Logique pneumatique

La logique pneumatique est une technique basée sur les cellules logiques, développée dans l'industrie pour permettre :

• au dessinateur ou technicien d'études d'enrichir son travail,
• faciliter les dépannages,
• faciliter, par un langage commun, les contacts entre électriciens, automaticiens et pneumaticiens

Généralité

Automatisation

L'automatisation industrielle vise à résoudre les problèmes d'asservissement, qu'il s'agisse de la simple automatisation d'un poste de travail, de la commande complète d'une machine transfert ou la réalisation d'un calculateur logique.

Quelle que soit la technique employée, une automatisation conduit toujours à :

• capter des informations,
• traiter ces informations,
• exécuter les ordres qu'elles donnent.

Ainsi, il faudra toujours :

• des circuits d'information,
• des circuits de commande,
• des circuits d'action (ou de puissance).

Véhicules logiques

On nomme véhicules logique tout moyen servant à transporter un signal logique. Que ceux-ci soient des électrons qui assurent le fonctionnement des systèmes électroniques et électromécaniques, ou les fluides qui président au fonctionnement des systèmes pneumatiques et hydrauliques.

Notions d'algèbre logique

L'étude de la logique formelle est due au précurseur G. Boole (1815-1864) qui, en écartant toute notion métaphysique, a créé une nouvelle sorte de logique, plus rigoureuse dans laquelle on admet que les propositions formulées ne peuvent être que VRAIES ou FAUSSES. Les premières applications de l'algèbre logique aux circuits à contacts remontent à 1936. Cette algèbre permet, pour la réalisation des schémas, d'utiliser une méthode rationnelle et se substitue à la méthode empirique. Elle s'applique aux circuits hydrauliques, électriques, dans lesquels les éléments constituants possèdent deux états nettement différents et deux uniquement.

Définition

L'algèbre de Boole ou algèbre binaire est une algèbre dans laquelle on calcule sur des variables a, b, … qui ne peuvent prendre que DEUX valeurs 0 et 1, avec opérations + et x.

Opérations Booléennes

Les opérations booléennes permettent de vérifier les théorèmes du mathématicien Auguste De Morgan mais aussi les diagrammes des logiciens John Venn et Leonhard Euler sur la théorie des ensembles et la représentation de la table de Karnaugh.

Liaison entre algèbre logique et automatisme

Il faut remarquer qu'on peut assimiler l'ensemble des organes entrant dans la composition d'un automatisme à des organes binaires, c'est-à-dire pouvant prendre deux positions seulement.

valeur 1	valeur 0
Bobine excitée	Bobine au repos
Le courant passe	Le courant ne passe pas
Tuyauterie sous pression	Tuyauterie à l'échappement
Tige de vérin sortie	Tige de vérin rentrée

Fonction logique

Pour le fonctionnement

• fonctions de base : OU, OUI, NON, ET, MEMOIRE ; elles permettent de résoudre l'ensemble des problèmes de logique.
• fonctions universelles : NI, ON, INHIBITION. L'ensemble des fonctions de base peuvent être obtenues à l'aide du branchement d'un seul type de fonction universelle.

Matériels

Dans le matériel logique nous distinguons quatre catégories de cellules :

• cellules statiques à destruction de jet,
• cellules statiques à orientation de jet,
• cellules à déplacements à basse pression,
• cellules à déplacement à pression industrielle (2 à 8 bars).

Constructeurs

La société Lecq, en France, fut une des premières à proposer des distributeurs. Ces appareils qui servaient en particulier dans les mines, étaient de conception robuste.

Vers les années 1930, la société Martonair développait une méthode d'utilisation de ces appareils pour les automatismes séquentiels.

En 1960, les matériels se miniaturisent par les sociétés Clippard, Universo, Kunk et Mead, mais on ne parle pasq toujours de logique pneumatique. C'est en 1964, sous l'impulsion des constructeurs d'automobiles français, que des sociétés comme Lecq, Jouvenel et Cordier, Climax, soGemo donnent une impulsion nouvelle dans la miniaturisation pour l'utilisation en commande logique. De nouveaux constructeurs : Herion, Aro, Crouzet, Schrader, CPOAC, viennent ajouter des créations intéressantes.

Matériels et caractéristiques

Matériels logiques courants 

ET, OU, OUI, NON, ces cellules sont de petites dimensions, le plus souvent 32x25x25 mm, et les MEMOIRE à 2 entrées et deux sorties 32x48x32 mm.

Autres matériels logiques 

mini-détendeur, contact électrique à pression, électrovalve, qui sont des connecteurs électriques essentiellement pour obtenir un signal électrique (sonnerie, lumière, ordre donné à un organe électrique comme un témoin ou voyant lumineux).

Accessoires de câblage et montage des cellules 

les cellules sont montées sur des embases 80x35x12 mm, pourvues d'orifices de couleurs différentes pour favoriser la connexion et le repérage.

- ronds diamètre 8 mm pour l'embrochage des embases, - des Y embrochables pour double connexion et autres raccords T, L, - tube souple en nylon diamètre extérieur 4 mm, de différentes couleurs, qui se monte particulièrement aisément grâce au dispositif pince fendue (sans outil). Ces tubes peuvent être pourvus de bagues numérotées pour favoriser le repérage lors du dépannage. - profilés DIN pour le montage dans les armoires, - les armoires, semblables à celles des électriciens.

Cellules pneumatiques

Branchement sous embase

Distributeur pneumatique

Avantages

• L'absence d'éléments électriques dans ces installations fait que le câblage, les modifications et le réglage peuvent être faits par le technicien qui a crée le montage sans avoir besoin de la présence d'un électricien.
• Les temps de réponses des cellules sont extrêmement rapides, de l'ordre de 200 Hz avec une longévité de 100 millions de manœuvres à peu près.
• L'utilisation de l'air comprimé (2 à 8 bars) qui s'échappe des cellules, en fonctionnement normal, fait que la pression créée dans les armoires empêche l'introduction de poussière.
• Chaque cellule est équipée d'un témoin de pression (petit bouton rouge qui émerge de la surface de la cellule).
• Les composants pneumatiques sont particulièrement bon marché ; ce qui sert à changer tout élément qui parait défectueux sans avoir besoin de tenter de le réparer.

Sources

Cours de BTS-BE année 1973-74.

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