 5 82 4 2 84 5 4 2 82 Festo Didactic 5702 FR

Référence : 5702 Version : 2/2009 Auteurs : Frank Ebel, Siegfried Idler, Georg Prede, Dieter Scholz Graphiques : Doris Schwarzenberger Lay-out : 26//200, Frank Ebel Festo Didactic GmbH & Co. KG, 7770 Denkendorf, Allemand, 200 Internet : www.festo-didactic.com E-mail : did@de.festo.com Toute communication ou reproduction de ce document, toute exploitation ou communication de son contenu sont interdites, sauf autorisation expresse. Tout manquement à cette règle est illicite et expose son auteur au versement de dommages et intérêts. Tous droits réservés, particulièrement le droit de déposer des modèles d utilité ou des modèles de présentation.

Table des matières Avant-propos Applications d'automatisation. Aperçu.2 Propriétés de la pneumatique 4.2. Critères pour fluides de travail 5.2.2 Critères pour fluides de commande 5. Développement de systèmes de commande pneumatiques 6 2 Terminologie de base de la pneumatique 7 2. Bases physiques 7 2.. Loi de Newton 7 2..2 Pression 8 2.2 Propriétés de l'air 9 2.2. Loi de Boyle-Mariott 9 2.2.2 Loi de Gay-Lussac 20 2.2. Équation générale des gaz 2 Production d'air comprimé et alimentation en air comprimé 22. Conditionnement de l'air comprimé 22.. Conséquences d'un mauvais conditionnement de l'air comprimé 22..2 Niveau de pression 2.2 Compresseurs 2.2. Compresseurs à piston alternatif 2.2.2 Compresseurs à membrane 24.2. Compresseurs à piston rotatif 24.2.4 Compresseurs à vis 25.2.5 Compresseurs non volumétriques 25.2.6 Régulation 25.2.7 Facteur de marche 26. Accumulateur pneumatique 27.4 Déshydrateurs 29.4. Déshydrateur à froid 0.4.2 Déshydrateur à adsorption 0.4. Déshydrateur à absorption.5 Distribution de l'air 4.5. Dimensionnement des tuyauteries 4.5.2 Perte de charge 4.5. Matériau des tuyauteries 5.5.4 Disposition des tuyauteries 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

Table des matières.6 Unité de conditionnement 7.6. Filtres à air comprimé 7.6.2 Manodétendeur 9.6. Lubrificateur 4.6.4 Combinaisons d'appareils 4 4 Actionneurs et organes de sortie 45 4. Vérins à simple effet 45 4.. Mode de construction 46 4..2 Muscle pneumatique 46 4.2 Vérins à double effet 48 4.2. Vérins à amortissement en fin de course 48 4.2.2 Vérins tandem 49 4.2. Vérins à tige de piston traversante 50 4.2.4 Vérins multipositions 50 4.2.5 Vérins rotatifs 5 4.2.6 Vérins oscillants 5 4. Vérins sans tige 52 4.. Vérins à bande 52 4..2 Vérins à bande d'étanchéité 52 4.. Vérins à accouplement magnétique 5 4.4 Technique de manipulation 5 4.4. Vérin roto-linéaire 54 4.4.2 Pinces pneumatiques 54 4.4. Ventouses 56 4.4.4 Venturis 56 4.5 Propriétés des vérins 58 4.5. Force du piston 58 4.5.2 Course 59 4.5. Vitesse du piston 60 4.5.4 Consommation d'air 60 4.6 Moteurs 62 4.6. Moteurs à pistons 6 4.6.2 Moteurs à palettes 6 4.6. Moteurs à engrenages 64 4.6.4 Moteurs à turbine (turbomoteurs) 64 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

