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REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix-Travail-Patrie REPUBLIC OF CAMEROON Peace-Work-Fatherland MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR MINISTRY OF HIGHER EDUCATION COMMISSION NATIONALE D’ORGANISATION DE L’EXAMEN NATIONAL DU BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR (BTS) NATIONAL COMMISSION FOR THE ORGANIZATION OF BTS EXAM Examen National Du Brevet De Technicien Supérieur – Session 2017 Spécialité/Option : INFORMATIQUE INDUSTRIELLE (II) Epreuve écrite : EPREUVE PROFESSIONNEL DE SYNTHESE Coef. : 05 Durée : 6 heures L’EPREUVE COMPORTE TROIS PARTIES INDEPENDANTES NOTEES SUR 60 pts PARTIE A : Commandes par automates programmables industriels 20pts GESTION D’UN BAC DE DEGRAISSAGE I- PRESENTATION L’installation de dégraissage est constituée de :  D’un panier entrainé par un chariot ;  D’un moteur de translation M1 du chariot ;  D’un moteur de levage M2 du panier. II- DESCRIPTIF Page 1/12 FONCTIONNEMENT III- Le chariot se déplace sur un rail et permet, en se positionnant au-dessus de la cuve, de nettoyer des pièces contenues dans un panier en les trempant dans un bac de dégraissage. Cycle détaillé : - Quand le chariot est à gauche, le panier en bas et que l'on appuie sur le bouton de départ du cycle (S6), le chariot monte et va au-dessus du bac de dégraissage. - Le panier descend alors dans ce bac où on le laisse 15 secondes. - Après cette attente, le panier remonte. - Le chariot va jusqu'à l'extrême droite, le panier descend où il sera déchargé. - Quand le déchargement est terminé, le système revient dans sa position de départ à une condition. Remarque : Le chargement et le déchargement du panier s'effectuent manuellement. Le contrôle du fait que le panier est déchargé sera donc validé par le bouton poussoir S7. Le moteur de levage est équipé d’un électro-frein biphasé actif par manque de courant. IV- SPECIFICATION TECHNOLOGIQUE IV1 - Partie commande Les capteurs :  S1 capteur de position détectant le chariot au poste de chargement ;  S2 capteur de position détectant le chariot au dessus du bac de dégraissage ;  S3 capteur de position détectant le chariot au poste de déchargement ;  S4 capteur de position détectant le panier au niveau haut ;  S5 capteur de position détectant le panier au niveau bas ;  S6 bouton poussoir de mise en marche ;  S7 bouton poussoir de fin déchargement du panier. IV2 - Partie opérative Le système est pourvu de :  1 moteur asynchrone triphasé de translation M1 entraînant le chariot ; Page 2/12  1 moteur asynchrone triphasé de levage M2 tractant le panier ; L’installation sera alimentée par un système de tension alternative triphasée 3  380V +N, 50Hz. Actions Actionneurs Pré-actionneurs Translation à droite et à gauche M 1 (220V/380V) KM3 ; KM4 Monter et descente M 2 (380V/660V) KM1 ; KM2 IV2 - Protection Les moteurs sont protégés par des disjoncteurs moteurs DM1 et DM2. V- TRAVAIL A FAIRE /20pts V1) Etablir le schéma développé du circuit de puissance en protégeant par disjoncteurs moteurs (préciser les couplages des enroulements des moteurs) ; (2×2=4pts) V2) Déduire le GRAFCET avec reprise de séquence (niveau 2) du système (1×8=8pts) V3) Etablir le tableau d’activation, désactivation des étapes et des préactionneurs du GRAFCET avec reprise de séquence (2pts) V4) Donner les équations des sorties (0,5×4= 2pts) V5) L’automatisme sera géré par automate programmable industriel API TSX 17- 20 de Télémécanique. Pour cette programmation en langage Ladder, Faites : - L’affectation des Entrées/Sorties (2pts) - Le traitement postérieur (2pts) ADRESSAGE DES ENTREES / SORTIES DU TSX 17-20 Type TSX 17-20 de base TSX 17-20 Bloc d’extension TSX 17-20 Module d’extension Nombre d’E/S 20 (12E/8S) 34 (22E/12S) 40 (24E/16S) 34 (22E/12S) 40 (24E/16S) Entrées I0, 00 à