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L’automatique aux confluents de l’électronique, l’électrotechnique et l’informatique

Les automatismes font partie intégrante de notre quotidien

Les métiers du Génie Electrique © H.Hamdi -1-

Définition

L’automatisation d’un procédé (c’est à dire une machine, un ensemble de machines ou plus généralement

un équipement industriel) consiste à en assurer la conduite par un dispositif technologique (appelé automatisme).

L’ensemble procédé + automatisme est appelé système automatisé.

-1-Objectifs de l’automatisation - produire à qualité constante - fournir les quantités nécessaires - augmenter la productivité - améliorer les conditions de travail

-2-Fonctions des automatismes Le degré d’automatisation d’un système varie selon la nature, la complexité, les objectifs assignés au projet.

FONCTION

MODE

FONCTIONNEMENT

Acquisition

de

l’information

Traitement

de

l’information

Action

sur le

procédé

Structure de

l’automatisme

Surveillance X Boucle ouverte

Guide-Opérateur X X Boucle ouverte

Commande X X X Boucle fermée

DIFFERENTES FONCTIONS D’UN AUTOMATISME

-3-Exemple

Prenons à titre d’exemple la surveillance d’une installation de chauffage central d’un édifice quelconque.

Si le niveau d’eau diminue, la pression augmente. Au-delà d’une certaine pression la chaudière risque d’exploser.

Pour faire baisser la pression il faut tout simplement rajouter de l’eau.

Dans le cas du mode surveillance, un simple indicateur visuel à aiguille nous permet de savoir que la

pression a augmenté, ou que le volume d’eau a diminué.

Dans le mode guide opérateur, on donne l’information sur l’action qu’il faut entreprendre, afin de baisser

la pression. Un indicateur visuel ou sonore indique qu’il faut ouvrir la vanne d’eau.

Dans le mode commande, l’automatisme commande l’ouverture de la vanne, surveille le niveau d’eau, puis

ferme la vanne quand le niveau désiré est atteint.




-4-Technologies des automatismes

PRINCIPALES SOLUTIONS D’UN PROBLEME D’AUTOMATISATION

Remarques :

-1-L’informatique industrielle est une discipline conjuguant les théories de l’automatique et les moyens de

l’informatique pour résoudre des problèmes de nature industrielle.

-2-Un automate programmable industriel ou API est une machine électronique, programmable par un

personnel non informaticien, destinée à piloter en ambiance industrielle et en temps réel, des procédés logiques

séquentiels.

PROBLEME D’AUTOMATISATION

A RESOUDRE

SOLUTION CABLEE SOLUTION PROGRAMMEE

Technologie fluidique

(huile ou air comprimé)

Technologie électrique

Cellules statiques

(ET, OU,…)

Cellules dynamiques

(séquenceur…)

Statique électronique (résistance, diode, condensateur, …)

Relais électromagnétiques

(relais, séquenceur,…)

Technologie électronique

Carte à micro processeur

Micro ordinateur

Automate Programmable

Industriel

Informatique Industrielle




SCHEMA DE PRINCIPE D’UN SYSTEME AUTOMATISE

EXEMPLE DE SYSTEME AUTOMATISE : L’ASCENSEUR

alarme, position étage, sens de

déplacement, …

ordres de montée, descente, d’ouverture portes, …

étage d’origine

Position cabine, masse transportée, …

appel (étage désiré) par boutons de commande

étage d’arrivée

automatisme

PARTIE COMMANDE

cabine, moteurs, câbles… PARTIE

OPERATIVE

Information (visuelle, sonore,

écrite, mémorisée…)

Consignes

Sortie

Entrée

Comptes rendus

Automatisme =

PARTIE COMMANDE

Procédé =

PARTIE OPERATIVE

Ordres




Exemple d’application 1

Un poste de montage comprend 3 magasins: le magasin V contient des vis, le magasin R des rondelles, le

magasin E des écrous. L'opérateur dispose de 3 boutons poussoirs a, b, c:

-*- s'il appuie sur a, il obtient une vis;

-*- s'il appuie sur b, il obtient une vis et une rondelle;

-*- s'il appuie sur c, il obtient une vis, une rondelle et un écrou;

-*- toutes les autres combinaisons entraînent l'obtention d'une vis.

Table de vérité Equations des sorties

a b c V R E 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0

(Vis) V = a + b + c (Rondelle) R = a b c + a b c (Ecrou) E = a b c

Partie opérative

Trappes V R E

Préactionneurs M1 M2 M3

Actionneurs C1 C2 C3

a b c

Magasin

Boîtier de commande

Partie opérative

V R E

Pupitre

Schéma synoptique de l’installation




Boîtier de commande

Capteurs liés Partie à l’opérateur Partie commande (automate) Opérative

≥1

≥1

≥1 1

1

1

& &

& &

C1

M1 V

R

E

a

b

c

8 bars

3 bars

3 bars

3 bars

Boîtier du pupitre

Bornier de raccordement des capteurs

Bornier de raccordement des préactionneurs

Schéma de câblage de l’automate en technologie pneumatique

Relais Nombre de contacts Ouverts Fermés KA 1 2 KB 2 2 KC 3 1

Partie pupitre Partie commande Partie (capteurs) (automate) Opérative

V= a + b + c R=a b c + a b c E= a b c

a

b

c

KA

KB

KC

a

b

c

a c

b

b

ba

c

c

bornier

bornier

Schéma de câblage de l’automate en technologie électrique




Bornier

Partie pupitre Partie commande Interfaces Partie (capteurs) (automate) de sortie opérative

