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Microtech L. ARAGON Automatisme
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CHAPITRE :AUTOMATISME
Ce quil faut savoir
Ltude de la commande et de la motorisation des systmes permet de dcouvrir
lorganisation des chanes d'nergie et des chanes d'information des systmes ou des produits
dots dune motorisation lectrique ou pneumatique.
Cela permet galement dapprhender les contraintes de conception dun produit ou
dun systme dues sa motorisation, lacquisition de linformation et lintgration de ses
fonctions.
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Chapitre : Automatisme .............................................................................................................1
I. Description des microsystmes ......................................................................................3
1. Description du fonctionnement global ....................................................................... 3
Actigramme (SADT)...................................................................................................... 3
Chronogramme............................................................................................................... 4
Grafcet............................................................................................................................ 4
Organigramme................................................................................................................4
2. Structure dun microsystme...................................................................................... 5
II. La chane dnergie ........................................................................................................ 61. Lnergie .................................................................................................................... 6
Energie lectrique........................................................................................................... 6
Energie pneumatique......................................................................................................7
2. Organisation de la chane dnergie ........................................................................... 8
La chane dnergie pneumatique................................................................................... 8
La chane dnergie lectrique .......................................................................................9
III. La chane dinformation ........................................................................................... 10
1. Linformation ........................................................................................................... 10
Nature des informations ............................................................................................... 10
Codage des informations .............................................................................................. 10
2. Organisation de la chane dinformation..................................................................12Acqurir les informations............................................................................................. 12Traiter les informations en combinatoire ..................................................................... 13
Traiter les informations en squentiel .......................................................................... 15
IV. Lintgration............................................................................................................. 19
Fiche ressource : LES CAPTEURS ..................................................................................... 20
Fiche ressource : La boucle de mise en nergie ................................................................... 21
Fiche ressource : Le GEMMA et le GRAFCET de conduite............................................... 22
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I. Description des microsystmes
1.Description du fonctionnement global
Actigramme (SADT)
Ce diagramme prcise les diffrents flux du systme permettant de raliser la fonction
globale. Il peut tre dcompos sur plusieurs niveaux.
A-0
FONCTION
GLOBALEMOE MOS
systme
Donnes de contrle
A1
FONCTION 1MOE
Sous
systme
A2
FONCTION 2
A3
FONCTION 3MOS
A0
Sous
systme
Sous
systme
Donnes de contrle
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Chronogramme
Le chronogramme est une description temporelle du microsystme. Il dcrit lenchanement
des tches ralises par le systme ainsi que leur dure
Grafcet
Le Grafcet dcrit lvolution squentielle du processus par une succession dtapes et de
transition
Organigramme
Un organigramme est un ensemble de rgles opratoires
dcrivant lenchanement des actions ncessaires pour
accomplir une tche.
dbut
COMPTER
CP=12
AFFICHER
FIN
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2.Structure dun microsystme
La structure des systmes peut tre reprsente par le schma blocs ci-dessous :
AC
TION
Une chane dnergie permet de raliser laction sur la matire doeuvre, alors quune chane
dinformation permet dacqurir diffrentes informations, de les traiter et denvoyer des
ordres de pilotage aux distributeurs.
Exemple : ACTION=Sortir vrin pousseur
SORTIR
VERIN
POUSS
EUR
Vrinrentr
Vrinsorti
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II. La chane dnergie
1.Lnergie
Energie lectrique
Rseau E.D.F.
Caractris par :
- la nature du courant ( alternatif )- la valeur de la tension- en monophas 230 Volts ( entre Phase-Neutre )- en triphas 400 Volts
- la valeur de la frquence 50 Hz
Schma simplifi dun rseau
Le conducteur PE est le conducteur de protection ( Terre ( Vert-Jaune) )
Adaptation de nos tensions nos besoins
Le transformateur
Tension
U1 (AC)
f1
Tension
U2 (AC)
f2
f1 = f2
le transformateur ne
modifie pas la
frquence
Lalimentation
~TensionU1 AC
Tension
U2 DC
Protection et isolement des appareils
~
L1
N
PE
Le sectionneur en tte assure une protection contre les courts-circuits grce aux
fusibles quil contient.
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Filtre
Rgulateur de pression
Vanne
Manomtre
Lubrificateur
vers la PO
21
3
1 2
Symbole simplifi
vers la PO
d'isolement
Unit de conditionnement
Energie pneumatique
- Une installation pneumatique est alimente par un compresseur dair. La pression usuelle est
de 6 bars.
- Les lignes de tuyauterie ont une pente de 1 cm par m pour permettre llimination de leau
de condensation.
- Chaque tuyau se termine par un pot de condensation et une purge.
