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MPSI/PCSI SI, cours sur l’analyse des systèmes automatisés ANALYSE DES SYSTEMES AUTOMATISES http://perso.numericable.fr/starnaud/ I. DEFINITIONS. Système : Un système est une association structurée d’éléments ayant des relations entre eux. Il est destiné à remplir une fonction et il est soumis à des lois. Exemples : Système scolaire, solaire, bancaire, économique, de freinage… Système technique : Créé par l’homme, sa fonction est de donner de la valeur ajoutée à de la matière d’œuvre. Système MO + VA MO technique Matière d’œuvre : Le système agit sur la MO pour lui donner de la VA. Différentes formes de MO : Produit, matière, énergie, information. Exemples : Système : Entrée Sortie Usine de montage automobile Pièces Voiture Haut fourneau Minerai de fer Plaque de fer. Centrale nucléaire Uranium Energie électrique Télévision Information codée Image et son Système automatisé (SA) : Dans le cas d’un SA, les taches de coordinations autrefois réalisées par l’homme, sont réalisées par un ensemble appelé Partie Commande (PC). Le rôle de l’opérateur se limite à de la mise en route et à de la surveillance. II. DECOMPOSITION STRUCTURELLE D’UN SA. Exemple de système automatisé : le store automatisé (la toile ne fait pas partie du système). Store mécanisé à manœuvre manuelle. La toile s’enroule sur un tambour actionné par l’opérateur au moyen d’une manivelle et d’un mécanisme à cardan (pour changer la direction de ...
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MPSI/PCSI
SI, cours sur l’analyse des systèmes automatisés
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ANALYSE DES SYSTEMES AUTOMATISES
http://perso.numericable.fr/starnaud/
I. DEFINITIONS.
Système
:
Un système est une association structurée d’éléments ayant des relations entre
eux. Il est destiné à remplir une fonction et il est soumis à des lois.
Exemples :
Système scolaire, solaire, bancaire, économique, de freinage…
Système technique
:
Créé par l’homme, sa fonction est de donner de la valeur ajoutée
à de la matière d’oeuvre.
Matière d’oeuvre
: Le système agit sur la MO pour lui donner de la VA.
Différentes formes de MO : Produit, matière, énergie, information.
Exemples :
Système :
Entrée
Sortie
Usine de montage automobile
Pièces
Voiture
Haut fourneau
Minerai de fer
Plaque de fer.
Centrale nucléaire
Uranium
Energie électrique
Télévision
Information codée
Image et son
Système automatisé (SA)
:
Dans le cas d’un SA, les taches de coordinations autrefois
réalisées par l’homme, sont réalisées par un ensemble appelé Partie Commande (PC).
Le rôle de l’opérateur se limite à de la mise en route et à de la surveillance.
II. DECOMPOSITION STRUCTURELLE D’UN SA.
Exemple de système automatisé : le store automatisé (la toile ne fait pas partie du système).
Store mécanisé à manoeuvre manuelle.
La toile s’enroule sur un tambour actionné par
l’opérateur au moyen d’une manivelle et d’un
mécanisme à cardan (pour changer la direction
de la rotation).
Remarque : les éléments constituant le store
sont soulignés.
Système
technique
MO
MO + VA
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Store mécanisé à commande manuelle.
L’opérateur agit sur un bouton poussoir qui
alimente un moteur électrique suivi d’un
réducteur (qui réduit la vitesse).
Le moteur transforme l’énergie électrique en
énergie mécanique pour mettre en mouvement le
tambour.
L’opérateur doit agir sur le bouton poussoir tout
le temps de manoeuvre.
Le dispositif de manoeuvre manuelle est
conservé pour les éventuelles coupures de
courant.
Store automatisé.
Le système précédent est complété d’une
partie commande (logée dans un boîtier), de
capteurs de position du store et de capteurs
d’environnement (cellule solaire et
anémomètre).
La partie commande pilote le pré actionneur électromagnétique (appelé relais) à partir des
consignes de l’opérateur, des informations issues des capteurs et d’un modèle de
comportement issu du
savoir-faire humain.
Le pré actionneur électromagnétique alimente le moteur en énergie électrique.
