AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet Table des matières A. NOTIONS DE BASE ......................................................................................................................................................... 2 A.1 Eléments d'un circuit ................................................................................................................................................. 2 A.2 Représentation normalisée ....................................................................................................................................... 3 A.2.1 Appareils de coupure ou de commande ........................................................................................................... 3 A.2.2 Liaisons électriques ............................................................................................................................................ 3 A.2.3 Liaisons mécaniques .......................................................................................................................................... 3 A.3 Symboles et désignations des appareils ................................................................................................................ 4 A.3.1 Symboles de A à N .............................................................................................................................................. 4 A.3.2 Symboles de P à Z............................................................................................................................................. 5 A.4 Schéma multifilaire .................................................................................................................................................................. 6 A.5 Schéma unifilaire ...................................................................................................................................................................... 6 A.6 Moteurs fonctionnant sur le réseau triphasé ................................................................................................................... 7 A.7 Moteurs à courant continu ..................................................................................................................................................... 7 B. CIRCUITS DE COMMANDE POUR CONTACTEURS .................................................................................................... 8 B.1 Règles et définitions ................................................................................................................................................................ 8 B.2 Commande marche-arrêt par boutons poussoirs ............................................................................................................ 9 B.3 Interaction de plusieurs relais ou contacteurs ................................................................................................................. 9 B.4 Principe de commande d'un organe.................................................................................................................................. 10 B.5 Commande manuelle et automatique ............................................................................................................................... 10 C. SCHEMATIQUE ET SYSTEME DE REPERAGE ........................................................................................................... 11 C.1 Repérage des équipements ................................................................................................................................................. 11 C.2 Repérage des appareils ........................................................................................................................................................ 11 C.3 Repérage des schémas......................................................................................................................................................... 12 C.3.1 Numéro de dessin ........................................................................................................................................................... 12 C.3.2 Numéro de feuille ............................................................................................................................................................ 12 C.3.3 Unité ................................................................................................................................................................................... 12 C.3.4 Désignation du schéma ................................................................................................................................................. 12 C.3.5 Numéro de circuit............................................................................................................................................................ 13 C.3.6 Définition du lieu sur le schéma.................................................................................................................................. 