Séquences à plusieurs actionneurs - Cours de Mécanique des fluides avec Maxicours

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Séquences à plusieurs actionneurs

1. Introduction

Il est fréquent, lors de la maintenance de systèmes pneumatiques, que l'on trouve la représentation symbolique de tous les composants d'un circuit sur un seul schéma complexe.

Ce circuit peut comprendre plusieurs actionneurs, dont les vérins et les moteurs rotatifs, des pré-actionneurs, comme les différents distributeurs, des capteurs de commande (bouton-poussoir, différents types de capteurs), des fonctions logiques (ET, OU…), des pressostats ainsi que des temporisateurs.

Ces schémas, très complexes, entraînent l'incertitude lors de la lecture des symboles et leur interprétation rend presque impossible la construction systématique et la recherche de pannes.

On doit donc très bien connaître les symboles pneumatiques et les différentes représentations du déroulement des phases.

Description de séquences à plusieurs actionneurs

Lors de la conception d'une séquence, la première approche consiste à décrire le système de manière textuelle. Un énoncé écrit explique les principales phases du cycle de fonctionnement d'une machine.

La description textuelle est toutefois très peu efficace et porte parfois à confusion, comme en témoigne l'énoncé du système de convoyeurs qui suit.

"Dans un entrepôt, les boîtes sont acheminées vers leur lieu d'entreposage par un ensemble de convoyeurs et de vérins. Le déplacement des boîtes d'un convoyeur à l'autre se fait à l'aide de deux vérins. Le déroulement du cycle est le suivant :

- une boîte arrive à l'extrémité d'un convoyeur (n° 1), elle est placée sur un monte charge pneumatique, celui-ci la monte vers un autre convoyeur (n° 2) ;

- la boîte est ensuite positionnée par un vérin sur le convoyeur n° 2 ;

- la tige du premier vérin (n° 1) rentre lorsque celle du deuxième vérin (n° 2) est sortie (fin de course) ;

- la tige du deuxième vérin (n° 2) ne rentre que si celle du premier vérin (n° 1) est rentrée (fin de course)".

Le code de désignation des composants et le code de l'état ou de l'action (dans l'étude sur les circuits de commande figures suivantes) permet l'identification de chaque vérin et de traduire le cycle de fonctionnement par une séquence : 1C+, 2C+, 1C-, 2C- dans laquelle 1C correspond au vérin qui commande le monte-charge, et 2C, au vérin de transfert.

Code de l'état ou de l'action :

Les signes désignent les mouvements de la tige : le signe "+" pour la sortie d'un vérin et le signe "-" pour la rentrée. La séquence du système de convoyeurs peut donc se résumer de la manière suivante :

- montée du monte-charge (1C+) ;

- sortie de la tige du vérin de transfert (2C+) ;

- descente du monte-charge (1C-) ;

- rentrée de la tige du vérin de transfert (2C-).

Par ailleurs, cette identification correspond exactement aux signaux de commande des pré-actionneurs.

Par exemple, "1D+" désigne l'information (de pilotage) transmise au pré-actionneur 1D pour commander la phase montée du monte-charge. L'identification "1D-" correspond à l'information (de pilotage) sur le pré-actionneur pour obtenir la descente du monte-charge.

Signaux des pré-actionneurs :

 

2. Chronogramme de séquences à plusieurs actionneurs

Pour rendre encore plus explicite le fonctionnement d'une machine, on élabore un diagramme indiquant le déplacement des actionneurs en fonction du temps. On appelle ce genre de graphique un chronogramme ou encore un diagramme des phases ou des mouvements.

Phase 1 : la tige du vérin 1C sort.

Phase 2 : la tige du vérin 2C sort, la tige du vérin 1C reste sortie.

Phase 3 : la tige du vérin 1C rentre, la tige du vérin 2C reste sortie.

Phase 4 : la tige du vérin 2C rentre.

Phase 5 : le cycle est prêt à recommencer.

Diagramme des phases ou des mouvements :

Afin d'enchaîner la commande de chaque phase d'une manière automatique, il est nécessaire d'installer des capteurs qui détectent la position de la tige des vérins. On se sert de trois distributeurs 3/2 à commande par galet et rappel par ressort pour surveiller le déplacement de la tige du vérin 1C (deuxième et quatrième pas) et la position tige sortie du vérin 2C (troisième pas)

On obtient ainsi un diagramme pas-à-pas complet des mouvements des actionneurs commandés en fonction des signaux de pilotage sur les pré-actionneurs.

