AUTOMATE

Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Exercice n°1 bascule synchrone JK
Le fonctionnement d’une bascule synchrone JK est décrit par la table de vérité
suivante :
Entrées Sorties
Clock J K Q+ Q+
↑ 0 0 Q- Q-
↑ 1 0 1 0
↑ 0 1 0 1
↑ 1 1 Q- Q-
0 * * Q- QClock
J
K
Q
1 – Compléter le chronogramme ci-dessus.
2 – Etablir l’équation logique de Q+.
3 – Comparer la fréquence de commutation de Q+ à celle de l’horloge dans le cas où
J = K = 1.
Systèmes logiques séquentiels
– exercices –
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Exercice n°2 bascule R-S symétrique
Tracer le chronogramme des sorties Qi(t) pour les entrées R et S représentées figure
suivante.
Exercice n°3 ou exclusif
Donner le grafcet partiel correspondant à une sélection de séquences d’un opérateur
OU exclusif.
Exercice n°4 lavage de voiture
Les grafcets partiels ci-dessous décrivent le fonctionnement de la partie commande
d’une station de lavage de voitures
Grafcet 1 Grafcet 2
1 – Tracer le chronogramme d’un cycle de lavage ; les conditions initiales devant être
justifiées.
2 – Montrer qu’un véhicule restant sur le site de lavage ne peut pas être lavé deux
fois.
3 – Donner une représentation structurale équivalente aux deux grafcets partiels.
2T T
ε1 ε2
T 2T 3T 4T 5T 6T 7T
S
R
23
24
26
Préparer la machine
Laver le véhicule
Attendre le véhicule
25
27
Attendre le véhicule
Mémoriser la présence
Fin de préparation
X25.Présence véhicule
Lavage terminé
X24.Présence véhicule
Absence véhicule
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4 – Installer une macro-étape dans le grafcet 1 qui évite d’écrire le grafcet 2.
Exercice n°5 deux chariots, séquences parallèles
Considérons deux chariots C1 et C2 qui peuvent se déplacer respectivement entre les
points A1 et B1, et A2 et B2, sur deux rails indépendants de longueur quelconque. Ils
sont équipés de capteurs de fin de course a1 et b1, et a2 et b2 conformément à la
figure ci-après. Les déplacements de ces chariots sont commandés par deux
moteurs à deux sens de rotation D1 et G1, et D2 et G2 respectivement. Les vitesses
des deux chariots sont également quelconques.
Lorsqu’un opérateur appuie sur le bouton m, et si les deux chariots sont en A1 et A2,
alors ceux-ci partent simultanément vers la droite, jusqu’à atteindre B1 et B2. Lorsque
le chariot Ci a atteint le point Bi, il revient immédiatement jusqu’en Ai. Le cycle est
terminé lorsque les deux chariots sont en Ai.
Proposer un grafcet modélisant le fonctionnement.
Exercice n°6 deux chariots, séquences synchronisées
Reprendre les deux chariots de l’exercice précédent ainsi que leur cycle de
fonctionnement. Supposons de plus que les deux chariots ont un rendez-vous aux
points B1 et B2, c’est-à-dire que le premier chariot Ci qui arrive à droite au point Bi
doit attendre l’arrivée de l’autre chariot à droite. C’est alors seulement qu’ils
repartiront simultanément vers les points A1 et A2.
Proposer un grafcet modélisant le fonctionnement.
Exercice n°7 deux chariots, partage de ressources
Reprendre les deux chariots de l’exercice 5. Lorsqu’un opérateur appuie sur le
bouton m, et si les deux chariots sont en A1 et A2, alors ceux-ci partent
simultanément vers la droite pour effectuer un aller retour (A1B1 puis B1A1 pour le
chariot C1 et A2B2 puis B2A2 pour le chariot C2). Le premier chariot qui revient à son
point de départ effectue seul un aller retour supplémentaire. Si les deux chariots
reviennent au même instant à leur point de départ, ils effectuent tous les deux un
aller retour supplémentaire.
Proposer un grafcet modélisant le fonctionnement.
