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Les Systèmes Automatisés
Réalisé par Bernard SCHNOERING
Professeur d’Electrotechnique au Lycée Louis COUFFIGNAL Strasbourg
Les Systèmes Automatisés
Présentation des outils de description, utilisés :
En phase de conception d’un nouveau système
En phase d’analyse d’un système existant pour une amélioration
Finalité du diaporama
Exploitation du diaporama
Orientation pédagogique :
Les Systèmes Automatisés
Un constat :
L’être humain est un système
automatisé complexe, avec des
phases séquentielles répétitives
et des boucles de régulation
Les Systèmes Automatisés
L’homme créateur dans et avec la matière:
Un système automatisé sera conçu et réalisé à l’image de la constitution humaine : actionneurs – système musculaire, capteurs – sens, …
L’évolution et la complexité des systèmes automatisés sont en lien avec la compréhension que l’homme a de lui-même : travaux en intelligence artificielle, système d’auto-apprentissage …
Les Systèmes Automatisés
Une triple approche descriptive :
Fonctionnelle
Temporelle Structurelle
Chaque approche a son langage de description
Les Systèmes Automatisés
Une triple approche descriptive :
Fonctionnelle
Temporelle Structurelle
Chaque approche a son langage de description
Approche fonctionnelle
Les concepts clés du langage :
La valeur ajoutée : désigne le but de la fonction
La matière d’oeuvre : est « ce sur quoi » la fonction agit
La fonction : définit l’action sur la matière d’oeuvre
Les contraintes : définissent les conditions d’exécution de la fonction
Le support : correspond à la solution technologique
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Approche fonctionnelle
Les trois types de matière d’œuvre :
Type matière : caisse, barre métallique, …
Type énergie : électrique, pneumatique, …
Type information : position de la caisse, …
Retour
Approche fonctionnelle
Une représentation graphique : l’actigramme
Fonction
Contraintes
Matière d’Oeuvre
Matière d’Œuvre
+
Valeur Ajoutée
Support technologique
W, R, C, E
Frontière
Verbe à l’infinitif
Approche fonctionnelle
La décomposition fonctionnelle est un outil d’aide au dialogue avec le client.
C’est un outil de communication qui :
Pose les bonnes questions au niveau fonctionnel
Garantit une vision globale
Assure une cohérence lorsque la décomposition est menée avec rigueur
Définit le niveau de décomposition avec le client
Approche fonctionnelle
Un exemple :Etat de la matière
d’oeuvre
Approche temporelle
Trois outils :
Le chronogramme : il représente l’évolution dans le temps d’une grandeur physique qui caractérise le système automatisé
Le grafcet : il décrit le fonctionnement séquentiel et cyclique du système automatisé.
Le schéma-bloc : il décrit les boucles de régulation d’une ou de plusieurs grandeurs physiques.
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Le chronogramme
Exemple :
L’évolution de la vitesse lors d’un déplacement linéaire.
Vitesse (m/s)
Temps (s)
Retour
Le grafcet
Trois niveaux de spécifications :
Point de vue système : il décrit la chronologie des fonctions dégagées dans l’approche fonctionnelle. Le but est de réaliser la valeur ajoutée avec sécurité et qualité.
Point de vue partie opérative : il décrit l’enchaînement des phases de fonctionnement des actionneurs.
Point de vue partie commande : il décrit l’enchaînement des ordres émis par l’unité de traitement.
Choix des
effecteurs
Choix des
actionneurs &
des capteurs
Choix des pré-actionneurs
&
de l’unité de traitementRetour
Le schéma-bloc
Structure de base :
ConsigneEcart
Mesure
CorrecteurPID
Chaîne de puissance
Capteur
+-
Grandeur physique régulée
Grandeur « réglante »
Retour
Approche structurelle
Structure type d’un système automatisé :
Effecteurs
ActionneursPré –
actionneursUnité
de
Traitement
Dialog.
