ARTheque - STEF - ENS Cachan | Rénovation du programme de technologie des systèmes automatisés (TSA)

~

_...

GROUPE TECHNIQUE D!SC!PUNA!RE: GENIE AUTOMATIQUE

CLASSE DE SECONDE

RENOVA TI ON DU PROGRAMME DE TECHNOLOGIE DES

SYSTEMES AUTOMATISES

Cadre de travail :

Le GTD Génie Automatique est chargé de proposer les futurs programmes de Technologie

des Systèmes Automatisés dans le cadre plus global des réformes prévues pour 1993.

Un aménagement, du au passage de quatre heures à trois heures hebdomadaires pour cet

enseignement, est également prévu pour la rentrée 1992.

·

(Le GTD et les enseignants de la discipline s'étonnent de cette réduction d'horaire au

moment ou le discours général va plutôt

dans

le sens d'une meilleure prise en compte des points

de vue .industriels et applicatifs dans l'Education!).

Le GTD a participé à une mission de l'Inspection Générale, comprenant des enseignants

expérimentés de TSA, chargée de cet aménagement Il a proposé

par

l'intermédiaire de son

président J.P. FRACHET à la Direction des Lycées et des Collèges, que cet aménagement

constitue le programme des prochaines années permettant ainsi d'assurer une certaine stabilité

de l'enseignement dans ces classes.

Le résultat de ces travaux se compose de quatre parties

• présentation générale à parai'tre sous la responsabilité du GTD

• le programme

à paraître au BO en février 92 co-signée par la commission

d'aménagement et par le GTD

·

• l'exposé des compétences attendues à paraître au BO en février 92 co-signée par la

commission d'aménagement et par le GTD

• un lexique, résultat d'un travail du GTD sur la terminologie abondante à laquelle l'élève

est confronté brutalement en TSA à paraître sous la responsabilité du GTD.

Objectifs généraux :

L'optique générale du programme de TSA, consistant en une approche globale et

expérimentale d'un système réel pl uri technique, est maintenue. Elle permet à l'élève de prendre

en compte, par une démarche inductive, les finalités des objets (systèmes) techniques

représentatifs des réalités industrielles contemporaines.

En privilégiant l'aspect synthétique de la présentation de la discipline, la TSA confronte

l'élève au point de vue global des activités liées au systèmes industriels et le conduit à

appréhender les applications des différentes disciplines de sa formation autour d'objectifs

concrets.

·

Principes généraux

La démarche d'étude expérimentale privilégie les finalités du système étudié (à quoi sert-il

?

pourquoi a-t-il été créé ?)

par rapport à l'analyse atomique de 'sa constitution (de quoi est-il

fait?}: un système n'est

pas

un ensemble •. un tout organisé n'est pas réductible à la somme

de ses éléments constitutifs.

L'élève trouve ,de plus, au contact de systèmes réels, l'occasion d'aborder des objets

complexes dont l'étude ne peut se conduire sans une attitude transdisciplinaire.

• I.E

MOIGNE "La

théorie

du

syst~c

général • Théorie

de

la modélisation • PUF

La limitation à l'utilisation (lecture) d'un nombre réduit d'outils de modélisation:

• dessin technique et schéma cinématique

• opérateurs logiques, chronogramme et GRAFCET

permet de mettre l'accent sur la confrontation REEL

1

MODELE, ce gui donne à l'élève une

vision réaliste de la Technologie comme discipline où l'activité de modélisation tient désormais

une place primordiale.

L'apprentissage des représentations modélisées du réel se conduit par étape:

• étude des qualités de représentation du modèle

par

recherche expérimentale sur le réel

suivant un certain point de vue

• démonstration des qualités des raisonnements effectués sur les modèles avec comme

objectif l'intervention sur le réel.

Acquisition de connaissance

L'enseignement de la Technologie ne peut se conduire sans l'acquisition des langages

spécifi~ues

de la discipline, la

claSse de seconde est centrée sur la découverte de l'existence et

des utilisations de ces langages par l'acquisition de la lecture active des documentoç is.-.us des

modélisations retenues.

L'elève trouvera par le schéma cinématique et le dessin technique les moyens d'appréhender

les principes et les réalisations des articulations des systèmes mécaniques, de m!me les

opérateurs logiques, le chronogramme et le GRAFCET lui permettront de comprendre les

comportements et les chaines causales de ces systèmes.

Dans cette optique l'évaluation sera conduite globalement laissant à l'élève une certaine

autonomie dans la conduite de ses investigations .en vue d'une finalité précise.

Lexique

L'enseignement de la Technologie des Système en classe de seconde est essentiellement

centrée sur l'acquisition de la lecture et l'exploitation de documents techniques de qualité ; un

volet important des connaissances nouvelles pour l'élève a trait au vocabulaire spécifique de la

discipline.

.

A ce niveau, la didactique de la Technologie est plus proche de celle des langues vivantes

(Français compris) que de celle pratiquée dans les disciplines 'scientifiques' (Mathématiques ou

Physique).

Il est donc nécessaire de compléter le programme par un lexique précis.

Parmi les termes spécifiques à la Technologie nous distinguerons:

• une terminologie d'usage général (acquise pour tout ou partie au collège)

• d'une terminologie à acquérir au cours de la classe de seconde

• et d'une terminologie présentée en seconde mais qui sera approfondie dans les classes

suivantes.

