Automatisation Et Supervision: Cas D'un Système de Lavage Automobile. [PDF]

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Thème : « Automatisation et supervision : cas d'un système de lavage automobile. »

Matière : Projet de Fin d’Etude

Licence Sciences et Techniques : Génie Electrique et Systèmes Automatisés

Université HASSAN 1re Faculté des Sciences et Techniques de Settat

Encadré par monsieur le professeur : M. Rachid HABACHI

Année universitaire : 2019/2020

Sommaire

Partie I ................................................................................................................................1 1. Evolution de lavage automobile ......................................................................................1 2. Problématique .................................................................................................................3 3. Objectifs du projet ..........................................................................................................3 4. Missions et planning du projet ........................................................................................4

Partie II...............................................................................................................................6 1. Présentation du système ..................................................................................................6 2. Cycle de fonctionnement ................................................................................................6 3. Analyse fonctionnelle .....................................................................................................7 4. Composants du système ................................................................................................ 13

Partie III ...........................................................................................................................28 1. Généralités sur les API 2. Modélisation du système par l'outil GRAFCET............................................................. 28 3. Automatisation 4. Supervision

Partie I Introduction : Cette première partie de notre projet, englobe l'évolution du lavage automobile, la problématique, les objectifs du projet, ainsi que les missions effectuées et la planification du projet.

1. Evolution de lavage automobile : 1.1

Lavage automobile :

L'utilisation fréquente d'un véhicule nécessite des contrôles internes et externes réguliers pour le maintenir en aussi bon état que possible. L'extérieur du véhicule est la première image sur la voiture, c'est pourquoi il faut en prendre soin. Les problèmes rencontrés lors de l'utilisation du véhicule sont : les dépôts de poussière et la dégradation de la peinture due à la pollution et aux intempéries. Il est alors nécessaire de suivre un lavage de voiture, et pour cela il y a deux solutions :

1.2



Lavage manuel



Lavage automatique

Evolution de lavage automobile :

Lavage de voiture a traversé plusieurs étapes et a également suivi le développement de secteur automobile et des systèmes d'automatisation. En 1962, l'industrie du lavage automatique de voitures est née, un an après la construction du premier portique à trois brosses et six ans plus tard, le premier système combiné de lavage et de séchage entièrement automatique pour un lavage de voitures parfait. Le développement de ces systèmes automatisés est toujours à l'ordre du jour.

a) Lavage manuel : Lorsque une voiture doit être lavée de fond en comble, rien ne vaut le lavage à la main, qui est le seul moyen de garantir une propreté parfaite. Cependant, c'est encore la méthode la plus longue et la plus exigeante et il faut savoir comment laver la voiture.

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Figure : Lavage manuel

Le lavage de voiture à domicile est valable si on dispose de l'espace nécessaire, d'une cour ou d'un jardin. Vivre dans un appartement, cela rendre difficile de laver la voiture à domicile. Le lavage de véhicule avec beaucoup d'eau est nocif pour l'environnement. Les résidus s'écoulent dans le réseau d'eau de pluie, qui n'est pas toujours équipé pour recevoir ces polluants. En outre, le lavage manuel consomme beaucoup d'eau. La seule solution est d'aller à une station de lavage.

b) Lavage à haute pression : Il consiste simplement de pulvériser votre voiture avec un appareil de nettoyage qui propulse de l'eau à haute pression, ainsi que du savon à l'aide d'un canon à mousse en l’installent sur le pistolet du nettoyeur. Cette méthode est idéale pour un lavage rapide et il permet de nettoyer les zones difficiles à atteindre comme au-dessous de la carrosserie du véhicule, les jantes, les pare-chocs avant et arrière, par exemple.

Figure : Lavage à haute pression

Cependant, certaines taches tenaces peuvent nécessiter un nettoyage à l'éponge. De plus, il est conseillé de ne pas placer le jet trop près de la carrosserie pour éviter les micro-rayures sur les voitures peu résistantes ou très anciennes. Le lavage de la voiture dans une station de lavage à haute pression consomme moins d'eau que le nettoyage à la main.

