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ETIQUETEUSE TP2-CI11-I9-1 TP2-CI11-I9-2

Département Didactique : MEDIA - - Bâtiment les Arcades - Route de St Paul - 26700 PIERRELATTE -

( : 04.75.04.01.39 . & : 04.75.98.94.51 Email : [email protected]

Centre d’intérêt CI : 11 SYSTEMES LOGIQUES ET NUMERIQUES

Thème : I - 9 Systèmes logiques séquentiels GRAFCET

Classe de Terminale S-SI

Etiqueteuse TP2 -CI 11 –I9-1 TP2 -CI 11–I9-2

Département Didactique :

MEDIA - - Bâtiment les Arcades - Route de St Paul - 26700 PIERRELATTE -


PRESENTATION GENERALE

Matériel : Etiqueteuse Filière : S - S.I.

Domaine d’appartenance : Grand public Niveau : Terminale

Axe d'activités mis en œuvre par le TP :

L’analyse fonctionnelle (AF) La chaîne d’information (I) X Optimiser le temps de cycle de production La chaîne d’énergie (E)

La représentation et schématisation (R)

DONNEES PEDAGOGIQUES

Centre d'intérêt CI- N°11. Systèmes logiques et numériques.

Objectif(s) pédagogique(s) visé(s) Modifier le programme système et créer un grafcet hiérarchisé multitâche à partir du grafcet séquentiel fourni.

Compétence(s) issue(s) du programme officiel

Ä Sur un équipement réel donné, une proposition de modification de fonctionnement de tout ou partie du système étant formulée, Modifier la spécification comportementale à l'aide d'un éditeur (atelier logiciel, interface de développement rapide)

Savoir et Savoir faire associés

Niveau taxonomique visé:

B.42 Les systèmes programmables

1 2 3

Pré requis : (Savoir et Savoir faire)

Niveau taxonomique nécessaire:

S – Connaissance des structures grafcet hiérarchisés et multitâches. SF – Utilisation du logiciel automgen –

1 2 3

Conditions de réalisation :

Durée du TP 2 séances de 2 heures Nombre d’élèves 2

Degré d’autonomie Les deux élèves doivent mettre en service l'étiqueteuse (les informations necessaires sont

fournies dans le TP).

Les deux élèves doivent être autonomes sur le logiciel automgen.

Critères et modalités d’évaluation liés aux objectifs pédagogiques

Les mesurages sont pertinents et exacts. L'analyse du fonctionnement est cohérente.

Pertinence des remarques et des remarques proposées pour la conclusion.

Le temps de cycle est optimisé

DONNEES TECHNIQUES

Enoncé du problème technique résoudre

Optimiser le temps de cycle

Questions associées à la résolution du problème

Mettre en service l'étiqueteuse. Analyser le programme. Analyser et mesurer le temps du cycle pour l'optimiser.

Elaborer le programme et l'implanter dans l'API.

Documents du dossier technique à utiliser

Les informations incluses dans le texte du TP.

Environnement matériel et logiciel nécessaire

Un ordinateur. Le logiciel AUTOMGEN – Une étiqueteuse installée.

ETIQUETEUSE TP 2-CI 11-I 9-1 / TP 2-CI 11-I 9-2



1

Présentation succincte de l’activité proposée

Problématique : Optimiser le cycle de production. Le système d'étiquetage est insuffisamment performant. Observez la vidéo jointe "vidéo etiqueteuse". En effet, nous observons que la séquence d'étiquetage est lente Votre but est ici de prendre connaissance de la programmation actuelle et d'apporter les modifications nécessaires pour mettre en oeuvre un fonctionnement plus rapide. Vous devrez ensuite vérifier les performances de votre solution.

Pré requis Pour mener à bien cette activité, il vous faut :

- Connaître les structures de grafcet : Grafcets multitâches, Grafcets hiérarchisés.

Travail demandé A partir de l’observation du système en fonctionnement, § Mettre en service l'étiqueteuse. § Analyser le programme. § Analyser et mesurer le temps du cycle pour l'optimiser. § Elaborer le programme et l'implanter dans l'API. Vous remplierez tout au long de l’activité la fiche de travail jointe en annexe.