13 C.4 Désignation des appareils dans les schémas................................................................................................................. 14 C.4.1 Désignations des contacts ........................................................................................................................................... 14 C.5 Liste d’appareils ..................................................................................................................................................................... 15 D. STRUCTURE D’UN AUTOMATISME ............................................................................................................................ 16 D.1 Généralités ............................................................................................................................................................................... 16 D.2 Principe de commande et de surveillance ...................................................................................................................... 17 D.3 MISE EN OEUVRE D'UN AUTOMATISME ......................................................................................................................... 18 D.4 Méthodes d'analyse du fonctionnement d'un automatisme ....................................................................................... 19 D.4.1 Schéma électrique à contacts...................................................................................................................................... 19 D.4.2 Logigramme ..................................................................................................................................................................... 19 D.4.3 Equation logique ou booléenne .................................................................................................................................. 19 D.4.4 Diagramme fonctionnel GRAFCET (ou GRAPHCET) .............................................................................................. 19 D.4.5 Organigramme ................................................................................................................................................................. 19 E. LES DANGERS DU COURANT ELECTRIQUE ............................................................................................................. 20 E.1 Effets sur le corps humain ................................................................................................................................................... 20 E.2 Mesures de sauvetage lors d’accidents dus à l’électricité .......................................................................................... 20 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 1 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet A. NOTIONS DE BASE A.1 Eléments d'un circuit Tout circuit comporte les éléments suivants: Source de courant, récepteur, appareil de coupure ou de commande, appareil de protection et éventuellement appareil de réglage. Exemple: Un projecteur comporte une lampe H4 et un ventilateur entraîné par un moteur M5. La lampe et le ventilateur sont commandés respectivement par les interrupteurs S2 et S3. La lampe ne doit pas fonctionner seule. 230 VAC 220V Phase F1 appareil de protection S3 appareil de commande R6 appareil de réglage S2 appareil de commande H4 M5 M récepteurs Neutre 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 2 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE A.2 Représentation normalisée A.2.1 Appareils de coupure ou de commande En général les appareils de coupure sont représentés dans la position de repos de l'installation. A.2.2 Liaisons électriques L'épaisseur des traits diffère suivant la valeur de l'intensité admissible dans le circuit. Lorsque dans un schéma les traits sont différents, le rapport des épaisseurs doit être au moins de 1:2. I trait 0.3 mm I trait 0.6 mm Exemple: circuit de commande circuit de distribution Croisements Dérivations Pas de connexion Connexion Connexions électriques A.2.3 Liaisons mécaniques Exemples: liaison Contacts liés mécaniquement Liaison mécanique avec verrouillage mécanique liaison avec retour automatique Relais à 2 enroulements avec verrouillage électrique et accrochage mécanique (bistable) Dispositif d'accrochage 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 3 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet A.3 Symboles et désignations des appareils A.3.1 Symboles de A à N Lettres - repères pour l'identification de la sorte de matériel A Ensembles, sous-ensembles (combinaisons d'appareils : tiroirs, garnitures, cartes enfichables) B Transducteurs d'une grandeur non-électrique en une grandeur électrique ou viceversa. (sondes thermoélectriques, cellules thermoélectriques. Transducteurs de mesure; thermocouple, photorésistances, capteurs de pression, de quantité, de densité, de niveau, de température) C Condensateurs D Opérateurs