1G07 SYSTEMES LOGIQUES SEQUENTIELS - GED

Les finalités de l'UE

Cette UE permettra aux étudiants d’acquérir les compétences nécessaires pour :

•          Gérer un projet d’automatisation pour répondre aux exigences d’un «client» :

o   Analyser et comprendre le fonctionnement des différents composants d’un système automatisé de production (SAP)

o   Concevoir et réaliser la partie commande en rédigeant le cahier de charge et en programmant un automate programmable industriel (API) sur base de «Grafcet ».

•          Développer des systèmes électroniques embarqués (logiques programmées) en insistant sur l'aspect électronique du software et sur une application «Objets Connectés» (IoT).

Cette UE abordera aussi diverses notions d'industrie 4.0.

Parmi les 6 compétences du profil cadre du cursus Ingénieur.e Insdustriel.le à HELMo Gramme", cette UE cible la compétence suivante : 

SA6 : Assurer une expertise critique de recherche (appliquée)

Le niveau de développement attendu relève du niveau "Aprenti.e Ingénieur.e" car cette UE constitue une étape de professionnalisation de leurs acquis.

Les activités d’apprentissage de l’UE se complètent pour permettre aux étudiant·e·s de mobiliser des savoirs et des savoir-faire avec les composantes essentielles suivantes (SA6  du profil cadre) :  

• En définissant une problématique polytechnique (SA6.1.):

o   Analyse d'un système  de production à automatiser (SAP) : analyse des technologies (capteurs/actionneurs, câblages électriques et pneumatique,…) et  rédaction du cahier de charges

o   Définir une problématique et le cahier des charges du système IoT, en respectant les contraintes

•  En se documentant via des références scientifiques valides (SA6.2)

o   Sources utilisées et usages transparents de l'IAG (chatGPT, copilot, ...) 

• En proposant une méthodologie rigoureuse et adaptée à la problématique (SA6.3.)

o   Transcription du cahier de charges en grafcet et programmation d'après les grafcets du SAP

o   Transcription en logigramme et programmation en C du système IoT dans le microcontrôleur

o   Le code et le projet IoT doivent être fonctionnels, et répondre au cahier des charges, ainsi qu'aux contraintes

• En posant un regard critique sur les techniques et leur impact (SA6.4). 

o   Analyse critique de la sécurité (normes de câblage et impact du choix des distributeurs et des vérins pneumatiques) du SAP

o   Analyse critique des technologies choisies en regard du cahier des charges (IoT)

• En présentant les résultats à des "professionnels" (SA6.6.)

o   Pitch de présentation  à un "client" et dossier technique du SAP

o   Présentation de la solution et réalisation du système IoT

Les contenus de l'UE

·        Pour l’activité d’apprentissage « SAP », les étudiants vont d’abord apprendre à rédiger le fonctionnement d’un système automatisé sous forme de grafcet et programmer les automates programmables d’après ces grafcets.

o   Ils pourront appliquer directement les notions vues sur le matériel du laboratoire (automates programmables Siemens et matériel pneumatique).

o   Ensuite ils devront gérer un projet d’automatisation complet en utilisant le matériel Festo (prototype d’une chaine de production complète qui permet de vérifier, percer et trier des pièces) ou un autre projet (projet de construction de machine) : ils devront réaliser le dossier d’analyse comprennant principalement l'analyse du matériel mais surtout la rédaction du cahier de charge de la partie commande. Ils pourront ensuite réaliser la programmation d’après les grafcets.

o   Pour finir, ils devront présenter leur projet avec une approche « clients ».

·        L'activité d'apprentissage "Labo IoT" permettra aux étudiants d'acquérir les compétences par le biais d'un projet (par petit groupe) dont le sujet est libre où les étudiants seront amenés à

o   Prendre en main le matériel de base pris en main (carte nucleo et STM32CubeIDE)

o   Proposer un sujet et un cahier des charges, contenant une fonctionnalité IoT

o   Dessiner un algorigramme, illustrant la logique de l’algorithme à programmer

o   Coder et tester l’algorithme

o   Le critiquer et le faire évoluer

o   Présenter le projet et en faire une courte démonstration  

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Au terme de cette UE, l’étudiant.e devrait être capable de :

·        Réaliser le dossier d’automatisation d’un procédé industriel.
- analyser le fonctionnement du système
- analyser les différents composants : capteurs/actionneurs
- analyser les schémas électrique et pneumatique
- comprendre l’utilisation des bus de terrain
- étudier les dangers potentiels, réaliser l’analyse de la sécurité du système et de l’arrêt d’urgence.

·        Rédiger le cahier de charges (analyse fonctionnelle)

·        Concevoir les grafcets et des algorigrammes

·        Programmer et tester les grafcets

·        Programmer et tester des algorigrammes en langage haut-niveau dans un système embarqués IoT

·        Présenter la solution finale avec une approche « client »

Ces acquis d'apprentissage seront observés via les épreuves suivantes (dont les modalités sont décrites ci-dessous) qui se déroulent tout au long du module :

Pour SAP :

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

·        Pour la partie SAP, tous les apprentissages proposés sont réalisés sur le matériel du laboratoire.

o   Pour la partie apprentissage du grafcet, les étudiants travaillent par groupe de deux. Chaque poste de travail est composé d’un automate de la gamme Simatic S7 de Siemens d’un pupitre opérateur (boitier composé de boutons et de lampes) et d’une platine de test composée de matériel pneumatique (différents vérins et capteurs associés commandés par différents distributeurs). Les étudiants doivent rédiger le grafcet de commande de petits cycles pneumatiques et les testent ensuite en programmant l’automate et en visualisant le fonctionnement sur la platine.

o   Pour la partie gestion de l’automatisation d’un SAP, les étudiants travaillent par groupe de deux ou trois, ils disposent du matériel didactique Festo qui représente le prototype d’une chaine de production. Ils doivent l’analyser pour rédiger le dossier de programmation, réaliser la programmation des automates et tester le bon fonctionnement sur le prototype.
Les étudiants devront ensuite présenter oralement leur projet de manière percutante comme s’ils devaient convaincre des clients potentiels.

·        Pour l'activité « Labo IoT », les étudiants utiliseront une carte STM32 Nucleo qui exploite un microcontrôleur STM32 et des composants complémentaires qui facilitent la programmation et l'interfaçage avec d'autres circuits. La carte embarque un débuggeur (ST-Link)/programmeur de façon à ce qu'un programmeur dédié ne soit pas nécessaire. La programmation (en C) s'effectue en circuit par liaison série. La facette IoT sera matérialisée par un composant spécifique ou l’usage d’un outil comme STMCube Monitor.
 

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

·        Dans cette UE, pour la partie SAP, la participation active lors des séances de laboratoire est indispensable car les différentes notions abordées sont principalement pratiques et disponibles seulement lors de la participation aux séances de laboratoire.

·        Pour la partie Labo IoT, la participation active est également de mise. Même s’il est possible de travailler en autonomie, garder un contact régulier avec les encadrants est vivement conseillé.

SAP Présentation "pitch" à un "client"

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'une présentation. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule avec un support (à projeter), avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

SAP Dossier d'automatisation - analyse fonctionnelle

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

IoT Réalisation et présentation du système IoT

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'une présentation. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

SAP Réalisation pratique et dossier technique

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. Elle se déroule avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

SAP Examen 2ème session

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la seconde session. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

SAP test 1: Grafcet et programmation

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'une interrogation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

SAP test 2 : Schémas pneumatique et électriques, sécurité

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'une interrogation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

IoT Rédaction du cahier de charges

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

IoT Elaboration des logigrammes

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.