Examen 2019-2020 [PDF]

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage)

Question du cours : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23)

Quelle est la différence entre l'automatique et l’automatisme ? Les systèmes automatisés, utilisé dans le secteur industriel, sont constitués de plusieurs parties. Donnez la description des différentes parties avec des exemples. Tracez le schéma d’un procédé industriel automatisé en expliquant son fonctionnement. Quelles sont les contraintes du monde industriel ? Quels sont les différents types de commande ? Quelle est la différence entre un système automatisé industriel combinatoire et un système automatisé industriel séquentiel ? Expliquer le rôle de ces composants de la partie opérative ; les vérins, distributeurs, capteurs de position, Actionneurs, Pré-actionneurs. Qu’est-ce qu’un capteur ? Quel sont les caractéristiques d’un capteur C’est quoi ergonomie ?? Pour objectif de donner des bases solides dans le domaine de l’automatisme donner votre synthèse de ce domaine (matières, connaissances, techniques…) Expliquer par des exemples la logique programmée et la logique câblée. Quelle est la différence entre la commande électrique et la commande pneumatique ? Citez les domaines d’application des systèmes automatisés et citez aussi leurs avantages et inconvénients. Expliquer le principe de fonctionnement des capteurs Tout Ou Rien (TOR), et les capteurs sans contact. Dans le cas d’un climatiseur : Quelle consigne va donner l’opérateur à la partie opérative ? (Exemples), Quelle information va donner le climatiseur ? Dans le cas d’un climatiseur : Quelle consigne va donner la partie commande à la partie opérative ? Quel type de capteur va renseigner la partie commande ? Donner la description et le rôle des éléments (modules) constitutifs d’un API programmable. Donner la structure interne d’un API en expliquant son fonctionnement. Quelles sont les différents langages de programmation des API ? Et citez les avantages et inconvénients de chaque langage. (Facultatif) Quel est le but du GRAFCET ? Donnez la description du GRAFCET et ces règles. Quelle est la différence entre un GRAFCET de niveau 1 et de niveau 2 ? Exercice : Chariot

❑ Par pression sur un bouton poussoir (I1), un chariot initialement en A (capteur I2 ouvert) est mis en mouvement vers la position B (sortie O1 vraie) ❑

Arrivé en B (capteur I3 ouvert) , le chariot repart en sens inverse (sortie O2 vraie) jusque A

❑

Recommencer si I1 vrai

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1) Identifier les éléments du système 2) Faire la chaine fonctionnelle du système 3) Faire un grafcet niveau 1 et Niveau 2 -------------------------------------------

Question du cours : 24) Quelle est la différence entre l'automatique et l’automatisme ? 25) Quelle est la différence entre un système automatisé industriel combinatoire et un système automatisé industriel séquentiel ? 26) Quel est l’autre nom du logiciel Step7 Classique ? C’est quoi l’intérêt de la table des mnémoniques ? 27) On a câblé un bouton poussoir BP nommé DCY sur E (l’entrée) N°5 de la carte d'entrée du module 3 et un voyant sur la sortie n°0 de la carte de S (sortie) du module 2. Donner l'écriture de E et de S. Exercice 1 : La machine permet de remplir des petites ou des grandes boites figure ci dessous, la taille de cellesci est déterminee par les cellules S2 et S3. Losqu’une boite arive en dessous du silo (détection par S4), le remplissage a lieu pendant 5 ou 10 secondes selon la taille de la boite. La lampe H5 indique qu’il y a un cycle en cours et que l’on ne peut placer une autre avant que H5 ne soit éteinte .la fin du cycle est détectée par S5. →De plus,il ne faut enclencher simultanément que le minimum de bandes de transport. →Les bandes 1, 2 et 3 seront commandées par des moteurs à cage. →L’initiation de la séquence débute par une impulsion sur le bouton-poussir DCY (S1). On demande : 1-Etablir les listes des variable (entrée, sorties) 2-Grafcet niveau 2.

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) 3-Rédiger la liste des instructions correspondant à la structure d’implantation de GRAFCET pour Automate programmable industrielle (API) choisi (siemens S7-200) 4-Grafcet point de vue automate (siemens S7-200)

Exercice 2:

1-Traduire en GRAFCET le programme Ladder Suivant :

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2-Compléter le tableau suivant : Equation d’action des étapes : Equation d’évolution du GRAFCET : Equation des pré-actionneurs :

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Question du cours : 28) 29) 30)

Qu’est-ce qu’un capteur ? Et présenter en bref la définition de votre capteur de recherche ? Quelle est la différence entre l'automatique et l’automatisme ? Quelle est la différence entre un système automatisé industriel combinatoire et un système automatisé industriel séquentiel ?