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c) Lavage automatique : Le lavage aux rouleaux est la solution la plus fréquemment utilisée et la plus rapide pour nettoyer la voiture. L'idée est simple, c'est d'aller à une station de lavage où le véhicule sera automatiquement nettoyé. En effet, après avoir positionné la voiture sous le portique, les fenêtres fermées et l'antenne retirée (si possible), vous n’avez plus rien à faire. De ce fait, le nettoyage du carrosserie sera entièrement automatisé.

Figure : Lavage aux rouleaux (automatique)

2. Problématique : Après une analyse du fonctionnement du lavage manuel, tout en suivant toutes les étapes nécessaires à la réalisation de ce processus, nous avons constaté divers problèmes qui sont résumés dans :  Une perte de temps (lors du service);  Une perte d'énergie humaine (effort manuel);  Une perte d'eau ;  Une faible efficacité des performances (après le nettoyage de plusieurs véhicules). Nous devons donc trouver une solution, afin d'éviter ces principaux problèmes en même temps.

3. Objectifs du projet : Un système automatisé a pour but de réaliser un ensemble de tâches complexes et répétitives avec une grande efficacité dans un temps court, et pour lesquels l'homme n'intervient que dans la programmation et le réglage du système. 3|Page

Alors, le travail demandé, c'est l'automatisation d'un système de lavage par un automate programmable industriel, pour contrôler et superviser le fonctionnement du système, afin d'atteindre les principaux objectifs du projet qui se concentrent sur :  Une gestion du temps : l'optimisation du temps réel de l'exécution ;  La performance : l'amélioration du qualité de service ;  Une gestion responsable de l'environnement (l'eau) ;  La gestion des ressources humaines : effort manuel. Avec l'utilisation d'outils efficaces qui répondent à ces exigences et contribuent au bon fonctionnement du système.

4. Missions et planning du projet :  Missions : L'utilisation de plusieurs sources pour rassembler le plus d'informations possibles sur le système, nous a facilité la compréhension du système qui fait l'objet de notre étude. Notre mission principale, c'est l’automatisation et la supervision d’un système de lavage automobile. De ce fait, il est important de détailler la mission déclarée, car la complexité de la mission peut empêcher de saisir les détails de la mission. Afin de parer à cette éventualité, on a eu l'idée d'articuler notre mission autour des étapes suivantes :  Etude du principe de fonctionnement du système ;  Décomposition du système et ses composants ;  Recherche des solutions efficaces pour le bon fonctionnement du système ;  Lister l'ensemble des entrées (capteurs et boutons poussoirs) et des sorties (actionneurs et pré-actionneurs) ;  Modélisation du système par l'outil Grafcet ;  Choix de l’automate programmable ;  La programmation du système dans le logiciel TIA Portal ;  Création d’un écran de supervision dans le logiciel TIA Portal.

 Planning de projet : ( Diagramme de gant) 4|Page

Conclusion : Dans cette partie, après avoir introduit une évolution de lavage automobile, on a défini la problématique, les objectifs du projet, et en fin, on a présenté les missions réalisés et le planning du projet. L'étude technique du système sera essentiellement consacrée au chapitre suivant.

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Partie II Introduction : La deuxième partie prendra en charge la présentation du système étudié, son cycle de fonctionnement, ensuite son analyse fonctionnelle, et on terminant par la description et le rôle de ses composants.

1. Présentation du système : Le système sur lequel on va se baser (figure ), est constitué principalement d'un portique, supportant deux rouleaux verticaux et un rouleau horizontal, d’un dispositif de séchage (non représenter sur la figure), ainsi qu'un pupitre de commande pour le départ cycle (Dcy) et l'arrêt d'urgence (AU).

Figure : Schéma d'un système de lavage automatique.

2. Cycle de fonctionnement : La fonction de notre système est de laver l'extérieur de la voiture automatiquement. Pour effectuer cette opération, les séquences suivantes sont suivies. Tout d'abord, nous devons avoir les conditions initiales qui sont définies par : une voiture est présente dans la station de lavage détecté par le capteur Cp, le portique est détecté par le capteur Cr à l'arrière, ainsi que le rouleau horizontal est détecté par le capteur Ch en haut.

