SERIE S SCIENCES DE L INGENIEUR GENIE ÉLECTRIQUE Durée de l épreuve : 1 heure. Les calculatrices ne sont pas autorisées Evaluation 2 V1 - Correction Indiquez votre nom et prénom et votre classe Ce feuillet sera rendu à la fin de l épreuve avec votre feuille de copie. Votre note : Toutes les réponses doivent être justifiées. /25 + 2 points BONUS GRAFCET (EVALUATION DES CONNAISSANCES) Analyser un diagramme décrivant l'enchaînement temporel des différentes tâches. Difficulté : On désire utiliser le manipulateur pour effectuer une tâche de transport de pièces selon une trajectoire (1 2 3 4) définie sur la vue n 1. La cadence de travail est égale à 700 cycles/heure. Enoncé de la problématique On se propose de surveiller la durée d'exécution d'un cycle. Elle ne doit pas dépasser un temps prédéfini qui supposerait un déréglage de la Partie Opérative. De plus, le cahier des charges demande de prévoir le déclenchement d'une alarme au bout de 3 dépassements de la durée enveloppe fixée à 5,5s (55 dixièmes) afin de favoriser une optimisation du réglage (temps supérieur d'environ 10% de la durée normale d'un cycle). Une fois ce réglage effectué, un acquittement permet la reprise du cycle de production. 1
Poste de chargement 150 mm Vue n 1 y 1 2 30 O x Zone hachurée : Zone de collision 3 Le mouvement est dans le plan (O, x, y). Le module d élévation est fixe. 4 Poste de déchargement Solution proposée Cette solution est décrite ci-dessous et comporte les deux Grafcet GESDEF et GPNDEP : GESDEF décrit la surveillance du temps enveloppe (description d un point de vue fonctionnel), GPNDEP décrit l évolution normale du cycle d un point de vue Partie Commande (page suivante) 2
Remarque : D après la syntaxe utilisée en cours, on note : /T/Xn/N une temporisation de N seconde en cours (Nd si durée en dixièmes), T/Xn/N une temporisation terminée. Identification des actionneurs et des capteurs REPERE NATURE ACTIONNEUR PRE-ACTIONNEUR R rotation base 2 vérins simple effet distributeur 5/2 bistable H Translation horizontale vérin double effet distributeur 5/2 bistable Hdef Signalisation alarme voyant Ss Serrage vérin simple effet distributeur 5/2 monostable REPERE EVENEMENT A DETECTER TYPE DE CAPTEUR r i, h i, s Position des axes du bras manipulateur capteurs inductifs NO 3
Travail demandé Question n 1 : Tracer sur le Grafcet GESDEF le parcours de l information correspondant aux 3 situations suivantes : 1. La durée du cycle est correcte (parcours 1) : Trajet BLEU 2. La durée du cycle est trop longue et le nombre de cycles présentant déjà ce défaut est égal à 2 (parcours 2), Trajet ROUGE 3. La durée du cycle est trop longue pour la première fois (parcours 3). Trajet VERT Question n 2 : Proposer une traduction du point de vue Partie Commande des réceptivités ou actions suivantes : Cycle GPNDEP lancé : X1 Fin GPNDEP et durée cycle correcte : X9. T/X11/55d Fin GPNDEP et durée trop longue : X9. /T/X11/55d Nombre de cycles inférieur à 3 : Compt_Cycle < 3 (Compt_Cycle : choix arbitraire) Nombre de cycle égal à 3 : Compt_Cycle = 3 Contrôle de la durée du cycle : T Compter le nombre de cycles défectueux : Compt_Cycle = Compt_Cycle + 1 Autoriser l exécution d un nouveau cycle : X12 Question n 3 : Compléter la transition 10 du graphe GPNDEP. X12 4
Comprendre l'enchaînement des tâches d un système de commande à plusieurs GRAFCET. Difficulté : Tour à commande numérique 1. Présentation générale. Une entreprise de fabrication de pièces mécaniques est organisée en îlots de production car sa fabrication est stabilisée. L îlot de production, pour réaliser cette famille de pièces, est constitué d un poste de préparation des pièces avant usinage, d un centre de tournage commande numérique (voir photographie ci-contre) et d un poste de contrôle qualité et de conditionnement. La figure ci-dessous présente une famille de trois pièces (les outils nécessaires à la réalisation de ces pièces sont représentés sur les surfaces à usiner) Le système étudié se limite à la machine à commande numérique. Le temps de passage de la fabrication d un type de pièce à un autre type doit être limité au temps de changement de programme. Pour cette raison tous les outils nécessaires à la réalisation de la famille de pièces sont montés de façon permanente sur la machine. Le changeur d outil positionne ces outils en fonction de la programmation de l usinage de la pièce. 5