- Enfin, avant que lair soit utilis par un systme pneumatique, il doit passer par le POSTE de
CONDITIONNELMENT.
Le poste de conditionnement se trouve le plus proche possible du systme pneumatique. Il
comprend :
Un filtre :
Un rgulateur de pression quip dun manomtre. :
Un robinet disolement :
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2.Organisation de la chane dnergie
La chane dnergie pneumatique
On utilise gnralement de lnergie pneumatique une pression de 6 bars, elle est distribue
aux actionneurs pneumatiques (vrins, moteur pneumatique,) grce aux pr actionneursnomms distributeurs pneumatiques. Cf. docs ressources
Cblage de la chane dnergie pneumatique
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La chane dnergie lectrique
On utilise gnralement une alimentation lectrique de 4,5 400V, elle est distribue aux
actionneurs lectriques (moteurs,) grce aux pr actionneurs nomms contacteurs. Cf.
docs ressources
Cblage de la chane dnergie lectrique (Moteur 400V triphas)
Le sectionneur Q1 : il permet dalimenter le circuit
Le contacteur KM1 : il reoit les ordres de la chane
dinformation et distribue lnergie au moteur
Le relais thermiqueF : il protge le moteur contre les
chauffements provoqus par une surcharge.
Le moteurconvertit lnergie lectrique en nergie
mcanique.
Cblage de la chane dnergie lectrique (Moteur 24v 2 sens de marche))
M
F
KM1
Q1
3 ~
380 v tri.~
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III. La chane dinformation
1.Linformation
Nature des informationsLa nature de l'information peut tre de trois formes : analogique, numrique ou logique.Par exemple, si le phnomne physique dtect est la temprature :
0
20
temprature
0
10100
signal numr ique
0
1( 20)
signal logique
Signal de type ANALOGIQUE Signal de type NUMERIQUE Signal de type LOGIQUE(variant de faon continue (variant de faon discontinue) ou "tout-ou-rien" (TOR)
dans le temps)
Codage des informations
La valeur dun signal analogique ou numrique peut sexprimer dans diffrentes bases de
numrations.
- Une base Bn de numration est un systme libre de n lments (chiffres ou
caractres).
- Un chiffre est un symbole qui reprsente une quantit de base de la base considre.
- Un nombre est une quantit que l'on reprsente par une succession de chiffres de la
base considre
- Bases utilises en automatique ou informatique :
base 2 systme binaire 2 lments 0,1
base 8 systme octal 8 lments 0,1,2,3....6,7
base 10 systme dcimal 10 lments 0,1,2,3....6,7,8,9
base 16 systme hexadcimal 16 lments 0,1,2,3....A,B,C,D,E,F
- Dans le domaine informatique, l'unit d'information lors d'une transmission de
donne est l'octet Un octet est une succession de 8 bits valant 1 ou 0. Une succession de n bits
est galement appele mot.
Numration binaire : (Base 2)
Les chiffres 0 et 1 suffisent exprimer n'importe quel nombre. C'est le langage de base
des systmes automatiques et informatiques : un vnement est vrai (1) ou faux (0).
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Conversion de la base 2 en base 10 :
b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
Exemple : 1 1 0 1
Le passage du binaire au dcimal se fait en additionnant tous les poids des 1 :
1101(2) = 1x 23+ 1x 22+ 0x 21+ 1x 20= 13(10)
Numration hexadcimale : (Base 16)
La base 16 est trs utile car 4 bits binaires permettent de numroter de 0 15 ; il y a
donc correspondance directe entre un caractre hexadcimal et un quartet (4 bits).
Exemple : F(16) = 15 (10) = 1111 (2)
Dcimal Binaire Hexadcimal
0 0000 01 0001 12 0010 23 0011 34 0100 45 0101 5
6 0110 67 0111 78 1000 89 1001 910 1010 A11 1011 B12 1100 C13 1101 D14 1110 E15 1111 F
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2.Organisation de la chane dinformation
Acqurir les informations
Dans un systme automatis, la fonctionacqurir les informations est ralise par les
capteurs. Le rle du capteur est d'envoyer une information, associe auphnomne physique
dtect par le capteur (position, vitesse, temprature, pression, force... etc) :
ACQUERIR LES
INFORMATIONS
phnomne
physique
information
CAPTEUR
Energie
(sous forme lectrique ou autre)
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Traiter les informations en combinatoireDans le domaine des automatismes, l'algbre logique est utilis dans le traitement des
signaux logiques afin de raliser une partie commande cble (lectrique, lectronique,
pneumatique) ou en complment dun traitement squentiel des informations (GRAFCET).
