Automatique et Informatique Industrielle CHAÎNE D’ACTION Automatique et Informatique Industrielle

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UN DES RÔLES DE LA PC EST D’ENVOYER DES SIGNAUX POUR AGIR SUR LA PO I) STRUCTURE DE LA CHAÎNE ACTION PARTIE COMMANDE Traiter les informations Interface Transmettre l’information l’une des phases du traitement est d’ Envoyer les informations Énergie de puissance Préactionneur Gérer l’énergie de puissance Actionneur Agir sur le processus Effecteurs de la partie opérative

I) STRUCTURE DE LA CHAÎNE ACTION PARTIE COMMANDE INTERFACE PC programmable (API: automate programmable industriel) Électrovanne Interface électro-pneumatique - Savoir câbler - Savoir représenter - Savoir câbler une sortie - Savoir représenter le câblage d’une sortie PC câblée - Savoir câbler en série, en parallèle - Savoir lire le schéma de la PC

I) STRUCTURE DE LA CHAÎNE ACTION PRÉACTIONNEUR ACTIONNEUR Distributeurs . bistable . monostable Vérins pneumatiques . à simple effet . à double effet - Savoir câbler - Savoir représenter - Savoir câbler - Savoir représenter Contacteur Moteur asynchrone triphasé - Savoir câbler - Savoir représenter - Savoir câbler - Savoir représenter - Connaître les protections électriques

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Voir le document que je vous ai remis II) SAVOIR ET SAVOIR-FAIRE ABORDÉS pendant la 1re série de TP Voir le document que je vous ai remis

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C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin a) Distributeur 5/2 bistable Ici, à commande électrique : équipé de 2 électrovannes. Pour un vérin à double effet

MÉTHODE pour compléter le schéma du distributeur III) DISTRIBUTEUR MÉTHODE pour compléter le schéma du distributeur a) Distributeur 5/2 bistable 2- Remplir la case de droite pour que le vérin reste dans la position dessinée 6- Remettre les symboles dans la case de droite 5- Mettre ces symboles dans la case de gauche 4- Remplir la case de droite pour que le vérin quitte la position dessinée 1- Finir la case de droite 3- Retirer provisoirement les symboles de la case de droite TERMINÉ

C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin b) Distributeur 5/2 monostable Ici, à commande électrique : 1 seule électrovanne. Ici, vérin à double effet à amortissements réglables CORRIGÉ

C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin c) Distributeur 4/2 bistable Ici, à commande électrique. Pour un vérin à double effet CORRIGÉ

C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin d) Distributeur 4/2 monostable Ici, à commande pneumatique. Pour un vérin à double effet CORRIGÉ

C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin e) Distributeur 3/2 monostable Ici, à commande pneumatique. Pour un vérin à simple effet CORRIGÉ ANIMÉ TERMINÉ

C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin III) DISTRIBUTEUR C’est le préactionneur qui commande les déplacements du vérin f) Bloqueur 2/2 monostable Existe uniquement à commande pneumatique. Pour un vérin à double effet CORRIGÉ

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IV) CALCULS VÉRIN Vous allez déterminer le Ø d’un vérin (du piston) connaissant le taux de charge T. Effort F maxi pour pousser l'effecteur T = Effort F que peut fournir le vérin à vide T : taux de charge estimé. La valeur normale varie de 0,6 à 0,8. F maxi : effort maxi nécessaire pour déplacer l’effecteur, en N. F fourni par le vérin : effort que peut fournir le vérin, en N. Souvenez-vous que F = p x S p : pression en MPa (MégaPascal). 1 MPa = 1 N/mm2 S : section (ou surface) du piston qui reçoit l’air comprimé, en mm2.  ز Souvenez-vous que S = 4

IV) CALCULS VÉRIN Exemple Taux de charge estimé T= 0,6 F maxi = 1200 N p = 0,8 MPa a) Calculez le ØD du vérin. Choisissez le ØD du vérin parmi les Ø standard ci-dessous. F maxi  ØD² F maxi T = or F vérin = p x S = p x donc T = F vérin 4 ØD² p x  4 F maxi 4 F maxi Produits en croix : T = = p x  x ØD² p x  x ØD² T x p x  x ØD² = 4 F maxi 4 4 F maxi 4 F maxi donc ØD² = ce qui fait ØD = T x p x  T x p x  Calcul : p = 0,8 MPa ; F maxi = 1200 N ; T = 0,6 ; ØD sera en mm 4 x 1200 Rappel : 1 MPa = 1N/mm² ØD = = 56,42 mm 0,6 x 0,8 x  Choix du Ø du vérin : il faut choisir, parmi les Ø standard, un vérin dont le Ø est immédiatement supérieur à 56,42 mm. Choix Ø = 63 mm

IV) CALCULS VÉRIN b) Calculez Fs, l’effort réel développé par ce vérin lorsqu’il sort. Calculez le taux de charge réel Tr. Fs = p x S S = section piston