Table des matières 5 Distributeurs 65 5. Missions 65 5.. Électrodistributeurs 65 5..2 Pilotage d'un vérin à simple effet 65 5.. Pilotage d'un vérin à double effet 66 5.2 Architecture 67 5.2. Distributeurs à clapets 68 5.2.2 Distributeurs à tiroir 68 5.2. Caractéristiques pneumatiques 69 5.2.4 Modes de commande des distributeurs 7 5. Distributeurs 2/2 72 5.4 Distributeurs /2 72 5.4. Distributeur /2 à douille coulissante manuelle 72 5.4.2 Distributeur /2 à poussoir 7 5.4. Distributeur pneumatique /2 74 5.4.4 Électrodistributeur /2 76 5.5 Distributeurs pilotés 78 5.5. Mode de fonctionnement du pilote pour distributeurs à commande manuelle ou mécanique 78 5.5.2 Distributeur / piloté à galet 78 5.5. Mode de fonctionnement du pilote pour distributeurs à commande électrique 80 5.5.4 Électrodistributeur / piloté 8 5.5.5 Comparaison des distributeurs pilotés et des distributeurs à commande directe 82 5.6 Distributeurs 5/2 82 5.6. Distributeur pneumatique 5/2 82 5.6.2 Distributeur pneumatique 5/2 bistable 8 5.6. Électrodistributeur 5/2 piloté 85 5.6.4 Électrodistributeur 5/2 piloté bistable 86 5.7 Distributeurs 5/ 87 5.7. Distributeurs pneumatiques 5/ 87 5.7.2 Électrodistributeur 5/ piloté à centre à l'échappement 88 5.7. Influence de la position centrée 90 5.8 Débits des distributeurs 9 5.9 Fonctionnement fiable des distributeurs 92 5.9. Montage de distributeurs à galet 92 5.9.2 Montage des distributeurs 92 6 Clapets, vannes de contrôle de débit et de pression, combinaisons 9 6. Clapets 9 6.. Clapets anti-retour 9 6..2 Organes de traitement 9 6.. Sélecteur à deux entrées : fonction ET logique 94 6..4 Sélecteur de circuit : fonction OU logique 94 6..5 Soupape d'échappement rapide 95 6..6 Vannes d'arrêt 96 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 5

Table des matières 6.2 Vannes de contrôle de débit 96 6.2. Limiteurs de débit 96 6.2.2 Limiteurs de débit unidirectionnels 97 6.2. Limitation du débit d'alimentation 98 6.2.4 Limitation du débit d'échappement 98 6.2.5 Choix du type de limitation de débit 98 6. Vannes de contrôle de pression 00 6.. Manodétendeur 00 6..2 Limiteur de pression 00 6.. Soupape de séquence 0 6.4 Combinaisons de vannes 0 6.4. Temporisateurs 02 7 Terminaux de distributeurs 04 7. Mesures d'optimisation des distributeurs discrets 04 7.2 Avantages des distributeurs discrets optimisés 04 7. Distributeurs optimisés pour montage en bloc 05 7.4 Raccordement électrique des blocs de distributeurs 06 7.5 Concepts d'installation modernes 07 7.5. Avantages des concepts d'installation modernes 07 7.5.2 Composants de commande pour travail d'installation réduit 07 7.5. Terminaux d'installation 08 7.5.4 Câblage avec raccordement multipôle 08 7.5.5 Architecture d'un système de bus de terrain 09 7.5.6 Mode de fonctionnement d'un système de bus de terrain 0 7.5.7 Type de bus de terrain 0 8 Pneumatique proportionnelle 8. Régulateurs de pression proportionnels 8.. Mission d'un régulateur de pression proportionnel 8..2 Application d'un régulateur de pression proportionnel 2 8.. Commande du banc d'essai 2 8..4 Schéma équivalent d'un régulateur de pression proportionnel 8..5 Mode de fonctionnement d'un régulateur de pression proportionnel 8.2 Distributeurs proportionnels 4 8.2. Missions d'un distributeur proportionnel 4 8.2.2 Application d'un distributeur proportionnel 5 8.2. Schéma équivalent d'un distributeur proportionnel 5 8.2.4 Fonction débit-signal d'un distributeur proportionnel 6 8. Positionneur pneumatique 7 8.. Application d'un positionneur pneumatique 7 8..2 Architecture d'un positionneur pneumatique 7 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

