Le document présente un examen de systèmes automatisés de production dans le cadre d'un master en microélectronique, se concentrant sur un atelier de bouchage de bouteilles. Il décrit plusieurs cahiers des charges associés à la modélisation du fonctionnement de l'atelier, y compris les commandes, les graphiques de fonctionnement (grafcets) et les exigences d'un automate pour le déchargement des bouteilles. L'examen demande également de développer un programme en langage ladder et un grafcet pour un distributeur de boissons chaudes.

1. Département de Physique 18 Avril 2015
Master Microélectronique
Examen de Systèmes Automatisés de Production
Durée 1H30
- Il est conseillé de prendre connaissance rapidement de la totalité du sujet avant de répondre aux questions.
- On accordera la plus grande attention à la clarté de la rédaction, à la présentation et aux schémas.
1) Problème
On considère le petit atelier de bouchage de bouteilles représenté sur la figure ci dessous. il se
compose d’un tapis roulant qui transporte les bouteilles jusqu’à la boucheuse, puis les évacue
vers l’atelier d’étiquetage. Ce tapis est équipé d’alvéoles pour maintenir les bouteilles droites. Le
système de chargement et de déchargement des bouteilles sur le tapis n’est pas représenté.
Cahier des charges n°1 : on suppose que toutes les alvéoles du tapis sont occupées par une
bouteille. Le déplacement du tapis est commandé par un moteur pas à pas. La rotation d’un pas
du moteur permet de déplacer devant la boucheuse la bouteille suivante. Un index placé sur le
tapis indique que l’avance d’un pas est terminée.
La boucheuse est équipée d’un moteur à deux sens de rotation pour descendre, puis, boucher la
bouteille, et pour remonter et laisser la bouteille suivante se mettre en place. L’axe de la
boucheuse est équipé de contacts de fin de course en haut et en bas. Quand la boucheuse est en
bas on considère que la bouteille est bouchée (le système d’alimentation des bouchons n’est pas
représenté). Le tapis ne peut avancer que si un opérateur a enclenché la mise en marche de
l’installation.
1)- Donner les variables binaires associées à chaque commande et à chaque information délivrée
par un équipement de cet atelier.
2)- Faire le Grafcet qui modélise le fonctionnement décrit par ce cahier des charges.
Cahier des charges n°2 : Un capteur de présence de bouteille est situé sous la boucheuse, cette
dernière ne descend que s’il y a présence d’une bouteille dans l’alvéole. Soit p la variable
associée à la présence d’une bouteille sous la boucheuse.
3)- Faire le Grafcet qui modélise ce nouveau fonctionnement.
Cahier des charges n°3 : supposons maintenant que deux machines soient placées
consécutivement le long du tapis roulant : la première bouche les bouteilles et la seconde colle
une étiquette. Nous supposerons également, dans un premier temps, que chaque alvéole contient
une bouteille.
Après que le tapis ait avancé d’un pas, une bouteille se trouve sous la boucheuse, prête à être
bouchée, et une autre se trouve en même temps sous l’étiqueteuse, prête à être étiquetée. Les
deux machines traitent donc deux bouteilles différentes en même temps.
Tapis roulant
Vers atelier d’étiquetage
Boucheuse
h
b
i

2. L’opération d’étiquetage s’effectue de la façon suivante : l’étiqueteuse est équipée d’un axe qui
se déplacent horizontalement, commandé en avant par l’action A et en arrière par R. la position de
fin de course avant est repérée par la variable d et la position de fin de course arrière par r.
l’étiquetage s’effectue en actionnant l’axe de l’étiqueteuse en avant puis en arrière.
4)- Faire le Grafcet qui modélise le fonctionnement de l’atelier.
Cahier des charges n°4 : On considère maintenant le cas, plus général, dans lequel certains
alvéoles sont vides. Soient bp et ep les variables associées à la présence d’une bouteille sous la
boucheuse et sous l’étiqueteuse, respectivement.
5)- Faire le Grafcet qui modélise ce nouveau fonctionnement.
Cahier des charges n°5 : immédiatement après qu’une bouteille soit bouchée, un robot vient la
sortir de son alvéole et la placer sur le tapis qui la conduit vers l’étiqueteuse. Supposons de plus
que l’atelier soit constitué de deux chaînes de bouchage identiques, utilisant toutes les deux le
même robot pour le déchargement des bouteilles. La figure ci-dessous schématise cette
installation.
On considère qu’un tapis ne peut avancer que si la dernière bouteille bouchée a été enlevé de ce
tapis. D’autre part, l’opération de déchargement s’effectue de la façon suivante :
Lorsqu’une bouteille est bouchée sous la boucheuse le robot vient la prendre en tournant vers la
droite (mouvement commandé par l’action D) jusqu’au contact de fin de course associé à la
variable d. Sa pince se ferme sur la bouteille (action commandée par P). Il se déplace alors vers la
gauche (action G) jusqu'à la position centrale repérée par c, où est situé le tapis vers l’étiqueteuse.
La pince est alors ouverte et le robot est prêt pour aller chercher une autre bouteille.
L’opération de déchargement de la boucheuse numéro 2 s’effectue de façon similaire. Seuls les
déplacements s’effectuent d’abord vers la gauche jusqu’en g puis vers la droite jusqu’en c.
6)- Faire le grafcet de ce fonctionnement en donnant la priorité de déchargement à la boucheuse 1
Exercice 2 : Faire le programme en langage Ladder de ce système décrit par le schéma suivant :
Exercice 3 : Proposer l’automatisme d’un distributeur de boissons chaudes (minimum trois sorte)
sous forme de Grafcet en détaillant son cahier de charge.
Boucheuse 2 Boucheuse 1
2i 1i
1b2b
dg
Vers l’étiqueteuse2h 1h