Diagramme des phases ou mouvements :

La séquence se déroule comme suit :

Repos :

- les tiges des vérins sont rentrées ;

- le bouton "SC" (cycle par cycle) est actionné. Il adresse une information à l'orifice de pilotage 1D+ du distributeur 1D pour commander la sortie de la tige du vérin 1C.

Phase 1 :

- la tige du vérin 1C amorce son mouvement 1C+ et le capteur 1S0 n'est plus actionné progressivement ;

- juste avant que la tige du vérin 1C n'atteigne sa course extrême, le capteur 1S1 est actionné ;

- le capteur 1S1 adresse un signal à l'orifice 2D+ du distributeur 2D pour commander la sortie de la tige du vérin 2C.

Phase 2 :

- la tige du vérin 2C amorce son mouvement 2C+ ;

- juste avant que la tige du vérin 2C n'atteigne sa course extrême, le capteur 2S1 est actionné ;

- le capteur 2S1 transmet un signal à l'orifice 1D- du distributeur 1D pour commander la rentrée de la tige du vérin 1C.

Phase 3 :

- la tige du vérin 1C débute son mouvement 1C- et le capteur 1S1 n'est plus actionné progressivement ;

- juste avant que la tige du vérin 1C ne soit complètement rentrée, le capteur 1S0 devient actionné ;

- le signal du capteur 1S0 est reçu par l'orifice 2D- du distributeur 2D, la tige du vérin 2C rentre.

Phase 4 :

- la tige du vérin 2C rentre à son tour et le capteur 2S1 n'est plus actionné ;

- le cycle s'arrête, il n'y a pas de capteur pour vérifier la rentrée de la tige du vérin 2C.

Phase 5 :

- un nouveau cycle commence par une action sur le bouton-poussoir "SC".

A partir de cette séquence, il devient assez facile, avec un peu d'expérience, de tracer le schéma de la figure suivante. Il suffit de se rappeler que chaque mouvement de la tige d'un vérin actionne un capteur de fin de course, qui, lui, donne le signal à un distributeur de démarrer le mouvement suivant, et ce, jusqu'à la fin du cycle.

Schéma du cycle 1C+, 2C+, 1C-, 2C- :

 

3. Mode de fonctionnement de séquences à plusieurs actionneurs

En milieu industriel, les machines fonctionnent habituellement selon une cadence continue. Les systèmes pneumatiques doivent aussi être munis de dispositifs leur permettant de répéter plusieurs fois de suite la même séquence afin de fonctionner en mode automatique.

A l'étude sur l'air comprimé, on a vu qu'il était possible d'ajouter un poste de commande cycle par cycle-automatique à un système. La figure 4.5 vous présente le schéma figure suivante complété avec détection de la rentrée de la tige du vérin 2C, par le capteur 2S0.

Les modes de marches sont les suivants :

Marche cycle par cycle : le sélecteur de marche SM est en position "cycle par cycle". Le capteur 2S0 n'est pas alimenté en pression. Le cycle se déroule une fois.

Schéma du cycle 1C+, 2C+, 1C-, 2C- :

Commande automatique :

Marche automatique : le sélecteur de marche SM est en position "automatique".

Le cycle se répète tant que ce mode est maintenu.

En résumé sur les séquences à plusieurs actionneurs :

- La plupart des systèmes pneumatiques industriels sont munis de plusieurs actionneurs. Pour faciliter l'interprétation de tels systèmes, il est préférable de tracer un schéma qui respecte les normes de la pneumatique.

- A la description textuelle du cycle d'un automatisme, on joint de préférence un diagramme des phases ou des mouvements des actionneurs et des états des capteurs.

La séquence fonctionnelle d'un système peut-être décrite par la désignation des mouvements des actionneurs, exemple 1C+, 2C+, 1C-, 2C-.

- Dans plusieurs cas, les automatismes pneumatiques ont la possibilité de fonctionner en cycle unique (cycle par cycle) ou en cycle continu (automatique).

L'élaboration d'un schéma exige que l'on soit méthodique. De plus, il arrive souvent qu'on apporte des améliorations à un système pour le rendre encore plus performant.

Cela termine la première étude portant sur les systèmes pneumatiques à séquence.

Une étude porte sur des séquences plus complexes, car elles exigent la coupure ou la suppression des signaux inutiles afin d'éliminer ce qu'on appelle communément un "chevauchement".

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