HEI automatique 2005 tc tronc commun semestre 2

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Hautes Etudes d’IngénieurHEI 3 - Tronc CommunEPREUVE D’AUTOMATIQUEDurée : 3 heuresDate : 29 juin 2005Documents non autorisés1 . LOGIQUE COMBINATOIRE : Avertisseur automobileVous devez concevoir un système avertisseur pour une automobile. Cet avertisseur doit se dé clencher :– si les ceintures de sécurité ne sont pas attachées et que le moteur tourne,– si les phares sont restés allumés et que le moteur ne tourne pas,– si la clé est dans le contact et que le moteur tourne et que la porte du conducteur est ouverte.1. Déterminer le nombre d’entrées permettant de gérer cet avertisseur automobileS.2. Assigner un nom aux différentes variables d’entrées et indiquer la convention uti lisée (dans quel cas la variable est égale à 1 et dans quel cas cette variable vaut 0).Construire la table de vérité de l’avertisseur sonoreS.3. Donner la première forme technologique la plus simple deS en réalisant le tableaude Karnaugh de cette fonction logique.4. Réaliser le logigramme le plus simple de S en utilisant uniquement des portes lo giques NOR et NON.12 . LOGIQUE SEQUENTIELLESoit le système séquentiel suivant où les sortiesQ Q Q Q forment le mot binaire permettant3 2 1 0de déterminer le cycle réalisé par ce système.Q0 Q1 Q2 Q30S' S' S' S'R Q R Q R Q R Q0H H H HQS S Q S SQ Q0 R' R' R' R'0 0HINI1. En sachant que la valeur initiale du cycle défini par le système séquentiel ci dessusest obtenue en appuyant sur le bouton poussoir d’initialisationINI, déterminer ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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Hautes Etudes d’IngÉnieur HEI 3  Tronc Commun
EPREUVE D’AUTOMATIQUE
DurÉe : 3 heures Date : 29 juin 2005 Documents non autorisÉs
1 . LOGIQUE COMBINATOIRE : Avertisseur automobile Vous devez concevoir un systÈme avertisseur pour une automobile. Cet avertisseur doit se dÉ clencher : – siles ceintures de sÉcuritÉ ne sont pas attachÉes et que le moteur tourne, – siles phares sont restÉs allumÉs et que le moteur ne tourne pas, – sila clÉ est dans le contact et que le moteur tourne et que la porte du conducteur est ouverte.
1. DÉterminerle nombre d’entrÉes permettant de gÉrer cet avertisseur automobileS.
2. Assignerun nom aux diffÉrentes variables d’entrÉes et indiquer la convention uti lisÉe (dans quel cas la variable est Égale À 1 et dans quel cas cette variable vaut 0). Construire la table de vÉritÉ de l’avertisseur sonoreS.
3. Donnerla premiÈre forme technologique la plus simple deSen rÉalisant le tableau de Karnaugh de cette fonction logique.
4. RÉaliserle logigramme le plus simple deSen utilisant uniquement des portes lo giques NOR et NON.
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2 . LOGIQUE SEQUENTIELLE Soit le systÈme sÉquentiel suivant oÙ les sortiesQ3Q2Q1Q0forment le mot binaire permettant de dÉterminer le cycle rÉalisÉ par ce systÈme.
1. Ensachant que la valeur initiale du cycle dÉfini par le systÈme sÉquentiel cidessus est obtenue en appuyant sur le bouton poussoir d’initialisationIN I, dÉterminer en expliquant clairement votre raisonnement la sÉquence rÉalisÉe par ce systÈme. 2. Dires’il est possible de rÉaliser ce mme cycle en technologie asynchrone À l’aide de bascules JK front descendant possÉdant des entrÉes de forÇage non complÉmen tÉes. Donner, si la rÉalisation est possible, les Équations des entrÉesR0,S1,S2etS3. Attention, nous ne prendrons pas en compte ici l’initialisation.