Table des matières 9 Bases de l'électrotechnique 8 9. Courant continu et courant alternatif 8 9.2 Loi d'ohm 9 9.2. Conducteur électrique 9 9.2.2 Résistance électrique 20 9.2. Force électromotrice 20 9. Puissance électrique 20 9.4 Mode de fonctionnement d'un électroaimant 2 9.4. Architecture d'un électroaimant 22 9.4.2 Applications des électroaimants 22 9.4. Résistance inductive en tension alternative 22 9.4.4 Résistance inductive en tension continue 2 9.5 Mode de fonctionnement d un condensateur électrique 2 9.6 Mode de fonctionnement d une diode 24 9.7 Mesures sur un circuit électrique 25 9.7. Définition : mesure 25 9.7.2 Consignes de sécurité 26 9.7. Procédure de mesure sur le circuit électrique 26 9.7.4 Mesure de tension 26 9.7.5 Mesure de courant 27 9.7.6 Mesure de résistance 27 9.7.7 Sources d'erreurs lors de mesures sur le circuit électrique 28 0 Composants et sous-ensembles de la partie signaux de commande électriques 0 0. Bloc d'alimentation 0 0.2 Interrupteur monostable et interrupteur bistable 0.2. Contact normalement ouvert (NO) 0.2.2 Contact normalement fermé (NF) 2 0.2. Contact inverseur 2 0. Capteurs de déplacement et de pression 0.. Détecteurs de fin de course 0..2 Capteurs de proximité 4 0.4 Relais et contacteurs 40 0.4. Architecture d'un relais 40 0.4.2 Applications des relais 4 0.4. Relais à rémanence 42 0.4.4 Relais temporisé 42 0.5 Architecture d'un contacteur 4 0.6 Mini-automates 45 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 7

Table des matières Descriptions de cycles de travail 49. Diagrammes fonctionnels de machines de travail et installations de fabrication 49.. Domaine de validité du diagramme fonctionnel 49..2 Diagramme de déplacement 50.2 Description d'une séquence en GRAFCET selon la norme EN 60848 5.2. Le principe de base d'un GRAFCET 52.2.2 Étapes 52.2. Réceptivité 5.2.4 Actions 54.2.5 Sélection de séquence 58.2.6 Bouclages et sauts 59.2.7 Structuration des GRAFCET 59.2.8 Exemple d'un dispostif de fraisage de rainures 60 2 Architecture des schémas 62 2. Schéma pneumatique 62 2.. Disposition des symboles dans le schéma pneumatique 62 2..2 Positions des vérins et distributeurs 62 2.. Code de repérage des composants 6 2.2 Schéma électrique 66 2.2. Schéma synoptique 66 2.2.2 Schéma fonctionnel 66 2.2. Schéma unifilaire 66 2.2.4 Schéma électrique unifilaire d'une commande électropneumatique 67 2. Schéma des connexions 72 2.. Exigences imposées au câblage 72 2..2 Câblage sur borniers 72 2.. Architecture des bornes et borniers 74 2..4 Affectation des bornes 74 2..5 Architecture d'un schéma des connexions 75 2..6 Création d'un schéma des connexions 75 Mesures de sécurité dans les commandes électropneumatiques 80. Dangers et mesures de protection 80.2 Effet du courant électrique sur le corps humain 8.2. Effet du courant électrique 8.2.2 Résistance électrique du corps humain 82.2. Grandeurs d'influence sur le risque d'accident 8. Mesures de protection contre les accidents dûs au courant électrique 84.. Protection contre les contacts directs 84..2 Mise à la terre 84.. Très basse tension de protection 85 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

Table des matières.4 Panneau de commande et équipements de signalisation 85.4. Interrupteur général 85.4.2 Arrêt d'urgence 86.4. Éléments de commande d'une commande électropneumatique 86.5 Protection du matériel électrique contre les influences de l'environnement 89.5. Identification du degré de protection 90 4 Symboles 92 4. Symboles pour composants pneumatiques 92 4.. Symboles pour la partie alimentation en énergie 92 4..2 Symboles pour vannes 94 4.. Symboles pour distributeurs 94 4..4 Symboles pour clapets anti-retour, limiteurs de débit et soupapes d'échappement rapide 97 4..5 Symboles pour vannes de contrôle de pression 98 4..6 Symboles pour actionneurs 99 4..7 Symboles pour autres composants 20 4.2 Symboles pour composants électriques 202 4.2. Symboles pour fonctions de base 202 4.2.2 Symboles pour actionneurs électromécaniques 204 4.2. Symboles pour relais et contacteurs 205 4.2.4 Symboles pour capteurs 206 Normes 207 Index 208 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 9