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) 31) 32) 33) 34) 35) 36) 37)

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Expliquer par des exemples la logique programmée et la logique câblée. Quelle est la différence entre la commande électrique et la commande pneumatique ? Donner la structure interne d’un API en expliquant son fonctionnement. Quelles sont les différents langages de programmation des API ? Et citez les avantages et inconvénients de chaque langage. Quel sont les niveaux d’automatisation d’une voiture ? Le Grafcet est un langage séquentiel : (A) : Vrai ou (B) : Faux Le langage Ladder (A) : Est un langage de programmation textuel (B) : Est constitué de contacts et de bobines (C) : Est constitué de portes logiques Parmi les composants suivants, lequel est une entrée ? (A) : Moteur (B) : Electrovanne (C) : Capteur Sur un automate, à quoi sert les éléments suivants : RAM, CPU, modules E/S Parmi les éléments suivants, lequel est un pré-actionneur : (A) : Contacteur ou (B) : Moteur Parmi les éléments suivants, lequel constitue une partie commande (A) : Bouton poussoir (B) : Capteur de température (C) : Capteur photo-électrique Parmi les éléments pneumatiques suivants, lequel est un pré-actionneur (A) : Distributeur (B) : Vérin (C) : Ventouse Choisissez la bonne réponse (A) : Un capteur inductif permet de détecter des pièces en aluminium ou en cuivre (B) : Un capteur inductif permet de détecter des pièces en cuivre ou en plastique (C) : Un capteur inductif permet de détecter des pièces en cuivre ou en bois Parmi les éléments suivant, lequel est utilisé dans le circuit de puissance d'un moteur (A): Contacteur (B) : Relais Quel est l’autre nom du logiciel Step7 Classique ? C’est quoi l’intérêt de la table des mnémoniques Donner l'équation logique du schéma Ladder suivant :

On a câblé un bouton poussoir BP nommé DCY sur E (l’entrée) N°5 de la carte d'entrée du module 3 et un voyant sur la sortie n°0 de la carte de S (sortie) du module 2. Donner l'écriture de l’entrée E et de la sortie S.

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Exercice 1: Décoder le programme ci-contre Soit la ligne de programme suivante : 1. Dans quel langage est programmé cette ligne ? 2. Quel objet spécifique est utilisé par cette ligne de commande ? 3. Expliquez en détail le rôle de chaque paramètre de cet objet. 4. Donner l’équation booléenne des paramètres ZV. Exercice 2 : Cahier de charge d’une voie

Etude de la voie ESTKENITRA en fonctionnement ❑ L’ensemble est à l’arrêt. ❑ La mise en position jour (COMJR) provoque : ✓ L’allumage du feu vert (VA) de la voie ESTKENITRA ✓ 5s après, l’extinction du feu vert, l’allumage du feu orange (OA) ✓ 1s après, l’extinction du feu orange puis l’allumage du feu rouge (RA) ✓ 8s après, l’extinction du feu rouge ❑ Si COMJR est toujours en position jour, le cycle recommence ❑ Si COMJR n’est pas en position jour, soit en position nuit l’ensemble passe) l’arrêt 1. Etablir le tableau des variables de l’automatisme 2. Etablir le grafcet (1 et 2) lié au cahier des charges puis en langage Ladder (en détail) Exercice 3: Conditionnement de produit en bouteilles

Un système de conditionnement de produit en bouteilles est constitué de trois postes et d’un tapis roulant muni de supports pour le maintien des bouteilles à intervalles réguliers (1 pas). Le tapis se déplace simultanément devant les trois postes qui sont dans l’ordre : POSTE 1 : Remplissage de la bouteille. POSTE 2 : Fermeture de la bouteille par un bouchon. POSTE 3 : Contrôle de la fermeture.

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Les trois opérations sont faites successivement, mais l’automatisme doit gérer les trois postes simultanément (si présence bouteille devant le poste concerné). Il faut donc attendre la fin des trois opérations pour avancer d’un pas. CYCLE DE FONCTIONNEMENT : Les bouteilles déposées automatiquement sur le tapis arrivent vides (le poste de chargement ne fait pas partie de l’étude) Sur appui du bouton poussoir DCY, et à condition que les vérins soient en position initiale rentrée, le tapis avance d’un pas (capteur  m). Les trois postes sont équipés de capteur de proximité pi, en cas d’absence de bouteille sur un poste l’opération n’est pas réalisée. Arrivée devant le poste 1, la bouteille est remplie grâce à l’ensemble A (la durée du remplissage est de 10 s après descente du vérin A). Simultanément : - la bouteille précédente est bouchée (système de fermeture B) au poste 2 - la première bouteille est contrôlée (présence de bouchon) au poste 3 Le contrôle consiste à vérifier la présence du bouchon par descente du vérin C (le temps de déplacement du vérin est de 2s) - Si présence correcte du bouchon le capteur de proximité c1 est actif avant la fin des 2 s - Si absence de bouchon le capteur c1 n’est pas activé dans le temps imparti (2s) Dans ce dernier cas, il faut prévoir l’évacuation de la bouteille vers le tapis 2 par le vérin D d’éjection. Quand ces trois opérations sont effectuées le système avance d’un pas. Le commutateur CU/CR permet de sélectionner soit : - la marche automatique en continu : cycle répétitif ( CR= 1) - la marche de réglage cycle unique (CU=1)

