Examen d'AUTOMATISME

IUP 1 première session 1995/96

Durée 3 heures, documents autorisés : notes manuscrites et documents distribués en cours, aucun livre. Calculatrices inutiles donc interdites.

Ce sujet est inspiré d'un cas industriel, traité par un de vos anciens (Licence Sciences de l'Industrie 1992) au cours de son stage. Dans une entreprise de transports et logistique, les marchandises (colis) sont regroupées sur des palettes en fonction des commandes et des lieux de livraison, avant d'être transportées par camion. Les colis sont fixés sur la palette par "cerclage" : on entoure l'ensemble d'un ou plusieurs rubans de plastique (de largeur de l'ordre du centimètre). Ce cerclage se faisait manuellement par deux personnes en deux équipes par jour (coût salarial charges patronales et de structure comprises 4* 150000 F / an). On se propose d'acheter une cercleuse automatique (voir photo en annexe 1, plan en annexe 2) qui coûterait 225 kF (sans les tapis roulants). On estime le prix maximal de la maintenance au prix du matériel, sur 5 ans (durée d'amortissement prévue), ce qui fait un coût de 550 / 5 kF / an (plus une personne surveillant la machine et déplaçant les palettes). Or la cadence est limitée par le temps de manipulation des palettes. On se propose donc de créer un système de convoyeurs à rouleaux pour manipuler les palettes. On propose un système en U (réduction de l'encombrement, entrée et sortie proches, possibilité d'isoler la machine dans un espace restreint) coûtant 350 kF (installation, fourniture de l'automate et câblage compris). Il ne reste plus qu'à gérer l'automatisme (dans ce cas précis on a choisi un TSX 17). La machine fonctionnera de manière totalement autonome, surveillée par les employés préparant les palettes qui changeront également les rubans sur la machine.

Fonctionnement du système :

• Le cariste (conducteur de porte-palettes) amène une palette sur le convoyeur d'entrée (zone 1).
• Lorsque le cariste est reparti (information donnée par un boucle inductive noyée dans le sol : bic = 0) et que la palette est présente (capteur pp1), la palette avance en zone 2, si celle-ci est libre. Pour cela on actionne les rouleaux du convoyeur 1 (R1) et ceux du convoyeur 2 (R2). On arrête les convoyeurs 1 et 2 lorsque la palette actionne le capteur pp2.
• De la même manière, la palette avance progressivement jusqu'en zone 5.
• La zone 6 comprend un convoyeur transversal à chaînes T6, ainsi que la machine à cercler notée 7. T6 positionne la palette pour le ou les cerclages, qui sont effectués puis la palette passe en zone 8. Il ne peut évidement n'y avoir qu'une palette à la fois sur T6, une nouvelle palette attendant en zone 4 ne pourra passer en zone 5 que lorsque la palette actuelle aura quitté la zone 8. On appellera toute cette phase "cerclage".
• Lorsque la palette est arrivée en zone 8, elle avance en zone 9, si celle-ci est libre. Elle s'arrête en pp9.
• De la même manière, la palette avance progressivement jusqu'en zone 12. On considérera la zone 12 occupée à partir du moment où l'on y place une palette, jusqu'à ce la palette ne soit plus présente (pp12 = 0) et que le cariste soit reparti (boucle inductive bid = 0).

Question 1

Définir ce fonctionnement à l'aide d'un Grafcet. On suppose qu'à l'initialisation le système est vide (on ne charge plus de palette suffisamment de temps avant l'extinction de la machine). On ne représentera la phase de cerclage (tout le temps où la palette occupe T6) que par une étape (macro-étape), ayant pour action "Cerclage", et se terminant par l'information "fin du cerclage".

Question 2

• type A : deux cerclages, le premier est effectué lorsque la palette est positionnée par T6 devant le capteur a1, le second cerclage se faisant après positionnement de la palette devant a2.
• type B : quatre cerclages, la palette étant positionnée respectivement devant b1, b2, b3 et b4.