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Après une action sur le bouton Dcy, le cycle suivant démarre : 

Le voyant V est allumé pendant 10 secondes, indiquant que le cycle a commencé.



Prélavage : le portique avance pour arroser la voiture avec de l’eau.



Savonnage : une action du capteur Cv (indiquant que le portique est en avant), démarre le savonnage, le portique revient pour arroser la voiture avec de l'eau savonnée.



Rinçage : après une action du capteur Cr (indiquant que le portique est en arrière), le rouleau horizontal commence a descente, ensuite l’action du capteur Cb (indiquant que le rouleau horizontal est en bas), commence la rotation des trois rouleaux, le portique avance pour arroser la voiture avec de l’eau et la rincer en même temps.



Une fois le capteur Cv est actionné, les trois rouleaux s'arrêtent de rotation, après le rouleau horizontal monte pour revenir à sa position initiale (en haut).



Séchage : en fin, après que le capteur Ch est actionné (indiquant que le rouleau horizontal est en haut), retour du portique et séchage de voiture jusqu’à l’action du capteur Cr (indiquant que le portique est en arrière).

Cas d'urgence : Une action sur le bouton ''AU'' le système passe en mode arrêt qui est le cas normal d'une arrêt urgent d'un système quelconque, d'une part, d'autre part, notre système possède deux capteurs de sécurité Csv et Csr, le premier pour la sécurité avant et le second pour la sécurité arrière, tel que, une action sur l'un de ces capteurs bloque le fonctionnement du système et juste le technicien qui a la possibilité de le remettre à sa position initiale.

3. Analyse fonctionnelle : L'analyse fonctionnelle est une méthode d'analyse appliquée par les entreprises industrielles pour optimiser la conception ou la préconception de produits en s’appuyant sur les fonctions que doit réaliser le produit afin de satisfaire le besoin de l'utilisateur. Il existe 4 outils pour réaliser cette analyse :  Diagramme bête à cornes.  Diagramme d'interactions (pieuvre).

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 Diagramme SADT (Structured Analysis and Design Technics).  Diagramme FAST (Fonction Analysis System Technique).

3.1

La bête à cornes :

Cet outil a pour objectif de représenter graphiquement l'expression du besoin à travers 3 questions simples autour du sujet étudié :  A qui rend-il service ?  Sur quoi agit-il ?  Dans quel but ?

Sur quoi agit-il ?

A qui rend-il service ?

Utilisateur

La voiture

Système de lavage automobile

Dans quel but ?

Laver la voiture automatiquement Figure : Diagramme bête à corne.

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3.2

Diagramme d'interactions (pieuvre) :

Le diagramme d’interaction ou bien le diagramme de pieuvre permet de représenter les fonctions de services par les liaisons entre le produit et les éléments extérieurs. La fonction service se décompose en deux types de fonctions : 

Fonction principale (FP) : c’est la fonction pour laquelle le produit a été crée, elle relie deux éléments extérieurs avec le produit.



Fonction de contrainte (FC) : c’est la réaction ou l’adaptation des éléments du milieu extérieurs avec le produit.

Utilisateur La voiture FP

Energie électrique FC1

Système de lavage FC6 automobile Sécurité

Capteur de présence

FC2 FC5

FC3 Maintenance

FC4

Environnement

L’eau et savon liquide Figure : Diagramme d'interactions (pieuvre).

Le tableau si dessous permet de décrire chaque fonctionne de service (principale et de contrainte) du diagramme d’interactions :

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Tableau : description des fonctions du diagramme d'interactions

Fonction de service

Description

FP

Laver la voiture automatiquement.

FC1

Alimenter le système en énergie électrique.

FC2

Assurer la sécurité des personnes et de la voiture.

FC3

Maintenir le bon fonctionnement.

FC4

Alimentation en eau et savon liquide.

FC5

Résister aux conditions d’environnement (température, pluie, etc.)

FC6

Acquérir les informations nécessaires.