Conclusion

L'enseigneme!lt de la Technologie des Systèmes se

propose

d'être à la fois

• originale dans la démarche inductive d'approche des objets complexes par rapport à

leurs finalités

• synthétique en utilisant les connaissances acquise par l'élève dans les autres disciplines

de sa formation.

Elle se conçoit comine une ouverture vers la composante technologique de la culture de

l'homme du

xxi·

siècle.

'-""

t'

Classe de seconde générale el technologique

Technologie des systèmes automatisés (tSA)

La mise à disposition de produits industriels (biens manufacturés. énergies ... ) dons le meilleur rapport qualité-prix est l'un des principaux objectifs des entreprises industrielles. Ce rapport qualité-qualité-prix est étroitement dépendant des progrès techniques et scientifiques accomplis dons les domaines de la conception et de la production. L'automatisation des équipements de production. comme· des biens manufacturés eux-mêmes .est un des axes majeurs de ces progrès. L'automatisation requiert la maîtrise du procédé d'obtention (physique. chimique. biologique .... ). de la construction du processus et de la gestion des énergies. dons le respect de la sécurité des personnes. des biens et de l'environnement. ainsi que de l'acquisition. de la transmission et du traitement des informations. Sciences et technologies y sont étroitement associées.

La technologie dessystèmesoutomatisésconceme l'ensemble des systèmes plurltechniques dont la fonction commune est de conférer une voleur ajoutée à des matières d'œuvre qui peuvent se présenter sous forme de produits. d'énergie ou d'information.

Présentation, objectifs

L'enseignement de technologie des systèmes automatisés en classe de seconde généroleettechnologique (TSA) prend appui sur les compétences acquises ou travers de l'enseignement de laT echnologie du collège. dont il constitue un prolongement. Il est caractérisé par une approche globale et expérimentale des systèmes automatisés. fédératrice des réalités industrielles favorisant un choix raisonné vers les filières scientifiques et technologiques.

Il est orienté essentiellementversl'ocqulsitionde connaissances et de démarches propres à la compréhension et à l'utilisation de systèmes pluritechniques automatisés qui permettent de produire des biens matériels ou d'assurer des services.

C'est ainsi qu'il propose :

L'acquisition. en prolongement de la Technologie du collège. de connaissances décloisonnées de mécanique. de pneumatique. d'électrotechnique. d'automatique et d'informatique industrlelle.

• Le développement des aptitudes intellectuelles et opératoires des élèves les rendant capable d'analyser et résoudre des pwblémes techniques.

• L'initiation des élèves :

aux concepts temporels, organisationnels et structurels qui régissent le fonctionnement des systèmes

automatisés ; ·

ou concept d'Informa ton et à ses relations avec l'octon;

à l'utilisation des outils et modèles associés à la représentation du fonctiomement des systèmes. • Une prise de conscience des interactions entre les processus et les produits.

Démarches el méthodologie

L'enseignement est caractérisé par une approche globale et concrète, basée essentiellement sur l'observation. l·expérimentotion et rexploitation de systèmes automatisés en état de fonctionnement.

La démarche d'acquisition des compétences privilégie essentfellement deux aspects:

une approche inductive. à partir de l'observation et de l'exploitation de systèmes automatisés en lonctionnemen. ou d'expérimentations. Démarche orientée: du pourquoi vers le comment. du réel vers ses représentations modélisées au moyen d'outils adaptés. de la solution technique vers la compréhension de ses structures et de son fonctionnement.

un retour systématique sur le réel après construction de tout modèle de représentation.

Le programme ne retientqu·un nombre restreint d'outils de représentation. choisis tant pour leur universalité (couverture du domaine) que pour leur efficacité :le dessin technique .le schéma cinématique .les opérateurs logiques .le chconogromme et le GRAFCET. Tout outre modèle est explicitement exclu pour ce niveau de seconde.

Les compétences attendues en fin de seconde vis-ô-visde ces outils sont essentiellement des compétences de mise en relation d'une représentation avec le réel correspondant.

En conséquence. l'accent doit être mis plus sur la compréhension de la correspondance entre le modèle et le réel. que sur la technicité dons l'utilisation de l'outil (technicité qui sera l'objet des développements dons les classes ultérieures).

Cetteapprochedessystèrr.esdonsleurenvkonnement.vùscommedesemsemblesd'entltésenlnterrelotlon conduit à distinguer clairement :

la finalité du système étudié. c'est à dire les objectifs qui ont conduit à le réaliser (le pourquoi): les fonctions qu'il doit remplir (le quoi) : ·

sa construction (le commE>nt).

Ella permet de mettre en évidence l'organisaHon en chaînes fonctionnelles des consHtuants du système. Une telle démarche. du besoin vers la solution en passant par les fonctions et leur organisation. permet de rassembler, d'organiser et de structurer les connaiS-.<ances en vue de l'action. Métinodologlque. elle aide les élèves à acquérir des méthodes de travail.

Elle développe. à partir de la mise en évidence de structures dans la variété et la complexité des solutions technologiques.leur capacité à imaginer de nouvelles fonctions, de nouveaux arrangements. à exercer leur esprit critique sur les choix retenus. à appréhender enfin l'évolution technologique.

Technologie des systèmes automatisés

1- Programme

Les systèmes automatisés

1-1 Définitions

• Les matières d'œuvre (matériau ou produit. énergie, information). • La voleur ajoutée conférée à la matière d'œuvre.