G1 D1
a1 b1
A1 B1
m
C1 G2 D2
a2 b2
A2 B2
C2
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Exercice n°8 deux chariots, séquences avec temporisation
Reprendre les deux chariots de l’exercice 5. Lorsqu’un opérateur appuie sur le
bouton m et si les deux chariots sont en A1 et A2 alors ceux-ci partent simultanément
vers la droite. Un chariot Ci qui arrive à droite au point Bi s’arrête. Le retour des deux
chariots s’effectue soit dès que les deux chariots ont atteint B1 et B2, soit dès que C1
a atteint B1 depuis 10 secondes. Dans ce cas, C2 repart vers la gauche sans avoir
atteint B2. Dans tous les cas, les deux chariots repartent simultanément vers la
gauche.
Proposer un grafcet modélisant le fonctionnement.
Exercice n°9 deux chariots, mémorisation de passage
Soient les deux chariots de la figure ci-dessus. Une cellule photoélectrique est
positionnée en T1. Lorsque le chariot C1 passe en ce point la cellule est obstruée. La
variable t1 est pilotée par cette cellule. Le passage de C1 en T1 correspond à
l’événement ↑t1.
Lorsqu’un opérateur appuie sur le bouton m, et si les deux chariots sont en A1 et A2,
alors le chariot C1 part seul vers la droite. Son passage au point T1 autorise le départ
du chariot C2 vers la droite. Si C1 arrive en B1 avant que C2 n’arrive en B2, alors il
l’attend pendant 1 minute au plus. Passé ce délai le chariot C1 repart jusqu’en A1. Le
chariot C2 va jusqu’en B2. Il repart vers la gauche jusqu’en A2 après que le chariot C1
soit passé à nouveau au point T1.
Proposer un GRAFCET modélisant le fonctionnement.
Exercice n°10 manipulateur pneumatique
Le manipulateur pneumatique présenté ci-après est utilisé pour l’approvisionnement
en tôles d’une presse plieuse. Il est équipé de 4 mouvements (une rotation d’axe
vertical, deux translations et une préhension) qui lui permettent d’effectuer le cycle
suivant :
A partir du point 1 et si une pièce est présente dans le magasin (ppm = 1) il avance
jusqu’au point 2 où il prend une pièce. Il va la présenter devant la presse au point 5,
en passant successivement aux points 3 et 4. Il la dépose ensuite dans la presse au
point 7 si celle-ci a terminé de plier la pièce précédente.
G1 D1
a1 b1
A1 B1
m
C1 G2 D2
a2 b2
A2 B2
C2
T1
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Le magasin à tôles plates est équipé d’un distributeur automatique et la dépose de la
pièce brute par le manipulateur sur la presse provoque automatiquement l’évacuation
de la pièce précédemment pliée.
Le cycle de fonctionnement de cette installation peut être décomposé en 4 tâches :
• Tâche 1 – Le pliage d’une tôle plate par la presse. Cette tâche n’est exécutée que
si une pièce est présente dans la presse (ppp = 1).
• Tâche 2 – L’approvisionnement de la presse en tôles plates par le manipulateur. Il
s’agit du déplacement du point 1 au point 5 en passant par 2, 3 et 4.
• Tâche 3 – La dépose de la tôle plate sur la presse.
• Tâche 4 – Le retour du manipulateur de la presse vers le magasin.
La rotation du manipulateur de 4 vers 5 est commandée par l’action R + et de 8 vers
1 par R -. La translation vers l’avant est commandée par T+ et vers l’arrière par T-.
La translation vers le haut est commandée par V + et vers le bas par V -. A chaque
position 1 à 8 un capteur indique la présence du manipulateur. A ces capteurs sont
associés les variables pi : par exemple lorsque le manipulateur est en position 2 la
tôle plate est aimantée.
1 – Proposer un grafcet qui permette de coordonner les 4 tâches décrites
précédemment en minimisant le temps nécessaire pour alimenter la presse et plier
les tôles. On associera à chaque tâche une étape dont le numéro est égal au numéro
de la tâche et on notera fti la variable binaire associée à la fin de la tâche numéro i.
On utilisera la notion d’encapsulation.
2 – Proposer un grafcet qui modélise l’étape encapsulée de la tâche 2.
T+ TV+
VR+
R-
1
2
3
4 5
6
7
Magasin 8 Presse
Manipulateur
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Exercice n°11 tri automatique de caisses
Exercice n°12 perçage de pièces
Mise en forme et perçage de pièces
Les pièces arrivent découpées et brasées (voir figure). Elles sont mises en place sur
le tapis roulant, une cellule « p » contrôle leur présence. Les opérations d’usinage
sur les postes 1, 2 et 3 se déroulent successivement. Le poste 5 éjecte la pièce
après contrôle du perçage. Si le perçage est mal exécuté, la pièce reste sur son
support.