binaires; dispositifs de temporisation; dispositif de mise en mémoire E Matériel divers (éléments non spécifiés dans ce tableau. Par ex. : éclairage, chauffage, filtre électromagnétique, ventilateur) F Dispositifs de protection (bilames, fusibles principaux, fusibles de commande) G Générateurs, dispositifs d'alimentation (génératrices; batteries; unités d'alimentation; oscillateurs. Générateurs statiques et convertisseurs; chargeurs; blocs d'alimentation, redresseurs). H(P) Dispositif de signalisation (avertisseurs lumineux et sonores. Lampes témoins; avertisseurs de danger et de durée; indicateurs séquentiels). K(Q) Relais, contacteurs (contacteurs de puissance; contacteurs auxiliaires; relais temporisés; relais clignotants; relais reed). L Inductance (bobines d'induction, de blocage) M Moteurs N Amplificateurs, régulateurs (dispositifs analogiques de commande, de régulation et de calcul). 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 4 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet A.3.2 Symboles de P à Z P Instruments de mesure, dispositifs de contrôle Q Appareils mécaniques de connexion pour circuits de puissance (disjoncteurs, sectionneurs, interrupteurs au sein du circuit principal, interrupteurs avec dispositif de protection; interrupteurs rapides, sectionneurs en charge; fusibles sectionneurs interrupteurs d'installation, disjoncteurs de protection pour moteurs) R Résistances (résistances, shunts, potentiomètres, thermistances S Commutateurs, sélecteurs (commutateurs de commande, détecteurs, fin de course, sélecteurs auxiliaires de commande) T Transformateurs (transformateurs d'alimentation, de commande, transformateurs d'intensité et de tension) U Modulateurs (onduleurs, démodulateurs, convertisseurs-redresseurs, convertisseurs de fréquence) V Tubes, semi-conducteurs (tubes électroniques, tubes à gaz, diodes, transistors, thyristors, tubes d'affichage et d'amplification, thyratrons, diodes Zéner, diodes tunnels, diodes à captivité variable, triacs) W Voies de transmission (fils, câbles, barres collectrices) X Bornes, fiches (fiches et prises de connexion, règlette de bornes, cosses à souder) Y Appareils mécaniques commandés électriquement (freins, accouplements, électrovalves) Z Charges correctives, transformateurs différentiels, filtres, correcteurs, limiteurs, équilibreurs, circuits de terminaison (filtres R/C et L/C, dispositifs de déparasitage et d'extinction) 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 5 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE A.4 Schéma multifilaire Tous les conducteurs sont représentés. Exemple: commande d'un moteur triphasé par commutateur 1 2 3 CA 4 1 3 5 Q1F1 2 4 6 1 3 5 0 1 S2 2 4 6 5 6 7 8 CA U1 V1 W1 PE M 3 A.5 Schéma unifilaire Plusieurs conducteurs ou appareils identiques sont groupés en une représentation unique, leur nombre étant précisé par un chiffre ou par plusieurs petits traits en travers. Ce type de schéma est très utilisé pour la représentation des circuits de puissances. Exemples: Cde par commutateur CA 1,2,3,4 Cde par contacteur 5 L1, L2, L3 ,N, PE 1,3,5 3 F1 1,3,5 Q1F1 S2 K2 3 2,4,6 1,3,5 0 1 F3 2,4,6 4 2,4,6 CA 5,6,7,8 CA 11, 12, 13, 14 U1,V1,W1,PE M 3~ U1,V1,W1,PE M 3~ 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 6 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE A.6 Moteurs fonctionnant sur le réseau triphasé Le moteur le plus simple et le plus employé est le moteur à cage d'écureuil. 1 Sens de rotation: (R S T) 2 Sens de rotation: L1 L2 L3 PE F F K (U V W) K2 U1 V1 W1 K1 U2 (X Y Z) U2 V2 W2 M U1 3 boîte à bornes L'inversion du sens de marche se fait en intervertissant 2 phases. A.7 Moteurs à courant continu En principe ils nécessitent un rhéostat de démarrage. Cependant la régulation par rhéostat est très coûteuse et n'est aujourd'hui que peu pratiquée. On utilise actuellement des commandes électroniques. Moteur série: Inversion de sens Moteur dérivation: Protection Cde Rd Réglage Rd G Re D M M M D G 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 7 sur 20 Réglage de la vitesse AUTOMATION ET COMMANDE B. CIRCUITS DE COMMANDE POUR CONTACTEURS B.1 Règles et définitions Règle 1: On dessine toujours les appareils à l'état de repos. Ex.1: pour un relais, pas de tension sur la bobine. Ex.2: pour un bouton poussoir pas de pression sur le poussoir. Règle 2: Lorsqu'on réalise un schéma de commande, on met en série tout ce qui déclenche et en parallèle tout ce qui enclenche. Définition des contacts: On appelle contact de travail ou à fermeture un contact qui se ferme lorsqu'un appareil quitte son état de repos. Ex.: lorsqu'on alimente la bobine d'un relais . 13 23 14 24 On appelle contact de repos ou d'ouverture un contact qui s'ouvre lorsqu'un appareil quitte son état de repos . 