• Les différents types de lOches : lèches opératives (modification physique du produit. arrangement particulier sans modification. transfert ... ). lèches d'acquisincn et de traitement de données (élaboration des ordres. calculs. gestion du dialogue ... ).

• Le graphe de coordination des tOches opérotlves. 1-2 La structure d'un système automatisé

• La partie opérative et la partie commande; leurs inter:e:ations.

• Les chaînes fonctionnelles :agencement général (comr:-.ande- préactlonneur- actionneur- effecteur-processus- capteur- commande).

• Le dialogue opéroteur(s)-partie commande. 1-3 Les objectifs de l'automatisation

Exemples : la productivité. la qualité du produit, la sécurité. ia suppression des lèches pénibles.

2

La partie opérative

2-1 Les mécanismes (partie opérative articulée et effecteurs)

- • Inventaire des mobilités fonctionnelles Oeux négligés) d'une partie opéra live. Désignation des effecteurs et des éléments de la partie mécanique.

• Caractéristiques géométriques des mouvements: de rc:a~on autour d'un axe fixe. de translation. • Les liaisons géométriquement parfaites :complète. pive~. pivot glissant. glissière ,glissière hélicoïdale. rotule. appui plan, ponctuelle. Schématisation des liaisons.

• Mobilités des liaisons: complète. pivot. pivot glissant. gi!>siêre. Schéma cinématique d'un mécanisme. • Surfaces associées à une liaison appui plon. pivot. pive: glissant, glissière. rotule. complète.

2-2 Les constituants des chaTnes fonctionnelles • Les octfonneurs :

fonction; grandeûr(s) d'entrée; grandeur(s) de sortie; caractéristiques fonctionnelles (course. diamètre, pression d'alimentation pour un vérin; vitesse de rotation, couple. tension. courant. puissances nominales pour un moteur électrique);

les principaux types de vérins pneumatiques et de mcteCJrs électriques ; leur représentation schématique normalisée.

• Les préactionneurs TOR :

fonction ; grandeur(s) d'entrée ; grondeur(s) de sortie :

les distributeurs pneumatiques; les contacteurs; leur re;:.résentatlon schématique normalisée. • Les capteurs :

fonction; nature des informations d'entrée-sortie: car oct &re physique (pour la grandeur d'entrée: présence. déplacement. température. niveau;pourlo grandeur de sor.ie : électrlque,pneumatique.optfque) et caractère Informationnel (logique. analogique. numérique; Information d'entrée uniquement); . .

les capteu~ TOR de position et de proxlmlté :détecteur mécanique à contact. détecteur de proxlmité inductif" ou capacitif" ou photo-électrique. détecteur pneumatique.

~

2-3 Représentation graphique des éléments de la partie opéraHve:

convenHons de représentation (projections. coupes. secHons.

lannes cachées) ;

exécution d'un dessin

à

main levée ou aux Instruments;

exploitation d'un logiciel :de représentation votU1)'11que, de vlsuaUsatlon de mouvements.

3

La partie commande

3-1 D<>scrtptlon dos systèmes logiques • Les propositions logiques :

relatlon cause-effet (SI ... alors ... ) ;

opératelJ's logiques ET. OU • NON ; propriétés : commuta!Mté, assoclatlvité. distributivité. • Table de vértté d'une fonctlon logique.

• Organisation des opéranons :

- dlJ'ée d'une opération, durée d'une séquence ; chronogramme. séquerrce. choix (alternative);

répétition. cycle. notion de boucle (Tant que ... faire ... ). parallèllsrne;

lOche. • Le GRAFCET :

signification des éléments de base • les trots premières règles d'évolution ;

- Grafcet selon un point de

vue

partie opéraHve et Grafcet selon un point de

vue

partie commande. 3-2 les consHtuanls de commande programmable

• L'automate programmable, son organisation : unité centrale, modules d'entrées-sorties, terminaux de dialogues.

4

Dialogue opérateur(s) - partie commande

4-1 La fonction dialogue d'exploitation :

• De l'opérateur vers la partie commande : consignes, paramètres.

• De la partie commande vers l'opérotelJ' :signalisations, visualisations. édition de messages. 4-2 Les constituants de dialogues

Par exemple : boutons. voyants. pupitres et terminaux d'explolta11on •... claviers et terminaux de programma-tion. écrans • lmpômantes ...

5

Mise en œuvre de systèmes automatisés

5-1 Raccordements des constituants de la partie opéraHve et de la partie commande. • Schéma11sollon normalisée des circuits élec1llqueset pneumaHques.

• Tuyaux et raccords pneumallques. CObles et ~oisons élac1llques. comectaurs et bamlers. • Prtnclpes et techniques de sécurité d1nterventlon sur circuits pneumatiques et électôques ..

5-2 Implantation et validation d'un Grafcel

• Implantation directe du GRAFCET.Iangages oôentés GRAFCET.

6-3 Exploitation d'un système automatisé

• Conduite d'unsystème :modes de marche automatique(s) etmanuel.modesd'orrêtnormolet de sécurité.

lchaplt;;l

1-

Les

systèmes

automatisés

2-La

partie

opératlve

Technologie des systèmes automatisés

2 - Compétences attendues

Compétences terminales attendues

Aparü' d'un système automatisé lsolè.IO description et la Isle des toches étant domés :

1 ldentlfter les matières d'œuvre entrantes et

sortan-tes du systèmG.

2 Etablrtautou partie du graphe de coordination des !Oches opératlves

3 ldentlfterlapartleopérativeetlapartlecommonde du système en fonctionnement.

