09/01/2009 06:13

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Principes de fonctionnement des circuits de commande  

 Principes de fonctionnement des circuits decommande

Lorsqu'un gouvernement ou unemunicipalité décide de faire construire de nouvelles routes, lestechniciens du génie civil en font d'abord le tracé en lesreprésentant par des traits symboliques tout en y incorporant lesponts, les passages à niveau, les viaducs et les autres éléments deconstruction identifiés par leur symbole particulier.

De même, les concepteurs d'automatismepneumatique représentent les circuits pneumatiques sous forme deschémas illustrant tous les conduits et composants représentés parleur symbole distinctif.

Dans cette étude, vous apprendrez lesprincipales règles qui régissent les circuits de commande enpneumatique par l'intermédiaire de plusieurs applications debase.

Commande directe

On dit qu'un circuit est à commandedirecte lorsqu'un distributeur de commande alimente directement unactionneur. La figure 3.1 présente le schéma de commande directe, d'un vérin àsimple effet.

Notez sur le schéma, le symbole utilisé(deux cercles concentriques et le triangle) pour indiquer lapression d'alimentation.

Figure 3.1    Commande directe d'un vérinà simple effet.

Pour commander un vérin à simpleeffet, on se sert d'un distributeur 3/2. Cependant,la plupart des distributeurs de commande 3/2 ont un débitd'air assez restreint, de sorte qu'un tel montage s'avèreinefficace pour fournir l'air d'alimentation à un vérin de volumeconsidérable.

La commande directe peut seulementsatisfaire avec efficacité les besoins en air comprimé d'un trèspetit vérin.

Pour commander un vérin à doubleeffet, on peut se servir de deux distributeurs 3/2à commande manuelle, ou plus simplement, d'un seuldistributeur 4/2. Les deux possibilités sont présentéesà lafigure 3.2.

Figure 3.2    Commande directe d'un vérinà double effet.

Dans le premier cas, le montage avecdeux distributeurs 3/2 crée un risque dechevauchement, car il est possible d'actionner les deuxboutons-poussoirs simultanément. Vous avez d'ailleurs puexpérimenter cette situation à l'exercice 2.3.

Dans le second montage, l'usage dudistributeur 4/2 diminue l'encombrement et élimineles risques de chevauchement. On peut aussi se servir d'undistributeur 5/2 à commande manuelle et obtenir un rendementsimilaire.

Pour les mêmes raisons que cellesénoncées dans le cas des vérins à simple effet, la commande directed'un vérin à double effet est à proscrire si l'on considère levolume d'air du vérin trop grand. Cet inconvénient de la commandedirecte s'applique aussi aux autres sortesd'actionneurs.

Un moteur pneumatique, par exemple,consomme en général plus d'air comprimé qu'un vérin, car larotation du moteur exige un débit d'air continu. La commandedirecte devient donc encore moins appropriée pour les moteurspneumatiques.

Traçage des schémas de circuits(E04-057)

Il faut faire preuve de vigilance lors du traçage des schémas de circuits etrespecter les règles suivantes prescrites par la norme "Guide pourl'exécution des schémas de circuits".

Règle générale

Les schémas seront clairset doivent permettre de suivre les circuits pour tous lesmouvements et les ordres de commande au cours des différentesséquences de fonctionnement.

- Les schémas ne doivent pastenir compte de l'implantation des appareils dansl'installation.

Tracé des schémas

Les conduites ou liaisonsentre les différents appareils doivent être tracées si possiblesans croisement. Les schémas doivent permettre un suivi detous les circuits.

La distribution est divisée ensous-ensembles ou chaînes homogènes. Ces chaînes sont disposéesl'une à coté de l'autre ou l'une en dessous de l'autre en tenantcompte de la technologie pneumatique utilisée et numérotées encontinu. Les appareils d'une même chaîne de distribution sontordonnés dans le sens du flux d'énergie, exemple position de vérins(1C, 2C…).

Les circuits liés sontreprésentés sur un même plan. Les circuits indépendantspeuvent-être représentés sur des plans séparés.

Pour des ensembles trèsimportants dessiner chaque chaîne de distribution sur unefeuille avec des repérages de correspondance aux points deraccordement entre les feuilles, exemple :

  • folio 1 : schémad'implantation ;
  • folio 2 :Grafcet ;
  • folio 3 : schémad'utilisation (les énergies) ;
  • folio 4 : circuit decommande : les capteurs de commande ;
  • folio 5 : circuit decommande : traitement de l'information ;
  • folio 6 : circuit depuissance.