3.3

Diagramme SADT (niveau A0) :

La modélisation systémique, issue de la SADT, permet de donner une représentation graphique qui met en évidence toutes les informations relatives à ce système. Ce dernier est représenté par une « boîte » dans laquelle est inscrite la « fonction globale » du système. Le Diagramme SADT (niveau A0) permet de positionner : o Les flux d’entrée et de sortie matière d’œuvre. o Les données de contrôle (expression des contraintes liées à l’environnement). Le modèle de présentation prend la forme d'un diagramme d'activité, qui est un rectangle basé sur les activités ou fonctions du système.

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W

Voiture sale Eau Savon liquide

E

C

R

Voiture propre

Laver la voiture automatiquement

Eau usée

Système de lavage automobile Figure : Diagramme SADT (niveau a0).

W: contrainte énergétique (Energie électrique). E : contrainte de configuration (Information sur le fonctionnement). C : contrainte de réglage (Programme). R : contrainte d’exploitation (Réglage).

3.4

Diagramme FAST :

Le diagramme FAST est un outil d’analyse visuel qui permet de décomposer par séquence les fonctions d’un produit. Il met en évidence toutes les fonctions techniques permettant de répondre à chacune des fonctions de service du produit et d'associer à chaque fonction technique une ou plusieurs solutions choisies. Alors, le diagramme FAST constitue un ensemble de données permettant de bien comprendre un système complexe, et ainsi améliorer la solution proposée.

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Les deux boutons Dcy / AU

Mettre le système en Marche / Arrêt

Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique

Moteur asynchrone

Adapter vitesse et couple

Réducteur de vitesse

Guider en translation réctiligne le portique

Rails

Transformer le mouvement de rotation en mouvement de translation

Pignon-crémaillère

Déplacer le portique en avant et en arrière

Laver la voiture automatiquement

Mettre en rotation les rouleaux

Moteur asynchrone + mécanisme

Diffuser l’eau ou l’eau savonnée

Electrovanne et motopompe

Sécher la voiture

Ventilateur + résistances chauffantes

Detecter la présence de la voiture

Capteur présence voiture

Signaler le démarrage du cycle

Voyant limineux

Commander le fonctionnement du système

Automate Programmable Industriel

Figure : Diagramme FAST.

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4. Composants du système :  Description des matériels choisis : La figure ci-dessous (figure ) fournit un schéma général du système de lavage automatique, y compris le placement de tous les capteurs et moteurs qui contribuent au fonctionnement du système.

Figure : Positionnement des capteurs et moteurs sur le schéma du système.

4.1

Les capteurs

Un capteur est un organe technique qui détecte un événement physique (présence d'un élément, pression, température, etc.) et le traduit en un signal électrique. Les capteurs peuvent être divisés en deux catégories, à savoir les capteurs de contact qui doivent contacter directement l'objet à détecter et les capteurs de proximité. Chaque catégorie est subdivisée en trois types de capteurs : capteurs électriques, mécaniques et pneumatiques.

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Energie

Signal électrique

Grandeur physique

Capteur Signal logique(TOR), Signal analogique, Signal numérique.

Température, Préssion, Force... Figure: Fonctionnement d'un capteur.

Le choix de la famille de détecteurs consiste à répondre à plusieurs questions de manière subtile afin d'éradiquer tout type d'erreur pouvant conduire à un mauvais choix. Lors de cette étape, il est judicieux de prendre en compte l'objet à détecter, son état, la vitesse de son animation et sa fréquence. Il faut même mentionner si son contact avec le capteur est possible ou non. La figure ci-dessous résume les différentes étapes pour une sélection correcte du capteur. Objet à détecter

L'objet est-il solide ?

Non

Oui

Le contact du détecteur avec l'objet est-il possible ?

Non

L'objet est-il liquide ?

Oui

L'objet a-t-il une masse 500 g ?

Oui

Non

Oui

La vitesse de passage de l'objet est-elle < 1,5m/s

Oui

Interrupteurs de position électromécaniques

L'objet est-il métallique ?

Non

L'objet est-il gazeux ?