Avant-propos L'emploi de l'air pour produire un travail remonte à des milliers d'années. Tout le monde connaît l'utilisation du vent pour la propulsion des bateaux et l'entraînement des moulins. Le mot pneumatique vient du grec «pneuma», qui a de nombreuses acceptions, comme l'haleine ou le souffle. D'une manière générale, on entend par pneumatique la science des mouvements de l'air et des phénomènes liés à l'air. La pneumatique et l'électropneumatique s'utilisent avec succès dans de multiples domaines de l'automatisation industrielle. Des installations de fabrication, de montage et de conditionnement fonctionnent dans le monde entier à l'aide de commandes électropneumatiques. Les progrès technologiques réalisés au niveau des matériaux et des méthodes de conception et de production ont en outre amélioré la qualité et la diversité des composants pneumatiques et contribué ainsi à en généraliser l'utilisation. L'évolution des exigences et les développements techniques ont profondément modifié l'allure des commandes. Dans la partie signaux de commande, le relais est de plus en plus supplanté dans bien des domaines d'application par l'automate programmable, mieux à même de répondre aux besoins accrus de flexibilité. Les commandes électropneumatiques modernes présentent aussi dans la partie puissance des concepts nouveaux adaptés aux impératifs de la pratique industrielle. Nous ne citerons ici comme exemples que les terminaux de distributeurs, l'interconnexion par bus et la pneumatique proportionnelle. Chaque lectrice et chaque lecteur du présent manuel sont invités à contribuer à son amélioration par leurs conseils, leurs critiques et leurs suggestions. Merci de les adresser à did@de.festo.com ou à Festo Didactic GmbH & Co. KG, Postfach 0 07 0, D-7707 Esslingen. Les auteurs Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

2 Terminologie de base de la pneumatique 2.2 Propriétés de l'air L'air se caractérise par sa très faible cohésion ; les forces qui s'exercent entre les molécules d'air sont donc négligeables dans les conditions de service usuelles en pneumatique. L'air, tout comme l'ensemble des gaz, n'a pas de forme bien définie Sa forme varie sous l'effet du moindre effort et s'adapte à l'espace maximal disponible. 2.2. Loi de Boyle-Mariotte L'air peut se comprimer (compression) et tend naturellement à se dilater (expansion). Ce sont ces propriétés que décrit la loi de Boyle-Mariotte : à température constante, le volume d'une quantité de gaz enfermée dans une enceinte est inversement proportionnel à la pression absolue. En d'autres termes, le produit du volume par la pression absolue est constant pour une quantité de gaz donnée. p V p2 V2 p V constante F F 2 F V p V 2 p 2 V p Fig. 2.2 : Loi de Boyle-Mariotte Exemple de calcul On comprime de l'air se trouvant à la pression atmosphérique à /7 de son volume. Quelle est la pression qui s'établit si la température reste constante? p V p2 V 2 V V2 p2 p, remarque : V 2 V 7 p = p amb = 00 kpa = bar p 2 = 7 = 700 kpa = 7 bar en absolu Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 9

Production d air comprimé et alimentation en air comprimé 2 2 Fig..6 : Manodétendeur sans orifice de décharge Vue en coupe et symbole.6. Lubrificateur En général, il n'y a pas lieu de lubrifier l'air comprimé produit. Si des pièces mobiles de distributeurs et vérins ont toutefois besoin d'une lubrification externe, l'air comprimé doit être suffisamment et constamment enrichi d'huile. La lubrification de l'air comprimé doit toujours se limiter aux parties d'une installation ayant besoin d'air lubrifié. L'huile cédée à l'air comprimé par le compresseur ne convient pas à la lubrification de composants pneumatiques. Les vérins à joints résistant à la chaleur ne doivent pas s'utiliser avec de l'air comprimé lubrifié car la graisse spéciale de l'huile risque sinon d'être lessivée. Si l'on veut convertir à de l'air comprimé non lubrifié des systèmes préalablement utilisés avec graissage, il faut renouveler le graissage d'origine des distributeurs et vérins, lequel pourrait éventuellement avoir été lessivé. 8 7 6 2 4 5 : tubulure montante ; 2 : limiteur de débit ; : clapet sphérique ; 4 : tube plongeur ; 5 : huile ; 6 : clapet anti-retour ;7 : canal ; 8 : chambre de goutte-à-goutte Fig..7 : Lubrificateur à air comprimé Vue en coupe et symbole Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 4