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Le système est composé de :
• 5 vérins pneumatiques DE équipés de détection magnétique,
• 5 distributeurs bi-stables 5/2 – commande électrique,
• capteurs détection magnétique,
• boutons 3/2 NF à 1 ou 2 positions pour : départ cycle, cycle court, marche
automatique, arrêt d’urgence,
• 1 voyant présence pièce,
• 2 cellules présence pièce et avance pas,
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1 – Réaliser le grafcet fonctionnel du système,
2 – Réaliser le grafcet procédé du système,
3 – Réaliser le grafcet partie commande du système,
Exercice n°13 remplissage d’un camion
Pour remplir un camion de sable on utilise deux trémies A et B Placées au-dessus
d'une balance pour poids lourds. Un camion vide vient se placer sur la balance
(déclenchement du capteur Ca) puis l'opérateur appuie sur un bouton poussoir S0
pour mettre en marche le remplissage. Dès que le camion est plein la balance fait
passer à l'état 1 le signal logique S1 et le remplissage s'arrête automatiquement.
Le remplissage doit se faire en utilisant la plus remplie des deux trémies ou les deux
ensembles si leur poids est identique. Les trémies peuvent êtres remplie à tout
moment, indépendamment du reste du fonctionnement, et le système doit réagir en
conséquence.
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Les deux trémies A et B sont montées sur un système de pesage qui donne le poids
de sable en tonnes codé sur deux bits. Pour la trémie A les deux bits A1 et A0 valent
respectivement :
– 0 et 0 s'il y a moins d’une tonne de sable ;
– 0 et 1 s'il y a entre une et deux tonnes de sable ;
– 1 et 0 s'il y a entre deux et trois tonnes de sable ;
– 1 et 1 s'il y a plus de trois tonnes de sable.
La trémie B possède le même système de pesage avec les deux bits B0 et B1.
L'ouverture des trémies est commandée par deux trappes TA et TB.
1 – Pesage des trémies
Le système de pesage des trémies est composé de trois capteurs P0, P1 et P2. Si la
trémie contient moins d’une tonne de sable, aucun capteur n'est actionné; si la trémie
contient entre 1 et deux tonnes de sable le capteur P0 est actionné ; S'il y a entre
deux et trois tonnes de sable P0 et P1 sont actionnés et s'il y trois tonnes ou plus de
sable P0, P1 et P2 sont actionné. A partir de ces trois capteurs on code le poids de la
trémie sur deux bits A0 et A1.
– Donnez l'équation de A0 et A1 en fonction de P0, P1 et P2.
– Donnez le logigramme de A0 en utilisant que des fonctions NAND.
2 – Système complet, modélisation par grafcet
Donner le grafcet décrivant le fonctionnement du système complet.
Exercice n°14 conflits dans un grafcet
Un conflit est la possibilité d’avoir deux transitions, partageant une même étape
d’entrée, qui sont simultanément franchissable.
Les exemples suivants correspondent ils à des conflits ?
Si oui, proposer des schémas équivalents de comportement, mais sans conflits.
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Exercice n°15 cycle de deux vérins
On veut faire effectuer à deux vérins (A) et (B)
le cycle suivant : sur une impulsion manuelle
de mise en marche (bouton poussoir m), A
sort, puis B sort, puis A rentre, puis B rentre.
Le cycle s’arrête alors en l’attente d’une
nouvelle impulsion.
Deux choix technologiques sont possibles :
– A et B sont deux vérins simple effet. Un
ressort de rappel fait revenir la tige en position
initiale lorsqu’il n’y a plus de pression ;
– A et B sont deux vérins double effet : il faut
une action pour faire sortir le vérin et une pour
le faire rentrer ;
– Dessiner le grafcet fonctionnel du système ;
– Définir les entrées et les sorties du système. En déduire le schéma de
l’automatisme (parties commande et partie opérative) ;
– Tracer le grafcet point de vue concepteur.
Exercice n°16 diagramme de Gantt d’une bascule R-S synchrone
Dessinez les formes d'ondes Q et Q de la bascule R-S synchrone de la figure
suivante en fonction du chronogramme donné.
N.B. Valeurs de départ pour Q = 1 , Q= 0.
