Configuration capteurs et actionneurs système automatisé

Fiche de Synthèse : Structure d'un Système Automatisé

Pour comprendre un système automatisé, on le divise généralement en deux parties principales : la Partie Opérative et la Partie Commande. Ces deux parties interagissent pour exécuter la tâche souhaitée.

1. La Partie Opérative

La Partie Opérative (PO) est l'ensemble des éléments qui agissent directement sur la matière d'œuvre (le produit à transformer ou à manipuler). C'est la partie "physique" du système.

1.1. Les Effecteurs

Les effecteurs sont les organes terminaux qui réalisent l'action physique.

• Exemples : un plateau, un chariot, une ventouse.

1.2. Les Pré-Actionneurs

Les pré-actionneurs sont les interfaces entre la partie commande et les actionneurs. Ils transforment un ordre de faible puissance (électrique) en un ordre de puissance suffisante pour commander les actionneurs.

Voici des exemples de pré-actionneurs couramment utilisés dans le système "BORNIER maquette V2 avec M221" :

Nom	Type de l'élément	Rôle	Numéro de la sortie
KM1	Contacteur moteur	Rotation plateau sens horaire	00.1
KM2	Contacteur moteur	Rotation plateau sens anti-horaire	00.2
EV1 +	Électrodistributeur Vérin 1	Descendre vérin 1	02.0
EV1-	Électrodistributeur Vérin 1	Monter vérin 1	02.1
V2+	Électrodistributeur Vérin 2	Descendre vérin 2	02.2
V3-	Électrodistributeur Vérin 3	Monter vérin 3	Q2.3
V3+	Électrodistributeur Vérin 3	Descendre vérin 3	Q3.4

• Types :
  • Électro-Distributeur : commande les vérins (pneumatiques ou hydrauliques).
  • Contacteur Moteur : commande les moteurs électriques.
  • Relais de Puissance : pour les charges à forte consommation.

1.3. Les Actionneurs

Les actionneurs sont les éléments qui transforment l'énergie (électrique, pneumatique, hydraulique) en une action physique (mouvement, chaleur, lumière). Ils sont commandés par les pré-actionneurs.

• Exemples :
  • Vérin : transforme l'énergie pneumatique/hydraulique en mouvement linéaire.
  • Moteur : transforme l'énergie électrique en mouvement rotatif.
  • Venturi : génère une dépression pour la préhension.
  • Résistance Thermique : génère de la chaleur.

2. La Partie Commande

La Partie Commande (PC) est le "cerveau" du système. Elle reçoit des informations, les traite et envoie des ordres à la partie opérative. Elle est souvent représentée par un Automate Programmable Industriel (API).

2.1. Les Capteurs

Les capteurs sont les "yeux" du système. Ils détectent les événements dans la partie opérative et transforment une grandeur physique (position, présence, température, etc.) en un signal électrique interprétable par l'automate.

Voici les capteurs du système "BORNIER maquette V2 avec M221" :

Nom	Type de détecteur	Rôle	Numéro de l'entrée
S5	Fin de course	Pièce en position 1	I0.5
S6	Fin de course	Pièce en position 2	I0.6
S7	Fin de course	Pièce en position 3	I0.7
S8	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 1 en haut	I1.0
S9	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 1 en bas	I1.1
S10	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 2 en haut	I1.2
S11	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 3 en haut	I1.3
S12	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 3 au milieu	I1.4
S13	Détecteur Magnétique Contact ILS	Vérin 3 en bas	I1.5
S14	Cellule photo-électrique	Présence pièce	I1.6
S15	Détecteur Inductif	Plateau en position initiale	I1.7

• Types :
  • Fin de Course : détecte une position mécanique finale.
  • Proximité : détecte la présence d'un objet sans contact (inductif, capacitif, magnétique).
  • Cellule Photoélectrique : détecte la présence ou l'absence d'un objet en coupant un faisceau lumineux.

• Les capteurs fournissent des informations d'état (position, vitesse, pression, etc.) qui sont des grandeurs électriques pour l'automate.

2.2. Le Pupitre (Interface Homme/Machine - IHM)

Le Pupitre est la liaison entre l'opérateur humain et le système automatisé. Il permet d'envoyer des consignes et de visualiser l'état du système.

2.2.1. Consignes

Les éléments du pupitre pour envoyer des consignes ou des ordres :

Nom	Type de détecteur	Rôle	Numéro de l'entrée
S1G	Bouton à accrochage	Position à gauche	I0.0
S1D	Bouton à accrochage	Position à droite	I0.1
S2	Bouton poussoir	BP Vert (Démarrage)	I0.2
S3	Bouton poussoir	BP Rouge (Arrêt)	I0.3
S4	Relais de sécurité	Réarmement sécurité arrêt urgence	I0.4

• Exemples :
  • Bouton Poussoir : pour la marche, l'arrêt, les sélections.
  • Clavier : pour saisir des données.
  • Arrêt d'Urgence : dispositif de sécurité essentiel.

2.2.2. Compte Rendu / Visualisation

Les éléments pour le compte rendu ou la visualisation de l'état du système :

Nom	Type de l'élément	Rôle	Numéro de la sortie
H2	Voyant vert	Indique le fonctionnement normal	Q0.4
H3	Voyant rouge	Indique un défaut ou un arrêt	Q0.5

• Exemples :
  • Voyant : indique l'état (marche, arrêt, défaut).
  • Écran : affiche des informations détaillées.
  • Alarme Sonore : signale un événement important ou une erreur.

2.3. L'Automate Programmable Industriel (API)

L'Automate est le "cerveau" central du système. Il reçoit les informations des capteurs et du pupitre (entrées), exécute le programme logique et envoie des ordres aux pré-actionneurs (sorties).

L'automate est composé de l'Unité Centrale, qui gère les Entrées (informations des capteurs et consignes du pupitre) et les Sorties (ordres vers les pré-actionneurs).

3. Intégration et Fonctionnement

Le fonctionnement d'un système automatisé repose sur une boucle :

1. L'opérateur envoie une consigne via le pupitre.
2. L'automate (partie commande) reçoit cette consigne et les informations d'état des capteurs (qui mesurent l'état de la partie opérative).
3. L'automate traite ces informations selon son programme interne.
4. L'automate envoie des ordres électriques aux pré-actionneurs de la partie opérative.
5. Les pré-actionneurs alimentent les actionneurs, qui réalisent l'action physique sur la matière d'œuvre (par l'intermédiaire des effecteurs).
6. Les capteurs détectent les résultats de l'action et renvoient de nouvelles informations d'état à l'automate, fermant ainsi la boucle de contrôle.

Moyen mnémotechnique pour la chaîne d'information et d'énergie :
P.A.Pr.A.C.E. = Pupitre (consignes) $\rightarrow$ Automate (traitement) $\rightarrow$ Pré-actionneurs (commande) $\rightarrow$ Actionneurs (action) $\rightarrow$ Capteurs (compte-rendu) $\rightarrow$ Effecteurs (action physique).