4 Actionneurs et organes de sortie 4.2 Vérins à double effet Le mode de construction ressemble à celui du vérin à simple effet. Il n'y a cependant pas de ressort de rappel, et les deux orifices de raccordement s'utilisent l'un pour l'alimentation et l'autre pour la mise à l'échappement. Le vérin à double effet a l'avantage de pouvoir fournir du travail dans les deux sens. Ses possibilités d'utilisation sont de ce fait multiples. La force transmise à la tige du piston à l'aller est un peu supérieure à celle du retour, puisque la surface exposée à l'air comprimé du côté du piston est plus grande que du côté de la tige. Fig. 4.5 : Vérin à double effet Vue en coupe et symbole Tendances de développement Le développement du vérin pneumatique s'oriente dans les directions suivantes : détection de position sans contact utilisation d'aimants sur la tige du piston pour déclenchement de contacts Reed (interrupteurs à lames souples) ; freinage de lourdes charges ; vérins sans tige pour environnements à place restreinte ; autres matériaux que le plastique ; revêtement/enveloppe de protection contre les influences nocives de l'environnement, par exemple résistance aux acides ; plus grande charge admissible ; applications robotiques à propriétés particulières, telles que tiges de piston antirotation ou tiges creuses pour ventouses. 4.2. Vérins à amortissement en fin de course Quand un vérin déplace de grosses masses, on utilise un amortissement en fin de course afin d'éviter les butées trop rudes et endommagements du vérin. Avant que ne soit atteinte la fin de course, un piston d'amortissement coupe l'échappement direct de l'air. Une petite section d'échappement, souvent réglable, reste néanmoins libre. La vitesse de déplacement se réduit de plus en plus dans la dernière partie de la course. Il convient de veiller à ne jamais tourner complètement les vis de réglage car, sinon, la tige du piston ne peut pas atteindre la fin de course considérée. 48 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

4 Actionneurs et organes de sortie 4.5. Vitesse du piston La vitesse du piston de vérins pneumatiques dépend de la force antagoniste, de la pression de l'air, de la longueur de la conduite, de la section de la conduite reliant l'organe de réglage et l'organe de travail ainsi que du débit traversant l'organe de réglage. Elle est en outre influencée par l'amortissement en fin de course. La vitesse moyenne du piston de vérins standard est comprise entre environ 0, et,5 m/s. Des vérins spéciaux (vérins à percussion ou à impact) permettent d'obtenir des vitesses allant jusqu'à 0 m/s. La vitesse du piston peut se réduire par un limiteur de débit unidirectionnel. Des soupapes d'échappement rapide permettent de l'augmenter. 000 mm/s 000 800 Distribution surdimensionnée avec échappement rapide MVitesse moyenne du piston v 500 00 200 00 50 0 20 Distribution surdimensionnée ou distribution normale avec échappement rapide Distribution normale ou sous-dimensionnée ou avec échappement rapide 0 0 20 40 60 80 00 20 40 60 80 200 220 mm 260 Diamètre du piston D Fig. 4.24 : Vitesse moyenne de pistons en l'absence de charge 4.5.4 Consommation d'air Pour la mise à disposition de l'air et l'évaluation du coût de l'énergie, il est important de connaître la consommation d'air de l'installation. Cette consommation s'indique en litres d'air aspiré par minute. Pour des valeurs données de la pression de travail, du diamètre du piston, de sa course et du nombre de courses par minute, la consommation d'air se calcule comme suit : Consommation d'air = Taux de compression Surface du piston Course Nombre de courses par minute Taux de compression = 0, + Pression de travail (in kpa) 0, 60 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