Commentaires

la partie du graphe

0

d6cflre est

1-néotre.

la frontière d'Isolement entre PO et PC est facBement Identifiable

Aportlrduschémaclnématlque,dudesslnd'ensemble Méc:OIIIsmecfouplus311a!sons(lsteselon d'un mécanisme d'une portle opérattve. dessin

sur

le- progromme)etnecomportontquedes quelsontlden1111éslessous-ensembleschémotlquement .mouvementa plans {même plan

ou

llès: plans IJ).l'objectlfestdefalreadmettre

4 Identifier les Raisons ; l'Intérêt pratique de modèllser le réel

5 Mettre en évidence et caractériser géométrique- Piani {étendue) et cylindres <L/0)

ment les surfaces associées aux liaisons ;

6 Déflrir les mouvements relatifs des aous-ensernbles

clnématlquement liés;

7 Donner la fonction du mècanlsme.

A partir d'un dessin de système au d'un système en fonctiOCYlEiment :

8

Reconnaltre

un

actionneur et

son

préoctlonneur et définir leur fonction.

A partir d'lxi schéma. et éventuellement de notlce(s): 9 ldentlfter un octlonneu'. un préactlonneur ou un capteur TOR dons une chaine fonctionnelle. le caractériser et définlr10 fonction. Recomo11re quelques ccractérl5tlques fonctlomel!es de l'oct1onneur.

10 ldenllfter la nature de 11nformotlon d'entrée d'un copte\S.

ldenliller le caractère physique de la grandeur de sortie d'un capteur TOR.

Apartlrcf~..nepléceréelleet/aud'undesslndedéflnltlon: 11 ldentlfter les surfaces elles volumes p~nclpoux de la pièce.

1;! Représenter la pièce ou moyen d'un logiciel volu-mique. A partir dudesslnvotumlque,cholslrlesalCes de projection de

vues:.

A partir d'lxi dessin d'ensemble :

13

Dessiner ~.m& pièce simple

sons

cotation

Translation. rotation

autour

d'un

axe

lbce

Fonction technique.

et

en présence du système, fonction d'usage.

Vérin pneumatique de tout

type

et dis-tributeur. Moteur électrique et contacte\S. l'objectif

viM

est~

dé-gager

le concept de

choTne

d'action. Nature,

type.

Fonction technique et fonction d'usage llb-<l-vls du système.

Diamètre, course. pression ullllsotton

pourunvérfn;vltesse,tendon.pUaonc:e nominales pour un ma!eur.

caractère physique (position, te1'1'11»-roture ... ) et caractère Informationnel

(lOgique, analogique, numérique). ·

caractère électnque. pneumatique ...

CescampétencMvtsentOrendrerélève opteO: . . . -·.

- onolyseruneplèceent8!1'Tle$~vo­ lurnes et de IUrloces èl6mentolres: - établir la relation entre

ces

volumes

et ufocM

et letn

représentations

pla-nœ{per$pectlveetvuesorthogonoles). • h0gltl0d'lxlaaucld'auto6Yoluallon par rélève de son analyse et de sa

constructlongéométrlque.porcompo-rolsondesvues éditées

par

le logiciel

0

la pièce au ou dessin~ déport 0ea1n

sur

support papier,

0

main

levée

ou

QUI(

lnitnrnents

(le dessin

d'ensem-ble ne comportant qu'unnoml:l(ellmltê

:..v

~

[ChO~itre

1

3-la

partie

commande

4- Dialogue

opérateur-partie

commande

5-

Mise en

œuvre de

systèmes

automatisés.

Compétences terminales attendues

de l'élève en fin de seconde

A partir de l'observation du système, d'un Grafcet ou d'une description littérale des opérations :

14 Identifier une séquence, une alternative. une répétition. un parallélisme.

A partir de l'obseNotion du système. d'un Grofcet ou d'ure des::rtption littérdedesopérot'or<;,de b rostedesoctiorneu's: 15 Identifier dons une réceptivité les Informations associées aux évènements d'entrée :

16 Etablir la table de vérité d'une fonction logique associée à une réceptivité ou à un ordre conditionnel A partir de l'observation du système en fonctionnement et de la liste des actionneurs:

17 Elaborer une séquence linéaire d'un Grofcet selon un point de vue 'partie opérotive·.

A partir du Grofcet point de vue partie opérotive. de la liste des capteurs et des prèoctionneurs. de la liste des

Commentaires

Réceptivité comportant trois informa-tions ou plus.

Séquence correspondant à tout ou partie (expansion de moero-étape. séquence parallèle ... ) du Grofcet de fonctionnement normal. Un accent particulier sera mis sur l'aspect temporel (dlJ'ée des opéra t'or<; • de b séquerce)

entrées-sorties de la partie commande : 1 Activité de transcription et de codbge 18 Elaborer le Grofcet selon un point de vue partie en vue d'une miseenœuvreeffec~ve. · commande.

En présence du système automatisé :

19 Identifier les constituants de dialogue et Indiquer leur fonction.

A partir d'un schéma de raccordement.descomposants et d'une procédure opératoire : ·

20 Raccorder en toute sécurité : un pré-acr.onneur à

un actionneur. un capteur ou un préacHonneur à un module d'E/S d'.un automate programmable.