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Exercice n°17 testeur d’étanchéité
Description fonctionnelle
Un poste de contrôle d'étanchéité se
compose d'un sas formé de eux verrous
actionnés par des vérins et d'un testeur formé
d'un tube de mise sous pression avec un
bourrelet d'étanchéité, également mû par un
vérin.
Lorsqu'un bidon se présente, le verrou amont
se ferme puis le testeur descend et met le
bidon sous pression. Si le bidon est étanche,
la pression monte. Elle est détectée par un
capteur de pression qui autorise l'ouverture
du verrou aval.
Si au bout de 2 secondes la pression n'est
pas atteinte, le dispositif se met en attente et
un voyant "Défaut d'étanchéité" s'allume : un
opérateur ôte le bidon manuellement et
réarme le dispositif par un bouton poussoir
« réarmement ».
Le cycle se termine par la fermeture du
verrou aval et l'ouverture du verrou amont. Le
tapis d'alimentation tourne en permanence.
Description matérielle
1- Déterminer le grafcet point de vue système utilisant les spécificités
fonctionnelles de cette machine.
2- En tenant compte des options technologiques faites ci dessous, déterminer le
grafcet point de vue commande utilisant les spécificités technologiques de
cette machine.
Action Actionneur Préactionneur Information Capteur
Avance verrou amont
Recul verrou amont
V1
V1
V1+
V1-
Verrou amont en avant
Verrou amont en arrière
V11
V10
Avance verrou aval
Recul verrou aval
V2
V2
V2+
V2-
Verrou aval en avant
Verrou aval en arrière
V21
V20
Descente testeur
Montée testeur
V3
V3
V3+
V3-
Pression atteinte
Testeur en haut
PAT
V30
Envoi pression
d'essai
Défaut étanchéité
V4
DE
V4+
DE
Présence pièce en
entrée
Réarmement
PPE
REA
Exercice n°18 traitements thermiques
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Le chariot mobile est représenté en position de référence (x = 0, y = 0). Les
coordonnées sont exprimées en points codeurs.
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Capteurs
Pour x et pour y : codeurs incrémentaux câblés sur entrées de compactage notées
Vc_x et Vc_y.
Pour le bras de préhension : détecteurs « Haut » et « Bas »
Au bout du bras, une pince permet la préhension des paniers. Au repos, elle est
fermée. Son ouverture est obtenue grâce à un vérin avec distributeur monostable
noté « Pince » (détecteurs « Pince_o » et « Pince_f »).
Les paniers disposent d’un système mécanique leur permettant d’être suspendus audessus
des bacs lorsque le robot effectue une autre tâche.
Description du fonctionnement
Les paniers transportent des pièces devant subir différentes gammes de traitements
dans les bacs.
Chaque panier est identifié grâce à un code à barres. La gamme de traitement est
prise en compte au moment de la saisie d’un panier au point d’alimentation.
Après traitement les paniers sont déposés au point d’évacuation.
Définition des paramètres
On prévoit d’associer une gamme de traitement spécifique à chaque rangée de bacs.
Les gammes peuvent être modifiées à volonté d’une campagne de production à
l’autre. Elles sont exprimées directement dans 3 files d'attente, à savoir une file
d’attente par rangée. Pour chaque opération, on saisit la coordonnée selon l’axe x du
bac souhaité.
De plus, on affecte à chaque opération de trempe une durée de temporisation
spécifique (durées exprimées en secondes, maxi = 6000).
Une gamme comporte entre 1 et 4 opérations de trempe. Ces trempes sont réalisées
parmi les 5 bacs d’ une même rangée (un panier ne sera donc traité que par la
rangée des bacs 11 à 15, ou bien 21 à 25, ou bien 31 à 35).
Les 3 rangées de bacs peuvent être utilisées simultanément (un panier en cours de
traitement dans la rangée 11-15, et un autre panier dans la rangée 21-25 et un
troisième panier dans la rangée 31-35). Mais on ne traite qu’un seul panier à la fois
dans une rangée. Il n’ y a donc pas à gérer d’éventuels risques de collision entre les
paniers.
Gestion des durées de trempe
On prévoit un grafcet de gestion des durées de trempe pour chaque rangée de
bacs :
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Limite du sujet : on considère que les étapes X102, X202 et X302 ne seront jamais
actives en même temps.
