Les Systèmes Automatisés

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 Orientation pédagogique : • Finalité du diaporama • Exploitation du diaporama

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

Retour Suite Approche fonctionnelle Les concepts clés du langage : • La valeur ajoutée : désigne le but de la fonction • La matière d’oeuvre : est«ce surquoi » 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

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 W, R, C, E Contraintes Verbe à l’infinitif Matière d’Œuvre + Valeur Ajoutée Fonction Matière d’Oeuvre Frontière Support technologique

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

Retour Suite 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.

Vitesse (m/s) Temps (s) Le chronogramme Exemple : L’évolution de la vitesse lors d’un déplacement linéaire. 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. Choix des effecteurs Choix des actionneurs & des capteurs • Point de vue partie opérative : il décrit l’enchaînement des phases de fonctionnement des actionneurs. Choix des pré-actionneurs & de l’unité de traitement • Point de vue partie commande : il décrit l’enchaînement des ordres émis par l’unité de traitement. Retour

Chaîne de puissance Correcteur PID + - Capteur Le schéma-bloc Structure de base : Grandeur physique régulée Grandeur « réglante » Ecart Consigne Mesure Retour

Approche structurelle Structure type d’un système automatisé : Mise en énergie Matière d’Oeuvre Effecteurs Actionneurs Pré – actionneurs Unité de Traitement Dialog. H / M Com- muni- cation Capteurs Partie commande Matière d’Oeuvre + Valeur Ajoutée Partie opérative Retour

Retour Suite 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 vannes

Retour 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

Retour Suite Capteurs Les capteurs transforment une grandeur physique (température, débit, niveau, vitesse …) en une grandeur électrique. 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, …)

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.

Retour Suite Le dialogue Homme / Machine La réflexion autour du dialogue Homme / Machine débouche sur la définition du pupitre opérateur et des balises de signalisation. Les différentes solutions technologiques : • Les boutons poussoirs, les commutateurs … • Les voyants, les balises de signalisation … • Les terminaux de dialogue, les écrans de supervision, …

Retour Suite La Communication Il s’agit de la communication entre Unité de Traitement à travers un réseau local industriel. Quelques réseaux existants :

Retour Suite La Mise en énergie La mise en énergie du système automatisé regroupe toute la distribution BT et TBT. • 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. Cette représentation mentale de réalisation sera la référence lors de la mise en service. Elle permettra la compréhension du fonctionnement réel du système. Retour

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 : bernard.schnoering@wanadoo.fr Réalisation Juillet 2003 Retour

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