A partir du Grafcet point de vue partie commande. et d'un logiciel de synthèse directe :

21 Implanter sur un constituant programmable tout ou partie du Grafcet.

En présence du système automatisé en état de fonctionnement .et en possession d'unGrafcet point de vue partie commande :

23 Conduire le système en fonctionnement normal.

24 Valider le comportement observé vis-à-vis de tout ou partie du Grafcet.

Un accent particulier sera mis sur les aspects procéduroux (objectif : faire acquérir un comportement sûr en présence de rtsques). La compétence porte tant sur la procédure sutvle pol.X le raccordement que sur le résultat de celui-cl.

L'assistance logicielle est soit propre au constituant. soit nécessite un téléchar-gement du programme depuis m mi-cro-ordinateur.

Modesdernarcheautomatique. m:JN.Jel.

Modes d'arrêt narrrol et de sécuitê. L'observation d'un dysfonctionnement (défaillance ou errèur éventuelle) pourra être l'occasion d'une recherche decouses.

Cette liste de compétences terminales ne préjuge en rien ni de l'ordre d'acquisition privilégié par renseignant. ni de la progressivité dans l'acquisition. Certaines compétences peuvent résulter d'activités réitérées sur des systèmes variés (par exemple les compétences 1. 3. 4 ... ).

Compétences et activités ter111inales de !'éiève_Em fin <:fe seconde

'Si certolnes de ces compétences peuvent être évoluées séparément lors d'dè:ftvités -Spécif..qüe$.

P

est

souhaitable de les mettre en œuvre et de les évoluer au travers d'activités plus globales (des propositions d'activités terminales en fin de seconde TSA feront l'objet de recommandations pédagogiques

à

venir).

IIIV~J\ U U VV...._'I,.A ... fl..(l..._..ll.._.. _ . _ I'IJIÇI'I:;;;;II\..1; U'C' ~..J,"\

Acquisition des entrées Actionneur

Affectation des sorties Alternative Analogique. Arrêt de sécurité Arrêt norme! Associativité Automate programmable Bernier Boucle Bouton Cà ble Capteur Capteur de déplacement Capteur de présence Capteur de température Capteur TOR de posi~on Capteur TOR de proximité Chaine d'acquisition Chaine d'action Chaine fonctionnelle Clavier Commande Commutativité Conduite d'un système Connecteur

Consigne

Liaison pivot Liaison pivot glissant Uoison ponctuelle Uoison rotule ·

Logiciel de représentation volumique Logiciel de visuolisoHon de mouvements logique Marche automatique Marche manuelle Matériau Matière d'œuvre Mécanisme Message Micro-ordinateur Mobilité d'une liaison Mobilité fonctionnelle Mode d'arrêt Mode de marche Modula d'entrées Module de sorties TOR

Mouvement de rotation autour d'un axe fixe Mouvement de translation Numérique Opérateur

ET

Opérateur logique Opérateur NON Opérateur OU Opération Constituant

Constituant de commande programmable Contacteur

.. Parallélisme d'opéro~ons Paramètre

Coupe Cycle

Dessin aux instruments Dessin à main levée Dessin de définition Détecteur copacitif Détecteur Inductif

Détecteur mécanique à contact Détecteur photo-électrtque Détecteur pneumatique Dialogue d'exploitation Distributeur pneumatique Distributivité Ecran Effecteur Energie

Entrées-sorties de la partie commande Exploitation d'un système automatisé Fonction

Fonction loglqu!'l Forme cochée GRAFCET

Grofcet selon un point de vue partie commande Grofcet selon un point de vue partie opérotive Grondeur d'entrée • de sortie

Graphe de coordino~on des t~ches opérotives Groupe de surfaces participant à une liaison Implantation d'un Grofcet

Implantation directe du GRAF CET Imprimante

Information Information d'entrée Jeu

langage oclenté GRAFCET Liaison appui plon Liaison complète Liaison glissière

Liaison glissière héUcoidole Liaison parfaite

Partie commande Partie opéroHve Partie opérotive articulée Préodomeur TOR

Principe de sécurité d'Intervention Processus Productivité Produit Projection Proposition logique Pupitre ' Qualité du produit Raccordement Raccord pneumatique Réceptivité Règle d'évolution Relation cause-effet Représentation graphique Schéma cinématique Section Sécurtté Séquence d'opérations Séquence linéaire Signalisation SI. .. alors ... Système automa~sé Table de vértté lOche TOche opérotlve Tant que ... foire ...

Technique de sécurité d'intervention Terminal d'exploitation

Terminal de programmo~on Traitement

Tuyau Voleur ajoutée Validation d'un Grofcet Vérin pneumatique Visualisa lion Voyant

w

:.n

Index et

~l?ssalre

du vocabulaire de référence ·

Cette Pa0i&,détaille l"ensen'\Oki.'au vocabulaire et de la terminologie auquel li est fait référence dans le

programme.'.l1~tification et{ouki !igrllftcation de chaque tefme est (sont) supposée(s) être acqliseEs) par

!"élève en fin ~e sa'èonde TSA. Par conf!é,les connaissances et les savolr-faire associés

à

chacm .d'eux font

l'objet d'un approiandissement très vcirloble pour le niveau seconde.

Trois groupes de termes sont différenciés selon qu'Il sont d'usage général ou spécifique. d'une part. selon

le degré d'approfondissement des notions associées, d'autre part. Des définitions ne sont proposées que pour

les termes pour lesquels existe une possibilité d'Interprétation.