OPERATIONS DE BASE DE L'ALGEBRE LOGIQUE
FONCTION OUI ou galit logique
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S = a
FONCTION NON ou inversion logique
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S = /a
FONCTION ET ou produit logique :
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S =
FONCTION OU ou somme logique
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S =
a S0 0
1 1
a S0 1
1 0
a b S0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
a b S0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
a=1
=1
a
a
b
>=1a
b
S
&a
b
S
a b
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FONCTION NON ET :
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S =
FONCTION NON OU
Table de vrit Equation Schma quivalent lectrique Logigramme
S =
PROPRIETES DE L'ALGEBRE LOGIQUE
Comme en algbre classique, les oprations de base se combinent en des quations sur
lesquelles on opre des transformations en utilisant les proprits ci-dessous.
Commutativit, associativit, distributivit :
commutativit a b = b . a a + b = b + a
associativit a (b c) = (a . b).c a + (b + c) = (a + b) + c
distributivit a (b + c) = a . b + a . c a + (b c) = (a + b) . (a + c)
Rgle de complmentation :
Le complment d'une expression logique s'obtient en complmentant chacun des termes et en
changeant les signes + en et inversement . Donc :
baba=+
baba+=
a b S
0 0 10 1 1
1 0 1
1 1 0
a b S
0 0 10 1 0
1 0 0
1 1 0
a b
a
b
>=1a
b
S
&a
b
S
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Traiter les informations en squentiel
Le GRAphe Fonctionnel de Commande Etapes /Transitions ou GRAFCET est
apparu dans les annes 70. Il est utilis pour la conception, la ralisation et l'exploitation des
systmes automatiss.
C'est une reprsentation graphique qui dcrit l'volution des cycles d'un automatisme
squentiel.
REGLES D'ECRITURE DU GRAFCET :
Le Grafcet se compose :
d'tapes auquelles sont associes desactions
detransitions auquelles sont associes desconditions ( ourceptivits )
de liaisons orientes reliant les tapes aux transitions et les transitions aux tapes
Les tapes actives au dbut du cycle sont nommes tapes initiales et sont indiques
par un carr double.
REPRESENTATION GRAPHIQUE DU GRAFCET :
05 01
entre
tape
sortie
tape initiale
transition
10
11
OUVRIR PORTE
ALLUMER LAMPE
porte ouverte
action associe l'tape 10
action associe l'tape 11
condition associe la transition 10/11
13
vers tape 14
14
depuis tape 13
=1
condition toujours
vraierenvoi de
destination
renvoi
d'origine
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REGLES D'EVOLUTION DU GRAFCET :
Rgle 1 : Situation initiale (tapes initiales)
La situation initiale du Grafcet caractrise le
comportement initial de la P.C. vis--vis de laP.O.
Elle correspond aux tapes actives au dbut du
fonctionnement (tapes initiales indiques par un
carr double). Il y a toujours au moins une tape
initiale.
Rgle 2 : Franchissement d'une transition
L'volution de la situation du Grafcet correspond
au franchissement d'une transition. On passe del'tape n l'tape n+1 lorsque :
la transition est valide : tapes prcdentes
actives.
la condition (rceptivit) associe cette
transition est vraie.
Si ces deux conditions sont ralises, la transition
est obligatoirement franchie.
Rgle 3 : Evolution des tapes actives
Le franchissement d'une transition entrane
simultanment l'activation de toutes les tapes
immdiatement suivantes et la dsactivation de
toutes les tapes immdiatement prcdentes.
Rgle 4 : Franchissements simultans
Plusieurs transitions simultanment
franchissables sont simultanment franchies.Pour montrer cette condition, on reprsente le
groupement de liaisons par deux traits parallles :
divergence ou convergence en "ET" .
Rgle 5 : Activation et dsactivation
simultanes
Si, au cours du fonctionnement, une tape est
simultanment active et dsactive, alors elle
reste active.
n
n+1
elle correspond aux
tape active
au dbut du cycle
transition valide
d =1
Transition franchissable :
Transition franchie :
n
n+1
tape dsactive
transition franchie
d
tape active
13 23
r =1
30
Transitions simultanment franchissables :
condition "r" vraie
Transitions simultanment franchies :
13 23
r
30transition franchie
Situation initiale :
00
01
tapes initiales
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DIFFERENTES STRUCTURES DU GRAFCET :
10
11
12
13
20
21
30
31
0
1
214
10
11
12
13
14
20
21
30
31
0
1
2
Grafcet squence unique (grafcet linaire) : Grafcet squences exclusives :
Grafcet squences simultanes :
Reprise de squence
Saut de squence
divergence en "ou"
convergence en "ou"
divergence en "et"
convergence en "et"
Reprise et saut de squences :
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NIVEAUX DE REPRESENTATION :
Le Grafcet du point de vue systme se situe au niveau du cahier des charges : seules lestches principales du systme sont dcrites. Ce grafcet ne prsume pas des choix faire pour
la PO et la PC :
10
11
12
P.C. P.O.