Oui

Non

Oui

La fréquence de passage de l'objet est-elle < 1Hz

Non

La distance objet / détecteur est-elle < 48 mm

Oui

Non

La distance objet / détecteur est-elle 15 mm

Oui

Non

L'espace de montage du détecteur est-il important ?

Non

Oui

Non

Oui

Détecteurs de proximité inductifs

Détecteurs photoélectriques

Détecteurs de proximité capacitifs

Pressostats Vacuostats

Figure : Schéma de la famille des détecteurs.

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Selon la dernière figure, les types de capteurs adaptés à notre système sont :

 Capteur photoélectrique  Capteur inductif  Capteur mécanique

a) Capteur photoélectrique Les capteurs photoélectriques utilisent des faisceaux lumineux pour détecter des cibles, qui peuvent être des objets ou des personnes. Le photo-détecteur est essentiellement constitué d'un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible.

Figure : Capteur photoélectrique.

Figure: Schéma d'un capteur photoélectrique.

Dans notre système le détecteur photoélectrique (Cp) permis de détecter la présence de la voiture.

b) Capteur inductif Les capteurs de proximité inductifs sont utilisés pour détecter tout objet métallique à proximité de la tête de détection.

Figure : Capteur inductif.

Figure : Schéma d'un capteur inductif.

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Pour notre cas, on a deux capteurs inductifs : 

Capteur arrière (Cr).



Capteur avant (Cv).

Dans le but de détecter les limites avant et arrière du portique.

c) Capteur mécanique Le capteur mécanique ou interrupteur de position est en contact direct avec la partie mobile à détecter, et l'action mécanique sur la partie mobile du capteur permet d'établir ou d'interrompre le contact électrique.

Figure: Capteur mécanique.

Figure: Schéma d'un capteur mécanique.

Dans notre système, il existe 4 capteurs de fin de course : 

Capteur de sécurité arrière (Csr).



Capteur de sécurité avant (Csv).



Capteur haut (Ch).



Capteur bas (Cb).

Les deux capteurs de sécurité (Csv et Csr) ont la fonction de bloquer le système une fois qu'ils sont actionnés, car le système est hors contrôle, et juste le technicien qui a la possibilité de le remettre dans sa position initiale. Pour les capteurs (Ch et Cb) sont pour détecter la position du rouleau horizontal.

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4.2

Transmetteur

Il s'agit d'un appareil qui convertit le signal de sortie du capteur en un signal de mesure standard. Il fait la connexion entre le capteur et le système de contrôle.

4.3

Le portique de lavage

Le portique de lavage se déplacer sur des rails qui permettent le guidage en translation du portique lors de l'avancement et reculement, afin de nettoyer la voiture en utilisant les trois rouleaux. Après le nettoyage vient le séchage comme dernière étape du lavage, ce dernier s'effectue à l'aide d'un ventilateur plus des résistances chauffantes qui dégagent de la chaleur.

Ventilateur + Résistances chauffantes

Les rouleaux

Les rails Figure: Le portique de lavage.

4.4

Ventilateur et résistances chauffantes

Un ventilateur est un appareil qui est conçu pour produire du vent artificiel. Les résistances chauffantes permettent de dégager de la chaleur, et grâce au ventilateur, on envoie cette chaleur vers la voiture pour la sécher.

Figure : Ventilateur.

Figure : Résistances chauffantes.

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4.5

Pupitre de commande

Le système de lavage est commandé par un pupitre de commande qui comporte trois éléments : 

V : voyant



Dcy : Départ de cycle



AU : Arrêt d'urgence

V AU

Dcy

Figure : Pupitre de commande.

Figure : AU

4.6

Figure: Voyant vert

Figure : Dcy

Electrovanne

L'électrovanne est une vanne commandée électriquement. En raison de ce composant, l'écoulement de fluide dans le circuit peut être influencé par un signal électrique. Il y a deux types d'électrovannes : tout ou rien et proportionnelle. Dans notre système, on a deux électrovannes de types tout ou rien, une pour l'eau et l'autre pour l'eau savonné.

Figure: Electrovanne.