5 Distributeurs Les distributeurs à tiroir coulissant permettent tous les modes de commande : manuel, mécanique, électrique ou pneumatique. Ces modes de commande peuvent aussi s'employer pour le rappel du distributeur en position initiale. 4 4 2 5 4 5 4 2 2 Fig. 5.7 : Distributeur pneumatique 5/2 Vue en coupe et symbole 5.6.2 Distributeur pneumatique 5/2 bistable Le distributeur pneumatique 5/2 bistable, actionné des deux côtés par air comprimé, a une fonction de mémoire. Le distributeur commute sous l'effet de signaux pneumatiques alternativement appliqués aux orifices 4 et 2. La position de commutation se maintient à la coupure du signal jusqu'à l'arrivée du signal opposé. 4 2 4 2 5 4 5 4 2 2 4 2 4 2 5 4 5 4 2 2 Fig. 5.8 : Distributeur pneumatique 5/2 bistable, principe du tiroir coulissant Vues en coupe et symboles Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 8

5 Distributeurs 5.6. Électrodistributeur 5/ piloté La Fig. 5.2 montre les deux positions de commutation d'un électrodistributeur 5/2 piloté. Au repos, le piston est en butée à gauche (Fig. 5.2). Les orifices et 2 ainsi que 4 et 5 sont en communication. Quand un courant circule dans la bobine de l'électroaimant, le piston se déplace jusqu'en butée à droite (Fig. 5.22). Dans cette position, les orifices et 4 ainsi que 2 et sont en communication. À la coupure du courant dans la bobine, le piston revient au repos sous l'action de la force du ressort. L'air de pilotage est évacué par l'orifice 84. 4 4 2 84 5 4 84 5 4 2 82 Fig. 5.2 : Électrodistributeur 5/2 piloté, non actionné 4 4 2 84 5 4 84 5 4 2 82 Fig. 5.22 : Électrodistributeur 5/2 piloté, actionné Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 85

6 Clapets, vannes de contrôle de débit et de pression, combinaisons 6.. Sélecteur à deux entrées : fonction ET logique Le sélecteur à deux entrées a deux entrées et une sortie 2. Il ne débite qu'en présence de deux signaux d'entrée. La présence d'un signal sur une seule des deux entrées bloque le passage en raison des forces différentielles s'exerçant sur le tiroir. Si les signaux d'entrée n arrivent pas en même temps et à pression d entrée identique, c'est le dernier arrivé qui est transmis en sortie. Si les pressions des signaux d'entrée ne sont pas les mêmes, c'est la plus forte pression qui ferme le sélecteur, et la plus faible qui est transmise à la sortie 2. Le sélecteur à deux entrées s'utilise principalement dans des commandes de verrouillage, fonctions de contrôle ou combinaisons logiques ET. 2 2 2 Fig. 6.2 : Sélecteur à deux entrées : fonction ET Vues en coupe et symbole 6..4 Sélecteur de circuit : fonction OU logique Ce sélecteur possède deux entrées et une sortie 2. Quand de l'air comprimé est appliqué à l'entrée, le piston obture l'entrée de droite, l'air passe de l'entrée de gauche en 2. Quand l'air passe de l'entrée de droite en 2, l'entrée de gauche est obturée. Au retour de l'air, quand le distributeur en amont est mis à l'échappement, les conditions de pression font que le piston reste dans la position prise précédemment. Ce sélecteur est également désigné par circuit OU. Si l'on veut actionner un vérin ou un organe de commande depuis deux points ou plus, il faut toujours utiliser un ou plusieurs sélecteurs de circuit. 2 2 2 Fig. 6. : Sélecteur de circuit : fonction OU Vues en coupe et symbole 94 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

9 Bases de l électrotechnique I U = 2 V + S 4 P Fig. 9.2 : Circuit à courant continu Sens conventionnel du courant Lorsque l'interrupteur est fermé, le récepteur est traversé par un courant I. Les électrons transitent du pôle négatif vers le pôle positif de la source de tension. Avant de découvrir l'existence des électrons, on considérait que le courant allait du «plus» vers le «moins». C'est ce sens qui est encore utilisé dans la pratique. Il est appelé «sens conventionnel du courant électrique». 9.2 Loi d'ohm La relation entre tension, intensité du courant et résistance se décrit par la loi d Ohm. Cette loi dit que dans un circuit électrique comportant une résistance électrique donnée, l'intensité du courant varie dans les mêmes proportions que l'amplitude de la tension, c'est-à-dire que : si l'amplitude de la tension augmente, l'intensité du courant augmente également ; si l'amplitude de la tension baisse, l'intensité du courant baisse également. U R I U Tension Unité : volt (V) R Résistance Unité : ohm ( ) I Intensité du courant Unité : ampère (A) 9.2. Conducteur électrique On entend par courant électrique le déplacement orienté de porteurs de charge. Un courant ne peut circuler dans un matériau que si ce dernier comporte suffisamment d'électrons libres. Les matériaux dans lesquels c'est le cas s'appellent conducteurs électriques. Les matériaux particulièrement bons conducteurs sont les métaux comme le cuivre, l'aluminium et l'argent. La technique de commande fait principalement appel à des conducteurs en cuivre. Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 9