R=a b c + a b c V= a + b + c E= a b c

a

b

c

b

a

c

cb

c R

V

E

Interfaces d’amplification des signaux

Bornier

Carte de circuit imprimé

(Préactionneurs + actionneurs)

Schéma de câblage de l’automate en technologie électronique




STRUCTURE D’UN SYSTEME AUTOMATISE

EXEMPLE TYPE DE SYSTEME AUTOMATISE : LA MACHINE A LAVER

Entrées

( Interfaces )

Sorties

( Interfaces )

Fonctions spécifiques (temporisations, compteurs…)

Capteurs Procédé Actionneurs (fins de (moteur, course, ou machine vérin, ) codeurs, thermostat),

Capteurs Actionneurs (boutons OPERATEUR (voyants, poussoirs, HUMAIN écran, potentiomètre,) imprimante,

sirène,)

Préactionneurs (contacteur, distributeur,…)

Logique Logique combin. Logique combin. sur les séquentielle sur les entrées sorties

AUTOMATE CENTRAL




Tête de perçage à 2 vitesses Grafcet du mouvement de la tête

Schéma d’implantation du grafcet à l’aide de bascules RS en technologie électronique

dcy

b1

b2

b0

b0

1

2

3

4

b2

b1

dcy.b0

D GV

D PV

M GV

S1 S1

B1 R1

S2 X2

B2 R2

S3 X3

B3 R3

S4 X4

B4 R4

& & & &

≥1 ≥1≥1

≥1

≥1 ≥1I

D PV GV M

b2b1dcyb0




SCHEMA SYNOPTIQUE D'UNE INSTALLATION ELECTRIQUE (AUTOMATISEE)

DISTRIBUTION ELECTRIQUE B.T.

ISOLEMENT DE L’INSTALLATION Fonction SECTIONNEMENT

Fonction PROTECTION CONTRE LES COURTS-CIRCUITS

PREACTIONNEUR Fonction COMMUTATION

Fonction PROTECTION CONTRE

• LES SURINTENSITES • LES SURCHARGES

PROTECTION CONTRE LES COURTS-CIRCUITS et éventuellement contre

LES SURCHARGES

LOGIQUE DE COMMANDE • MANUELLE • SEMI-AUTOMATIQUE • AUTOMATIQUE

ALIMENTATION TRES BASSE TENSION

ACTIONNEUR ( Moteur, Résistances de chauffage )

PARTIE OPERATIVE (Machine entraînée)

CIRCUIT DE PUISSANCE CIRCUIT DE COMMANDE




A 1 3 5 13 17 B 2 4 6 14 18

CABLAGE D’UN CONTACTEUR (DOC.TELEMECANIQUE)

Bornier du contacteur Schéma de principe des contacts

pôles ou contacts principaux contacts auxiliaires vers circuit de vers circuit de

puissance commande

SCHEMA DE COMMANDE D'UN MOTEUR

N 23 Q 24 F3 Q fusible

13 14 95 contact auxiliaire

F2 du relais thermique 96 bouton

d’arrêt d'urgence S1

BP arrêt 17 13

S2 KM11 contact auxiliaire BP marche d'autoalimentation

18 14

B

bobine du contacteur A

L1 L2 L3

Sectionneur 1 3 5 à fusibles F1 incorporés Q 2 4 6 contacts KM1 1 3 5 principaux 2 4 6 du contacteur 1 3 5

relais thermique F2 2 4 6 u v w

KM1

circuit de puissance circuit de commande

Moteur 3~

1 3 135 17 18

KM1

A

B 2 4 146 d

L1 L2

u v w

KM1




COMMANDE AUTOMATIQUE D’UNE BARRIERE DE PARKING SOUTERRAIN

SCHEMA DE PRINCIPE DE L'INSTALLATION

GRAFCET MODELISANT LE FONCTIONNEMENT

SORTIE

Bouton bs

Moteur

BARRIERE

Barrage Optique " s "

Barrage Optique " e"

Clavier " v"

ENTREESORTIE

f t.(e+s)

v.e+s.bs

bb

ft

bl

1

2’

3

4

T

MD

MM

bb.(e+s)

L

2 MM

MM(13-14)

4’ MD

MD(13-14)




SCHEMA ELECTRIQUE DE LA COMMANDE AUTOMATIQUE PAR API

API-C1 API-C2 23 24 API-1 API-2 25 15

API-GND

L1 L2 L3 13 23 N 1 3 5

F1 14 24 Q 2 4 6 F3 MD

L

MD1

1 3 5 1 3 5 2 4 6

M 3∼

F4

95 F2

MM MD

F2

MM2MD2

S1S0

L1 N F1

SCHEMA DE CABLAGE DE L'AUTOMATE PROGRAMMABLE TSX17 Q KM F5 96 25 15

GND R/S: e s bs bl bb v

Interrupteur R/S Run/Stop

L N C C C C C 1 1 2 2 3 3 4.7 4 5 6 7 8.11 8 9 10 11 24 25

0 Volt

Documents

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