Coordination des tâches
On prévoit de décomposer le mode de production normale (on ne demande aucun
autre mode de fonctionnement) en plusieurs grafcets :
G0 : Grafcet de coordination des tâches ;
G1 : Grafcet de l’encapsulation : « prélever un nouveau panier au point
d’alimentation » ;
G2 : Grafcet de l’encapsulation : « déposer le nouveau panier au premier bac
demandé » ;
G3: Grafcet de l’encapsulation : « prélever le panier qui vient de subir
l'opération (n) » ;
G5: Grafcet de l’encapsulation : « déposer le panier au bac souhaité pour y
subir l'opération (n + 1) » ;
G6 : Grafcet de l’encapsulation : déposer le panier au point d’évacuation.
Grafcet de coordination des tâches
« Prélever le panier qui vient de
subir l’opération (n) »
« Prélever un nouveau panier au
point d’alimentation »
fin de tâche
« Déposer le nouveau panier au
premier bac demandé »
fin de tâche
toutes les trempes
fin de tâche gamme non terminée ont été effectuées
« Déposer le panier au
bac souhaité pour y subir
l’opération (n+1) »
« Déposer le panier au
point d’évacuation »
fin de tâche fin de tâche
0
Arrivée d’un nouveau panier ET
rangée libre pour le type de
panier en présence
1
2
3
4
5 6
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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1. Mettre en place les structures de données nécessaires. Choisir des adresses
adaptées. Donner la désignation de chaque élément.
2. Tracer les grafcets des tâches X10 et X50 de la façon la plus précise possible
compte tenu des éléments indiqués dans ce sujet. Compléter les grafcets de gestion
des durées de trempe. On ne demande pas de gérer les priorités au cas où plusieurs
tâches sont simultanément demandées au robot.
Pour simplifier l’écriture des réceptivités, on accepte l’égalité stricte dans la
vérification des positions numériques (p. ex. : Vc_x = 0 est accepté).
Exercice n°19 grafcet et chronogramme
Soit le GRAFCET ci-dessous. Il représente le fonctionnement d’un système
séquentiel comportant quatre entrées a, b, c, d et 5 sorties A1, A2, A3, A4, A5.
À partir de la situation initiale et pour la séquence d’entrée représentée sur le
diagramme temporel ci-dessous, dresser, dans les deux cas suivants, les graphes de
situation en indiquant les étapes instables.
Donner ensuite, sur le diagramme temporel les évolutions correspondantes des
sorties, toujours pour les deux cas :
1. pour le grafcet dessiné ci-dessus.
2. pour le même grafcet, mais en supposant que la transition t2 a une
réceptivité ↑ c (événement externe) et non c (condition logique) et la transition
t4 une réceptivité b (condition logique) et non plus ↑ b (événement externe).
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Lycée Vauban, Brest – classe de PTSI – 16
Exercice n°20 machine de forage de sols (agrégation de mécanique 2004)
La machine étudiée est une
machine de forage qui sert à forer
des trous dans le sol. Elle
comporte une embase montée sur
un chenillard, et une flèche de
forage. Le chenillard permet de
déplacer la machine sur la zone de
forage, et d'assurer son
chargement et son déchargement
de la remorque de transport. La
flèche de forage supporte les
éléments actifs de la machine. Elle
travaille en position verticale,
comme sur la figure 1. L'embase
accueille les autres composants
de la machine : moteur, pompes,
réservoirs, organes de commande
etc.
Figure 1 : machine de forage, flèche verticale
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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La flèche de forage doit être basculée en position horizontale pour réduire
l'encombrement de la machine pendant les phases de transport de la machine sur
remorque.
L'énergie mécanique est délivrée par un
moteur thermique, qui entraîne des
pompes hydrauliques. C'est ensuite
principalement l'énergie hydraulique qui
est distribuée aux différents
composants de la machine.
Le forage est assuré par une tête de
forage constituée d'un outil adapté au
type de trou et à la nature du terrain. Le mouvement de coupe (rotation d'axe
vertical) est transmis à la tête de forage par un train de tubes. La tête de rotation est
constituée de deux moteurs hydrauliques à engrenages.
