structure des systèmes 1 · 2020. 3. 17. · 1 leçon leçon 1 – structure des systèmes...
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Leçon 1 – Structure des systèmes automatisés 11
1LeçonStructure des systèmes automatisés
Situation : Qu’est-ce qu’un système automatisé ? Quelles sont les principales parties qui le constituent ? Quels en sont les principaux constituants ? À l’issue de la leçon, vous serez capable, en présence d’un système automatisé, d’un schéma structurel ou d’une analyse SADT, d’identifi er et de donner la fonction des principaux éléments.
Référentiel : Savoirs abordés : S4-6 Représentation des ouvrages et des systèmes
Compétences développées : C1-3
1 PRINCIPES DES SYSTÈMES AUTOMATISÉSLes systèmes automatisés réalisent des tâches de façon automatique, sans intervention humaine. Ils permettent la fabrication de produits manufacturés (produits fi nis ou intermédiaires) ou la production de services dans les automatismes grand public (domotique, automobile,…).
SYSTÈME AUTOMATISÉ
Énergies Matière d’œuvre Éléments sur lesquels le système va agir
Ce que le systèmea apporté à la matière d’œuvre
Personne quiutilise le système
et provoquele lancement
du fonctionnementDialogue
homme/machine Matière d’œuvre+ valeur ajoutée
Opérateur
Application 1 : Citer un ou plusieurs systèmes automatisés que vous connaissez dans les domaines suivants :• Production de produits manufacturés : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
• Production de services : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exemple : Machine de remplissage et de bouchonnage de bidons Retrouver les différents éléments qui constituent un système automatisé.
Avantages d’un système automatisé :• Coûts de fabrication plus bas • Suppression de travaux dangereux ou pénibles• Amélioration des conditions de travail
• Qualité de la production plus constante• Emplois plus qualifi és
a prod c
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1Leçon
12 Principes d’automatismes
Exemples de systèmes automatisés
Ligned’embouteillement
Chaîne d’assemblagede voitures
Barrière automatique Distributeur de nourritureet de boissons automatique
Application 2 : 1. Quelle est la matière d’œuvre de ce système automatisé ? L’entourer en rouge sur la photo.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Quelle est la matière d’œuvre + valeur ajoutée de ce système automatisé ? L’entourer en vert sur la photo.
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3. Quelle est la valeur ajoutée ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 STRUCTURE D’UN SYSTÈME AUTOMATISÉ
2.1 Parties principales d’un système automatisé Un système automatisé est composé d’une partie commande et d’une partie opérative.
On appelle partie opérative l’en-semble des constituants qui agis-sent sur la matière d’œuvre.
La partie commande reçoit :• les consignes de l’opérateur,• les comptes rendus sur l’état du processus.En fonction de ces informations, elle génère les ordres pour coordonner les actions de la partie opérative.
Exemple : Machine de remplissage et de bouchonnage de bidons
Matière d’oeuvre
Dialoguehomme/machine
Ordreset comptes rendus
Partiecommande
oeuvre
Partieopérative
Système automatiséÉnergies d od o
omatiséomatiséomatiséÉnergig es
Partie commande Partie opérative
Pupitre Coffret de commande
Énergiesnage de bidons Énergig es
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1Leçon
Leçon 1 – Structure des systèmes automatisés 13
2.2 Organisation d’un système automatiséLe diagramme suivant représente les principaux éléments des parties commande et opérative et leur organisation.
