ÉNONCÉS DES SUJETS
SUJET N°1 : TETE D’USINAGE AUTOMATISE SUJET N°2 : TRANSFERT DE PIECES SUJET N°3 : MACHINE DE COUPE SUJET N°4 : APLATISEUR AUTOMATISE
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[SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
SUJET N°1 : TETE D’USINAGE AUTOMATISE
La figure suivante représente une station d’usinage automatisée commandée par
un API, la partie opérative est composé par deux moteurs de types asynchrone triphasé
Le moteur T sert pour la monté et la descente du forèt le moteur B consiste pour le
fonctionnement du forèt.
Le système est controlé par trois capteurs S1,S2 et S3 et commandé par un bouton
poussoire DCY pour le démarrage de la machine et un bouton poussoire AU pour l’arrét
d’urgence .
DCY AU
Au repos la tète d’usinage est en haut et contrôlée par le capteur S1 ; A l’impulsion sur
DCY (départ cycle) le système effectue le cycle suivant :
De S1 à S2, Le tète descente en Grand Vitesse (GV).
De S2 à S3, Le tète descente en Petite Vitesse (PV) et fonctionnement foret.
De S3 à S1, Le tète remonte en Grand Vitesse (GV) et fonctionnement foret.
Page 62
[SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 Le moteur B du fonctionnement foret est un moteur de type asynchrone triphasé
On demande de compléter le circuit de puissance relatif à la commande du moteur B
Par un API en tenant compte de sécurité du moteur contre les surcharges mécaniques.
Sectionneur
Contacteur
Relais thermique
Moteur B
1-2 Le moteur T permettant la monté et la descente du foret est un moteur
asynchrone triphasé alimenté par un variateur de vitesse comme le montre le schéma
suivant pour commander le moteur en GV et PV dans un sens et GV dans le sens
opposé par l’API ; compléter le circuit de commande relatif au moteur T sachant que
le paramétrage du variateur est hors sujet.
Page 63
[SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
1-3 L’API installé dans se système présente les caractéristiques suivantes :
Alimentation 120..240 VAC.
10 entrées TOR.
8 sorties TOR.
Alimentation 24V intégrée.
On demande de compléter les convexions de l’API avec les entrées/sorties du système,
sachant que l’alimentation intégrée de l’API est utilisé uniquement pour l’alimentation
des entrées.
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
L+
L-
Partie 2 : Etude de la partie commande
2-1 On demande de convertir le cahier de charge du fonctionnement de la tète
d’usinage par les GRAFCET de point de vue PO et PC
Page 64
[SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
GRAFCET 1er NIVEAU
GRAFCET 2ème NIVEAU
1
2
3
4
1
2
3
4
2-2 On demande de convertir le GRAFCET de point de vue PC par un programme en
langage LADER.
Page 65
[SUJET 2]
[Transfert de pièces]
SUJET N°2 : TRANSFERT DE PIECES
La figure suivante représente une station de transfert de pièces d’un tapis d’arrivée
vers un tapis d’évacuation par deux vérins pneumatiques :
La station est composée par :
deux convoyeurs entrainés chacun par un moteur asynchrone triphasé.
deux vérin A et B pour pousser la pièce comme le montre la figure suivante.
quatre capteurs (S2, S3, S4 et S5) pour contrôler les sorties et les recules des tiges des
vérins.
Un capteur S1 pour la détection de présence de pièce.
Un bouton poussoir STOP
Vérin B
Tapis d’arrivée
Vérin A
Tapis d’évacuation
La station de transfert des pièces est commandée par un API.
Page 66
[SUJET 2]
[Transfert de pièces]
Fonctionnement : Initialement le système est au repos :
Les deux vérins sont reculés.
Les deux convoyeurs sont en arrêts.
A la mise sous tension la partie commande démarrage les deux convoyeurs et à l’arrivée
d’une pièce devant le capteur S1 le système effectue le cycle suivant :
Le vérin A pousse la pièce jusqu’à l’action sur S3,
Simultanément la tige du vérin A se recule et la tige du vérin B pousse la pièce
vers le tapis d’évacuation,
A l’action sur le capteur S5 la tige du vérin B se recule,
A l’action sur le capteur S4 le système revient à sont état de repos,
Le système recommence le cycle à chaque présence d’une pièce devant le
capteur S1.