Conclusion Vérifier en présence du professeur le bon fonctionnement du système. Remplir la fiche de formalisation jointe.

Moyens mis en œuvre Pour mener à bien ce travail, vous disposez de deux séances de deux heures. Une première séance de TP est constituée par les partie 1,2 et 3. La seconde séance est constituée des parties 4 et 5. L’environnement est le suivant :

Matériels : - Poste informatique - Système étiqueteuse complet.

Logiciels : - Automgen..




2

1 - Mettre en service l'étiqueteuse

1 - 1 : Préparer le poste informatique

Ouvrir le logiciel automgen puis le projet ETIQUETEUSE_TM_GPN1

Ce projet est constitué de 4 grafcets qui sont - le grafcet de sécurité "GS" - le grafcet de conduite et d’initialisation "GC" - le grafcet de production normale "GPN1" - le grafcet de réglage "GREG"

Transférer le programme, le mettre en marche et passer en mode "visualisation dynamique"

Procédure détaillée : - Ouvrir le logiciel Automgen. - Sélectionner dans le menu fichier la commande "Ouvrir" . - Ouvrir depuis le répertoire Documents partagés\étiqueteuse\ temps masqué, le projet ETIQUETEUSE_TM_GPN1 - Choisir l’automate en sélectionnant l’onglet "Cible" du gestionnaire de projet puis la cible souhaitée. - Cliquer sur l’icône "GO" qui provoque la compilation du programme, la connexion à l’automate, la mise en run et la visualisation dynamique.. Ces grafcets sont également consultables sur le document "Programme séquentiel".

1 - 2 : Configurer et mettre en service le système

Mettre en énergie et approvisionner le système, puis lancer une campagne d'étiquetage de 4 cartons. Relever le temps d'étiquetage pour 4 cartons.

Noter le résultat sur votre fiche de travail.

Procédure détaillée : - Contrôler l'alimentation électrique et pneumatique de l'étiqueteuse, fermer les sectionneurs pneumatique et électrique. - Alimenter le compartiment de stockage avec 4 cartons. - Positionner le commutateur "Sauto" en position auto et déverrouiller l'arrêt d'urgence. - Initialiser le système en appuyant sur le bouton Sinit (le système est prêt à effectuer un

cycle d'étiquetage). - Préparez votre poste de travail pour chronométrer 4 cycles d'étiquetage (question ci

dessous). - Lancer le cycle et faire une campagne d’étiquetage de 4 cartons en appuyant sur le bouton Sdcy




3

- Chronométrer le temps nécessaire pour l’étiquetage de 4 cartons, de l’appui sur le

bouton départ cycle, jusqu’au déclenchement de l’alarme lumineuse.

2 – Analyser la remise en service après défauts.

Le grafcet étudié à la question précédente est chargé dans l'automate et le programme est en marche La mise en service de l'étiqueteuse est alors commandée par : - une impulsion sur le bouton Sinit (initialisation du système) suivi par - une impulsion sur le bouton Sdcy. C'est la procédure de mise en service étudiée à la question précédente. Il existe cependant trois cas ou l'on sort du fonctionnement normal, c'est ce que l'on vous propose d'étudier maintenant. 2 - 1 : Traiter les défauts d'approvisionnement.

Vous avez épuisé votre réserve de cartons à étiqueter, le cycle est interrompu, le tapis et le bras sont a l'arrêt les voyants HES ET HU sont allumés, le voyant HCEC clignote. Il s'agit d'un défaut d'approvisionnement. En observant votre Grafcet en ligne, déterminer :

Quelle est l'étape active du GPN ? Quelles conditions de transition ont conduit le grafcet à cette situation ? Quelles sont les conditions nécessaires à la remise en service du système ?

Faire la remise en service du système, lancer un cycle d'impression, puis le premier carton imprimé, appuyer sur le bouton d'arrêt d'urgence.