Système automatisé
Partie commande Partie opérative
Consignes OrdresÉnergies
disponiblesÉnergies
distribuées
Réalise l’interfaçage entre l’hommeet la machine
Met en mouvementles différents effecteurs
Commande les pré-actionneursà partir des ordres émis
par l’opérateur et de l’étatdu processus
Organesde dialogue
COMMUNIQUER ET DIALOGUER Capteurs
ACQUÉRIR ET TRANSMETTRE LES DONNÉES
Effecteurs
AGIR SUR LA MATIÈRE D’OEUVRE
Informations Grandeurs à mesurerComptes rendus
ve
ÉnergiesMatière d’œuvre
Matièred’œuvre
+ valeur ajoutée
Équipement communiquant
Effectue les actions nécessaires à
la réalisation du processus
Détecte les étatsdu processus
Commande les actionneursà partir des ordres émis
par le traitement
Communique avec d’autres systèmes ou avec des
équipements informatiques
Pré-actionneurs
GÉRERL’ÉNERGIE
Actionneurs
CONVERTIR L’ÉNERGIE
Unitéde traitement
TRAITERLES DONNÉES
Exemple : Machine de remplissage et de bouchonnage de bidons
Consignes
Comptes rendus
Ordres
Informations Grandeurs à mesurerr
Partie commande Partie opérative
Énergies
Actionneurs
Unitéde dialogue
Effecteurs
Unité de traitement
Capteurs
Pré-actionneurs
Énergiesdisponibles
Énergiesdistribuées
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1 Leçon
14Principes d’autom
atismes
2.3 Principaux constituants d’un systèm
e automatisé
Système automatisé
Partie commande Partie opérative
Consignes OrdresÉnergies
disponiblesÉnergies
distribuées
Organesde dialogue
COMMUNIQUER ET DIALOGUER Capteurs
ACQUÉRIR ET TRANSMETTRE LES DONNÉES
Effecteurs
AGIR SUR LA MATIÈRE D’OEUVRE
Informations Grandeurs à mesurerComptes rendus
ve
ÉnergiesMatière d’œuvre
Matière d’œuvre+ valeur ajoutée
Équipement communiquant
Pré-actionneurs
GÉRERL’ÉNERGIE
Actionneurs
CONVERTIR L’ÉNERGIE
Unitéde traitement
TRAITERLES DONNÉES
Organes de dialogue
Terminaux de dialoguePupitres, boutons-
poussoirs, commutateurs, voyants, affi cheurs
Équipementscommunicants
Unités de traitement
Cartes électroniquesmicroprogrammées
Automatesprogrammables industriels
Fonctionspneumatiques
Relaisd’automatisme
Pré-actionneurs
Contacteurs
Variateurs
Distributeurs
Capteurs
Détecteurs inductifs
ou capacitifs
barrières photoélectriques
Capteursde position
Actionneurs
Vérins hydrauliques ou pneumatiques
Moteurs
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1Leçon
Leçon 1 – Structure des systèmes automatisés 15
Application 3 : Scie automatisée
coffret de commande
électrique partie opérative
Compléter le tableau en donnant la catégorie, la fonction et la désignation du matériel.
N° Catégorie Fonction Désignation
1
2
3
4
5
6
7
8
3 ANALYSE FONCTIONNELLE D’UN SYSTÈME AUTOMATISÉ
3.1 Représentation fonctionnelle structurée SADTLa représentation fonctionnelle structurée SADT (Structured Analysis and Design Technic) est une méthode générale d'analyse descendante.
Le module initial défi nit la fonction globale du système (niveau A-0).
Chaque fonction peut être décomposée en sous-fonctions, elles mêmes décomposables.