Le bouton poussoir STOP permet d’arrêter le système par remise à zéro de tout le
système.
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 chaque convoyeur est entrainé par un moteur asynchrone triphasé et commandé
par l’API On demande de compléter le circuit de puissance relatif à la commande
d’un moteur en tenant compte de sécurité du moteur contre les surcharges
mécaniques.
Sectionneur
Contacteur
Relais thermique
Moteur B
Page 67
[SUJET 2]
[Transfert de pièces]
1-2 Les vérins A et B sont de types double effets et commandé par un distributeur
pneumatique 5/2 on demande de compléter le circuit puissance pour commander le
vérin A par un API :
1-3 L’API installé dans se système présente les caractéristiques suivantes :
Alimentation 120..240 VAC.
10 entrées TOR.
8 sorties TOR.
Alimentation 24V intégrée.
On demande de compléter les convexions de l’API avec les entrées/sorties du système,
sachant que l’alimentation intégrée de l’API est utilisé uniquement pour l’alimentation
des entrées.
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
L+
L-
Page 68
[SUJET 2]
[Transfert de pièces]
Partie 2 : Etude de la partie commande
II-1 On demande de convertir le cahier de charge par un GRAFCET de point de vue PO
et déduire le GRAFCET de point de vue PC.
GRAFCET 1er NIVEAU
GRAFCET 2ème NIVEAU
1
2
3
4
1
2
3
4
II-2 Convertir les étapes du GRAFCET par un programme en langage LADER.
II-3 Convertir les actions des étapes par un programme en langage LADER.
Page 69
[SUJET 3]
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[Machine de coupe]
SUJET N°3 : MACHINE DE COUPE
La figure suivante représente une machine de coupe permettant de couper un
nombre de morceaux de tôles de dimension identiques suivant les consignes saisis par
l’opérateur (nombre de pièce n et dimension de la pièce D).
La machine est composée par :
Un convoyeur entrainé par un moteur asynchrone triphasé
Un codeur incrémentale fixé sur l’axe du moteur pour délivrer des impulsions pour La
mesure de la course de déplacement 1000 imp. /tour.
Un vérin pour actionner la coupe de tôle par un couteau fixé sur sa tige
Deux capteurs b et h permettent de contrôler la montée et la descente du
couteau.
Un automate programmable industriel.
Fonctionnement :
A l’impulsion sur START le convoyeur avance la bande jusqu’à une distance D en mm qui
correspond à la consigne saisie et à la fin d’avance, un vérin actionne la coupe de tôle
par descente et montée du couteau et le système recommence le cycle jusqu’à il atteint
le nombre n puis il vient à son état de repos.
L’arrêt de production est assuré par un bouton poussoir STOP qui permet : La remonter du
couteau ; L’arrêt du moteur ; La remise à zéro du compteur.
124 mm
85 mm
Vérin
Nombre: 100
D
h
b
Page 70
[SUJET 3]
[Machine de coupe]
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 Le moteur du convoyeur est alimenté par un variateur de vitesse afin démarrer
et arrêter le convoyeur avec une accélération et décélération convenables.
On demande de compléter le circuit de puissance relatif au variateur moteur pour qu’il
soit commandé par l’API sachant que le paramétrage du variateur est hors sujet.
1-2 Le vérin du couteau est de type double effets et commandé par un distributeur
pneumatique 5/2 on demande de compléter le circuit puissance pour commander la
sortie et le recule de la tige par un API :
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[SUJET 3]
[Machine de coupe]
1-3 L’API installé dans se système présente les caractéristiques suivantes :
Alimentation 120..240 VAC.
10 entrées TOR.
8 sorties TOR.
Alimentation 24V intégrée.
On demande de compléter les convexions de l’API avec les entrées/sorties du système,
sachant que l’alimentation intégrée de l’API est utilisé uniquement pour l’alimentation
des entrées.
