sghhhf hhfhhj gbjgbj bsghh hfhh jgbjgbbs bbsghhhf ;y dpi LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ CHAPITRE 1 CHAPITRE 1 LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ Le monde industriel est en évolution constante. Pour faire face aux exigences sans cesse croissantes issues de la compétitivité, l automatisation des équipements s impose. En effet, l automatisation permet de réduire au minimum le coût des différentes étapes de la production et d améliorer la qualité des produits pour répondre aux exigences de la clientèle. Ce chapitre est divisé en 4 sections. Vous y étudierez les différents éléments constituant un système automatisé. De plus, vous vous familiariserez avec le fonctionnement d un système automatisé de traitement et d ensachage d agrégats en apprenant le fonctionnement des différentes phases qui le composent. h jgbjgbjg hjkoop;y hlkjg gbjgbbsgh fhhj koop;y hlk bjgbjgb hlkj jgbbsghh koop;y op;y hfhhjko op;y hlkj gbjgbjgbbsghh hhfhhjkoop hjkoop;y ;aes hlkjgbj bbsghh hjkoop;y dpi jgbjgbj hhjkoop;y 1.1 AUTOMATISMES PROGRAMMABLES À l origine, les automatismes programmables étaient réservés à des applications industrielles nécessitant un volume de traitement d information important. Cependant, grâce à la simplicité de la mise en oeuvre d un système automatisé basé sur l utilisation d automates programmables, l automatisation s applique de plus en plus fréquemment à des équipements de tous genres. Dans cette section, vous étudierez la structure d un système automatisé de même que les niveaux de communication pouvant y intervenir. Figure 1.1 Structure d un système automatisé PARTIE OPÉRATIVE Actionneurs Pré-actionneurs Communication s Interfaces d'entrées PARTIE COMMANDE Traitement de l'information Dialogue (pupitre de commande, console, etc...) organigramme des étapes ou séquences Structure d un système automatisé De façon générale, tout automatisme comporte 2 parties qui coopèrent et dialoguent : la partie opérative et la partie commande. La figure 1.1 schématise les interrelations entre ces parties d un automatisme. Autres machines Opérateur 1.1
CHAPITRE 1 LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ Partie opérative La partie opérative, également appelée processus, constitue l unité de travail qui exécute la tâche dictée par la partie commande. Elle se compose généralement de 2 types d éléments : les capteurs et les actionneurs. s Les capteurs servent à détecter des positions physiques, des pressions, des températures, des forces, des vitesses, etc. L information captée par la partie opérative est transmise à la partie commande par l intermédiaire d une interface d entrée. Les capteurs se divisent en 2 groupes : les capteurs tout ou rien et analogiques. Les capteurs tout ou rien fournissent une information électrique binaire. La figure 1.2 montre différents types de capteurs. Les capteurs analogiques fournissent une information électrique à intensité variable en courant (4-20 ma) ou en tension (0-10 V). Cette information est convertie en valeur numérique et stockée dans un registre de l automate pour être ensuite traitée par la partie commande. Actionneurs Les actionneurs sont les éléments de puissance permettant d engendrer les mouvements de rotation ou de translation dans la partie opérative. On distingue 3 catégories d actionneurs pour répondre aux besoins variés des machines : les actionneurs électriques, qui transforment l énergie électrique en énergie mécanique sous forme de mouvement de rotation (moteur) ou de translation (électroaimant); Figure 1.2 s les actionneurs pneumatiques, qui transforment l énergie pneumatique en mouvement de rotation (moteur pneumatique) ou de translation (vérin); avec contact de proximité inductif de proximité les actionneurs hydrauliques, qui transforment l énergie hydraulique en mouvement de rotation (moteur) ou de translation (vérin). Les actionneurs hydrauliques sont utilisés pour engendrer des mouvements nécessitant beaucoup de force. type réfléchi type séparé Un préactionneur est un élément qui, sur réception d un ordre de la partie commande, fournit à l actionneur qui lui est associé l énergie requise pour fonctionner. Les préactionneurs utilisés avec les actionneurs électriques sont principalement les contacteurs magnétiques et les variateurs de vitesse. Pour les actionneurs pneumatiques et 1.2
LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ CHAPITRE 1 hydrauliques, les préactionneurs les mieux adaptés à la tâche sont les distributeurs électropneumatiques ou électrohydrauliques, selon le cas. Partie commande La partie commande, aussi appelée automate, regroupe l ensemble des composants utilisés pour le traitement de l information permettant d émettre des ordres vers la partie opérative. La partie commande peut avoir à traiter des éléments de logique combinatoire et séquentielle, des opérations logiques et numériques en effectuant des opérations sur des valeurs alphanumériques ou numériques, et des fonctions d asservissement en boucle fermée. Le traitement de l information est appelé à coordonner 3 dialogues. 1. Le dialogue entre la partie commande et la partie opérative commande les actionneurs au moyen des préactionneurs. 2. Le dialogue homme-machine permet d exploiter la machine en émettant des consignes de marche ou d arrêt (par l intermédiaire de boutons-poussoirs, de boutons sélecteurs, de roues codeuses, etc.) et en recevant de l information sur l état de la machine (visualisé a l aide de lampes témoins, d afficheurs numériques à 7 segments, etc.). 3. Le dialogue entre les parties commande des machines rend possible l échange d information entre plusieurs machines pouvant participer à une même production. Communication dans un système automatisé Niveaux de commande Pour s ajuster à l évolution continue d un processus réparti entre plusieurs unités de production, un système automatisé doit être mis en liaison avec ses composants afin de permettre des échanges d information de différents niveaux. Un système de production automatisé utilise à cette fin 3 niveaux de commande assurant des fonctions définies; ce sont les niveaux de commande 0, 1 et 2. Le niveau 0 permet l acquisition d information et la commande des actions de la partie opérative. Les capteurs et les préactionneurs tout ou rien sont reliés à l automate programmable par une liaison fil à fil. Le niveau 1 permet la coordination au moyen d échanges d information entre les éléments de traitement. Un câble d interconnexion raccorde les automates les uns aux autres par l intermédiaire de connecteurs prévus à cette fin. Lorsque l on branche un terminal de programmation sur le réseau, on peut avoir un accès direct aux programmes résidant dans les différents automates. Dans les applications industrielles, on distingue 2 types de réseaux. Les réseaux homogènes sont constitués par des automates programmables de même nature et compatibles. Les réseaux hétérogènes utilisent des éléments interconnectés de nature différente (automates programmables, machines à commande numérique, robots). La figure 1.3 montre des liaisons par réseaux utilisant un réseau homogène et un réseau hétérogène. 1.3
CHAPITRE 1 LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ Figure 1.3 Liaisons par réseaux Calculateur Réseau hétérogène Interfaces de communication numérique de robot Réseau homogène Le niveau 2 permet la supervision des différentes unités de production. On y assure la centralisation de l information et le dialogue avec d autres organes de communication. Le dialogue de supervision assure la conduite du système de production. Il permet : de lancer des campagnes de production; d effectuer des réglages; d afficher des messages; de gérer les défauts; de produire des statistiques sur la production; de gérer l entretien préventif. La figure 1.4 résume les différents niveaux de commande en identifiant les liaisons pour chacun de ces niveaux. 1.4
LE FONCTIONNEMENT D UN SYSTÈME AUTOMATISÉ CHAPITRE 1 Figure 1.4 Niveaux de commande Niveaux de commande Moyens de communication Supervision Niveau 2 Système de supervision Réseau hétérogène de la machine Niveau 1 Réseau homogène Liaison fil à fil de puissance et acquisitions Niveau 0 Série Parallèle Analogique Tout ou rien Numériques Analogiques 1.5