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) Remarque : lors de l’appui sur DCY, l’automatisme vérifie la position initiale des vérins, dans le cas contraire il procède à leur retour en position rentrée. TABLEAU DES VARIABLES DE L’AUTOMATISME

→Compléter le grafcet selon un point de vue commande de la page suivante (en utilisant les variables imposées)

Exercice 4: Surveillance de la cadence de production d'une machine

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) Une machine de production signale la production de chaque pièce par la variable cycle_machine. Pour contrôler la cadence, l'utilisateur appuie sur un bouton test_cadence. Ce bouton lance une temporisation Tempo_Mesure pendant laquelle le nombre de pièces produites est compté par le compteur Compteur_Pieces . A la fin du comptage, le résultat est affiché avec les règles suivantes : - si la production est inférieure au seuil Seuil1 , le voyant V_ROUGE est allumé - si la production est comprise entre Seuil1 et Seuil2 , le voyant V_ORANGE est allumé - si la production est supérieure à Seuil2, le voyant V_VERT est allumé Les voyants sont éteints pendant le comptage. Les composants logiciels disponibles sont les suivants : La sortie Q du Timer est active pendant la durée de déclenchement. Le déclenchement est fait sur le front montant de l'entrée IN . Le compteur est incrémenté par l'entrée IN (front montant) . Sa remise à zéro se fait par le rechargement de la valeur de présélection (commande preset du compteur). Le compteur ne possède pas de sortie explicite ; sa valeur est une variable interne spécifique de type mot.

→Proposer un schéma de type Ladder permettant de traduire ce cahier des charges

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Exercice 1 :(temps estimé 40 min)

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1. Écrire les fonctions des transitions et des étapes. 2. Écrire les conditions d’activation et de désactivation de chaque étape en évolution. 3. L’automate utilisé possède 16 entrées dont les adresses mémoires sont désignées par la lettre "E" et 10 sorties dont les adresses mémoires sont désignées par "Q". Les bits internes de la mémoire sont désignés par "M".Dans un tableau, dresser les adresses des différentes variables utilisées. 4. Refaire le Grafcet point de vue automate. 5. Etablir, en langage à contacts, le programme du GRAFCET.

Exercice 2 : (temps estimé 40 min) Soit une installation de traitement de surface comprenant un chariot automoteur desservant quatre bacs, un poste de chargement et de déchargement S1. Des informations S2 et S5 permettent le positionnement au-dessus des différents postes. L’opérateur, après avoir accroché les pièces à traiter sur le cadre situé au point de chargement, en position basse, donne l’information de départ cycle par un bouton dcy. – Le chariot automoteur élève le châssis en position haute. – Il effectue une translation et se positionne au-dessus de la première cuve en S2. – Il descend alors le châssis dans le bac. – Il le laisse pendant le temps déterminé. A l’expiration du temps, le chariot remonte le châssis pour aller ensuite au bac suivant. Il recommencera les mêmes opérations jusqu’au poste de déchargement où l’opérateur décrochera les pièces avant de renvoyer le chariot. L’accrochage des tôles est exécuté manuellement. Le temps de décapage, de rinçage et de l’étamage sont respectivement 20 secondes, 30 secondes et 3 minutes. Soit une installation de traitement de surface comprenant un chariot automoteur desservant quatre bacs, un poste de chargement et de déchargement S1. Des informations S2 et S5 permettent le positionnement au-dessus des différents postes. L’opérateur, après avoir accroché les pièces à traiter sur le cadre situé au point de chargement, en position basse, donne l’information de départ cycle par un bouton dc y. – Le chariot automoteur élève le châssis en position haute.

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) – Il effectue une translation et se positionne au-dessus de la première cuve en S2. – Il descend alors le châssis dans le bac. – Il le laisse pendant le temps déterminé. A l’expiration du temps, le chariot remonte le châssis pour aller ensuite au bac suivant. Il recommencera les mêmes opérations jusqu’au poste de déchargement où l’opérateur décrochera les pièces avant de renvoyer le chariot. L’accrochage des tôles est exécuté manuellement. Le temps de décapage, de rinçage et de l’étamage sont respectivement 20 secondes, 30 secondes et 3 minutes.

1. Écrire le GRAFCET du fonctionnement du système. 2. Établir les équations logiques en évolution.

