Conduite d’installation Structure des automatismes AFPI-NFC 5 Rue du Château 25400 Exincourt

Structure des automatismes Sommaire Généralités sur les automatismes Synoptique d’une installation automatisée Structure générale des automatismes Partie opérative ou partie puissance Partie commande Partie dialogue Exemple d’organisation 2

Généralité sur les automatismes

Généralités sur les automatismes  Machine ou installation destinée à réaliser automatiquement  Sans intervention de la part de l’homme  Une fonction ou un ensemble d’opérations (un travail, une production)  Pour laquelle elle a été conçue  De façon répétitive tout en respectant un cycle préalablement défini 4

Généralités sur les automatismes Chaque système de production automatisé ou encore processus industriel de fabrication, de transformation, d’usinage, d’assemblage, de manutention, de transport… Se compose d’un ensemble d’équipements destinés à réaliser ces différentes opérations 5

Généralités sur les automatismes Tout automatisme ou système de production automatisé se décompose en deux parties principales qui coopèrent  La partie opérative ou P.O.  La partie commande ou P.C. 6

Partie commande P.C. Partie opérative P.O. Généralités sur les automatismes Automatisme Partie commande P.C. ordres Partie opérative P.O. comptes rendus 7

Généralités sur les automatismes Chaque partie opérative comprend un ensemble de moteurs, vérins, vannes, résistances et autres composants qui lui permettent de fonctionner Ces différents actionneurs sont pilotés par la partie commande Cette partie commande élabore les ordres transmis aux actionneurs à partir d’informations fournies par les différents capteurs d’une part et à partir du cycle à effectuer d’autre part Cycle = ensemble des opérations dans l’ordre chronologique pour assurer la production d’une pièce 8

Généralités sur les automatismes La partie commande reçoit également des informations (sélections, demandes, consignes…) de la part de l’opérateur Elle peut également renseigner cet opérateur de l’état de la machine par la signalisation Présence d’une troisième partie réserver à l’homme et assurant l’interface homme/machine (IHM ou HMI)  La partie dialogue 9

Partie dialogue Partie opérative P.O. Partie commande P.C. Généralités sur les automatismes Automatisme Partie dialogue Partie opérative P.O. Partie commande P.C. ordres comptes rendus visualisations consignes 10

Généralités sur les automatismes Toute installation automatisée est constituée de ces 3 parties fondamentales Chacune a un rôle bien précis La partie opérative, processus physique à automatiser, effectue les différentes opérations nécessaires à la production La partie commande élabore, après traitement des informations qu’elle reçoit, les ordres destinés au fonctionnement de la machine d’une part et aux renseignements de l’opérateur d’autre part La partie dialogue permet la communication entre l’homme et la machine pour le pilotage de celle-ci 11

Synoptique d’une installation automatisée

Partie opérative P.O. Partie commande P.C. Partie dialogue Synoptique d’une installation automatisée Identification (nom commun, reconnaissance visuelle) Pupitre / IHM Armoire électrique Machine Partie opérative P.O. Partie commande P.C. ordres comptes rendus Partie dialogue visualisations consignes Permettre la communication entre l’homme et la machine dans le but de Piloter la machine Élaborer les ordres de commande à partir Effectuer les opérations Assurer la production La partie opérative travaille sur ordres  gérer la production de la situation réelle machine  suivre la production des demandes de l’opérateur  faciliter la maintenance du cycle à réaliser (mémorisé) Rôle 13

Structure générale des automatismes

Structure générale des automatismes Organisation fonctionnelle d’un automatisme Quelle que soit la ou les technologies d’une installation automatisée, tous les automatismes industriels ont la même organisation Ce qui les différencies ce sont, entre autres, leur complexité, leur sophistication, leurs performances… D’un point de vue fonctionnel (sans prendre en compte les alimentations et protections), pour tout automatisme, on retrouvera toujours l’organisation suivante  La partie opérative constituée de 3 sous-ensembles  La partie commande constituée de 5 sous-ensembles  La partie dialogue constituée de 2 sous-ensembles 15

Électricité, Air , Huile ou Gaz Structure générale des automatismes Électricité ou Air Électricité, Air , Huile ou Gaz Partie dialogue Pupitre / IHM Partie commande Armoire électrique Partie opérative Machine Interfaces de sorties Pré-actionneurs Supervision Voyants, Klaxons, Afficheurs, Écrans Actionneurs Fonctions spécifiques : Temporisations, Comptage Unité de traitement « Cerveau » Unité de production « Outillage » Exploitation BP, Commutateurs, Clavier, Potentiomètre Interfaces d’entrées Capteurs 16

Partie opérative ou partie puissance

Partie opérative ou partie puissance Constitution de la partie opérative ou partie puissance La partie opérative doit permettre de réaliser l’ensemble des opérations nécessaires à la production C’est sur cette partie que le danger est important (mouvements, énergies…) L’unité de production ou outillage Partie essentiellement constituée par le mécanisme qui permet d’effectuer le travail pour lequel la machine a été conçue  C’est elle qui assure la production Exemple : presse, centre d’usinage, four, tapis roulant, bras transfert… 18