1- Terminologie d'usage général (acquise pour tout ou partie)

Il s'agit du vocabulaire supposé acquis par la formation antérieure. Les définitions de quelques termes

utilisés en TSA dans des accep~ons. soit dérivées du sens commun. soit limitatives, sont proposées en liste A. la

liste B est la liste des autres termes utilisés da.ns le sens commm.

.llilJlK

'.

Consigne = Instruction stricte d'un opérateur à destination d'une partle commande. sous la forme d'une

lnforma~on. de caractère logique (consigne de marche

ou

d'arrêt) ou non (consigne

transmise par une roue codée, par Ln potentiomètre ... )

Information = Unité de connaissance de l'état d'un élément d'un système.

Matière d'œuvre = Elément

sur

lequel s'exerce l'activité du système automatisé.

Ce qui est (ou sera) fourni

à

un utilisateur pour répondre

à

son besoin (sen;delanorme XS0.150) 1

Produit :

ou résultat d'une production (sens général). ,

(Le terme 'article' est également utilisé. notamment en gestion de la production, X 50-310)

Relation cause-effet= Expression du principe de causalité (antériorité de la cause

sur

l'effet) . PoiS une chaTne

fonctionnelle de système automatisé. eUe peut s'exPrimer.

à

titre d'exemples. par :c'est

l'émission d'un ordre qui engendre une aclion plis un effet; c'est le changement d'état du

processus qui engendre une lntormalion. associée

à

un changement d'état d'une entrée de

la partie commande).

Sécurité = Aptitude d'un dispositif à ne présenter aucun dongerpoll'lespersonnes.paur lesbiens ou pour

l'environnement (fait référence aux concepts de risque. d'événement Initiateur -défaiUonce ou erreur- et d'accident).

Si. .. alors ... = Expression Dttérole de la relation cause-effet.

~

Associativité Projection Bouton Imprimante

Commutativité Paramètre

CO

ble Mlcroordlnateu

Cycle Représentation graphique Oavlef Pupitre

Distributivité Signalisation ConnectaiS Tuyau

Energie Visualisation Ecran Voyant

Matériau

-2- Noyau terminologique spécifique de la seconde TSA

(termes associés

à

des notions ou des entités techniques pour lesquelles

un

niveau

de compétences et; ou de savoir-faire est exigé en tin de seconde

TSA)

Il s'agit du vocabulaire-noyau, bose de la formation technique etsclenllfique de la seconde TSA. La maltrlse de ce vocabulaire (d'un point de vue sémantique el/ou d'un point fonctionnel-sens et fonction) est l'un des éléments pour la validation de la compétence attendue de l'élève en fln de seconde TSA.

Comme pour le vocabulaire général, ce vocabulaire-noyau a été répartl en deux listes, selon qu'une définition a été jugée oü non utile pour préciser l'lnterprélatfon retenue par le programme.

llfautnoterquecertalnstermes.commefonclion.méconlsme.numérique.système.processus.constftuant ... ,

pourtant ütilisés dans la forma~on n'ont pas été Inclus dans cette Hste. leur moltrise conceptuelle ne semblant

pas relever du niveau seconde TSA (Ils ont été regroupés dons la liste 3 cl-après).

~.!MA:

Actionneur = Objet technique convertlssant une énergie (une grondeur) d;entrée en une énergie (une

grandeur) de sortie utilisable pour obtenir une action dé~nle

1

A~o~<o

(Le programme de TSA est limité

à

des octlonnéUrs mécaniques. vérins pneumatique et

moteur électriques.)

programmable (pour automate programmable Industriel. d'abréviation APl) z constituant

électronique programmable.réaUsé en série. etdédléàlacommande de processus Industriels manufacturiers où le traitement séquentiel est dominant.

Aucune des définitions proposées n'est exigible des élèves sous cette forme

Se disllngue des constituants universels (type mlcro-<:>rdlnateur de série). des conslftuants développés pour des applications spécifiques (micro-ordinateurs modulaires • constituants dédiés). des commandes numériques de machines-outils (CNMO). des régulateurs programmables ou des systèmes numérlqiJSS de contrOle-commande -SNCC- (tous deux

dédiés

à

la commande de processus majoritairement continus) ...

(L ·accent rn/sen

TSA

surlesautomatesprogrommablesestconforrned l'orientation majoritaire,

mais non exclusive. vers les processus rnanufoctuiers.)

Capteur = Objet technique de prélèvement d'Information sur un processus. réalisant la conversion d'une

grondeur physlque à mesurer (grondeur d'entrée) en une autre grandeu physique accessible

aux sens ou exploitable par un constituant de traitement (grandeiS de sortfe).

(La structure d'un capteur -corps d'épreuve. élément sensible. circuit associé-. la présence

éventuelle d'un transmetteur. sont hors programme. Les principes physiques de conversion

sont ~alement hols programme.)

Capteur TOR de présence (ou de proximité) • Détecteur de présence d'un objet dans son volslnage

ChaTne fonctfonnelle • Ensemble de constituants organisés en

vue

de l'obtention d'une fonction opératlve

sur

le processus (par exemple prendre un objet. déplacef

une

charge. chauffer une pléce ... ) .