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
L+
L-
Page 72
[SUJET 3]
[Machine de coupe]
Partie 2 : Etude de la partie commande
2-1 On demande de convertir le cahier de charge du fonctionnement de la tète
d’usinage par les GRAFCET de point de vue PO et PC
GRAFCET de point de vue PO
0
1
START .h . n. D
FONCTIONNER CONVOYEUR COMPTER DISTANCE
Compteur 1 < D
Compteur 1 ≥ D
2
3
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[SUJET 3]
[Machine de coupe]
GRAFCET de point de vue PC
0
1
START .h . n. D
FONCTIONNER CONVOYEUR COMPTER DISTANCE
Compteur 1 < D
Compteur 1 ≥ D
2
3
2-2 On demande de convertir le GRAFCET de point de vue PC par un programme en
langage LADER.
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[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
SUJET N°4 : APLATISEUR AUTOMATISE
Poste de stockage
V2
V3
Poste d’évacuation
P1
Convoyeur C1
V1
Figure 1 poste d’aplatisseur
Le poste d’aplatisseur figure 1 permet d’écrasé des pièces afin de réduire ses dimensions, il
est composé par :
Un poste de stockage des pièces et un convoyeur C1 entrainé par un moteur à
courant continu permettant d’amenée les pièces automatiquement un par un vers
le poste d’aplatisseur.
Un capteur P1de présence pièce.
Un poste d’aplatisseur composé par deux vérins : le V1 améne la piéce vers le
poste d’aplatisseur ; le vérin V2 sert pour l’écrasement de la piéce.
Page 75
[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
Un poste d’évacuation assuré par un vérin V3 par translation de la piéce.
Cahier de charge :
Le système est au repos. À l’impulsion sur un bouton poussoir START le système éffectue le
cycle suivant :
Fonctionnement du convoyeur C1, les pièces se déplacent automatiquement un
par un vers le poste d’aplatisseur.
à ce moment le capteur P1 est actionné par la détection de présence piéce.
le système commande simultanément l’arrèt du convoyeur C1 et l’écrasement de
la pièce par sortie des tiges des vérins V1 et V2 comme le montre la figure 2a.
À la fin de serrage le vérin V2 récule sa tige.
À la fin de récule de tige vérin V2, le vérin V3 Translate la pièce vers le poste
d’évacuation par sortie et récule de sa tige figure 2b.
Une fois la pièce est translatée le vérin V1 récule sa tige.
Le système recommance le cycle à la présence d’une pièce suivante.
Remarque : chaque vérin est contrôlé par deux capteurs magnétiques. Et le bouton
poussoir STOP arrêt la machine et met le systéme en position de repos.
V2
V3
V2
V3
P1
P1
V1
V1
Figure 2a Figure 2b
Page 76
[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
Partie 1 : Etude de la partie opérative
I-1 les vérins V1, V2 et V3 sont de type bistable :
I-1-1 compléter le schéma de câblage du vérin V1 s’il est commandé par un distributeur
monostable figure 1.
I-1-2 compléter le schéma de câblage du vérin V3 s’il est commandé par un distributeur
bistable Figure 2.
Figure 1 Figure 2
I-2 Le convoyeur C1 est entrainé par un moteur asynchrone triphasé et commandé par un
API compléter le schéma de câblage figure 3 et cité le nom de chaque appareil.
……………….
……………….
……………….
……………….
Page 77
[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
I-3 compléter le schéma de connexion de l’automate. Sachant qu’on utilise que
l’alimentation interne de l’API.
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
I1.2
COM
PE
N
L
API 10E / 8S
COM
Publicité
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
24V DC
-
+
Page 78
[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
Partie 2 : Etude de la partie commande
II-1 Compléter les GRAFCET de point de Vue opérative et commande conformément au
cahier de charge.
GRAFCET P.O
GRAFCET P.O
STOP
START…… Sa0.
.m
0
1
2
3
STOP
START…… Sa0.