11 21 12 22 Contact inverseur: 11 12 14 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 8 sur 20 TDA Brevet TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE B.2 Commande marche-arrêt par boutons poussoirs 1 poste de cde à arrêt prédominant 1 poste de cde à marche prédominante 2 postes de cde à arrêt prédominant Hors Série EN Maintien Parallèle Ce type de montage est dit dispositif à mémoire ou à auto-alimentation. B.3 Interaction de plusieurs relais ou contacteurs Lorsqu'un système de plusieurs appareils commandés par relais ou contacteurs doit fonctionner en interaction, on incorporera des contacts auxiliaires (verrouillages) dans les portions convenables du circuit de commande. Exemple: Une machine doit pouvoir être commandée seulement si son circuit de graissage est enclenché. Une temporisation de quelques secondes permettra d’atteindre la pression d’huile désirée avant que l’on puisse enclencher le moteur principal. Commande pompe à huile Commande moteur principal K1T (Verrouillage) K2 K1 K1T K1 K2 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 9 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE B.4 Principe de commande d'un organe Commande automatique Commande manuelle à impulsion Verrouillage Conditions Enclenchement Déclenchement Relais automatisme ou sortie automate K En Verrouillage Hors Conditions générales (maintien) Déclenchement Conditionsgénérales, Sécurités Verrouillage enclenchement + conditions déclenchement Ex : K K B.5 Commande manuelle et automatique Manuelle/automatique Conditions Déclenchement Verrouillage Enclenchement Manuel M 0 A En Automate K Sortie automate En Man. Hors Conditions générales K Conditions générales K 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 10 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE C. SCHEMATIQUE ET SYSTEME DE REPERAGE Les schémas développés ne tiennent pas compte des liaisons mécaniques. Les différentes parties d'un même contacteur ou relais peuvent être dispersées sur l'ensemble des schémas d'une installation. Pour les indentifier un repérage systématique est indispensable. C.1 Repérage des équipements Chaque équipement ou armoire doit être repéré: Exemple: Armoire de commande AC, bornier X AC/X AC 11 Borne 11 de l'armoire AC C.2 Repérage des appareils En plus du repérage par une lettre ( voir chap. A.3 p.3 ) chaque appareil est désigné par un chiffre dans un tableau. Cette numérotation est en principe continue (en tenant compte des réserves éventuelles) et suit un ordre géographique par rangées horizontales en commençant par le haut à gauche. Exemple: Armoire AC AC AC/X 11 Relais K13 dans l'armoire AC K1 K12 K13 K13 1 2 3 4 5... Bornes X 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 11 sur 20 11 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE C.3 Repérage des schémas Les schémas sont désignés de la manière suivante: Dessin 602573 Feuille 3 Unité 1-5 Schéma A3 C.3.1 Numéro de dessin Selon normes internes. Ce numéro ne sert qu'au classement et ne doit jamais être utilisé pour des renvois de schémas à schémas. Les schémas d'une même famille portent le même numéro. C.3.2 Numéro de feuille Les feuilles sont numérotées de 1 à X par numéro de dessin. Ce numéro sert au classement. Sur la première feuille on indiquera le nombre de feuille constituant le schéma complet et éventuellement le résumé des schémas. C.3.3 Unité S'il y a plusieurs unités identiques, le même schéma sera valable pour toutes ces unités. C.3.4 Désignation du schéma Les schémas sont désignés par une lettre et un nombre de 1 à X. La lettre indique le genre de schéma. Exemple: A Schéma d'alarme C Schéma de commande D Schéma de distribution 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 12 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet C.3.5 Numéro de circuit Les feuilles utilisées pour faire les schémas comportent des colonnes numérotées de 1 à X ( exemple: 1à12 ). Les numéros sont inscrits dans la partie supérieure de la feuille. Sous ces numéros une place sera réservée aux commentaires concernant l'installation. C.3.6 Définition du lieu sur le schéma a) Renvoi sur la même feuille - Indication du numéro de circuit uniquement. Exemple: 11 b) Renvoi sur une autre feuille de la même famille - Indication du numéro de circuit.(si les numéros de circuits sont différents sur chaque feuille) - Indication du numéro de schéma et du numéro de circuit. ( seulement si les numéros de circuit recommencent à 1 sur chaque feuille). Exemple: / 3 .11 c) Renvoi dans une autre famille de schémas - Indication du numéro de circuit. - Indication du numéro de schéma. - Indication de la lettre du schéma. Exemple: A / 3 .11 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 13 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE C.4 Désignation des appareils dans les schémas Chaque appareil doit être représenté une fois dans son ensemble à l'endroit où l'on peut comprendre son fonctionnement. Pour les contacteurs et relais la désignation complète se fera à l’endroit où se trouve la bobine de commande. On donnera si nécessaire des indications concernant l'appareil. Exemple: 7 8 9 10 11 R S T F7 K11 11 PE U Gardy ; 5 - 8A V W 1 3 5 2 4 6 U1 V1 A1 K11 A2 W1 M3~ Variante M5 3KW; 3000t/min.; 7A Contacts Lieu 1 2 F 7 3 4 F 7 5 6 F 7 13 14 f 7 7 7 1 3 5 13 2 4 6 14 C o m m e d a n s c e t e x e m p l e , i l e s t a s s e z c o u r a n t d e fa i r e c o r r e s p o n d r e l e s n u m é r o s d e s a p p a r e i l s (F 7 , K 1 1 ) a u x n u m é r o s d e c i r c u i t s . (7 , 1 1 ) F = contacts principaux , f = contact auxiliaire C.4.1 Désignations des contacts Les contacts d'un relais sont représentés à l'endroit où ils sont utilisés et désignés comme suit: 23 K2 /3 .11 Désignation de l'appareil 24 Lieu sur le schéma où se trouve représenté l'organe qui commande le contact. 