I0, 11 I0, 00 à I0, 21 I0, 00 à I0, 23 Ix, 00 à I0, 21 Ix, 00 à I0, 23 Sorties O0, 00 à O0, 07 O0, 00 à O0, 11 O0, 00 à O0, 15 Ox, 00 à O0, 11 Ox, 00 à O0, 15 8 (8E) Ix, 00 à Ix, 07 / Page 3/12 PARTIE B : Commande par microprocesseurs 6809 20pts CHAINE DE TRAITEMENT AUTOMATIQUE DE SURFACE Dans une usine de fabrication des pièces électriques, nous avons une unité de chaîne de traitement de surface de certaines pièces pour :  les bonnes aptitudes au contact électrique  l’amélioration de la qualité d’insertion Ces deux qualités constituent l’étamage de la pièce. Mais avant cet étamage nous avons le décapage de la pièce avec des produits chimiques. Le rinçage s’effectue avant et après l’étamage. I- Présentation du système à étudier Un chariot automoteur de translation actionné par un moteur asynchrone triphasé : M1 Un palan de levage actionné par un moteur asynchrone triphasé : M2 Un ensemble de quatre bacs utilisés pour le traitement de la pièce comme suit :  un bac de décapage : Bd  deux bacs de rinçage : Br1 et Br2  un bac d’étamage : Be Un poste de chargement et de déchargement ; les deux actions sont manuelles Un poste de commande qui contient l’interrupteur de début de cycle : S0 II- Vue d’ensemble de la partie opérative : figure 1 III- Description du cycle de production : figure 2 Nous avons deux interrupteurs de position situés sur le chariot qui assure la détection de mouvement vertical du palan : S1(le palan en position basse) et S2 (le palan en position haute) L’opérateur dépose la pièce à traiter dans un seau se trouvant sur le palan et appuie le bouton poussoir de démarrage du système : S0 Le moteur M2 se met en marche dans un sens ; Le palan monte jusqu’à S2 et M2 s’arrête. Le moteur M1 prend la relève avec une rotation grande vitesse ; le chariot translate vers la droite sans arrêt sur les bacs de traitement Une fois le chariot en S3, le moteur M1 s’arrête et M2 se met en marche dans l’autre sens pour faire descendre le palan dans le bac Bd Le moteur M2 s’arrête lorsque le palan bute sur le S1 L’opération de décapage commence et dure 20 secondes ; après cette temporisation le moteur M2 redémarre pour une montée du palan jusqu’à S2 et s’arrête ; pour passer la relève Page 4/12 au moteur M1 pour une translation vers la gauche du chariot ; cette translation prend fin à la rencontre du chariot avec S4 qui est un interrupteur de position au dessus du 1er rinçage. Le mouvement se poursuit en reproduisant les mêmes mouvements dans les bacs Be et Bdr2. Après le déchargement l’opérateur recharge une autre pièce et un autre cycle commence. Les durées respectives de l’étamage et de chaque rinçage sont de 3 minutes et 30 secondes Lors du mouvement transversal à grande vitesse du chariot vers la droite les interrupteurs de position S4 ; S5 ; S6 ; S7 sont inactifs. Les mouvements transversaux à gauche s’effectuent à petite vitesse IV- Signalisation : Ld1 : voyant du démarrage du cycle ; Ld2 : voyant de la montée du palan après chargement ; Ld3 : voyant de la translation du chariot à droite à grande vitesse ; Ld4 : voyant du chariot pour la descente du palan dans Bd ; Ld5 : voyant pour remontée du palan de Bd ; Ld6 : voyant pour décapage ; Ld7 : voyant pour rinçage 1 ; Ld8 : voyant pour rinçage 2 ; Ld9 ; voyant pour étamage ; Ld10 et Ld11 : voyants respectifs de la descente et de la montée du palan dans Br1; Ld12 et Ld13 : voyants respectifs de la descente et de la montée du palan dans Br2 ; Ld14 et Ld15 : voyants respectifs de la descente et la montée dans Be ; L1 ; L2 ; L3 ; L4 sont des signalisations des translations respectives du chariot à petite vitesse vers la gauche. A- Gestion par un système à microprocesseur (20pts) Considérons que le système est piloté par un microprocesseur 1- Parmi les mémoires, on réalise le câblage de la figure 3 a. Indiquer la procédure de