- Noter le résultat de vos constats sur la fiche de travail donnée en annexe. 2 - 2 : Traiter les arrêts d'urgence. Le cycle est interrompu, le tapis et le bras sont a l'arrêt le voyant HU est allumé, les voyants HCEC et HES sont éteints. Il s'agit d'un arrêt d'urgence. En observant votre Grafcet en ligne (tous les grafcets sont ouverts) , Quelle est l'étape active du grafcet de sécurité ? Expliciter les actions associées à l'étape active du grafcet de sécurité. Déverrouiller le bouton d'arrêt d'urgence puis appuyer sur le bouton Sdcy. Que se passe t-il ? La remise en service du système fait appel au Grafcet d'initialisation et de conduite. Quelle est la condition de transition 1 du GPN1 ? Donner alors la procédure complète de remise en service après un arrêt d'urgence.




4

Faire la remise en service du système, lancer un cycle d'impression de deux cartons puis aprés le défaut d'approvisionnement, tourner le commutateur SAUTO en position réglage. - Noter le résultat de vos constats sur la fiche de travail donnée en annexe. 2 - 3 : Traiter les marches de réglage. Vous avez épuisé votre réserve de cartons à étiqueter, le cycle est interrompu, le tapis et le bras sont a l'arrêt les voyants HES ET HU sont allumés, le voyant HCEC clignote. Il s'agit d'un défaut d'approvisionnement. En observant votre Grafcet en ligne, déterminer : Quelle est l'étape active du Grafcet d'initialisation et de conduite ? Faire un test de préhension (saisie d'une feuille de papier cartonné) . Tourner à nouveau le commutateur SAUTO en position auto. Faire la remise en service du système, lancer un cycle d'impression d'un carton - Noter le résultat de vos constats sur la fiche de travail donnée en annexe.

3 - Analyser le temps de cycle et l'optimiser.

Le grafcet de production normale traite successivement :

1. le transfert des cartons au poste d’étiquetage. 2. l’impression de l’étiquette. 3. la pose de l’étiquette.

Nous vous proposons de : Déterminer le temps de transfert d’un carton. Déterminer le temps d’impression d’une étiquette. Déterminer le temps de pose de l’étiquette.

Vous noterez vos résultats sur la fiche de travail.

3-1 Transfert des cartons au poste d'étiquetage

Le moteur rouleau est entraîné par un moteur à courant continu. Ce moteur alimenté en 24V a une vitesse angulaire de 2000 tr.mn-1, le moteur est monté sur un réducteur de rapport 1/24 et le rouleau a un diamètre extérieur de 50 mm.




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Après avoir mesuré la distance séparant la position initiale du carton (bord gauche), du poste d’étiquetage (Sppse), calculez la durée du transfert du carton au poste d'étiquetage en utilisant les données citées ci-dessus.

Rappels :

Chronométrez la durée du transfert (voir fichier vidéo)

3-2 Impression de l'étiquette La commande d’impression est déclenchée par l’arrivée d’un carton devant Sppse. L’impression est considérée comme terminée lorsque le bras poseur est commandé à la descente. Recherchez, sur le grafcet de production normale, le temps nécessaire à cette opération. Chronométrez pendant un essai sur le système le temps nécessaire à l’impression d’une étiquette. Le temps calculé et le temps mesuré sont ils cohérents ? 3-3 Pose de l'étiquette Définition : La pose complète de l'étiquette nécessite le dégagement de la plaque de pose. Nous considèrerons donc que la pose de l'étiquette commence à l'instant où le bras quitte la position haute et se termine lors de son retour en position haute.




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Cette définition a aussi l'avantage de permettre une continuité des temps dans le déroulement du cycle. Chronométrez et relevez le temps nécessaire à la pose de l’étiquette Quelle est alors la durée totale du cycle ? (l'évacuation du carton étiqueté est simultanée au transfert du carton suivant) Ces tâches doivent elles obligatoirement être effectuées dans l’ordre chronologique ci-dessus ? Y a-t-il d'autres possibilités d'ordre de traitement ? Quelle organisation différente permettrait un gain de temps ? Justifiez votre réponse.