0 Composants et sous-ensembles de la partie signaux de commande électriques Barrière à transmission La barrière à transmission présente des unités d'émission et de réception séparées. Les composants se montent de telle manière que l'émetteur rayonne directement en direction du récepteur. À la coupure du rayon lumineux, la sortie est activée. Émetteur Récepteur Émetteur Récepteur Fig. 0.0 : Barrière à transmission Principe, symbole Barrière à réflexion Dans la barrière à réflexion, émetteur et récepteur sont juxtaposés dans un même boîtier. Le réflecteur se monte de telle manière que le rayon lumineux émis par l'émetteur se réfléchisse pratiquement en totalité sur le récepteur. À la coupure du rayon lumineux, la sortie est activée. Récepteur Récepteur Émetteur Réflecteur Émetteur Réflecteur Fig. 0. : Barrière à réflexion Principe, symbole Détecteur à réflexion Émetteur et récepteur du détecteur à réflexion sont juxtaposés dans un même composant. Quand la lumière tombe sur un corps réfléchissant, elle est renvoyée au récepteur, et la sortie du capteur commute. En raison de son principe de fonctionnement, un détecteur optique ne peut s'utiliser que si la pièce ou l'élément de machine à détecter présente un haut pouvoir de réflexion (p. ex. surfaces métalliques, couleurs claires). Récepteur Récepteur Émetteur Émetteur Fig. 0.2 : Détecteur à réflexion Principe, symbole Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 7

Descriptions de cycles de travail.2. Réceptivité Une transition est le lien entre deux étapes. Elle indique une possibilité d'évolution. Une transition se représente par un trait perpendiculaire à la ligne reliant les deux étapes. Exception En cas de reprise de séquence, la transition peut, pour des raisons de meilleure lisibilité, être placée sur un segment de liaison horizontal. Règle la plus importante Pour créer une séquence correcte, les étapes et les transitions doivent toujours alterner! 7 7 (Presse en haut) 8 Bouton-poussoir actionné (S) et presse en haut (B) (Presse en haut) 8 S*B ( Presse en bas) Presse en bas (B2) ( Presse en bas) B2 Fig..5 : Exemples de réceptivités La réceptivité ou condition de transition se place à droite de la transition. Il est possible d'affecter un nom à une transition. Pour éviter toute confusion, ce nom se place à gauche, entre parenthèses. Nota : Le point ou l'astérisque utilisé décrit un opérateur ET, le signe plus un opérateur OU. Les négations ou inversions se représentent par une barre surmontant le nom de la variable. Pour passer à l'étape suivante à l'issue d'une durée déterminée, on utilise une réceptivité dépendant du temps. La réceptivité contient alors le temps et l'état de l'étape active, les deux séparés par une barre oblique Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 5

2 Architecture des schémas Chemins de courant Les différents chemins de courant d'une commande électropneumatique se tracent juxtaposés sur le schéma unifilaire et se numérotent en continu. Le schéma unifilaire d'une commande électropneumatique représenté à la Fig. 2.4 présente 0 chemins de courant. Les chemins de courant à 8 font partie du circuit de commande, les chemins de courant 9 et 0 du circuit principal. 24 V S 4 2 4 5 6 7 8 9 0 S2 K B B p K B2 K4 K 2 K 2 4 4 4 4 4 4 4 24 24 K2 4 4 K K4 K2 2 42 2 K4 S 2 2 K A A2 K2 A A2 K A A2 K4 A A2 P M 0 V 0 7 2 2 6 9 2 5 8 S = interrupteur général ; S2 = bouton-poussoir de démarrage ; S = bouton-poussoir d'acquittement ; B/B2 = détecteurs de fin de course ; B = manocontact Fig. 2.4 : Schéma électrique (unifilaire) d'une commande électropneumatique Repérage des composants Les composants représentés sur le schéma électrique d'une commande s'identifient par des lettres, comme indiqué dans le tableau. Les composants repérés par la même lettre se numérotent en continu (p. ex. S, S2, etc.). Les capteurs et bobines de distributeurs doivent être représentés à la fois sur le schéma pneumatique et sur le schéma électrique. Pour assurer la cohérence et la bonne lisibilité, les symboles doivent être désignés et numérotés de la même manière sur les deux schémas. Si un détecteur de fin de course, par exemple, a été désigné par S sur le schéma pneumatique, il faut utiliser la même désignation sur le schéma électrique. 68 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

