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Nicolas Vandenbroucke

Automatisation de processus industriels Introduction

Automatisation de processus industriels – Nicolas Vandenbroucke 1

Introduction

Objectifs

Présenter les bases des systèmes à évènements discrets ainsi que les concepts d'installation des systèmes automatisés de production (SAP) dans différents secteurs d’activité : métallurgie, traitement des eaux, aéronautique, pharmaceutique, automobile, mécanique, agroalimentaire...

Etudier les fonctions principales d'un système automatisé et les enjeux de l'automatisation

Définir et utiliser un cahier des charges lié à la mise en œuvre d'une ligne de production


Introduction

Organisation

14 heures de Cours Le grafcet et l’automate programmable (10 h. – N. Vandenbroucke)

Les réseaux industriels (4 h. – N. Maerten)

12 heures de TD (2 groupes) Le grafcet et l’automate programmable (8 h.)

12 heures de TP (3 séances de 4 heures)

1 examen (2 heures) Sans document et sans calculatrice


Introduction

Pré-requis

Codage numérique (code binaire naturel)

Algèbre de Boole (propriétés et théorèmes)

Fonctions combinatoires de base (ET, OU, NAND, NOR)

Capteurs (systèmes électronique) et actionneurs (mécanique, électrotechnique)


Introduction

Bibliographie

1. B. Descotes-Genon et J. Le Bail. L'automatique en classes préparatoires. Ellipses, 1995.

2. J.-C. Lafont et J.-P. Vabre. Cours et problèmes d'électronique numérique. Ellipses, 1986.

3. M. Gindre et D. Roux. Electronique numérique : logique combinatoire et technologie. McGraw-Hill, 1989.

4. M. Gindre et D. Roux. Electronique numérique : logique séquentielle. Ediscience international, 1994.

5. J.-C. Chauvreau, G. Chevalier et B. Chevalier. Mémotech électronique. Educalivre, 1994.


Introduction

Bibliographie

6. J.-Y. Fabert. Automatismes et Automatique - Cours et exercices corrigés. Ellipses, 2003.

7. G. Chevalier. Le GRAFCET, les automatismes par le diagramme fonctionnel et la technologie modulaire. Dunod, 1980.

8. Collectif d'auteurs. Les automatismes programmables. Cepadues - Editions, 1988.

9. Afcet-Adepa. Le Grafcet. Cepadues - Editions, 1995.

10. J.C. Bossy, P. Brard, P. Faugère et C. Merlaud. Le Grafcet, sa pratique et ses applications. Educalivre, 1979.


Introduction

Bibliographie

11. M. Blanchard. Comprendre, maîtriser et appliquer le Grafcet. Cepadues-Editions, 1994.

12. G. Benchimol, C. Verlinde et G. Rostan. Méthode d'automatisation industrielle. Hermes, 1991.


Introduction

Plan du cours

Introduction

Eléments de base du Grafcet

Structuration et hiérarchisation

L’automate programmable industriel (API) Programmation d’un API en langage littéral

Programmation d’un API en langage à contact


Cahier des charges Introduction Système automatisé Fonctionnement

d’un automatisme

Système automatisé

Objectifs

Éliminer les tâches répétitives et rébarbatives

Simplifier le travail de l’Homme

Améliorer la sécurité

Accroître la productivité

Économiser les matières premières et l’énergie

Assurer la qualité



d’un automatisme


Architecture

Partie Opérative (P.O.) : elle agit sur un produit pour lui conférer une valeur ajoutée

Partie Commande (P.C.) : elle permet de commander un processus

Partie Relation ou Dialogue (P.D.) : elle permet la communication entre l’homme et la machine Visualisation : voyants, afficheurs, écrans…

Consigne : boutons, interfaces tactiles…



d’un automatisme


Partie opérative Capteurs (cours de systèmes électroniques)

Capteurs de position mécanique,

Capteurs ILS (magnétique),

Capteurs inductifs,

Capteurs capacitifs,

Capteurs photoélectrique,

Capteurs de température,

Capteurs de pression…

Types Tout ou Rien (TOR),

Analogique,

Numérique…



d’un automatisme


Partie opérative et partie commande

Actionneurs et pré-actionneurs (Cours de mécanique et d’électrotechnique) Electriques

o Moteur, électro-aimant, électrovanne,...

o pré-actionneurs : contacteurs, variateurs de vitesse…

Pneumatiques

o Vérins (transfert, serrage, bridage, marquage, assemblage, éjection, ...)

o pré-actionneurs : distributeurs

Hydrauliques

o Vérins, moteurs



d’un automatisme



Vérins simple effet : Vérins double effet :


d’un automatisme


PARTIE OPERATIVE Produits finis

+ Déchets

Produits entrants

+ Énergie

Unité de production

Actionneurs Capteurs

Pré-Actionneur

Interface de sortie Interface d’entrée

Unité de traitement

Interface de sortie Interface d’entrée

Visualisation Consigne

Opérateur

PARTIE COMMANDE

PARTIE DIALOGUE

Ordre

Ordre Information

Information


d’un automatisme

Le cahier des charges

Définition (Cours de management de projet)

Le cahier des charges (CDC) est un document qui exprime un besoin et où sont spécifiés toutes les fonctions (services et contraintes) toutes les valeurs des grandeurs physiques et tous les modes d’utilisation du matériel.

C’est un référentiel contenant les éléments qui doivent être respectés lors de la réalisation d'un projet et qui est partagé par ses différents acteurs.

C’est aussi un outil de communication qui favorise le dialogue.



d’un automatisme


Niveaux

Niveau 1 : spécifications fonctionnelles. Les tâches à réaliser par le système sont décrites sans préjuger de la technologie.

Niveau 2 : spécifications technologiques et opérationnelles. La technologie des capteurs et actionneurs est spécifiée ainsi que les différents modes de fonctionnement et les conditions de sécurité.

Niveau 3 : documentations relatives au système (utilisation, entretien, dépannage).

Autre niveau : Clauses juridiques, commerciales et financières



d’un automatisme




d’un automatisme

Fonctionnement d’un automatisme

Représentation Le langage naturel : les fonctions de l’automatisme sont

énumérées textuellement au moyen du langage quotidien qui est interprétable de différentes manières selon les individus. Ceci engendre souvent des cahiers des charges ambigus et difficiles à exploiter.

Le langage à contact ou le diagramme en échelle (Ladder) : il est basé sur la représentation électrique des systèmes.

Le langage booléen : il utilise les logigrammes.

Le langage temporel : il utilise les chronogrammes.

Les organigrammes : ils sont plus facilement applicables à l’informatique.



d’un automatisme

Fonctionnement d’un automatisme

Représentation Le GEMMA (Guide d’Etude des Modes de Marche et

d’Arrêt) : il permet de spécifier les différents modes de fonctionnement d’un système.

Les réseaux de Pétri : ils sont bien adaptés à l’étude des systèmes complexes.

L’analyse fonctionnelle descendante : SADT (Structured Analysis and Design Technic).

Le GRAFCET : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition.

SFC (Sequential Function Chart) : inspiré du Grafcet, ce langage est d’avantage dédié à la programmation des API.



d’un automatisme

Exemple

Production industrielle de pizzas



d’un automatisme

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