La tête de rotation est montée sur un chariot, lui-même guidé en translation sur la
flèche. Le mouvement d'avance est constitué par la descente de ce chariot. Il est
transmis à la tête de forage par la tête de rotation et le train de tubes. Ce mouvement
de translation est généré par un motoréducteur hydraulique avec frein par manque
de pression, associé à une transmission par chaîne et pignons. Au fil du forage, le
poids propre du train de tubes augmente. Pour conserver un effort de poussée
constant sur la tête de forage, il faut équilibrer le circuit hydraulique agissant sur la
contre-pression. En phase de forage, lorsque la tête de rotation arrive en position
basse, il est nécessaire rajouter un tube au train de tubes déjà enfoncé dans le sol.
Pour cela, il faut bloquer le train de tubes, le désolidariser la tête de rotation, et
remonter cette tête pour pouvoir rajouter le nouveau tube. On utilise pour bloquer le
train de tube enfoncé dans le sol, un frein de tubes. Ce frein de tubes est situé à
l'extrémité inférieure de la flèche de forage. Le blocage est obtenu par serrage radial
du train de tubes par deux vérins hydrauliques. En phase de remontée du train de
tubes, il faut effectuer la manoeuvre en sens inverse.
Une pompe d'injection injecte des boues de forage dans le train de tube pour faire
remonter les débris de forage. Cette pompe d'injection est entraînée par un moteur
hydraulique lui-même alimenté par une pompe hydraulique.
En phase de forage, la machine est en appui sur quatre vérins de stabilisation
positionnés aux quatre coins de l'embase. Ces vérins sont commandés séparément.
La machine dispose de fonctions additionnelles : percussion hydraulique, frappe au
retrait, vérin de détubage, rotation auréolaire et treuil. Ces fonctions ne rentrent pas
dans le cadre de l'étude et ne seront pas détaillées.
Présentation du cahier des charges de l'étude
Outre le forage simple de trous, cette machine est capable de réaliser un certain
nombre d’essais normalisés relatif à la mécanique des sols. L'essai qui nous
intéresse est l'essai dit « essai destructif enregistré ». Cet essai consiste à réaliser
un forage à effort de poussée et couple de rotation sur la tête de forage constant. On
fore un trou d'un diamètre donné à une profondeur donnée en souhaitant enregistrer
à chaque instant :
Figure 2 : machine de forage, flèche horizontale
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Lycée Vauban, Brest – classe de PTSI – 18
􀂃 la position de l'outil ;
􀂃 la vitesse de descente de la tête de forage ;
􀂃 l'effort de poussée sur la tête de forage ;
􀂃 le couple de rotation sur la tête de forage ;
􀂃 la pression d'injection des boues de forage.
A partir de ces informations, les géotechniciens sont capables de déterminer
certaines caractéristiques mécaniques du sol aux différentes profondeurs. Le suivi de
la pression d'injection des boues de forage permet de détecter les cavités
rencontrées. En effet, les boues de forages se répandent dans ce cas dans la cavité,
et la pression d'injection chute alors brutalement. Actuellement, le suivi de la position
de la tête de forage est assuré par un capteur à fil déroulant. Le capteur est installé à
l'extrémité supérieure de la flèche. Le fil est fixé sur le chariot supportant la tête de
rotation. Le fil se déroule à mesure de la descente du chariot. Il faut réinitialiser ce
capteur à chaque ajout de tube, et cumuler la longueur des différents tubes déjà
enfoncés dans le sol.
L'effort de poussée et le couple de rotation ne sont suivis qu'au travers des pressions
en sortie des pompes d'alimentation des circuits hydrauliques respectifs de
translation et de rotation, ainsi que du suivi de la pression d'équilibrage pour la
translation. Ces pressions, prises en début de chaîne de transmission de puissance,
sont suivies sur des manomètres, et c'est l'opérateur de la machine qui ajuste les
débits dans les différents circuits pour les stabiliser. La pression d'injection des
boues de forage est mesurée directement par un capteur de pression.
Pilotage de l’essai
Il s'agit de coordonner les actions de la machine et du technicien réalisant l'essai. On
suppose que la machine est dans un état initial où la flèche de forage est en position
de travail verticale, les vérins de stabilisation sont mis en place, le chariot de
translation est en position haute et il n'y a pas de tube monté sur la tête de rotation.
Le cycle commence sur une demande de préparation de l'essai du technicien depuis
le pupitre de commande : réceptivité « préparer ». L'étape 20 consiste à la saisie par
le technicien des paramètres de l'essai :
􀂃 , , pc rc ic F C P : respectivement les consignes d'effort de poussée, de couple de rotation
et de pression d'injection des boues de forage ;
􀂃 m Pf : profondeur maximale de forage à atteindre.
