CI – 2 : La Chaîne d’Energie Cours : Les chaînes fonctionnelles d’un système

Filière :

2nde I.S.I.

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1. Les systèmes (ou produits) industriels

Un système est un ensemble d’éléments matériels, de composants ou de sous-ensembles qui interagissent entre eux et avec l’extérieur afin de répondre au(x) besoin(s) des utilisateurs de celui-ci.

Un système permet d’apporter une valeur ajoutée à des matières d’œuvre en les faisant passer d’un état initial donné à un état final souhaité.

Il existe deux grandes familles de systèmes : � les systèmes nécessitant la présence et la commande humaine permanentes pour

fonctionner, � les systèmes ne nécessitant pas la présence et la commande humaine permanentes

pour fonctionner. Ces derniers sont appelés « systèmes automatisés ».

2. Modélisation fonctionnelle des systèmes industriels

2.1. Notion de schéma bloc Tout système automatisé comporte une ou des chaînes fonctionnelles. Une chaîne fonctionnelle

est un ensemble de constituants se succédant pour réaliser une fonction.

Toute chaîne fonctionnelle est représentée sous forme de schéma-bloc :

� chaque bloc représente un constituant de la chaîne, � chaque lien entre deux blocs permet de visualiser la grandeur physique ou

l’information échangée entre deux constituants.

Chaque bloc possède deux significations :

� une signification en terme de constituant, � une signification en terme de fonction.

Les liaisons entre les blocs ont également une double signification : � une signification de proximité (nécessité d’une connexion physique pour échanger

des signaux), � une signification fonctionnelle en terme de nature et de sens de l’échange.

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Le schéma-bloc permet de représenter des flux de grandeur ou de données.

Exemple : schéma-bloc d’un moulin à café électrique

2.2. Schéma utilisé pendant les TP Afin de bien comprendre la fonction de chacun des constituants, nous utiliserons tout au long de

l’année un schéma « maison Claude Bernard », dans lequel nous ferons apparaître :

Nous nous intéresserons, plus particulièrement, à une modélisation fonctionnelle faisant

apparaître deux chaînes fonctionnelles :

� la chaîne d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre), qui sera souvent illustrée avec la couleur rouge et

� la chaîne d’information (acquérir, traiter, communiquer), qui sera souvent illustrée avec la couleur bleue.

Moteur

Broyeur Energie mécanique

Energie électrique

Café en grains

Café moulu

Convertir Actionneur

Moteur Asynchrone

Convertir l’énergie électrique en

énergie mécanique de rotation

Fonction générique du constituant Nom générique du

constituant

Nom précis du constituant utilisé dans la chaîne fonctionnelle

Fonction précise réalisée par le constituant de cette chaîne fonctionnelle

Energie électrique Energie mécanique

de rotation

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2.3. La chaîne d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre) 2.3.1. Modélisation adoptée

Cette chaîne d’énergie peut-être modélisée comme ci-dessous :

Chacune des fonctions génériques mises en évidence dans la chaîne d’énergie fait appel à un

composant, dont on peut donner le nom générique associé : � « Distribuer l’énergie » � « préactionneurs ». � « Convertir l’énergie » � « actionneurs »,

� « Transmettre l’énergie » � « transmetteurs ou adaptateurs », � « Agir sur la matière d’œuvre » � « effecteurs »,

2.3.2. Les composants utilisés Le schéma ci-dessous montre quelques constituants courants qui peuvent réaliser les différents

fonctions de la Chaîne d’Energie.

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2.3.3. Définitions � Les préactionneurs : Ce sont des composants dont le rôle est de distribuer ou non l’énergie aux actionneurs en

fonction des ordres reçus de la chaîne d’information. Les préactionneurs que nous rencontrerons couramment sont : � des distributeurs pour les vérins pneumatiques et hydrauliques, � des contacteurs ou des relais pour les moteurs électriques.

Illustration :

� Les actionneurs : Ce sont des composants dont le rôle est de convertir l’énergie reçue des préactionneurs en

énergie mécanique (a priori). Les actionneurs que nous rencontrerons couramment sont : � des vérins pneumatiques et hydrauliques, � des moteurs électriques à courant continu, asynchrones ou pas à pas.

Illustration :

� Les effecteurs : Ce sont des composants que nous trouverons à l’extrémité de la chaîne d’énergie et dont le rôle

est d’agir directement sur la matière d’œuvre. Les effecteurs que nous rencontrerons couramment sont : � des pinces de bras de robot, � des préhenseurs, � des outils (cas de machines à commande numérique), � etc.