Mesures de sécurité dans les commandes électropneumatiques.4.2 Arrêt d'urgence L'interrupteur d'arrêt d'urgence est actionné par l'opérateur en cas d'urgence. En cas d'actionnement manuel direct, il doit comporter un bouton coup-de-poing. Un actionnement indirect par corde à tirer ou pédale est autorisé. S'il existe plusieurs postes de travail ou de commande, chacun doit être équipé d'un interrupteur d'arrêt d'urgence. La couleur de l'élément d'actionnement de l'arrêt d'urgence est le rouge vif. La surface située sous l'interrupteur doit être repérée par la couleur opposée qu'est le jaune. Après actionnement de l'arrêt d'urgence, les moteurs et actionneurs s'immobiliser rapidement, et, dans la mesure du possible, la commande doit être séparée de l'alimentation en énergie électrique et pneumatique. Les restrictions suivantes sont à prendre en compte : Si l'éclairage est nécessaire, il ne faut pas qu'il soit coupé. Les dispositifs auxiliaires et freins destinés à l'immobilisation rapide ne doivent pas devenir inopérants. Les pièces serrées ne doivent pas se desserrer. Des mouvements de recul doivent être amorcés, si nécessaire, par l'actionnement du dispositif d'arrêt d'urgence. Ils ne doivent toutefois s'exécuter que si c'est possible sans danger..4. Éléments de commande d'une commande électropneumatique Outre l'interrupteur général et l'interrupteur d'arrêt d'urgence, une commande électropneumatique comporte d'autres éléments de commande. La figure suivante montre un exemple de panneau de commande. Interrupteur général Arrêt d'urgence Manuel Mise en référence Ouvrir pince Automatique Marche cycle continu Start cycle unique Pas à pas Fermer pince Arrêt cycle continu Fig..7 : Panneau de commande d'une commande électropneumatique (exemple) 86 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

4 Symboles Fonction Limiteur de débit unidirectionnel, réglable Symbole 2 Soupape d échappement rapide 2 Sélecteur à deux entrées 2 Sélecteur de circuit 2 Tableau 4.2 : Symboles pour soupape d'échappement rapide, sélecteur à deux entrées et sélecteur de circuit 4..5 Symboles pour vannes de contrôle de pression Les vannes de contrôle de pression s'utilisent : pour maintenir une pression constante (manodétendeur), pour commuter en fonction de la pression (soupape de séquence). Dans une commande électropneumatique, on peut également remplacer une soupape de séquence par un distributeur commandé en fonction du signal d'un manocontact ou d'un capteur de pression. Fonction Symbole Manodétendeur réglable sans orifice de décharge 2 Manodétendeur réglable avec orifice de décharge 2 Tableau 4. : Symboles pour vannes de contrôle de pression 98 Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702

4 Symboles Fonction Symboles Actionneur électromécanique d un relais à courant alternatif Actionneur électromécanique d un relais à rémanence Actionneur électromécanique d un distributeur Tableau 4.26 : Symboles pour actionneurs électromécaniques (suite) 4.2. Symboles pour relais et contacteurs Fonction Symboles Relais à trois contacts NO et un contact NF Relais temporisé à la retombée Relais temporisé à l'attraction Relais à rémanence En cas d'application d'une tension à la connexion de l'enroulement repérée par *, le contact s'indique aux points repérés par *. * * * Relais clignotant 5/min Contacteur à un contact NF et un contact NO Tableau 4.27 : Symboles pour relais et contacteurs (représentation synoptique) Festo Didactic GmbH & Co. KG 5702 205