sélection de chaque boîtier (2pts) b. Quelle est la plage d’adresse de chaque mémoire (2pts) c. Faire le mapping (carte) de la mémoire visible par le microprocesseur (2pts) 2- Le microprocesseur a. Quelle est la capacité d’adressage de ce microprocesseur (1pt) b. Pour son fonctionnement, le microprocesseur exécuter une instruction en mode pipe line, quel est l’avantage de se mode par rapport au mode classique faire un schéma montrant l’exécution en quatre phases d’une instruction en mode pipe line. (3pts) 3- Programmation du projet a. Connaissant le nombre de port du PIA 6821, combien de PIA peut-on utiliser dans la réalisation de ce projet, justifier votre réponse. (2pts) b. Donner les configurations des registres de contrôle et de direction du PIA ou des PIA pour le fonctionnement du système (2pts) Page 5/12 c. Faire une nouvelle proposition de câblage de la sélection (CS) si le ou les PIA est (sont) dans le système (2pts) d. En utilisant le jeu d’instruction du 6809 écrire un programme en assembleur pour piloter ce projet, prenez soin de mettre le maximum de commentaires, ainsi que le code objet (code op et opérande) (4pts) DOCUMENT AUTORISE : JEU D’INSTRUCTION DU 6809 Page 6/12 S7 Chariot S6 M2 S5 S4 S3 M1 S2 S1 Br2 Palan Chargement et Déchargement Be Br1 Bd figure 1: Plan de la chaîne étape 2 S3 S7 S6 14 S2 S2 S5 11 S4 8 5 S2 S2 S2 étape: 1 6 15 S1 Chargement et Déchargement 13 12 S1 Rinçage 2 9 10 7 S1 S1 S1 3 4 Etamage Rinçage 1 Décapage Figure 2: cycle de mouvement BTS BLANC 08-09 IST SIANTOU Figure 3 Page 7/12 PARTIE C : COMMANDE PAR ORDINATEUR : 20 pts Le schéma de la figure 4 représente une partie de l’interface d’un système de commande de moteur C-C. Cette interface est conçue autour d’une carte ISA à PIA 8255 que l’on a insérée dans un slot libre de l’unité centrale de l’ordinateur. 1- Identifier les différents blocs de ce schéma. (1,5pts) 2- Quel est le pas de conversion de U1. (1pt) 3- U1 utilise un aiguillage à l’entrée, indiquer les broches de sélection. (1pt) 4- Donner la signification des différents signaux suivants : RD, WR, OE, CS, IRQ. (3pts) 5- Combien de registres possède l’élément U2 ? 6- Le moteur est alimenté en 24V (tension Continue) et absorbe un courant de 2,5A. (1,5pts) Faut t-il prévoir une alimentation supplémentaire pour cette carte ? Justifier votre réponse et préciser les caractéristiques de cette alimentation. 7- (3pts) Combien d’adresse va-t-on utiliser pour piloter cette carte ? L’adresse de base choisie étant H300, donner dans un tableau les adresses des différents ports du 8255. (1,5pts) 8- Le 8255 est utilisé en mode 0. a- Préciser le mot de commande du 8255 (1pt) b- Ecrire en langage C, la fonction Void moteur () qui traduit l’organigramme ci-dessous (8pts) Page 8/12 Debut Configuration des ports du PIA Envoi d'une impulsion négative sur PC0 Test de l'état CAN prêt correspont à PC4 = 0 prêt du CAN Envoi d'une impulsion négative sur PC1 Lecture du port A Fin N.B. Il faudra afficher à l’écran durant l’exécution de ce programme le message « Commande du moteur CC en cours ». Page 9/12 C loc k Out +5V U1 RV1 26 27 28 CLOCK IN1 ST ART IN3 2 4 5 EOC IN5 OUT 1 IN6 OUT 2 IN7 OUT 3 analogique OUT 4 25 24 La vitesse et le 23 22 sens de rotation 12 du moteur sont ADD A OUT 5 ADD B OUT 6 ADD C OUT 7 ALE OUT 8 21 20 19 18 8 15 14 17 VREF(+) 16 +5.00V déf inis par la WR 7 IN4 3 selectionnée. 10 6 IN2 1 NB: IN0 est l'entrée IN0 VREF(-) OE 9 RD Bus de données U2 ADC0808 position du 4 3 potentiomètre. 