Figure: Schéma d'une électrovanne.

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4.7

Buse de pulvérisation

Ils servent à pulvériser de l'eau et de l'eau savonné. À la sortie, ils ont des petites sections dans le but d'augmenter la pression.

Figure : Buse de pulvérisation

4.8

Pompe à eau

La pompe est un transformateur d'énergie qui transforme l’énergie mécanique fournie par le moteur électrique en énergie hydraulique. Alors, elle permet la mise en mouvement de l'eau. Pour notre système, on a une pompe d'une puissance de 1KW.

Figure : Pompe à eau.

4.9

Figure: Schéma de principe d'une pompe à eau.

Réducteur de vitesse mécanique

Le réducteur est réservé à un mécanisme séparé inséré entre le moteur et le récepteur. Le rôle du réducteur est de réduire la vitesse d'un moteur en transmettant la puissance au récepteur, tout en absorbant le moins d'énergie. Par conséquent, il permet d'augmenter le couple moteur afin d'entraîner l'organe récepteur à tourner sous l'action du nouveau couple.

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Figure: Réducteur de vitesse mécanique.

Figure: Mécanisme intérieur du réducteur.

4.10 Moteur asynchrone triphasé Les moteurs asynchrones (MAS) triphasés représentent plus de 80 % des moteurs électriques utilisés en industrie. Ils sont utilisés pour transformer l'énergie électrique en énergie mécanique par le biais des phénomènes électromagnétiques. Il s'agit d'une machine robuste, économique à l'achat et nécessitant peu d'entretien. De plus, la vitesse de rotation est presque constante sur une large gamme de puissance. C'est pourquoi, on a choisi les moteurs asynchrones comme type de moteurs dans notre système. Ce dernier possède trois moteurs asynchrones. Le premier avec une puissance de 4.5 KW, entraîne le portique en avant et en arrière à fin d’assurer le nettoyage de la voiture. Le deuxième permet d’entraîner la montée et la descente du rouleau horizontal au moment du nettoyage avec une puissance de 1.2 KW. Le troisième a pour rôle d'entraîner en rotation les trois rouleaux de brossage avec une puissance de 3 KW.

Figure : MAS triphasé.

Figure : Symbole d'un MAS.

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4.11 Contacteur Un contacteur est un dispositif de contrôle qui peut établir ou interrompre le passage de l'énergie électrique. Alors, il a un pouvoir de coupure non nul. Ainsi que, il peut être contrôlé à distance via des contacts contrôlés manuellement (par boutons) ou automatiquement (via des grandeurs physiques: pression, température, vitesse, etc.).

Figure : Contacteur.

Figure : Schéma du contacteur.

4.12 Disjoncteur moteur (magnétothermique) Le disjoncteur magnétothermique du moteur est un dispositif de protection dont la fonction est d'interrompre le courant en cas de surcharge ou de court-circuit. Il comporte deux parties de protection :  Protection magnétique : un déclencheur équipé d'un électro-aimant protège chaque phase, et si un court-circuit se produit, il coupera le courant. Le déclencheur est basé sur la génération d'un champ magnétique transitoire qui actionne la partie mobile et contrôle l'ouverture du contact.  Protection thermique : chaque phase du moteur est protégée par un déclencheur thermique, qui déclenche le mécanisme qui rompt les contacts lorsque l'effet joule provoque un échauffement à maximum de courant. Le seuil de déclenchement peut être réglé directement sur le disjoncteur moteur.

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Figure : Disjoncteur moteur.

Figure : Scéma du disjoncteur moteur.

4.13 Sectionneur Le sectionneur est un dispositif électromécanique permettant de séparer un circuit électrique et son alimentation, en commandant l'ouverture et la fermeture du circuit manuellement lorsque le courant est nul, dans le but d'isoler le circuit en aval du sectionneur. Alors, l'objectif du sectionneur est d'assurer la sécurité des personnes travaillant sur la partie isolée du circuit électrique. Remarque importante : le sectionneur n'a pas de pouvoir de coupure ou de fermeture.

Figure: Sectionneur.

Figure: Schéma du sectionneur.