Dans l analyse fonctionnelle (non présentée ici) on peut dissocier la fonction «exécuter les mouvements» en trois types de mouvements : Le mouvement de coupe (rotation de la pièce A), Le mouvement d avance (translations du chariot B), Le mouvement de changement d outils (changeur d outils C). Tous ces mouvements sont ordonnés lors de la programmation et sont gérés par l automate de la machine. Le mouvement de changements d outils est effectué par une tourelle porte-outils sur laquelle sont montés huit outils. La rotation de cette tourelle permet de positionner l outil qui usine la pièce. La tourelle est dotée de deux sens de rotation. L évolution de la tourelle d un emplacement à un autre est gérée par l automate par une succession de rotations de 1/8 de tour qui durent 3 secondes chacune. Les emplacements de la tourelle sont repérés comme ci-contre. 2. Analyse fonctionnelle. La pièce 1 de la famille de pièce présentée lors de la présentation générale nécessite l utilisation successive des outils disposés aux emplacements 0, 2 et 1 (voir les repérages des positions sur la tourelle). Au cours de l usinage il sera nécessaire de faire tourner la tourelle afin d amener les trois outils en position d usinage. Question n 1 : afin de justifier l utilisation d une tourelle possédant deux sens de rotation, on vous propose de compléter le tableau ci-dessous qui permet de calculer le temps passé par la pièce 1 sur la machine dans les deux cas suivants : La tourelle n a qu un sens de rotation (SENS 1), La tourelle a deux sens de rotation (SENS 1 et SENS 2) Suite des opérations nécessaires pour l usinage de la pièce Opération 1 : dressage et chariotage réalisés par l outil placé à l emplacement 0 Opération 2 : rotation de la tourelle amenant l outil 2 en position d usinage Opération 3 : réalisation des gorges par l outil placé à l emplacement 2 Opération 4 : rotation de la tourelle amenant l outil 1 en position d usinage Opération 5 : tronçonnage réalisé par l outil placé à l emplacement 1 Opération 6 : rotation de la tourelle amenant l outil 0 en position d usinage Totaux des évolutions tourelle et du temps passé par la pièce sur la machine 1 sens de rotation 2 sens de rotation Nombre Nombre d évolutions Temps(s) d évolutions Temps(s) tourelle tourelle 12 12 2 6 2 6 10 10 7 21 1 3 6 6 7 21 1 3 16 76 4 40 12 x ½ point soit 6 points 6
3. Analyse de la partie opérative. Ce dessin d ensemble de la partie opérative (non présenté ici) laisse apparaître la présence de deux vérins A et B. Leur rôle respectif est : Pour le vérin A : lorsque sa tige est en position "Avancer", il autorise le mouvement en rotation du changeur d outils, lorsque sa tige est en position "Reculer", le changeur d outils ne peut pas tourner (roue libre). Pour le vérin B : son déplacement permet par une crémaillère d entraîner le changeur d outils en rotation, sens 1 (mouvement "Reculer") ou sens 2 (mouvement "Avancer") si ce dernier est autorisé par le vérin A. 4. Analyse de la partie commande. La figure ci-après présente, sous la forme de GRAFCET écrits d un point de vue partie opérative, l enchaînement des actions permettant l évolution de la tourelle porte-outils d une position courant à une position demandée. 7
2 points Question n 2 : que fait la tourelle pendant que l étape 102 est active? Pendant que l étape 102 est active, la tourelle tourne d un pas dans le sens 1. Question n 3 : compléter, sur le GRAFCET proposé ciaprès, la séquence 300-305 qui permet de faire tourner la tourelle d un pas dans le sens 2. X104 Avancer piston vérin A Piston vérin A avancé Avancer tige vérin B Tige vérin B avancée Reculer piston vérin A Piston vérin A reculé 1 point Reculer tige vérin B Tige vérin B reculée 4 points / X104 Les GRAFCET donnés décrivent le cycle permettant de faire évoluer la tourelle d une position courante vers une position demandée. Le sens de rotation de la tourelle dépend de la valeur de l information «Sens_1». La valeur de cette information est calculée par la partie commande afin de limiter la durée de déplacement de la tourelle. Question BONUS : en analysant l algorithme de détermination du sens de rotation en annexe, complétez le tableau suivant en donnant les valeurs des variables «Compteur» et «Sens_1» pour les trois cas proposés. Valeur de VC Valeur de VD Valeur de «Compteur» Valeur de «Sens_1» 0 2 2 1 2 1 7 0 1 0 7 0 2 points BONUS 8
Algorithme de détermination du sens de rotation Définition des variables utilisées : VC : octet (8 éléments binaires) représentant la position courante de la tourelle, VD : octet représentant la position demandée pour la tourelle, VT : octet utilisé à titre temporaire pour ne pas modifier le contenu de VC lors du traitement, «Compteur» : mot utilisé à titre temporaire, «Sens_1» : élément binaire dont la valeur vaut 1 si le sens de rotation de la tourelle est le sens 1 et o si le sens de la tourelle est le sens 2. 9