3 . AUTOMATISATION D’UNE CHAINE DE PRODUCTION D’AMMO NIAQUE
L’installation schÉmatisÉe sur la figure1 est destinÉe À la production d’ammoniac À 25 % ou 28 % d’ammoniac. Cette installation est constituÉe : 3 – d’unecuveF ABde 3moÙ est fait le mÉlange d’eau et d’ammoniac, 3 – dedeux cuves stockST1etST2de 15m(ST1pour l’ammoniac À 25 % etST2pour l’ammoniac À28%) 3 – d’unecuve d’eau ultra pure de 3m – d’ungroupe de froid permettant de refroidir les cuves de fabrication et de stockage, – d’uneciterne d’ammoniac (NH3) ÉquipÉe d’un vaporisateur. La teneur en ammoniac dans la cuve de fabrication est mesurÉe À l’aide d’un transmetteurcond. Ce transmetteur doit tre comparÉ aux valeurs 25 et 28 afin de savoir quelle est la teneur en ammoniac du mÉlange contenu dans la cuve de fabrication.
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FIG. 1:SchÉma de la chane de production d’ammoniac.
Le cycle de production est composÉ de 4 phases diffÉrentes. Pour chaque production d’une cuve 3 de 3md’ammoniac À 25 % ou À 28 %, le cycle est le suivant :
le remplissage :La canalisation de l’arrivÉe d’eau pure est tout d’abord purgÉe par l’ac tivation de la pompe monostableP Eet de la vanne bistableV EEet ce pendant 1 minute. L’actionV EE+permet d’ouvrir la vanneV EEjusqu’À ce que la vanne soit ouverte (capteur vee+activÉ) et l’actionV EEpermet de fermer la vanneV EEjusqu’À ce que la vanne soit fermÉe (capteurveeactivÉ). La vanne de rejet À l’Égout est fermÉe, le vaporisateur d’am moniac est activÉ par l’ouverture du contacteur monostableV AT. Ce vaporisateur est mis en marche dÈs le remplissage afin d’obtenir la pression nÉcessaire À l’introduction de l’ammo niac, opÉration effectuÉe lors de l’Étape de bullage. Ce vaporisateur restera donc actif jusqu’À la fin du bullage. Puis, l’eau ultra pure est injectÉe dans la cuve de fabrication À l’aide de la pompe monostableP Eet de la vanne bistableV E. L’actionV E+permet d’ouvrir la vanne V Ejusqu’À ce que la vanneV Esoit ouverte (capteurve+activÉ) et l’actionV Epermet de fermer la vanneV Ejusqu’À ce que la vanne soit fermÉe (capteurveactivÉ). Afin de rendre le produit plus homogÈne, nous effectuons une recirculation du produit À l’aide de la pompe monostableP RTet de la vanne bistableV RdÈs la dÉtection du niveau intermÉdiaire nf abmde la cuve de fabrication. Cette homogÉnisation comme l’ouverture du contacteur monostableV AT(vaporisateur d’ammoniac) est À effectuer jusqu’À la fin du bullage. Par contre, la dÉtection du niveau hautnf abhde la cuve de fabrication stoppe le remplissage d’eau ultra pure et ferme donc la vanne associÉe.