- Les circuits de commandeet les circuits de puissance pneumatique peuvent êtrereprésentés sur un même schéma suivant l'importance del'installation.

- Si un élément de commande n'estpas lié sur le schéma à son action, son action sur le milieu(exemple de came) est schématisée par une ligne.

- Dans le cas ou un organe estactionné dans un seul sens, exemple galet escamotable, ajouterune flèche au repère pour indiquer le sens du mouvement(figure 3.3).

Figure 3.3    Organe actionné dans un seulsens.

Appareils et circuitspneumatiques

Les appareils sont de préférencedisposés de gauche à droite et de haut en bas, dans l'ordredes opérations ou de réalisation d'une fonction :

à gauche, le contrôle etla commande (capteurs, boutons-poussoirs…) ;

au centre, la commande(l'automatisme logique) ;

à droite, la distributionde puissance et l'utilisation (distributeurs, réducteurs de débit,vérins, moteurs…).

La partie alimentation sera représentéeséparément sur le même plan ou sur un plan différent.

Règle relatives aux appareils

- Les appareils seront représentésen utilisant la représentation symbolique fonctionnelle (NFIso 1219-1).

- Les symboles qui se répètent dansun schéma peuvent-être représentés par un rectanglenuméroté. Le symbole correspondant est indiqué àpart.

- Les appareils sont représentéschacun dans la position fonctionnelle qu'ils occupent à l'étatinitial de l'installation tel qu'il découle du diagramme defonctionnement ou d'une description du cycle figurant sur leschéma. L'état initial s'entend après mise sous pression et avantque ne commence le cycle de fonctionnement.

- Chaque appareil est identifié parun code de désignation et les orifices de raccordement sontrepérés.

Si l'on examine la figure 3.2b,on remarque que le vérin occupe la "position tige rentrée"au départ. L'air circule de 1 vers 2 pour arriver du côtéde la tige du vérin. L'actionnement du distributeur conduira l'aird'alimentation côté fond du vérin et la tige sortira.

La figure 3.4 vous présente deux possibilités de schéma. Lesconduites représentées en ligne directe permettent une lecture plusfacile et rapide. Pour l'élaboration il faut tenir compte de lasymbolisation du distributeur en respectant le repérage desorifices de sortie 4 et 2 pour l'alimentation du vérin àdouble effet. Pour cet exemple les conditions du tracé sontles suivantes :

à la position repos (étatinitial), la tige du vérin est rentrée, le rappel par ressortassure la liaison entre l'orifice 1 et l'orifice 2(pilotage 12) ;

à la position commande,l'action sur le bouton-poussoir du distributeur, assure la liaisonentre l'orifice 1 et l'orifice 4 (pilotage 14), latige du vérin sort.

Figure 3.4    Traçage d'un schéma à l'étatinitial.

 

Avantages de la commandeindirecte

Dans les systèmes pneumatiques industriels,les pré-actionneurs sont généralement situés près des actionneursqu'ils alimentent. Une autre technique consiste à regrouper lespré-actionneurs sous le pupitre de commande où se trouvent lesdispositifs à commande manuelle. Lacommande indirecte permet donc de placer à des endroits différentsles distributeurs de puissance et ceux de commande.

La commande indirecte permet aussid'adapter la source d'alimentation aux besoins précis d'unéquipement. Voici quelques possibilités :

- raccordement de l'air de commandeet de l'air de puissance à des sourcesdifférentes ;

- réglage de la pression de l'airexemple P1 = 6 bars ducircuit de puissance à une pression élevée ;

- réglage de la pression de l'airexemple P2 = 3 bars ducircuit de commande à une pression plus faible ;

- lubrification de l'air depuissance ;

- air de commande sanslubrification.

La figure 3.8 résume ces différentes possibilités.

Figure 3.8     Réglage de la pressionde l'air d'un équipement industriel.

 

Commande indirecte

La commande indirecte permet, entreautres, de résoudre le problème de consommation d'air desactionneurs en faisant usage d'un distributeur depuissance. C'est la raison pourlaquelle on appelle les distributeurs de puissancepré-actionneurs.

Vérin à simple effet

Dans un circuit de commande indirecte,le distributeur de commande envoie un signal de commande aupré-actionneur. Le pré-actionneur, généralement conçu selon leprincipe de construction à tiroir, se charge alors de fournir toutela quantité d'air nécessaire au fonctionnement efficace del'actionneur. Lafigure 3.5 montre lacommande indirecte d'un vérin à simple effet.

Figure 3.5    Commande indirecte d'unvérin à simple effet.

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