POUSSER CARTON
dpart cycle
carton vacu
Zones inconnues
Le Grafcet du point de vue P.O. (Partie Oprative) prcise les actions et les mouvements
engendrs par les actionneurs ou les informations provenant des capteurs. La PC est inconnue
mais les choix concernant les actionneurs sont faits :
10
11
12
SORTIR VERIN 3C
RENTRER VERIN 3C13
P.C. P.O.actions
informations
Zone inconnue
dpart cycle
vrin sorti
vrin rentr
Actionneursconnus
Le Grafcet du point de vue P.C. (Partie Commande) exprime les ordres envoys par la PC
vers la PO et les informations attendues en retour. Les choix concernant les practionneurs et
les capteurs sont faits :
10
11
12
Y3013
P.C. P.O.ordres
compte-rendus
Pr-actionneurs
Sdcy
s31
s30
Y31
10
11
12
13
Sdcy
s31
s30
Y31
Avec distributeur bistable : Avec distributeur monostable :
(le vrin reste sorti)
(le vrin rentre)
connus
et capteurs
Entres / sortiesconnues
Y31
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IV. Lintgration
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objet
Zone de dtection
limite qques mm
Face sensible
Dtection d'objet m assif Dtection de l iquide travers une cloison
Fiche ressource : LES CAPTEURS
Dsignation Principe, Caractristique Schma
Interrupteur de position
lectromcanique
ils contiennent un (ou plusieurs) contacts
lectriques commande mcanique.Ils sont constitus d'uncorps, surmont d'unette
adapte au besoin de dtection (galet, poussoir,
tige...).
Tous matriaux dtects, avec contact direct
Interrupteur lame souple(ILS)
Constitu d'un contact lectrique mtallique souple
sensible au champ magntique d'un objet
magntis, provoquant la fermeture du contact.
Utiliss habituellement sur les vrins piston
magntique.
Matriaux magntiques dtects
Dtecteurs de pression
(pressostat, vacuostat)Constitus d'une membrane lastique qui
se dforme sous laction de la pression (ou
du vide) dtecter, provoquant la
fermeture dun contact.Pression pneumatique
Dtecteur photolectriquede type barrage Un metteur de lumire est plac face un
rcepteur photosensible : lorsqu'un objet non-
translucide coupe le faisceau lumineux, lercepteur dlivre un signal
Tous matriaux (non translucides)
Dtecteur photolectriquede type reflex L'metteur et le rcepteur sont placs dans le
mme botier et c'est un rflecteur qui renvoie lefaisceau lumineux vers le rcepteur, qui dlivre unsignal.
Tous matriaux (non translucides)
Dtecteur photolectriquede type proximit
L'metteur et le rcepteur sont placs dans le
mme botier, et c'est l'objet dtecter qui renvoie
le faisceau lumineux vers le rcepteur, qui dlivre
un signal.
Matriaux suffisamment rflchissants
Dtecteur de proximit
inductif (DPI)
La prsence d'un objet conducteur perturbe un
champ lectromagntique et le dtecteur dlivre
alors son signal.
Tous matriaux mtalliques conducteurs
Dtecteur de proximit
capacitif
L'approche d'un objet quelconque (voire mme
liquide) provoque une variation de capacit et il
dlivre alors son signal.
Tous matriaux
1413
2221NC
NO
+ -
metteur rcepteur
objet
EMETTEUR
+24v
-
RECEPTEUR
+24v
-
S
metteur-rcepteur rflecteur (miroir)
objet + -
+24v
-
S
metteur-rcepteur
objet
+ -
+24v
-
S
+ -+24v
-
S
+ -+24v
-
S
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Fiche ressource : La boucle de mise en nergie
Les lments de la bouche au niveau de la chane dnergie
Lnergie est dlivre au systme par un distributeur 3/2 monostable (sectionneurpneumatique), la prsence dnergie est dtecte par un pressostat.
Les lments de la boucle au niveau de la chane dinformation
Une logique cble permet la mise et le maintien en nergie du systme par loprateur sous
certaines conditions :
- Prsence dnergie pneumatique : pressostat- Prsence dnergie lectrique : Relais de scurit activ- Automate en RUN : chien de garde, sortie 0 1
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Fiche ressource : Le GEMMA et le GRAFCET de conduite
Recommended