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le bullage :AprÈs avoir vÉrifiÉ que le pressostatpresnh3est validÉ (capteur indiquant que la vapeur d’ammoniac a atteint la pression nÉcessaire au mÉlange) et que la cuve de fabrication a atteint le niveau hautnf abh, nous ouvrons la vanne bistable d’arrivÉe du gaz d’ammoniac V A. Ce gaz est diffusÉ jusqu’À ce que le seuil de conductivitÉ mesurÉ À l’aide du transmetteur condatteigne 25 (cond= 25) ou 28 (cond= 28). Une fois le seuil de conductivitÉ atteint selon le mÉlange dÉsirÉ, nous fermons la vanneV A(bistable), et l’opÉration de bullage est terminÉe. le transfert :Les Étapes de remplissage et de bullage Étant finies, nous pouvons transfÉrer le mÉlange dans la cuve de stockage concernÉe (cuve stock1 pour le mÉlange À 25 % ou cuve stock2 pour le mÉlange À 28 %). Ce transfert s’effectue en activant la pompe monostable P RTet une des vannes bistablesV T1ouV T2. Le transfert est terminÉ dÈs que le niveau bas de la cuve de fabrication est dÉcouvertnf abb, et nous fermons alors la vanne correspondante au tranfert. le refroidissement :Le refroidissement est actif dÈs que l’une des trois cuves prÉsente un ni veau de tempÉrature supÉrieur À 15 degrÉs et ce peu importe la phase de production concernÉe. La tempÉrature est mesurÉe À l’intÉrieur des cuves À l’aide de 3 thermostatsthf ab,thst1et thst2. DÈs que l’une des tempÉratures est supÉrieure À 15 degrÉs (par exemplethf ab>15), le groupe de froid est activÉ À l’aide de la pompe monostableP Fet des vannes bistables V F F ABsithf abest supÉrieure À 15 degrÉs,V F ST1sithst1est supÉrieure À 15 degrÉs et V F ST2si la tempÉraturethst2est supÉrieure À 15 degrÉs. Nous considÉrons que le groupe froid ne peut refroidir qu’une seule cuve À la fois. Le tableau cidessous rÉsume l’ensemble des actions de cette installation.
RÉfÉrence Description P EPompe d’alimentation en eau ultra pure P RTPompe de recirculation et transfert d’ammoniac P FPompe de circulation de l’eau du groupe froid V ATVaporisateur d’ammoniac V EE+Ouverture de la vanne de rejet de l’eau À l’Égout V EEFermeture de la vanne de rejet de l’eau À l’Égout V E+Ouverture de la vanne d’admission d’eau ultra pure dans la cuve de fabrication V EFermeture de la vanne d’admission d’eau ultra pure dans la cuve de fabrication V R+Ouverture de la vanne de recirculation V RFermeture de la vanne de recirculation V A+Ouverture de la vanne d’admission d’ammoniac dans la cuve de fabrication V AFermeture de la vanne d’admission d’ammoniac dans la cuve de fabrication V T1+Ouverture de la vanne de transfert de l’ammoniac À 25 % dans la cuveST1 V T1Fermeture de la vanne de transfert de l’ammoniac À 25 % dans la cuveST1 V T2+Ouverture de la vanne de transfert de l’ammoniac À 28 % dans la cuveST2 V T2Fermeture de la vanne de transfert de l’ammoniac À 28 % dans la cuveST2 V F F AB+Ouverture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuve de fabrication V F F ABFermeture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuve de fabrication V F ST1+Ouverture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST1 V F ST1Fermeture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST1 V F ST2+Ouverture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST2 V F ST2Fermeture de la vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST2 4
Le tableau cidessous rÉsume l’ensemble des informations de cette installation.