H / M
Com-muni-cation
Matière d’Oeuvre
Matière d’Oeuvre + Valeur Ajoutée
Capteurs
Partie opérative
Partie commandeRetour
Mise en énergie
Approche structurelle
Structure type d’un système automatisé :
Effecteurs
ActionneursPré –
actionneursUnité
de
Traitement
Dialog.
H / M
Com-muni-cation
Matière d’Oeuvre
Matière d’Oeuvre + Valeur Ajoutée
Capteurs
Partie opérative
Partie commandeRetour
Mise en énergie
Effecteurs
Ils agissent directement sur la matière d’œuvre.
L’étude et le choix des effecteurs relève du domaine de la mécanique :
Statique
Cinématique
Dynamique
Résistance des matériaux
Mécanique des fluides
Retour Suite
Actionneurs
Les différents types d’actionneurs :
Les moteurs : asynchrone, brushles, pas à pas, courant continu
Les moteurs linéaires
Les vérins pneumatiques
Les vérins hydrauliques
Les pompes
Les vannesRetour Suite
Pré - actionneurs
Les différents types de pré - actionneurs :
Les contacteurs de puissance
Les variateurs de vitesse : moteur courant continu, moteur asynchrone, moteur brushles
Les cartes de commandes : moteur pas à pas
Les commandes de vannes
Les distributeurs : pneumatique, hydraulique
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Capteurs
Les différents types de sortie :
Les sorties analogiques : 0 – 20 mA, 0 – 10 V
Les sorties Tout Ou Rien : elles délivrent un niveau logique 0 ou 1
Les sorties numériques : elles délivrent une information sur plusieurs bits et dans un certain code (BCD, Code Gray, …)
Les capteurs transforment une grandeur physique (température, débit, niveau, vitesse …) en une grandeur électrique.
Retour Suite
L’Unité de Traitement
Les différents types de traitement :
Le traitement combinatoire : à une combinaison des variables d’entrée correspond une et une seule combinaison des variables de sortie.
Le traitement séquentiel : la combinaison des variables de sortie dépend de l’état antérieur. La notion de mémoire est présente.
Le traitement des boucles de régulation : il élabore les algorithmes PI, PID, … et délivre la valeur de la grandeur « réglante »
Retour Suite
L’Unité de Traitement
Les différentes solutions technologiques :
Les relais de commande : pour des systèmes très simples et pour les parties de commande qui doivent être câblées, les sécurités entre autre …
L’Automate Programmable Industriel : solution la plus répandue. Il permet plus de souplesse grâce à la programmation.
Le régulateur industriel : il est spécialement dédié à la régulation allant de une à plusieurs dizaines de boucles en même temps.
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Le dialogue Homme / Machine
Les différentes solutions technologiques :
Les boutons poussoirs, les commutateurs … Les voyants, les balises de signalisation …Les terminaux de dialogue, les écrans de supervision, …
La réflexion autour du dialogue Homme / Machine débouche sur la définition du pupitre opérateur et des balises de signalisation.
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La Communication
Quelques réseaux existants :
Il s’agit de la communication entre Unité de Traitement à travers un réseau local industriel.
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La Mise en énergie
La mise en énergie du système automatisé regroupe toute la distribution BT et TBT.
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Les schémas de liaisons à la terre
Les canalisations
Les appareillages de protection du matériel
Les appareillages de protection des personnes
Finalité du diaporama
Les langages de description d’un système automatisé présentés dans le diaporama ont pour but d’élaborer une représentation mentale (dans la
tête) aussi précise et cohérente que possible.
Cette représentation issue de la phase de conception s’ajuste durant la phase des choix technologiques pour aboutir à la représentation mentale de réalisation.
Retour
Cette représentation mentale de réalisation sera la référence lors de la mise en service. Elle permettra la compréhension du fonctionnement réel du système.
Exploitation du diaporama
Le diaporama est pensé comme un support visuel devant être commenté par l’utilisateur.
Celui-ci a donc toute l’initiative et la créativité des informations à transmettre.
Le diaporama est perfectible.
Je suis ouvert à toutes suggestions que les utilisateurs pourront me témoigner à l’adresse électronique :
RetourRéalisation Juillet 2003