Exercice 3 : (temps estimé 54 min) Partie A (15min) 1-Réécrire l’expressions booléenne suivante en langage à contact. b) O = (I1 AND (NOT I2)) OR I3 2-Donner le schéma ladder pour la fonction décrite suivante : a) Entrées : P (bouton poussoir) Sorties : O (porte ouverte) Fonction : Ouvrir la porte pour 15 secondes dès que le bouton poussoir est actionné deux fois.

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) 3-Pour chacun des SFC de la figure ci-dessous, indiquer si la structure est correcte. En cas de réponse affirmative, déterminer : les transitions qui sont validées ; les transitions qui sont franchissable sachant que a=1 et b=0 ; les situations après franchissement lorsque la transition est franchissable.

Partie B : Question du cours (10 min)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

La différence entre logique câblé et logique programmé. (Avantage et inconvénient) La différence entre capteur analogique et numérique ? (Donnez pour chacun 5 exemples) C’est quoi un appareil de mesure ? C’est quoi les défauts dans une installation automatisée ? Citez les types de langage C’est quoi la différence entre RUN et RUN-P ? C’est quoi le rôle d’un automaticien ? (Citez 5 rôles minimum) C’est quoi un automate ? les constituants d’un automate ? les types d’automates ? Quelle est la différence entre les termes suivantes : Automatisation, automatique, automate, API, systèmes automatisés ? 10. Pourquoi on utilise un variateur de vitesse ? 11. Schématisé à main levée : système automatisé, PC, PO, Capteur, pré actionneur, actionneur, EPROM, Tactile, utilisateur, API, Homme, programme 12. Quel sont les types des câbles de communication ? (Citez 4 types) 13. Les types des cartes ? Partie C (7min)

La figure suivante montre un tapis roulant pouvant être mis en route électriquement. Deux boutons-poussoirs, S1 pour MARCHE et S2 pour ARRET, se situent au début du tapis et deux, S3 pour MARCHE et S4 pour ARRET,

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Examen 2019 et 2020 (session normale et rattrapage) à la fin du tapis. Il est donc possible de démarrer et d’arrêter le tapis à ses deux extrémités. D’autre part, le capteur S5 arrête le tapis lorsqu’un objet atteint la fin du tapis.

1-Que fait le Programme ci-dessous ? 2-Ecrire en ladder le programme qui permet d’arrêter la commande du tapis roulant.

Partie D (7min) Une fonction FC1, insérée dans l’OB1 d’une CPU 315, est programmée comme suit :

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1-Expliquez le rôle de cette fonction en précisant la signification de chaque paramètre 2-Quel est l’effet du bit M0.0 sur cette fonction ? Partie E (5min)

Veuillez indiquer l’état des sorties Q 2,0 et Q 2,1 si I 1,0 et I 1,2 sont actifs. Justifier votre réponse

Partie F (10min)

Construire le GRAFCET d’après le combinatoire des étapes et les équations des sorties ci-dessous.

Combinatoire des étapes

Equations des sorties :

X 0 = X 1. X 3

Yc = X 2

X 1 = X 0 .Sdcy.Sc 0

KMP = X 1

X 2 = X 0 .Sdcy.Sc 0 X 3 = X 2 .Sc1.t / X 2 / 2 s / ------------------------

Exercice 1 :(temps estimé 40 min) On considère une voie unique que peuvent partager deux trains (train 1 sur la boucle supérieure et train 2 sur la boucle inférieure). Ceux-ci sont supposés circuler dans un seul sens.

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❖ L'arrivée d'un train à proximité de la zone commune est signalée par des capteurs D1 et D2 (état 1 si présence de train) suivie d'une zone d'arrêt avec des feux de signalisation rouges ou verts (R1 ou V1 pour le train 1), (R2 ou V2 pour le train 2). ❖ La libération de la voie est signalée par des capteurs L1 et L2 (état 0 si absence de train). ❖ Les commandes des deux aiguillages A et B sont : o Ag ou Ad selon que le train vient de la gauche ou de la droite de l’aiguillage A o Bg ou Bd selon que le train va aller à gauche ou à droite de l’aiguillage B Initialement les trains (supposés plus courts que la portion commune) démarrent entre L1 et D1 pour le train 1 et entre L2 et D2 pour le train 2. Construire un ou plusieurs grafcets correspondant au fonctionnement décrit ci-dessus en évitant tout risque de collision (on allumera les feux rouge ou vert en fonction de la disponibilité de la portion commune).

Exercice 2 : (temps estimé 25 min) 1-Décoder le programme ci-dessous :

2-Décoder le programme ci-dessous :

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3-Soit la ligne de programme suivante :

3-1. Quel objet spécifique est utilisé par cette ligne de commande et quel est son rôle ? 3-2. Donner l’équation booléenne de la variable d’entrée EN du bloc MOVE. 3-3. Expliquer le programme

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