Cours et TDs d'Automatismes et Systèmes Automatisés : Maquette de Domotique
Introduction aux automatismes et systèmes automatisés
Ce document pédagogique rassemble les supports de cours et de travaux dirigés (TD) d'automatismes destinés aux étudiants en Licence SPI (Sciences pour l'Ingénieur) de la Faculté des Sciences d'Aix-Marseille Université, rédigés par J. Marot. L'enseignement se concentre sur l'analyse, la modélisation et la programmation de systèmes automatisés industriels et domestiques.
À travers plusieurs chapitres et séances de travaux pratiques sur ordinateur, le support propose une approche concrète basée sur l'étude d'une maquette de domotique et l'utilisation d'automates programmables industriels comme le Millenium 3 de Crouzet.
Structure générale d'un système automatisé
La première partie du cours pose les bases théoriques indispensables à la compréhension des automatismes. Elle détaille l'architecture fonctionnelle d'un système automatisé en distinguant clairement trois entités principales : la partie relations, la partie commande (composée notamment de l'automate) et la partie opérative.
Cette dernière regroupe l'ensemble des éléments physiques interagissant avec l'environnement : les capteurs qui mesurent les grandeurs physiques telles que la température ou la luminosité, les pré-actionneurs (relais, contacteurs) et les actionneurs (lampes chauffantes, ventilateurs, gradateurs) qui exécutent les ordres de commande.
Étude de cas : la maquette de domotique
L'étude s'appuie sur une maquette expérimentale comprenant une boîte blanche simulant une pièce à chauffer (équipée d'une lampe chauffante, d'un ventilateur et d'un capteur de température) et une boîte noire dédiée à la luminosité (comprenant une source lumineuse et un capteur de lumière). Les schémas de câblage électrique et l'intégration des entrées-sorties analogiques et numériques sont analysés en détail.
Les étudiants étudient le traitement des signaux issus des capteurs, l'utilisation de modules d'extension comme le XA04 pour les entrées-sorties analogiques et la gestion de la puissance via des signaux modulés en largeur d'impulsion (PWM).
Programmation et communication dans les automates
Plusieurs parties du document sont consacrées aux travaux pratiques sur ordinateur utilisant le logiciel Crouzet Logic Software. Les étudiants apprennent à programmer l'automate en langage FBD (Functional Block Diagram), en langage Ladder (LD), ainsi qu'à aborder la structure interne des automates et les réseaux de communication.
Un accent particulier est mis sur le protocole de communication Modbus et sa mise en œuvre via une liaison Ethernet et le module d'extension XN05. Le document détaille la structure des trames d'échange entre maître et esclaves, le calcul du code de redondance cyclique CRC16, ainsi que l'utilisation du logiciel SmartConfig pour enregistrer et exploiter des données sous Matlab.
Méthodes d'étude et d'exploitation des données
Le support aborde également des notions de régulation et de traitement du signal, comme la caractérisation thermique de la boîte de chauffage par la méthode de Broïda, l'utilisation de temporisations normalisées selon la norme IEC 1131-3, et l'analyse de courbes de température à l'aide d'outils de calcul numérique.
Questions fréquentes
Quel est le public visé par ce document d'automatismes ?
Ce document s'adresse principalement aux étudiants en Licence SPI (Sciences pour l'Ingénieur) de la Faculté des Sciences d'Aix-Marseille Université.
Quel automate programmable est étudié dans les travaux pratiques ?
Le support étudie principalement l'automate compact Millenium 3 de la marque Crouzet, ainsi que ses extensions matérielles.
Quels langages de programmation d'automates sont abordés ?
Le document aborde la programmation en langage FBD (Functional Block Diagram), en langage Ladder (contacts) ainsi que des notions de langages textuels et d'assembleur pour les temporisations.
Quel protocole de communication réseau est présenté ?
Le cours et les TD présentent le protocole Modbus implémenté via TCP/IP sur une liaison Ethernet à l'aide de l'extension matérielle XN05.
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