4 - Elaborer le programme et vérifier le fonctionnement

Dans cette quatrième partie, on vous propose d'élaborer un grafcet multitâches qui permettra d'améliorer le temps de cycle d'impression d'un carton. Chacune des tâches étudiées au paragraphe 3 est gérée par un grafcet de tâche. Grafcet à séquences simultanées. L'amélioration consiste à réaliser simultanément la tâche de transfert des cartons et la tâche d’impression d'une étiquette, puis d’effectuer ensuite la dépose d'une étiquette. Quel est le temps gagné par cycle d’impression ? Combien ce gain de temps représente-t-il en pourcentage par rapport au temps de cycle ? Modification de la structure du grafcet de production normale.

GRAFCET MAITRE

40

X13.Sdcy

41

=1

42 44TACHE IMPRIMER TACHE AMENER UN CARTON

X54 X62

43 Y2,Y5,Y3 45

=1

46TACHE DEPOSER ETIQUETTE

X75. X13 X75.X13

.

On vous donne en annexe l’architecture multigraphe du grafcet de production normale GPN2 composé de 4 graphes, dont est isssu le grafcet maître ci-contre.

Compléter sur la fiche de travail les grafcets de tâche correspondant au nouveau grafcet de production normale optimisé GPN2.

Faire contrôler votre travail par votre professeur.




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- Dans le logiciel automgen, ouvrir le projet ETIQUETEUSE_TM_GPN2 (depuis le répertoire Documents partagés\étiqueteuse\ temps masqué) à compléter. - Enregistrer ce projet sous votre nom.

- Compléter GPN2 conformément à votre travail écrit.

- Tester votre nouveau programme en présence de votre professeur, vous contrôlerez l’évolution de vos grafcets dans le mode "visualisation dynamique". Chronométrer le temps nécessaire pour l’étiquetage de 4 cartons. Comparer au temps mesuré à la question 1.2. et conclure sur la cohérence de votre modification.

5 – Pour aller plus loin.

Un défaut persiste dans votre programme.

Que se passe-t-il lors d'un défaut d'approvisionnement ?

Imaginez une solution qui évite ce dysfonctionnement (un capteur judicieusement placé sera utile).

Proposez les moyens matériels et les modifications logicielles associées.




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Fiche de travail.

1 / Mise en service de l’étiqueteuse. Le temps nécessaire pour l’étiquetage de 4 cartons, de l’appui sur le bouton départ cycle, jusqu’au déclenchement de l’alarme lumineuse est de : T = ……………… s 2 / Remise en service après défauts. 2.1/ Défaut d’approvisionnement. Après un défaut d’approvisionnement, l’étape active du GPN est l’étape ………… Les conditions de transition à valider pour arriver à cette étape sont ……….……et……..…..……… Ce qui se traduit par ……………………………………………………………………………..……. Pour remettre en service le système, il faut …………………………………………...……………… ………………………………………………………………………………………………………… 2.2/ Arrêt d’urgence. Après un défaut d’approvisionnement, l’étape active du GS est l’étape ………… Les actions associées à cette étape ont pour fonction ………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… On déverrouille l’arrêt d’urgence puis on appuie sur Sdcy , que se passe t-il ? …………………..….. La condition de transition 1 du GPN est ………………………………………… Pour remettre en service le système, il faut …………………………………………...……………… ………………………………………………………………………………………………………… 2.3/ Marche de réglage. Après positionnement du commutateur tournant sur Sauto , l’étape active du GIC est l’étape ……… Pour faire un test de préhension, il faut ………..……………………………………...……………… ………………………………………………………………………………………………………… Pour remettre en service le système en fonctionnement normal, il faut ….…………...………………………………… …………………………………………………………………………………… 3 / Analyser le temps de cycle et l’optimiser. 3.1/ Transfert des cartons au poste d’étiquetage. La durée calculée du transfert du carton au poste d'étiquetage est de ……………..s. La durée mesurée du transfert du carton au poste d'étiquetage est de ……………..s. 3.2/ L’impression des étiquettes. D’après l’étude du grafcet, le temps nécessaire pour l’impression d’une étiquette est de ……………………..….s 3.3/ Pose de l’étiquette. Le temps nécessaire à la pose de l’étiquette est de ……………………………s La durée totale du temps de cycle est de………………….s Les tâches énumérées ne sont pas forcément traitées dans l’ordre chronologique, on peut les organiser de la manière suivante :……………………………………………………………………..…………… …………………………………………………………………………………………………………… 4/ Elaborer le programme et vérifier le fonctionnement. Le temps théoriquement gagné par cycle d’impression est de ….…...s, soit ..…....% du temps de cycle. Joindre à ce compte rendu la fiche grafcet GPN2 complétée. Le temps chronométré pour l’étiquetage de 4 cartons est de ………….s, soit …………s par cycle. Conclusion :………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………….