Structure du store automatisé :
PC
Partie
Commande
Relais
PO
Partie
Opérative :
Moteur
Réducteur
Tambour
Capteurs
Ordres
Energie
électrique
Informations
codées
Position
du store
Toile dans
une position
Toile dans
une autre
position
Soleil
Vent
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Structure type d’un système automatisé :
On distingue :
La chaîne d’information, la chaîne d’énergie, la chaîne d’action.
1. La chaîne d’information.
Capteurs
: Ils remplacent les sens de l’opérateur. Ils transforment une information
physique (présence, position, vitesse, pression…) en une information codée compréhensible
par la PC.
Partie Commande (PC)
: Elle remplace l’opérateur dont le savoir-faire est intégré dans un
programme ou dans un circuit. A chaque instant, elle élabore des ordres en fonction des
informations reçues et de l’état du système.
Elle peut être réalisée par :
Un câblage électrique.
Un circuit électronique.
Un automate programmable.
Un ordinateur.
2. La chaîne d’énergie.
Pré actionneur
:
Ce constituant autorise le passage de l’énergie extérieur vers
l’actionneur en fonction des ordres reçus. Il peut être « tout ou rien » ou « progressif »
Exemples :
carte d’alimentation
Distribuer de l’énergie électrique
(progressivement)
(et
fonctions)
relais
Distribuer de l’énergie électrique (tout ou rien)
distributeur pneumatique
Distribuer de l’énergie pneumatique
distributeur hydraulique
Distribuer de l’énergie hydraulique
PC
Partie
Commande
Pré
actionneurs
PO
Partie
Opérative :
Actionneur
Transmetteur
Effecteur
Capteurs
Ordres
Energie
Informations
codées
Grandeurs
physiques
MO
MO
+VA
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3. La chaîne d’action.
Elle agit sur la MO pour lui donner de la VA. Elle regroupe 3 familles de constituants :
Actionneur
: Ce constituant transforme une énergie disponible (transportable) en une
énergie utilisable.
Exemples :
Entrée
Sortie
moteur électrique
Energie électrique
Energie mécanique
moteur à explosion
Energie fossile
Energie mécanique
résistance chauffante
Energie électrique
Energie thermique
vérin pneumatique
Energie pneumatique
Energie mécanique
Transmetteur
:
Il adapte l’énergie reçue de l’actionneur (l’énergie ne change pas de
nature)
Exemple : le réducteur réduit la vitesse de rotation donnée par le moteur (autre exemple :
boite de vitesse).
Effecteur :
Il agit directement sur la MO.
Exemple : le tambour du store automatisé (autre ex : la pince d’un robot).
4. Pupitre/interface de commande.
Il regroupe l’ensemble des éléments de communication entre le SA et l’opérateur : boutons,
voyants, écran, clavier…
5. Entrés/sorties d’un SA.
Système
Automatisé
(SA)
MO
MO+VA
Informations
Energie
Perturbations
Informations
Déchets
PC
Partie
Commande
Pupitre/
Interface de
commande
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III. ANALYSE DES SYSTEMES.
1. Définitions.
Cahier des charges fonctionnel
:
Il décrit en termes de fonctions un besoin auquel le
fournisseur doit apporter une réponse matérialisée par un produit.
Analyse fonctionnelle
: Démarche qui consiste à rechercher, caractériser et hiérarchiser
les fonctions.
Outils d’analyse fonctionnelle
:
Ce sont des langages graphiques munis de règles de
syntaxes. Ils facilitent la compréhension des systèmes et le travail en groupe.
2. Outils d’analyse fonctionnelle externe.
La Bête à cornes.
On exprime le besoin en
répondant aux questions
suivantes :
Exemple : Le store
automatisé
Le Diagramme pieuvre (ou diagramme des inter acteurs).
But :
Identifier et caractériser les fonctions afin d’élaborer un cahier des charges.
Principe :
Placer le produit dans son environnement.
Faire apparaître les relations (fonctions) entre le produit et les inter acteurs.
Enoncer ces fonctions (verbe à l’infinitif suivit d’un complément).
Préciser les performances attendues.