4.14 Disjoncteur différentiel Le rôle d'un disjoncteur différentiel est de protéger les circuits et les personnes. Il protège le circuit contre les surintensités en cas de surcharge ou de court-circuit et empêcher les personnes de contact indirect avec le courant.

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Le différentiel mesure la quantité d'électricité absorbée et restituée par l'appareil. Ils doivent être égaux. Sinon, le différentiel coupera l'alimentation

Figure : Disjoncteur différentiel.

Figure: Schéma de principe d'un disjoncteur différentiel.

4.15 Transformateur : Le transformateur est une machine statique à induction électromagnétique permettant de transformer un système de courant et tension en un autre système alternatifs, de tension et d’intensité différents, mais de fréquence identiques, afin de transmettre la puissance électrique.

Figure : Transformateur triphasé.

Figure: Schéma du transformateurs triphasé.

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4.16 Pignon-crémaillère : Le système se compose d'un pignon sous forme d'une roue dentée et une tige dentée appelé crémaillère. Lors de la rotation du pignon, les dents du pignon s'engrènent avec les dents de la crémaillère, ce qui résulte un mouvement de translation de la crémaillère. Donc le système pignon-crémaillère permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation ou l'inverse. En s'intéresse à la première fonction qui est la transformation du mouvement de rotation en mouvement de translation, afin de réaliser les deux mouvements de translation de notre système, le premier est pour le portique de lavage qui se déplace en avant et en arrière et le second est pour le rouleau horizontal qui descend et monte.

Pignon

Crémaillère Figure : Pignon-crémaillère.

Figure : Fonctionnement du pignon-crémaillère.

4.17 Démarrage du moteur : Le moteur asynchrone possède un fort couple de démarrage, pourtant il a l’inconvénient d’absorber de 4 à 8 fois son intensité nominale, ce qui peut provoquer des perturbations sur le réseau électrique, une chute de tension et un déclenchement de protection. Afin de réduire cet appel de courant, différentes méthodes de démarrage peuvent être utilisées. Dans notre cas on va étudier deux types de démarrage :  Démarrage étoile-triangle  Démarrage électronique (progressif)

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a) Démarrage étoile-triangle : Il vient de limiter l'appel du courant au démarrage, grâce à son principe de fonctionnement qui démarre le moteur avec un couplage en étoile, après quelques secondes prédéfini à l'aide d'un temporisateur, le moteur continuera en triangle, ce qui permet un démarrage sous une tension 3 fois plus faible, de ce fait le courant est divisé par 3.

Figure: Schéma de puissance de démarrage étoile-triangle et son fonctionnement par l'outil Grafcet.

Ce type de démarrage provoque un temps de démarrage long et un couple faible, l’autre inconvénient est qu’on ne peut éviter une coupure d’alimentation lors du passage étoiletriangle. Alors, pour éviter tous ses inconvénients avec un appel du courant limité lors du démarrage, on utilise un démarreur progressif.

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b) Démarrage électronique (progressif) : Le démarreur progressif, le démarrage le plus utilisé aujourd'hui, c'est un appareil à base de l’électronique de puissance et de commande. Il permet un démarrage et un arrêt en douceur du

moteur, pas de démarrage brusque donc avec un tel dispositif, ainsi qu'il protège également le moteur contre les surchauffes et les surtensions, sans oublier la réduction de l'usure des systèmes de transmission mécaniques.

Figure : Démarreur progressif.

Figure : Symbole d'un démarreur progressif.

Figure : schéma de puissance et de commande d'un démarreur progressif.

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Conclusion : Cette partie nous a permis de présenter le système de lavage automobile, d'expliquer son fonctionnement en décrivant les séquences suivies pendant l'opération de lavage, ainsi que une analyse fonctionnelle critique du système et en fin une description des composants utilisés.

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Partie III 1. Généralités sur les API. 2. Modélisation du système par l'outil GRAFCET 2.1 Grafcet : Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition) est un outil de modélisation graphique et d'analyse d'un automatisme, particulièrement adapté aux systèmes d'évolution séquentielle, son but est de décrire graphiquement, selon un cahier des charges, les différents comportements de l'évolution d'un automatisme. Il est fréquemment utilisé pour la mise en œuvre des automates programmables.