9

Fiche de travail. Grafcet de production normale GPN2 (à compléter).

GRAFCET MAITRE GRAFCET DE TACHE IMPRIMER

40 50

X13.Sdcy

51

41

=1 52

42 44 53TACHE IMPRIMER TACHE AMENER UN CARTON

X54 X62

43 Y2,Y5,Y3 45 54

=1


X75. X13 X75.X13

GRAFCET DE TACHE DEPOSER ETIQUETTE

70 60GRAFCET DE TACHE AMENER CARTON

71

61

72

73 62 63

74

75

Grafcet maître Grafcet de tache imprimer

Grafcet de tache déposer étiquette

Grafcet de tache amener carton




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Fiche de formalisation (1)

Au cours de l'activité proposée, nous avons identifié des tâches "élémentaires" qui permettent de procéder à une analyse plus structurée du fonctionnement.

Ces tâches sont : - _____________________________ (couleur ? )

- ______________________________ (couleur ? )

- ______________________________ (couleur ? )

(entourer ces tâches respectivement des trois couleurs sur le grafcet initial ci contre, sur le grafcet principal et les grafcets de tâches ci-dessous).

La gestion des tâches par le grafcet principal :

Le lancement de la tâche imprimer se fait par l'activation de : - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

La détection de fin de la tâche imprimer est obtenue par :

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

La gestion des attentes de fin d'actions simultanées est réalisée par :

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

-

Le traitement simultané des tâches :

- Durée initiale :

- Durée après traitement des simultanéités : (reportez en réorganisant)

Le principal atout réside dans le gain de temps.

B C A




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GRAFCET DE PRODUCTION NORMALE 1 - GPN1

40

X13.Sdcy

41 K1,HCEC,Y5

âSppse Sppse.3s/X41

42 PRINT,Y5,HCEC,Y3 50 Y5,HCEC IF(clignotant)

á100ms/X42 Sinit

43 Y5,HCEC,Y3

1s/X43

44 Y2,Y5,HCEC,Y3

2s/X44

45 Y1,Y2,HCEC

Spb

46 Y1,Y4,HCEC

Spb.1s/X46

47 Y1,HCEC

Svac

48 Y5,HCEC

1s/X48

49 HCEC,Y5,K1

Sppse.X13

X13

GRAFCET MAITRE GRAFCET DE TACHE IMPRIMER

40 50

X13.Sdcy X42

51 PRINT,Y5,HCEC,Y3

41 100ms/X51

=1 52 Y5,HCEC,Y3

1s/X52

42 44 53 Y2,Y5,HCEC,Y3TACHE IMPRIMER TACHE AMENER UN CARTON

X54 X62 1s/X53

43 Y2,Y5,Y3 45 54

X43

=1


X75. X13 X75.X13

GRAFCET DE TACHE DEPOSER ETIQUETTE

70 60GRAFCET DE TACHE AMENER CARTON

X46 X44

71 Y1,Y2,HCEC

Spb 61 K1,HCEC

72 Y1,Y4,HCEC

âSpb.750ms/X72 Sppse Sppse.3s/X61

73 Y1,HCEC 62 63 HCEC IF(clignotant)

áSvac X45 Sinit

74 Y5,HCEC

1s/X74

75

X40+X41

Grafcet multi graphes hiérarchisés final

Grafcet séquentiel initial