L’air comprimé s’appuie sur cette surface Sortie de la tige PISTON DU VÉRIN L’air comprimé s’appuie sur cette surface Spiston

IV) CALCULS VÉRIN b) Calculez Fs, l’effort réel développé par ce vérin lorsqu’il sort. Calculez le taux de charge réel Tr. ØD² Fs = p x S S = section piston donc Fs = p x  x 4 Calcul : p = 0,8 Mpa = 0,8 N/mm² ; ØD = 63 mm ; Fs sera en N 63² Fs = 0,8 x  x = 2494 N 4 Calculez le taux de charge réel Tr. F maxi 1200 N Tr = = = 0,48 Fs 2494 N

IV) CALCULS VÉRIN c) À l’aide du tableau ci-dessous, déterminez le Ød de la tige. Ø STANDARD ØD du piston 25 32 40 50 63 80 100 Ød de la tige 12 18 22 30 Pour un vérin de ØD = 63, la tige a un Ød = 22 mm

IV) CALCULS VÉRIN d) Calculez Fr, l’effort réel développé par ce vérin lorsqu’il rentre. Fr = p x S avec S = (Spiston - Stige)

L’air comprimé s’appuie sur cette surface Rentrée de la tige PISTON DU VÉRIN Spiston - Stige

IV) CALCULS VÉRIN d) Calculez Fr, l’effort réel développé par ce vérin lorsqu’il rentre. Fr = p x S avec S = (Spiston - Stige)  x ØD²  x Ød²  S = - = x (ØD² - Ød²) 4 4 4  donc Fr = p x x (ØD² - Ød²) 4 Calcul : p = 0,8 MPa ; ØD = 63 mm ; Ød = 22 mm ; Fr sera en N  Fr = 0,8 x x (63² - 22²) = 2190 N 4

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C’est le préactionneur qui commande la rotation du moteur V) CONTACTEUR C’est le préactionneur qui commande la rotation du moteur Il commande au moteur de tourner ou de s’arrêter. C’est un composant monostable. Il est constitué d’une bobine et, ici, de 3 contacts principaux (contacteur tripolaire) Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur P1 Réseau électrique EDF 400 V, triphasé ÉNERGIE DE PUISSANCE utilisée par le moteur. P2 400V 3~ P3 N MOTEUR ASYNCHRONE TRIPHASÉ C’est l’ACTIONNEUR Il permet la mise en rotation ou l’arrêt d’un effecteur situé sur la PO. M 3~

les contacts sont fermés Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur P1 400V 3~ P2 P3 KM Le contacteur permet d’alimenter ou non le moteur en énergie de puissance CONTACTEUR: c’est le PRÉACTIONNEUR Il permet la mise en rotation ou l’arrêt du moteur Contact auxiliaire: voir utilisation ci-dessous n’est pas alimenté est alimenté les contacts sont ouverts les contacts sont fermés

Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur Que faire si une intervention électrique doit être réalisée sur le circuit électrique du moteur ? Demander à EDF de ne plus alimenter notre circuit: INCONCEVABLE, pensez aux autres utilisateurs ! Il faut trouver un moyen pour pouvoir couper seulement cette installation électrique. C’est le rôle du SECTIONNEUR

les contacts sont fermés Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur P1 P2 400V 3~ P3 SECTIONNEUR Il permet d’isoler ce circuit du réseau EDF ouverture les contacts sont ouverts les contacts sont fermés fermeture CONTACTEUR M 3~

Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur Que se passe-t-il lorsque 2 des 3 phases du circuit moteur entrent en contact ? Il y a un court-circuit ! Dans ce cas, le réseau EDF deviendra inutilisable. Il faut protéger ce réseau. C’est le rôle des FUSIBLES

les contacts sont fermés 2 phases rentrent accidentellement en contact Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur P1 COURT-CIRCUIT P2 400V 3~ P3 Solution : mettre 1 fusible sur chaque phase ouverture les contacts sont ouverts les contacts sont fermés fermeture 2 phases rentrent accidentellement en contact CONTACTEUR M 3~

les contacts sont fermés Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur P1 P2 400V 3~ P3 SECTIONNEUR Il permet d’isoler ce circuit du réseau EDF 3 FUSIBLES Ils protègent le réseau EDF des courts-circuits éventuels de ce circuit ouverture les contacts sont ouverts les contacts sont fermés fermeture CONTACTEUR M 3~

Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur Le moteur peut tourner: - à vide: il n’entraine aucun effecteur. - en charge: il entraine normalement un effecteur. - en surcharge: il entraine un effecteur qui l’empêche de tourner normalement.  Points durs pendant la rotation;  Rouille;  Défaut de lubrification; Dans le cas d’une surcharge, le moteur risque au bout de quelques instants (5 à 15 min) d’être trop chaud et donc de se détériorer. Il existe un moyen de protéger le moteur. C’est le rôle du RELAIS THERMIQUE

Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur environ 15 min plus tard P2 400V 3~ P3 SECTIONNEUR + FUSIBLES 2- KM plus alimenté KM vient d’être alimenté KM 3- contacts s’ouvrent les 3 contacts se ferment RELAIS THERMIQUE Il protège le moteur contre sa détérioration lors d’une surcharge mécanique prolongée sur l’arbre moteur. Pour assurer cette fonction, la bobine KM doit être reliée au contact "rt" rt Relais thermique et moteur chauffent anormalement 1- "rt"  s’ouvre M 3~ 4- le moteur s’arrête de tourner : relais thermique et moteur peuvent refroidir le moteur tourne normalement le moteur est en surcharge mécanique "rt" reste ouvert. La fermeture est obligatoirement manuelle.

Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur Créer la tension électrique pour alimenter la bobine du contacteur P1 400V P2 400V 400V 3~ 400V 230V P3 230V 230V Neutre

230V si le sectionneur est fermé Schéma de puissance électrique : 1 seul sens de rotation du moteur Moyen de créer la tension électrique pour alimenter la bobine du contacteur P1 400V 3~ P2 P3 N SECTIONNEUR 230V 230V si le sectionneur est fermé 24V 24V si le sectionneur est fermé vers la PC CONTACTEUR KM RELAIS THERMIQUE M 3~

CORRIGÉ Liaisons de la bobine KM avec la PC PC programmable : automate Trouvez l’équation de KM CORRIGÉ KM = rt.O0,0 O0,0

Trouvez l’équation de KM Liaisons de la bobine KM avec la PC PC câblée Trouvez l’équation de KM CORRIGÉ KM = a.rt.(m + km)

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Lorsque "rt" est ouvert, les 2 bobines ne sont plus alimentées Schéma de puissance électrique : 2 sens de rotation du moteur CORRIGÉ 400V 3~ Système mécanique empêchant l’enclenchement simultané des 2 contacteurs km1 km2 KM1 KM2 rt SÉCURITÉ MATÉRIELLE CONTACTS AUXILIAIRES Lorsque "rt" est ouvert, les 2 bobines ne sont plus alimentées M 3~

PC programmable : automate Schéma de puissance électrique : 2 sens de rotation du moteur Liaisons des bobines KM1 et KM2 avec la PC PC programmable : automate - Schéma de câblage les bobines KM1 (O0,0) et KM2 (O0,1). - Placez correctement le contact "rt" de telle manière que lorsqu’il s’ouvre les 2 bobines ne sont plus alimentées. - Trouvez l’équation de KM1 et de KM2. CORRIGÉ KM1 = rt.O0,0 KM2 = rt.O0,1

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VI) CHRONOGRAMMES Sur PALETTIC, le déplacement vertical de la pince est réalisé par un moteur tournant à 2 vitesses dans les 2 sens. Montée lente Descente rapide Montée rapide Descente lente Les vitesses et sens de déplacement sont obtenus grâce à 4 contacteurs de la manière suivante : KM2=1  déplacement vitesse lente. KM3=1  déplacement vitesse rapide. KM4=1  montée. KM5=1  descente. Mettre un contacteur à 0 provoque l’arrêt du mouvement et de la vitesse qu’il commande.

VI) CHRONOGRAMMES CORRIGÉ Donner les valeurs (1 ou 0) de KM2, KM3, KM4 et de KM5 en fonction des vitesses désirées du moteur qui sont représentées sur le graphe ci-dessous. (VR = vitesse rapide et  VL = vitesse lente) CORRIGÉ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Terminez les 2 dernières périodes 1- Ce graphe représente le cycle de descente: donc la bobine de descente vaut toujours 1 2- Ce graphe représente le cycle de descente: donc la bobine de montée vaut toujours 0 3- On remarque qu’au début la pince doit atteindre la vitesse rapide donc la bobine de vitesse rapide vaut 1 pendant cette période et la lente 0 Et la vitesse rapide dure aussi pendant la plus longue période. (le contacteur vitesse lente = 0)

VII) CALCULS MOTEUR P = C .  Calculez la puissance désirée. Choisissez le moteur dont la puissance est ≥ à la puissance désirée. P = C .  avec P =puissance désirée en W (watts) C = couple en Nm (newton-mètre)  = vitesse angulaire en rd/s (radian/seconde) 2 N  N (avec N = vitesse de rotation en tr/min) Souvenez-vous que  = = 60 30 Exemple C = 160 Nm N = 1500 tr/min Entourez le moteur asynchrone triphasé choisi parmi ceux ci-dessous. (Doc. Leroy-Somer) TYPE LS 160M LS 160L LS 180MT LS 180L LS 200LT LS 225ST LS 225M PUISSANCE en kW 11 15 18,5 22 30 37 45  N P = C x  = C x avec C = 160 Nm et N = 1500 tr/min 30  x 1500 P = 160 x = 25132,7 W = 25,1327 kW 30 Choisir, parmi les valeurs standard, un moteur dont la puissance est immédiatement supérieure à 25,1327 kW.

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