Une chaine fonctionnelle comporte généralement

un

constituant de traitement.

une

chaJne

d'action. le processus et une chaine d'acqulsitlon (compte rendu de d'exécution de l'aclfon)

L'organisation en boucle d'une èhalne fonctionnelle est la slivante (hors dialogue opérateur)

Charne d"actlon Automate Trans· programmable ~ Commu· niquer Traiter avec: les

•lea opé- ln

for-rat eu ra _mations • crautres PC Uni"' Modul . . contrai• de dialogues

""

Chaine d"acgulsltlon

Commande

=

sens 1: action de commandef (au sens de partfe commande)

sens 2 : sortie de la partie commonde vers les préaclforneus

Traiter le produit

Contacteu • Commutateu des phases d'alimentation d'ln moteu électrique (préoctionneur TOR)

Dessin à main levée • Représentation graphique. en perspeetlveOtJ en projections. effectuée

sans

Instruments

(L'apprentissage du dessin

à

main levée.préconlsé en 15A dans le respect des proportions ou

des dimensions. vise à préparer à une utilisation rationnelle des outils de DAO 20 ou 30)

Effecteur • Elément terminal de la chaine d'action. convertissant l'action de l'actionneur en un effet ou

une opération

sur

le processus. (Les effecteurs présentés en

TSA

seront principalement

des outils et outillages. des convertisseUfS mécaniques -préhenseurs. pince de robot ... -. des

éléments mobiles tels roue de véhlctie. barrière. tambour de machine

à

laver ... )

Fonction logique • Fonction résultant de l'appHcalfon d'opérateurs logiques

à

des variables logiques

GRAFCET • Modèle de représentation des systèmes logiques

(normes

NF C 03-190 et CEI848)

Giafcet selon ln point de vue partfe commande • Gr afcet établit à partir d'une $pécltlcotion minimale de la

parlle commandè en termes d'entrées-sorties

(Selon différents niveaux de~. soit dans la description de la solution. soit

dons

la p!1se en

compte descoractér!stiques-structure.langoges- dela par!fe commande.La description des

entrées-sorties peut être faite

sous

forme Uttérale ou codée :exemple :

caer

en B. B+ ou 23.1)

Grafcet selon

un

point de vue porHe opératlve • Grafcet établit à partir d'une spécification minimale de la

partie opérattve selon différents niveaux de ftnesse (allant d'une description minimale en

termes d'actions et d'état du processus. à

une

description en termes de commandes reçues

par les préoctlonneurs et de signaux émis par les capteurs).

(La description peut être faite sous forme littérale ou codée ; exemple : marche. mou 01.)

GraphedecoordlnolfondestOchesopéraltves•Graphe(ouGrofcet)décrlvontl'ordonnancementséquenttel (donc temporeO des !Oches opératlves

(Souvent décrit par ln Grafcet le graphe de coordination des tOches opératlves ne préjuge

. en rien de la technique de réalisation. séquenHelle ou combinatoire. de la commande.)

Groüpe de surfaces participant à une llcrison • Enœmble des surfaces géométriques élémentaires (plan. cylindre. sphère. cOne) matèrlallsant une liaison.

(1 existe

en

général plusieus combinaisons possibles pour une même /loison. L'analyse des

comblnafolres de sutaces associées

à

lne /Jo/son est hors programrne.de

TSA.

fl'l4me

si

w

en

lmplonto~on directe (ou implémentation directe) du GRAFCET =Technique de programmation du GRAF CET exploitant un progiciel de saisie directe du Grofcet sous sa forme grJDphique. saru aucun langage de progromma~on intermédiaire (exemples de progiciels: PL7 -3 de Telemecanique. Orphée d'April. Cadepo de SGN. Automgen)

Langage orienté GRAF CET = Langage informo~que (sur automate ou micro-ordinateur) à jeu dïrutructioru spécifique au GRAFCET (exemple : langage Grofcet des automates April)

Logiciel de représentation volumique = Logiciel de dessin assisté par ordinateur (DAO) permettant la

manipula~on booléenne des volumes élémentaires et leur représentation en perspective et

en projectioru (exemple: DMT 3D) ·

Logiciel de visualisation de mouvements= Logiciel permettant l'animation graphique sur ordinateur à partir (au minimum) dun schéma cinématique (exemple : Mécaplan)

Logique (caractère logique d'un ordre. d'une information): caractère binaire d'une Information·

(les principes généraux d'abten~on du caractère binaire à pa~r d'une grandeur anclogiqua ou d'une information numérique sont hors programme de TSA. Des illustrat!oru de tels procédés seront néanmoins abordés en liaison avec l'étude des capteurs TOR; exemple : tri de pièces) Mobilité fonctionnelle = Mouvement d'un mécanisme compo~ble avec les liaisons en vue de la forctlon d'usage

Préac~onneur TOR= Cons~tuont de ges~on de l'énergie de commande d'un actionneur. fonctionnant par tout ou rien (commutateur). Exemples: contacteur. distributeur (et troruistor en commuto~on).

Principe de sécurité d ïnterven~on =Principe de prévention et/ou de protec~on et/ou procédural permettant

l'interven~on sur un processus en toute sécurité (cf norme européenne EN 292-1 . octobre 1990.

-Sécurité des machines. Notioru fondamentales. principes généraux de concep~on').

(la sensibilisation sera principalement effectuée sur la sécurité vis-à-vis des risques électriques -cOf"\Signation .... - et vis-à-vis des risques liés aux éléments mobiles -protectioru fixes et mobiles) Réceptivité = Condition logique associée au changement de comportement d'une PC vis-à-vis d'une PO Schéma cinématique = Modèle de représentation d'un mécanisme à partir de liaisoru parfaites Système automatisé = Ensemble constitué d'une pa·r~e opéra~ve et d'une partie commande en relo~on

l'environnement humain et physique, et organisé en vue de produire de la voleur ajoutée sur des ma~ères d'œuvre.

