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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.

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Presentation Transcript
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Les Systèmes Automatisés

Réalisé par Bernard SCHNOERING

Professeur d’Electrotechnique au Lycée Louis COUFFIGNAL Strasbourg

slide2

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
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Les Systèmes Automatisés

Un constat :

L’être humain est un système automatisé complexe, avec des phases séquentielles répétitives et des boucles de régulation

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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 …
slide5

Les Systèmes Automatisés

Une triple approche descriptive :

Fonctionnelle

Temporelle

Structurelle

Chaque approche a son langage de description

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Les Systèmes Automatisés

Une triple approche descriptive :

Fonctionnelle

Temporelle

Structurelle

Chaque approche a son langage de description

slide7

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
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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

slide9

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

slide10

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
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Approche fonctionnelle

Un exemple :

Etat de la matière d’oeuvre

slide12

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.
slide13

Vitesse (m/s)

Temps (s)

Le chronogramme

Exemple :

L’évolution de la vitesse lors d’un déplacement linéaire.

Retour

slide14

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

slide15

Chaîne de puissance

Correcteur

PID

+

-

Capteur

Le schéma-bloc

Structure de base :

Grandeur physique régulée

Grandeur

« réglante »

Ecart

Consigne

Mesure

Retour

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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

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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

slide18

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
slide19

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
slide20

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
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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, …)
slide22

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 »
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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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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, …
slide25

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Suite

La Communication

Il s’agit de la communication entre Unité de Traitement à travers un réseau local industriel.

Quelques réseaux existants :

slide26

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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
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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.

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slide28

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

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