De plus, on peut faire un cerclage simple (Double = 0) ou croisé (Double =1), auquel cas la palette sera tournée de 90 ° à la fin de la première phase ce cerclage, puis un effectuera un second cycle de cerclage.

Le type de cerclage est identifié sur la palette par un système de lecture que l'on n'étudie pas dans cette question, on supposera que les informations "type A" "type B" et "Double" sont toujours disponibles au bon moment.

Le sous-système démarre dès qu'on lui donne l'ordre "Cerclage". Cela correspond à la présence d'une nouvelle palette en zone 5. Le convoyeur T6, initialement en position basse (bt6) est alors soulevé de quelques centimètres par un système pneumatique bistable (montée MT6, descente DT6) jusqu'à sa position haute (ht6).

La palette est avancée jusqu'à sa première position de cerclage (a1 ou b1 suivant son type). On effectue alors le cerclage (action notée "C7", fin du cerclage signalé par l'information "fc7"). puis on effectue de même les cerclages suivants.

Si Double est vrai, la palette est ensuite reculée en zone 5, T6 redescend (capteur bt6), la palette est tournée de 90° (action TP, fin signalée par ftp),puis on effectue les seconds cerclages (toujours d'après le type A ou B, qui peut être différend de celui de la phase précédente).

Puis la palette est amenée en zone 8 (jusqu'au capteur pp8), on redescend T6 puis on émet l'information "fin du cerclage", puis on attend un nouvel ordre de cerclage.

Question 3

La gamme de cerclage (type pour le premier cerclage, Double ou non, type pour le second cerclage) est indiquée par une étiquette à code barre collée sur la palette. Un lecteur de codes barre se trouve en début de zone 6. Le code est lu automatiquement au début de la phase de cerclage. Seule la face correspondant à la première phase de cerclage comporte cette étiquette. Le système de lecture rend en binaire (pendant un temps supérieur au temps de réaction des composants mais très inférieur au temps de cerclage) le code suivant (sur 3 bits)

Le cas 7, qui devrait entraîner un nouveau passage de la palette devant le lecteur, ne sera pas traité ici.

Question 3a

En notant C2, C1, C0 les bits du code donné par le lecteur, donnez un schéma combinatoire affectant les 5 sorties : D si double passage, A0 si Type A au premier passage, B0 si Type B au premier passage, A1 si Type A au second passage, B1 si Type B au second passage. Ces sorties seront non nulles dès que le lecteur attend un code.

Question 3b

• double : valeur de D lors d'une lecture (code différent de 0), mémorisé jusqu'au prochain contact sur pp8.
• type A : valeur de A0 depuis une lecture jusqu'au premier front montant de pp7, puis valeur de A1 jusqu'au prochain contact sur pp8 (en cas de passage unique, il peut donner n'importe quelle valeur durant ce second temps).
• type B : idem : valeur de B0 depuis une lecture jusqu'au premier front montant de pp7, puis valeur de B1 jusqu'au prochain contact sur pp8

Question 4

Modifiez le Grafcet de la question 1 pour prévoir une initialisation du système si des palettes sont restées dans le système lors de l'arrêt précédent. On considère pour cette question uniquement que les capteurs ppi sont des capteurs de masse qui indiquent qu'il y a une palette présente dans la zone i. Si pp6 est à 1, on refait complètement le cerclage (même si cela revient à doubler certains cerclages).

Remarques générales :

• Si vous estimez que le sujet n'est pas assez précis, choisissez l'option qui vous semble la plus logique, et précisez votre choix sur la copie. De même s'il vous semble nécessaire d'ajouter des capteurs, dites pourquoi.
• Dans la question 3, seuls les composants abordés en cours ou TD pourront être utilisés.
• La question 4 est subsidiaire, ne la traitez que si vous avez traité les trois premières.

• annexe 1 : photos de la cercleuse, disponible en définition plus importante (130k)
• annexe 2 : plan de la cercleuse (vue de face et de dessus), ou définition plus importante (241k)
• annexe 3 : la vue d'ensemble (de dessus) de l'intégralité du dispositif ou définition plus importante (131k)