Exemple :
Diagramme pieuvre du store automatisé (incomplet)
Autre exemple :
Moissonneuse batteuse (à la fin du document)
Besoin
Fonctions
Produit
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Remarque :
On distingue :
FP : fonction
principale (entre le
système et deux
inter acteurs)
FC : fonction
contrainte (entre le
système et un
inter
acteurs)
FP1 :
Positionner la toile en fonction des consignes de l’utilisateur
FP2 :
Protéger la toile du vent
FC1 :
Résister au milieu ambiant
…..
3. Outils d’analyse fonctionnelle interne.
Le F.A.S.T.
(Function Analysis System Technic).
But :
Décomposer la fonction principale et faire apparaître les solutions techniques.
Principe :
On commence par la fonction principale.
On la décompose en plusieurs niveaux répondant aux questions :
Le dernier niveau fait apparaître des fonctions élémentaires auxquelles on
associe des solutions techniques.
Exemple :
Fonctions
Comment ?
Pourquoi ?
Positionner la toile
automatiquement
Recueillir les
informations
Indiquer la force
du vent
Gérer les
informations
Agir sur la toile
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Diagramme FAST du store automatisé :
Le S.A.D.T.
(Structured Analysis for Design and Technic).
Il est plus complexe et plus complet que le FAST. Il fait apparaître les flux (entrées, sorties).
On commence par le SADT A-0 (appelé aussi Actigramme A-0) et on identifie :
Principe du SADT A-0 :
Fonction
globale
MO
Données de contrôles : Informations + Energies
MO + VA
Sorties
secondaires
Système
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Exemple : SADT A-0 du store automatisé
Remarques :
La fonction du système est d’agir sur la MO pour lui donner de la VA.
Les données de contrôles sont les informations et les énergies qui permettent la mise
en oeuvre de la fonction.
Les sorties secondaires sont généralement des informations ou des déchets.
Afin d’affiner la compréhension du système, la fonction globale est décomposée en fonction
composante par niveaux successifs.
Exemple :
SADT A0 et A2 du store automatisé.
On peut ensuite décomposer les boites A1, A2 et A3.
La finalité est de permettre une compréhension totale du système.
Règles importantes :
Chaque décomposition comporte 2 à 6 boites.
Au niveau suivant, on doit retrouver toutes les flèches entrantes ou sortantes du
niveau précédent.
Les flèches sont affectées d'un label indiquant leur nature.
Les supports peuvent ne pas être mentionnés si cela n'éclaire pas la compréhension.
On ne mentionne que les éléments nécessaires à ce que l'on veut montrer.
Positionner la toile
automatiquement
Toile dans
une position
Données
extérieures
(vent,
luminosité)
Toile dans
une autre
position
Informations
utilisateur
Store automatisé
Consignes
utilisateur
Energie
électrique
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SADT A0 du store automatisé
SADT A3 du store automatisé
Recueillir les
informations
A1
Gérer les
informations
A2
Agir sur la toile
A3
Distribuer
l’énergie
A31
Transformer
l’énergie
A32
Enrouler et
dérouler la
toile
A33
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Exemple de cahier des charges d’un système automatisé :
La moissonneuse–batteuse
Mise en situation.
Pendant de longues années, la récolte des céréales a été réalisée en deux étapes : la coupe
et la mise en gerbes par une moissonneuse-lieuse puis, après stockage en meules, le
battage par une batteuse. Ces deux opérations sont aujourd’hui réalisées, dans le champ,
par une seule machine appelée moissonneuse–batteuse. Le système retenu pour ce sujet
est l’une d’elle, le modèle 2350, commercialisé par LAVERDA. Propulsée par un moteur de
près de 300 kW, cette machine de haut de gamme peut récolter plus de trente tonnes de
céréales par heure.
Le céréalier, installé dans la cabine de conduite, parcourt la surface du champ par bandes
parallèles de la largeur de la coupe de la moissonneuse–batteuse. La céréale est coupée
puis battue, c'est-à-dire que le grain est séparé de son enveloppe (la balle) et de la paille.
Nettoyés des impuretés, les grains sont transvasés dans la remorque qui roule à coté de la
moissonneuse batteuse. La paille et les balles sont déposées, en andains, sur les chaumes.
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Bête à corne :
Diagramme pieuvre :
Cahier des charges fonctionnel :