RÉfÉrence Description nf abbniveau bas de la cuve de fabrication nf abmniveau milieu de la cuve de fabrication nf abhniveau haut de la cuve de fabrication nst1bniveau bas de la cuve stock1 pour l’ammoniac À 25 % nst1iniveau intermÉdiaire de la cuve stock1 pour l’ammoniac À 25 % nst1hniveau haut de la cuve stock1 pour l’ammoniac À 25 % nst2bniveau bas de la cuve stock2 pour l’ammoniac À 28 % nst2iniveau intermÉdiaire de la cuve stock2 pour l’ammoniac À 28 % nst2hniveau haut de la cuve stock2 pour l’ammoniac À 28 % thf abthermostat de la cuve de fabrication (valeur numÉrique) thst1thermostat de la cuveST1(valeur numÉrique) thst2thermostat de la cuveST2(valeur numÉrique) vee+vanne de rejet de l’eau À l’Égout ouverte veevanne de rejet de l’eau À l’Égout fermÉe ve+vanne d’admission de l’eau ultra pure ouverte vevanne d’admission de l’eau ultra pure fermÉe vr+vanne de recirculation ouverte vrvanne de recirculation fermÉe va+vanne d’admission d’ammoniac dans la cuve de fabrication ouverte vavanne d’admission d’ammoniac dans la cuve de fabrication fermÉe vt1+vanne de transfert de l’ammoniac À 25 % dans la cuveST1ouverte vt1vanne de transfert de l’ammoniac À 25 % dans la cuveST1fermÉe vt2+vanne de transfert de l’ammoniac À 28 % dans la cuveST2ouverte vt2vanne de transfert de l’ammoniac À 28 % dans la cuveST2fermÉe vf f ab+vanne d’eau du groupe froid pour la cuve de fabrication ouverte vf f abvanne d’eau du groupe froid pour la cuve de fabrication fermÉe vf st1+vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST1ouverte vf st1vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST1fermÉe vf st2+vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST2ouverte vf st2vanne d’eau du groupe froid pour la cuveST2fermÉe presnh3capteur indiquant que l’ammoniac a atteint la pression demandÉe pour le mÉlange condtransmetteur mesurant la conductivitÉ en ammoniac dans la cuve de fabrication (valeur numÉrique) p25bit indiquant une production d’ammoniac À 25 % p28bit indiquant une production d’ammoniac À 28 % mbouton poussoir permettant de dÉmarrer la fabrication d’ammoniac
Cycle de fonctionnement Afin de symboliser la teneur de la production en ammoniac, nous avons dÉfini 2 bits internes p25etp28. Le bitp25sera À mettre À 1 lors de la fabrication de l’ammoniac À 25 % et À 0 lors de la fabrication de l’ammoniac À 28 %. De mme, le bitp28sera À mettre À 1 lors de la fabrication de l’ammoniac À 28 % et À 0 lors de la fabrication de l’ammoniac À 25 %.
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Nous supposons que la production dÉmarre toujours par de l’ammoniac À 25 % puis nous alter nons les productions 25 % et 28%. De plus, le vidage des cuves stock1 et stock2 n’est pas gÉrÉ par notre installation. La production dÉmarre si les cuves stocks 1 et 2, et la cuve de fabrication sont vides et que l’opÉrateur appuie sur le bouton poussoirm. Les cycles "remplissage", "bullage" et "refroidissement" dÉmarrent simultanÉment. Une fois les opÉrations de "remplissage" et de "bullage" finies , le cycle de "transfert" est lancÉ. Une fois le "transfert" fini, le cycle de refroissement s’arrte Également terminant ainsi la production de 3 3md’ammoniac À 25 % ou À 28%. AprÈs avoir alternÉ la production en ammoniac et vÉrifiÉ qu’aucune des 2 cuves stocks a atteint son niveau intermÉdiaire (nst1ipour la cuve stock1 et nst2ipour la cuve stock2), un nouveau cycle dÉmarre immÉdiatement.
1. Ensupposant que les Étapes initiales des sousgrafcets dÉcrivant les cycles de "rem plissage", "bullage", "transfert" et "refroidissement" sont numÉrotÉes respective ment 100, 200, 300, et 400, rÉaliser le grafcet matre permettant de rÉaliser le cycle de fonctionnement demandÉ.
2. Ensupposant toujours que l’Étape initiale du sousgrafcet dÉcrivant le cycle de "bul lage" est numÉrotÉe 200, rÉaliser le sousgrafcet dÉcrivant le cycle de "remplissage".
3. RÉaliserle sousgrafcet dÉcrivant le cycle de "bullage".
4. Donnerles Équations permettant de matÉrialiser le sousgrafcet du cycle "bullage" À l’aide de bascules RS.
5. RÉaliserle sousgrafcet dÉcrivant le cycle de "transfert".
6. Traduirele sousgracet du cycle de "transfert" en langage littÉral.
7. RÉaliserle sousgrafcet dÉcrivant le cycle de "refroidissement".
RAPPEL La table de vÉritÉ du fonctionnement de la bascule JK est la suivante :
J KQn+1 0 0Qn 0 10 1 01 1 1Qn
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La table de vÉritÉ du fonctionnement de la bascule RS est la suivante :
R SQn+1 0 0Qn 0 11 1 00 1 1X
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