Sous-fonction
A21
A23
A22
A233
A233
A232
A1
A2
A-0
A3
Module initialNiveau A–0
Niveau A0
Niveau 1 : A2
Niveau 2 : A23
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1Leçon
16 Principes d’automatismes
3.2 Représentation d’un module
ACTIVITÉ
FAIRE SUR
– Matière d’œuvre– ou Énergie– ou Informations
ENTRÉEMatière
d’œuvre (MO)
ÉnergieInformations
SUPPORT D’ACTIVITÉMoyens techniques
Compte rendu
Niveau de décomposition
SORTIE(MO) + valeur ajoutée
Énergie adaptéeInformations traitées
C R E W
Ax
CONTRAINTES
3.3 Analyse fonctionnelle d’un malaxeur
Malaxer et chauffer des granulés alimentaires
W
C
C
R E
C R E
3 x 400 V
Granulés envrac et froids
Fonctiond’usagedu sysème
Niv
eau
A0
Niv
eau
A3
Granulés malaxés et à température t
Vitesse du malaxeur
Marche malaxeur et chauffeMontée descenteCoupure d’urgence
Température. Paramètres PIDChoix de la vitesse du malaxeur
Système malaxeur
Communiqueravec le
systèmeA1
CIsoler
ProtégerA31
Traiterles données
A2Gérer
l’énergieA3
Commanderla puissance
A32
Acquérirles données
A5
Convertirl’énergie
A33
Perte
Informations
Visualisation
Pertesénergétique
pertes
Énergiemécanique
Énergie électrique
A-0
Chaufferet malaxer
A4
Marche malaxeur et chauffe
Consignation du système
Appareils de sectionnementAppareils de protection
Contacteurs de puissance
Moteurs
Ordres de commandeen énergie électrique
Énergieélectriquedistribuée
Énergieélectrique
Granulésen vracet froids
Granulésmalaxés et à température t
Énergiethermique
Paramètres Température
Vitessemalaxeur
Coupured’urgence
Montéedescente
Appareillage de distribution et de commande
Réglagevitesse ettempérature
Moteuret cuve
Capteurs et sonde
A0
A3
Automate TSX Micro
Pupitre
E
E
W
C = contraintes de confi guration R = contraintes de réglage E = contraintes d’exploitation W = contraintes énergétiques
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1Leçon
Leçon 1 – Structure des systèmes automatisés 17
Application 4 : Analyse du niveau A-01. Quelle est la fonction de ce système ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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2. Quelle est la matière d’œuvre ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Quelle est la matière d’œuvre + valeur ajoutée ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Présentation du malaxeur
R
Application 5 : a À partir du niveau A0 de l’analyse fonctionnelle et des photos ci-dessus, compléter le tableau.
Fonction Support d’activité Repère photo
A1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TSX micro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
À qui les capteur et sondes du système fournissent-ils leurs informations ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
b À partir du niveau A3 de l’analyse fonctionnelle et des photos ci-dessus, compléter le tableau.
Fonction Support d’activité Repère photo
A31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contacteurs de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 Leçon
18Principes d’autom
atismes
4 PR
INC
IPAU
X D
OC
UM
ENTS TEC
HN
IQU
ESD
’UN
SYSTÈM
E AU
TOM
ATISÉ
Schémas électriquesIls permettent de comprendre comment est
commandé le système.
!
3 ! 4!
!!!!!!!E
#! !
!!!!!!!E
GRAFCETC’est un outil graphique qui décrit
l’enchaînement des tâchesà accomplir.
variable Couv = 0 Ràz Compteur
Fermer entrée SAS Fermer sortie SAS
Ouvrir entrée SAS
Fermer entrée SAS
Ouvrir sortie SAS
variable Couv = 1 variable Couv = 0
Allumer H1
Fermer sortie SAS Allumer H1
vérins 1C et 2C sortis - vérin 3C rentré- boîte en entrée de SAS - Sdcy
Entrée SAS ouverte - Boîte dans SAS - T1/X3/2s
Sortie SAS ouverte - Boîte sortie du SAS
Sortie SAS fermée- Boîte en fin de tapis
Entrée SAS fermer
couvercle pas de couvercle
Couv = 0
Couv = 0
Allumer H1
Couv = 0
Couv = 0
Ejecteur avance
Compteur<séléction Compteur=séléction
Couv = 1
Avancer Ejecteur Incrémenter Compteur (+1)
1
2
3
4
5
6
7
8 9
Plan de situationIl situe les différentes parties du système.
- Pales
- Moteur de malaxage
- Pupitre
- Cuve de malaxage
Schéma d’implantationIl indique la position
géographique des différents matériels électriques.
NomenclatureElle répertorie et décrit l’ensemble des éléments
du système.
Dessin d’ensembleIl montre en 3D comment sont assemblés les différents éléments constitutifs.
Dessin de défi nitionIl représente l’élément suivant différentes vues
et fournit ses caractéristiques.
DOSSIER TECHNIQUE
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