Partie opérative ou partie puissance Constitution de la partie opérative ou partie puissance Les actionneurs Doivent fournir à l’outil l’énergie (la force) nécessaire à son fonctionnement ceci à partir d’une source d’énergie extérieure Exemple : moteurs, vérins, résistances, vannes… Les capteurs Détecter des informations physiques définissant le comportement de la machine et de les transmettre à la commande Exemple : fins de course, détecteurs de proximité, thermostats, pressostats, détecteurs photoélectriques, détecteurs à ultrasons, codeurs… 19

Partie commande

Partie commande Constitution de la partie commande  Vocation principale la gestion du fonctionnement de la partie opérative  Doit élaborer les ordres nécessaires à l’exécution du travail par la machine L’unité de traitement  « Cerveau » de l’automatisme.  Le rôle de cette unité est d’élaborer, à partir d’un cycle de référence et en traitant les informations qu’elle reçoit, les ordres à destination des actionneurs Exemple : automate programmable, relayage ou câblage électrique, séquenceur pneumatique, carte électronique… 21

Partie commande Constitution de la partie commande  Traitement d’informations Opération consistant à combiner les informations reçues par des opérations logiques et/ou arithmétiques  Ce traitement peut être en logique câblée ou en logique programmée Logique câblée = les opérations logiques sont exécutées à partir d’éléments d’automatismes raccordés entre eux par câblage Logique programmée = ces mêmes opérations logiques ou mathématiques, sont exécutées suivant une liste préétablie d’instructions ou suivant un programme 22

Partie commande Constitution de la partie commande Les fonctions spécifiques Correspondent à des informations qui ne sont pas disponibles au niveau de l’unité de traitement et nécessaires pour élaborer les ordres de commande Ces fonctions spécifiques sont en liaisons directes avec l’unité de traitement et sollicitées par celle-ci Exemple : temporisation, comptage, comparaison… Localisation des fonctions spécifiques : en fonction de la technologie de l’unité de traitement, ces fonctions peuvent être  soit des éléments que l’on ajoute à l’unité de traitement (logique câblée)  soit être intégrées à cette dernière (logique programmée) 23

Partie commande Constitution de la partie commande Les interfaces  Composants indispensables lorsqu’il y a des problèmes technologiques (nature ou type d’énergie, forme ou valeur des signaux,…) entre 2 autres composants d’automatisme  Dans ces conditions, ils jouent le rôle d’adaptateur Les interfaces d’entrées Transforment les informations issues des capteurs et des commande du pupitre en informations de nature et d’amplitude compatibles avec les caractéristiques technologiques de l’unité de traitement Exemple : interface pneumo-électrique, électrique alternative/continue… 24

Partie commande Constitution de la partie commande Les interfaces de sorties Transforment les informations élaborées par la commande en informations de nature et d’amplitude compatibles avec les caractéristiques technologiques des pré-actionneurs d’une part et des renseignements d’autre part Exemple : interface électropneumatique, électrique continue/ alternative, amplificateur … Fonctions d’interfaçage : les principales fonctions réalisées par l’interfaçage et concernant les signaux sont de la mise en forme, du codage ou du décodage, de la conversion ou de l’amplification 25

Partie commande Constitution de la partie commande Les pré-actionneurs  Dépendent directement de l’actionneur qu’ils pilotent  Assurent la mise en marche et l’arrêt de l’actionneur tout en lui fournissant une alimentation de puissance et en intégrant les problèmes liées aux contraintes technologiques (démarrage, à coup, freinage, surcharge, coup de bélier…)  Joue un rôle d’interface de puissance Exemple : contacteur de puissance, contacteur inverseur, distributeur pneumatique ou hydraulique, électro-distributeur, variateur de vitesse… 26

Partie dialogue

Partie dialogue Constitution de la partie dialogue  Permet la communication entre l’homme et la machine  A ce titre, on parle de plus en plus d’interface homme/machine ou IHM (Interface Homme Machine) / HMI (Homme Machine Interface) L’exploitation Composants qui transforment les informations fournies par l’homme en informations exploitables par la partie commande de l’automatisme dans le but de lui donner  des ordres de marche et d’arrêts  des modes de marche ou de fonctionnement  des types de pièces à réaliser, de cycles à effectuer  des consignes de fonctionnement (vitesse, température, pression, position…) Exemple : boutons poussoirs, commutateurs, arrêts d’urgence, roues codeuses, potentiomètres, claviers, cartes magnétiques… 28

Partie dialogue Constitution de la partie dialogue La supervision Concerne les composants qui transforment les informations fournies par l’unité de traitement en informations perceptibles par l’homme le renseignant sur l’état de la machine Permet également aux utilisateurs du système de faire du suivi de production et apporte une aide à la maintenance Exemple : voyants, colonnes lumineuses, alarmes, afficheurs, écrans, imprimantes, synoptiques… 29

Exemple d’organisation matérielle Pré-actionneurs 30