2.2 Eléments de base d'un Grafcet : Le fonctionnement d'un système automatisé est représenté graphiquement par un ensemble :  D'étapes auxquelles sont associées des actions.  De transitions auxquelles sont associées des réceptivités.  Des liaisons orientées entre les étapes et les transitions.

Repère de l’étape

L’étape initiale 1 Départ cycle

Transition

Droite

2

Réceptivité

Fin course droite

Action Gauche

3 Laison orientée

Fin course gauche

Figure : Eléments de base d'un Grafcet.

Pour définir correctement le cahier des charges du système, le Grafcet est utilisé à deux niveaux :  Grafcet niveau 1 (fonctionnel)  Grafcet niveau 2 (technologique)

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2.3 Grafcet niveau 1 : Grafcet niveau 1 est aussi appelé Grafcet fonctionnel ne prend en compte que l'aspect fonctionnel du cahier des charges. Il ne considère que les actions à mener et les informations nécessaires pour les obtenir, sans préciser comment elles seront obtenues technologiquement. La description des actions et séquences de l’automatisme est littérale.

0 Départ cycle et conditions initiales

1

Temporisation 10 s Voyant Voyant VoyantV VVallumé allumé allumé Fin temporisatio 10 s

2

Prélavage

Avance portique

Fin avance portique

3

Savonnage

Retour Portique

Fin retour portique

4

Descente rouleau horizontal Fin descente rouleau horizontal

5

Rotation des 3 rouleaux

6

Rinçage

Avance portique

Fin avance portique

7

Monte rouleau horizontal Fin monte rouleau horizontal

8

Séchage

Retour portique

Fin retour portique

Figure : Grafcet niveau 1 du système.

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2.4 Grafcet niveau 2 : Lors de l'analyse des spécifications technologiques, l'automaticien utilisera l'analyse effectuée au Grafcet fonctionnel (niveau 1) pour sélectionner les actionneurs et les capteurs nécessaires à l'exécution des actions et obtenir les informations requises pour exécuter les fonctions. Alors le Grafcet niveau 2 prend en considération la technologie des capteurs et actionneurs. Il pourrait mener à la programmation d’un automate programmable industriel.

 Liste des actionneurs et pré-actionneurs : Tableau : Actionneurs et pré-actionneurs du système.

Action

Pré-actionneur

Actionneur

Avance portique

KM1

Moteur 1

Retour portique

KM11

Moteur 1

Descente rouleau horizontal

KM2

Moteur 2

Montée rouleau horizontal

KM22

Moteur 2

Rotation des trois rouleaux

KM3

Moteur 3

Prélavage

KEV1 et KMP

Electrovanne 1 et pompe

Savonnage

KEV2 et KMP

Electrovanne 2 et pompe

Rinçage

KEV1 et KMP

Electrovanne 1 et pompe

Séchage

KM4

Dispositif de séchage

 Listes des capteurs et boutons poussoirs : Tableau : Capteurs et boutons poussoirs du système.

Capteurs et boutons poussoirs Cp

Capteur présence voiture

Cr

Capteur de position arrière du portique

Cv

Capteur de position avant du portique

Ch

Capteur de position haute du rouleau horizontal

Cb

Capteur de position bas du rouleau horizontal

Csv

Capteur sécurité avant

Csr

Capteur sécurité arrière 30 | P a g e

Dcy

Bouton poussoir départ cycle

AU

Bouton poussoir d'arrêt d'urgence

0 Dcy.Cp.Cr.Ch T1

1

Voyant VoyantKAV V V allumé allumé

t/1/10 s 2

KM1

KEV1

KMP

KM11

KEV2

KMP

Cv 3 Cr KM2

4 Cb

5

6

KM3

KM1

KEV1

KMP

Cv KM22

7 Ch 8

KM11

KM4

Cr Figure : Grafcet niveau 2 du système.

3. Automatisation 4. Supervision

31 | P a g e