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Sciences de l'Ingénieur · Classes prépa (CPGE) — 2ème année — MP

Architecture des systèmes automatisés

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'architecture des systèmes automatisés repose sur trois parties :

  1. Partie Opérative (PO) : Effectue les tâches physiques (capteurs, actionneurs).
  2. Partie Commande (PC) : Traite les informations (API, calculateurs).
  3. Partie Relation (PR) : Interface Homme-Machine (IHM). Le fonctionnement est décrit par le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Étape-Transition).

Méthodes à maîtriser

  • Passage du cahier des charges au GRAFCET : Identifier les étapes (états stables) et les réceptivités (conditions logiques).
  • Architecture matérielle : Identifier les entrées (capteurs) et sorties (pré-actionneurs) de l'API.
  • Analyse des cycles : Déterminer le cycle de fonctionnement (linéaire, avec sélection de séquence ou saut d'étapes).

Exemples corrigés

Exemple : Vérin de serrage.

  • Étape 0 : Attente.
  • Transition : $d$ (départ cycle).
  • Étape 1 : Sortie tige ($V+$).
  • Transition : $s$ (capteur fin de course).
  • Étape 2 : Serrage.

Erreurs fréquentes

  • Oublier l'étape initiale (double carré).
  • Confondre une action avec une réceptivité.
  • Ne pas respecter la règle : "Deux étapes actives ne peuvent pas être consécutives sans transition".

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Architecture des systèmes automatisés

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Quel élément appartient à la Partie Opérative ?

❓ Questions fréquentes

Kifach n-3ref wach l-capteur khasso y-koun f-les entrées dial l-automate ?
  1. Analyse le cahier des charges : si le capteur donne une information nécessaire au fonctionnement (ex: fin de course, bouton poussoir), il doit être câblé sur une entrée (I) de l'API.
  2. Vérifie le type de signal : Tout ou Rien (TOR) ou analogique.
  3. Relie-le à la carte d'entrées correspondante.

💡 À retenir : Tout capteur qui envoie un signal de commande est une entrée API.

C'est quoi la différence entre un pré-actionneur et un actionneur ?
  1. L'actionneur est l'organe qui produit l'énergie mécanique (ex: moteur, vérin).
  2. Le pré-actionneur est l'interface entre la PC et l'actionneur (ex: contacteur, distributeur).
  3. La PC commande le pré-actionneur, qui lui, alimente l'actionneur.

💡 À retenir : PC -> Pré-actionneur -> Actionneur.

Wach l-grafcet kay-bqa howa nit f-kollchi ?

Oui, le GRAFCET est un outil standardisé (norme CEI 60848). Il est utilisé pour modéliser le comportement logique de n'importe quel système automatisé, qu'il soit simple ou complexe.

💡 À retenir : Le GRAFCET est le langage universel de l'automatisme.

Comment choisir entre un automate compact et un automate modulaire ?
  1. Compact : Pour les petits systèmes avec peu d'entrées/sorties.
  2. Modulaire : Pour les systèmes évolutifs où l'on peut ajouter des cartes (E/S, communication) selon les besoins.

💡 À retenir : Modulaire = évolutivité.

Est-ce que le Grafcet peut gérer des arrêts d'urgence ?

Oui, par une structure de divergence en OU ou par une étape de forçage (macro-étape) qui réinitialise le système.

💡 À retenir : La sécurité est prioritaire dans la structure.

Kifach n-7seb l-waqt dial l-cycle ?
  1. Additionne le temps de chaque étape active.
  2. Ajoute les temps de latence des actionneurs.
  3. Multiplie par le nombre de répétitions si nécessaire.

💡 À retenir : Temps total = somme des temps de chaque étape.

Qu'est-ce qu'un bus de terrain ?

C'est un réseau numérique qui permet de relier les différents composants (API, capteurs intelligents, variateurs) pour échanger des données.

💡 À retenir : Le bus remplace le câblage filaire complexe.

Quelle est la différence entre une transition validée et franchie ?
  1. Validée : L'étape précédente est active.
  2. Franchie : L'étape précédente est active ET la réceptivité est vraie.

💡 À retenir : Franchissement = Validation + Réceptivité.

Peut-on avoir deux actions simultanées dans une étape ?

Oui, une étape peut commander plusieurs actions en même temps (ex: allumer un voyant et démarrer un moteur).

💡 À retenir : Une étape = une ou plusieurs actions.

C'est quoi le rôle de la partie opérative ?

C'est la partie "musclée" du système. Elle reçoit l'énergie et agit sur la matière d'œuvre pour la transformer.

💡 À retenir : PO = Action + Transformation.

Pourquoi utiliser des capteurs de fin de course ?

Pour informer la PC de la position exacte d'un actionneur (ex: vérin rentré ou sorti) afin de valider la transition suivante.

💡 À retenir : Sécurité et précision du cycle.

Le Grafcet est-il un programme informatique ?

Non, c'est un modèle graphique. Il doit être traduit en langage automate (Ladder, Grafcet structuré) pour être exécuté.

💡 À retenir : Modèle graphique -> Code automate.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Un système de perçage automatique utilise un vérin $A$ pour le serrage et un moteur $M$ pour la rotation. Le cycle est : $d \cdot a_0 \rightarrow A+ \rightarrow a_1 \rightarrow M+ \rightarrow t_1 \rightarrow M- \rightarrow A- \rightarrow a_0$. Établir le GRAFCET de ce cycle.

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Exercice 2

Soit un API avec 8 entrées (I0.0 à I0.7) et 8 sorties (Q0.0 à Q0.7). Le capteur de présence est sur I0.1, le bouton départ sur I0.0. Le moteur est sur Q0.0. Écrire l'équation logique de la sortie Q0.0 si le moteur tourne quand (Départ ET Présence).

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Exercice 3

Expliquer le rôle d'une divergence en OU dans un GRAFCET.

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