Le technicien indique la fin de cette étape à
partir du pupitre de commande : réceptivité «
préparation OK ». L'étape 30 consiste alors au
montage par le technicien d'un nouveau tube.
La Partie Commande étudiée indique ce état
par l'allumage d'un voyant :
« Montage tube ». Le technicien signale la fin
du montage à partir du pupitre de commande :
réceptivité « tube monté ». Le début du grafcet
de commande a donc la forme suivante :
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Lycée Vauban, Brest – classe de PTSI – 19
à la fin de l'étape 30, la position du chariot de translation sur la flèche de forage
fournie par le codeur est 1 Ct . Dans cet état, le forage est prêt à démarrer. Pendant le
forage, la position du chariot de translation sur la flèche de forage fournie par le
codeur sera 1 Ct . Lorsque le chariot est en position haute ou basse sur la flèche, cette
position prend respectivement les valeurs h Ct et b Ct (on gère là des butées « soft »).
L'étape 40 consiste à assurer le forage pour enfoncer le tube qui vient d'être monté.
Soient les variables la partie commande :
􀂃 pf qui représente la profondeur totale déjà forée au cours de l'essai ;
􀂃 N qui représente le nombre de tube du train de tube.
1. Dans quelle étape placer l’initialisation de N et de 1 Ct et avec quelle valeur ?
Au cours de l’étape 40, on va commander les actions suivantes :
􀂃 « produire et contrôler p F » ( p F est l’effort de poussée) ;
􀂃 « produire et contrôler r C » ( r C est le couple de rotation) ;
􀂃 « produire et contrôler i P » ( i P est la pression des boues d’injection) ;
􀂃 « calculer pf » ;
􀂃 « enregistrer pf » ;
􀂃 « calculer t V » ( t V est la vitesse de descente) ;
􀂃 « enregistrer t V ».
2. Exprimer la règle de mise à jour de pf à chaque cycle automate.
3. Coordonner les actions de l'étape 40 en considérant que 40 est une étape
encapsulante.
Le forage s'arrête si la position basse du chariot sur la flèche est atteinte (butée «
soft »), ou si la profondeur pfM est atteinte.
Dans le premier cas, il s'agit, en opération 50, de désolidariser le dernier tube de la
tête de rotation (action opérateur) en indiquant cet état par allumage d'un voyant
(désolidariser tête de rotation du train de tube »). Une fois ceci fait (réceptivité
« désolidarisation OK »), l'étape 60 consiste à remonter le chariot en position haute.
Le cycle peut alors continuer.
Dans le second cas, il s'agit de remonter le chariot en position haute étape 70, puis
de dévisser le dernier tube (étape 80, action opérateur, ou Partie Commande si la
machine est équipée d'un second frein de tige), puis de désolidariser la tête de
rotation du dernier tube (étape 90) (action opérateur, indiquée par allumage d'un
voyant « désolidariser tête de rotation du train de tube »).
Si il reste des tubes dans le train de tubes, il faut alors redescendre le chariot
jusqu'au contact du tube suivant (étape 100), solidariser la tête de rotation avec le
train de tube (étape 110), (action opérateur, indiquée par allumage d'un voyant
« solidariser tête de rotation avec le train de tube »), et recommencer le cycle de
remontée. S’il ne reste plus de tubes, il reste alors à éditer l'enregistrement de l'essai
(étape 120).
Systèmes logiques séquentiels, exercices
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Lycée Vauban, Brest – classe de PTSI – 20
4. Compléter le grafcet initié ci-dessus pour décrire le cycle complet. Ne pas
développer l'étape 40. Faire apparaître explicitement les actions de gestion de
la variable N.
5. Indiquer comment varie la pression d'injection des boues de forage Pi lorsque
la tête de forage rencontre une cavité dans le sol.
On souhaite dans ce cas enregistrer les profondeurs de début et de fin de cavité
6. Proposer un grafcet gérant l'enregistrement d'une cavité.
7. Ajouter ce graphe en couleur rouge au grafcet précédent.
Exercice n°21 Actions continues et mémorisées
1
2
3
4
5
A := 1
↑ b
C B := 1
a b
4s/X3
D B := 1
1s/X4/2s
a·(X4/3s)+a·b
A := 0
b