TOche = Eruemble d'opérations (regroupées selon un critère fonctionnel). TOche opérative = TOche agissant directement sur les moftères d'œuvre.

Technique de sécurité d'Intervention= Moyen ou procédure matérialisant un principe de sécurité (cf norme EN 292-2. octobre 1990)

Traitement = Ensemble des opérations effectuées sur les données de la partie commande.

Valeur ajoutée =Voleur supplémentaire apportée au produit par l'activité (en termes de que lité et de coût)

~

Condlite d'un système Coupe

Dessin aux lrutruments Dessin de dénnitlon

Information d'entrée/de sortie Uoison oppul plon

Uaison complète Uaison glissière Uoisan pivot Uaison ponctuelle

Mouvement de FOtotion autour d'un axe fixe Mouvement de translation Opérateur ET

Opérateur NON Opérateur OU

Règle d'évolution (du Grofcet) section

Séquence linéaire Table de vérité

Capteur TOR de posi~on Détecteur Inductif

Détecteur mécanique à contact Détecteur photo-électrique Distributeur pneumatique Vérin prwumotique

3-

Termes relatifs

à

des connaissances sans exigence d'approfondissement

Ce damier groupe de termes foitréfèrence à des notions .desconceptsoudesentités techniques rencontrés pendant la formotionetspéciftquesà la seconde TSA. Si la connaissance de cestermesparl'élève est demandée

en fln de seconda TSA (avec un niveau d'approche· compatible avec les systèmes étudiés en seconde). auct.ne compétence technique précise n'est exigible de l'éléve.Certoiru termes comme pa~e opéraffve. partie commande .mécanisme ont été associés à ce demiergroupe pol-l'signifier que ces concepts complexes

ne

sont pas accessibles daru leur totalité à l'élève de seconde TSA. bien qu'ils soient d'usage utilitaire courant. Fonction

=

Sef"\5 1 (fonction de service) : action attendue d'un prodlit pour répondre ou besoin d'l.O utilisateur donné (X 50-150). Exprime une relation entre le produit et un lnterocteur du milleu environnant. ou une relation entre interocteurs par l'intermédiaire du produit.

sens

2 (fonction technique ou de construction): action inteme ou produit daru le but d'assurer

les fonctiOf"IS de service '

Mécanisme • Ensemble mécanique articulé. modélisable par une association de lioisoru organisées en vue de lui conférer une mobilité fonctionnelle

. Partie commande

=

Ensembledes·=nstltuants.etcompo-sonts'de traitement de l:informotion. regroupant les

':~~~,~~IJI'S'Q\T~Je>c~nts de<::<l!'!l!llOI'ldé':

prbpiemeilt dit~ tpiOCesiiéi.iis ·et modules t:fE/S. ·relaiS.::); lés

eonsfrtuonfs

de dialogue. de conduite et de supervision· ( terminaux d'exploitoffon. pupitres et écroru ... ). les liaisons et réseaux de communication ...

Partie opérahve = Ensemble des moyeru (matériels) opérant physiquement sur les matières d'œuvre ou les utilités (énergie .outils. nuides.outilloges ... ) en vue d'ossurerla production: l'outil de production (les machines. leurs effecteurs et actionneurs ; les outillages et les outils). la tronslffque des produits. des outils. et des ou~lloges (convoyeurs. robots .... palettes .... ).l'Infrastructure mécanique).lescircuitsde nuides etd'énergiesetlelXséquipements (chaudières. compresseurs. ... onduleurs ... ).les constituants de protection. actifs ou non. Et aussi. tout ou partie des pré-actionneurs. des capteurs et de l'instrumentation Implantés sur la partie physique du processus. Processus = Eruemble des moyeru (matériels. orgonlsotionnels.humains) et des procédures permettant

de réaliser le procédé. conformément aux objectifs de production .

(Le processus comprend les machines et process. ainsi que les équipements d'alimentation en énergie et les utilités.les outillages .stocks et transi tique associée.l'orchitecture du système de production. les ressources humaines et leur organisation. la structlJ'ation fonctionnelle. le mode opérotoire.les modes de marche.la logistique d'exploitation et maintenance ... Système = Eruemble d'éléments en Interaction:

l.i1!tl

Acquisition des entrées Affectation des sorties Alternative Analogique Arrétnormal Arrêt de sécurité Boucle Chaine d'acquisition Chaine d'action Corutituant Dialogue d'exploitation Entrées-sorties de la P.C. Forme cochée

Grondeur d'entrée . de sortie Jeu

Uaison glissière hélicoïdale Uoison parfaite Uoison pivot glissant Uoison rotule Marche automatique

Marche manuelle Message

Mobilité d'une liaison Mode d'arrêt Mode de marche Numérique Opérateur logique Opération Parallélisme (d'opérafforu) Partie opéraffve articulée

(voir mécanisme) Productivite

Proposition logique Qualité du produit Séquence d'opérotioru Tant que ... foire ... Validation d'un Grofcet

Bernier Capteur de déplacement Capteur de niveau Capteur de température Détecteur copocltif Détecteur Inductif

Détecteur mécanique à contact Détecteur pneumatique Module d'entrées Module de sorties TOR Raccordement Raccord pneumatique Terminal d'exploitation Terminal de pr09rommoffon