2 +VCC 1 40 39 38 37 D1 R1 D3 R3 Q1 18 19 Q3 20 Moteur "S o rt ie f in d e co n v e rsion" 21 +88.8 R2 R4 Q2 Q4 D2 D4 22 23 24 25 14 15 16 17 13 12 11 10 Figure 4 : PA0 D0 PA1 D1 PA2 D2 PA3 D3 PA4 D4 PA5 D5 PA6 D6 PA7 D7 PB0 RD PB1 WR PB2 A0 PB3 A1 PB4 RESET PB5 PB6 8255A CS 34 33 32 31 30 29 28 27 5 36 Bus d'adresse 9 8 35 6 PB7 RD PC0 PC1 PC2 WR PC3 PC4 Reset Out PC5 PC6 PC7 Fig. 1: Commade d'un moteur CC par PIA 8255 Port A Mot de commande en mode 0 du 8255 1 0 Port B 0 0 Port CH Port CL Page 10/12 JEU D’INSTRUCTION DU 6809 ABX ADCA, ADCB ADDA, ADDB ADDD ANDA, ANDB ANDCC ASL, ASLA, ASLB ASR, ASRA, ASRB BCC, LBCC ajoute l'accumulateur B à X (non signé) addition du contenu mémoire à l'accumulateur avec retenue addition mémoire à l'accumulateur addition mémoire avec accumulateur D (16 bits) ET logique mémoire et l'accumulateur ET logique du CCR avec la mémoire décalage arithmétique à gauche décalage arithmétique à droit branchement si pas de retenu BCS, LBCS BEQ, LBEQ BGE, LBGE BGT, LBGT BHI, LBHI BHS, LBHS BITA, BITB BLE, LBLE BLO, LBLO BLS, LBLS BLT, LBLT BMI, LBMI BNE, LBNE BPL, LBPL BRA, LBRA BRN, LBRN BSR, LBSR BVC, LBVC BVS, LBVS CLR, CLRA, CLRB CMPA, CMPB CMPD CMPS, CMPU CMPX, CMPY COM, COMA, COMB CWAI DAA DEC, DECA, DECB EORA, EORB EXG D,R branchement si retenu (bit C) branchement si égal à zéro (bit Z) branchement si supérieur ou égale à zéro branchement si supérieur à zéro (signé) branchement si supérieur (non signé) branchement si supérieur ou égal (non signé) test d'un bit mémoire avec l'accumulateur branchement si inférieur ou égal (signé) branchement si inférieur (non signé) branchement si inférieur ou égal (non signé) branchement si inférieur (signé) branchement si négatif (bit N) branchement si différent de zéro (bit Z) branchement si positif (bit N) branchement inconditionnel non branchement branchement à un sous-programme branchement si pas de dépassement (bit V) branchement si dépassement (bit V) mise à zéro mémoire ou de l'accumulateur comparaison mémoire avec l'accumulateur comparaison mémoire avec l'accumulateur D (16 bits) comparaison pointeur de pile avec mémoire comparaison index avec mémoire complément à deux de la mémoire ou de l'accumulateur ET logique du CCR et attente d'interruption ajustement décimale de A décrémentation de 1 mémoire ou accumulateur OU exclusif mémoire et accumulateur Echange de D et de R EXG R1,R2 INC, INCA, INCB JMP JSR LDA, LDB LDS, LDU LDX, LDU Echange de R1 et R2 (R1, R2 = A, B, CC, DP) Incrémentation de 1 mémoire ou accumulateur saut inconditionnel saut à un sous-programme chargement d'un accumulateur à partie de la mémoire chargement de la pile à partie de la mémoire chargement de l'index à partie de la mémoire Page 11/12 LEAS, LEAU LEAX, LEAY LSL, LSLA, LSLB LSR, LSRA, LSRB MUL NEG, NEGA, NEGB NOP ORA, ORB ORCC PSHS PSHU PULS PULU ROL, ROLA, ROLB ROR, RORA, RORB RTI RTS SBCA, SBCB SEX STA, STB STD chargement de l'adresse effective dans le pointeur de pile chargement de l'adresse effective dans l'index décalage logique à gauche mémoire ou accumulateur décalage logique à droite mémoire ou accumulateur multiplication non signée (AxB=D) négation mémoire ou accumulateur Non OPération OU logique mémoire et l'-accumulateur OU logique du CCR avec la mémoire empilement de tout registre sauf S sur la pile S empilement de tout registre sauf U sur la pile U Dépilement de tout registre sauf S sur la pile S Dépilement de tout registre sauf U sur la pile U rotation à gauche mémoire ou accumulateur rotation à droite mémoire ou accumulateur retour d'interruption retour de sous-programme soustraction accumulateur et de la mémoire avec retenue extension du signe B au travers de l'accumulateur A stockage accumulateur en mémoire stockage de D en mémoire (16bits) STS, STU STX, STY SUBA, SUBB SUBD stockage de pointeur de pile en mémoire stockage de l'index en mémoire soustraction accumulateur mémoire sans retenue soustraction D et mémoire (1bits) SW11, SW12, SW13 SYNC TFR D,R TFR R,D TFR R1,R2 TST, TSTA, TSTB interruption par logiciel synchronisation avec une interruption transfert de D dans R transfert de R dans D transfert de R1 dans R2 test d'une mémoire ou accumulateur Page 12/12