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 14 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE C.5 Liste d’appareils Position Schéma Circuit Pfad Appareil Apparat Type Typ Fabricant Fabrikant Observations Bemerkungen Unités Einheiten Liste des appareils - Apparateliste Lieu-Ort ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ Modif. Aend. Feuille Blatt Nbr. Date Anz. Dessin 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 15 sur 20 Contr. TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE D. STRUCTURE D’UN AUTOMATISME D.1 Généralités Dès sa conception, un système à automatiser doit être décomposé en deux parties. - La partie commande ou automate qui élabore les ordres nécessaires à l'exécution du processus en fonction de consignes qu'elle reçoit à l'entrée et des comptes-rendus d'exécution qui lui sont fournis par la partie opérative. -La partie opérative ou partie puissance qui effectue les opérations en exécutant les ordres qui lui sont donnés par la partie commande. Signaux de commande Actionneurs Partie Partie opérative commande Signaux de retour (puissance) Capteurs Relais électriques Moteurs Automates Vérins Distributeurs 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 16 sur 20 TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE D.2 Principe de commande et de surveillance Tableau de commande Commande Surveillance - Boutons - Voyants - Ecrans de contrôle Automatisme - Séquenceurs - Micro-sys. - Relayage - Automates - Relais - Cellules logiques Commande de puissance - Variateurs de vitesse - Distributeurs Protection - Contacteurs - Démarreurs Régulation Organes à commander Détection - Moteurs - Electrovalves - etc. Capteurs, fin de course Détecteurs de proximité Détecteurs de vitesse 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 17 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE D.3 MISE EN OEUVRE D'UN AUTOMATISME - ETABLISSEMENT DU CAHIER DES CHARGES - CHOIX D’UNE SOLUTION LOGIQUE CABLEE LOGIQUE PROGRAMMEE - ETABLISSEMENT DES SCHEMAS - ETABLISSEMENT DU PROGRAMME - NOMENCLATURE - DOC. D’EXPLOITATION - MONTAGE - CABLAGE - ESSAI - CHARGEMENT DU PROGRAMME (- CABLAGE) - MISE AU POINT - MISE EN ROUTE - EXPLOITATION - MAINTENANCE - DEPANNAGE 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 18 sur 20 TDA Brevet TDA Brevet AUTOMATION ET COMMANDE D.4 Méthodes d'analyse du fonctionnement d'un automatisme D.4.1 Schéma électrique à contacts S b a s b a S ( ) s d d D.4.2 Logigramme ET b d s & OU >1 ET a & S D.4.3 Equation logique ou booléenne S = a (b + s * d) D.4.4 Diagramme fonctionnel GRAFCET (ou GRAPHCET) 0 Initialisation Transition 1 Etape 2 Graphe de Commande Etape - Transition D.4.5 Organigramme Représentation graphique particulièrement bien adaptée aux systèmes programmés. Les organigrammes et structures seront traités dans le module consacré aux automates programmables. 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 19 sur 20 AUTOMATION ET COMMANDE TDA Brevet E. LES DANGERS DU COURANT ELECTRIQUE E.1 Effets sur le corps humain Un courant électrique circulant à travers le corps humain perturbe la fonction du système nerveux. Il en résulte la perte du contrôle des muscles. Lorsque les muscles pectoraux et cardiaques ne travaillent plus correctement, le danger d’étouffement ou de fibrillation ventriculaire existe. En plus, lors de courants importants, des brûlures internes et externes apparaissent. Ceci provoque à l’intérieur de l’organisme la formation de toxines, qui peuvent engendrer des lésions graves des reins. L’effet du courant électrique sur le corps humain dépend de l’intensité du courant, de la durée du contact et du trajet du courant. ! La limite d’auto-libération se situe entre 15 et 20 mA ! E.2 Mesures de sauvetage lors d’accidents dus à l’électricité Important: - Agir calmement et sûrement. - Ne pas se mettre en danger soi-même Déclencher Déclencher immédiatement l’installation: « Arrêt d’urgence », retirer la fiche du récepteur, dévisser les fusibles, déclencher les disjoncteurs. Libérer Si un déclenchement sur place s’avère impossible, arracher le blessé des parties sous tension. Attention: danger pour le sauveteur Tirer le blessé uniquement par les vêtements ou d’un emplacement isolé. Déplacer Eloigner le blessé du danger. Secourir Apporter au blessé les premiers soins. Alerter Appeler le supérieur et un médecin. Ne pas interrompre les tentatives de réanimation 1 COMMANDE ELECTRIQUE Page 20 sur 20