.m
0
1
2
3
II-2 Déduire le programme en langage LADER conformément au GRAFCET de point de
commande.
Page 79
[SUJET 4]
[Aplatisseur automatisé]
CORRIGES DES SUJETS
SUJET N°1 : TETE D’USINAGE AUTOMATISE SUJET N°2 : TRANSFERT DE PIECES SUJET N°3 : MACHINE DE COUPE SUJET N°4 : APLATISEUR AUTOMATISE
Page 80
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
SUJET N°1 : TETE D’USINAGE AUTOMATISE
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 Pour que la bobine soit commandée par l’API, elle doit être connectée à une
sortie TOR (ex Q0.0) par rapport à la masse.
Le contact du relais thermique est de type NC, il s’ouvre en cas de surcharge
mécanique, il doit être connecté à une entrée TOR de l’API (ex I0.0) pour informer l’API.
Q0.0
0V I0.0
24V
Sectionneur
Contacteur
Relais thermique
Moteur B
1-2 le moteur T est alimenté par un variateur de vitesse pour Sélectionner les vitesses
GV et PV.
LI1 est une entrée logique du variateur est programmée en GV elle est connecté à une
sortie TOR de l’API (ex Q0.1).
LI2 est une entrée logique du variateur est programmée en PV elle est connecté à une
sortie TOR de l’API (ex Q0.2).
LI3 est une entrée logique du variateur est programmée en GV dans le sens opposé elle
est connecté à une sortie TOR de l’API (ex Q0.3).
Page 81
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
Le relais R2A-R2C est programmable par le variateur pour contrôler les surcharges
mécaniques il se ferme en cas de surcharge mécanique, il doit être connecté à une
entrée TOR de l’API (ex I0.1) pour informer l’API.
I0.1
Q0.1
Q0.3
24V
L-
Q0.2
1-3
La table d’affectation montre comment câbler l’API avec les entrées/sorties.
Nom RT-B RT-T S1 S2 S3 DCY AU K1 GV PV GV-O
Type de données TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR
Adresse I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3
Page 82
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
K1
LI1 LI2 LI3
L+
L-
CLI
Page 83
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
Partie 2 : Etude de la partie commande
2-1
1
2
3
4
Repos
Conditions initiales et départ cycle
Descente en GV
Action capteur S2
Descente en PV et fonctionnement foret
Action capteur S 3
Remonté en GV et fonctionnement foret
Action capteur S 1
1
2
3
4
RT-B.RT-T.S1.DCY.AU
LI1
LI2 et K1
LI3 et K1
S2
S3
S1
GRAFCET 1er NIVEAU
GRAFCET 2ème NIVEAU
2-2 Programmation en langage LADER
Programmation des étapes
Activation de l’ETAPE1 à la mise sous tension
Page 84
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
Activation de l’Etape 2 et désactivation de l’ETAPE 1
Activation de l’Etape 3 et désactivation de l’ETAPE 2
Activation de l’Etape 4 et désactivation de l’ETAPE 3
Activation de l’Etape 1 et désactivation de l’ETAPE 4
Page 85
[Corrigé de SUJET 1]
[Tète d’usinage automatisé]
Programmation des sorties
Sortie PV
Sortie GVO
Sortie K1
Sortie GV
Page 86
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
SUJET N°2 : TRANSFERT DE PIECES
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 les deux convoyeurs sont commandés par les sorties TOR de l’API (ex Q0.0
connecté à K1 et Q0.1 connecté à K2) par rapport à la masse.
Les contacts des relais thermiques est de type NC, il s’ouvre en cas de surcharge
mécanique, sont connectés aux entrées TOR de l’API (ex I0.0 connecté à RT1 et I0.1
connecté à RT2) pour informer l’API.
Q0.0
0V I0.0
24V
Sectionneur
Contacteur
Relais thermique
Moteur convoyeur 1
1-2 les deux vérins A et B sont commandés par les sorties TOR de l’API (ex Q0.2 et Q0.3
sont réservés pour le vérin A ; Q0.3 et Q0.4 sont réservés pour le vérin B).
Page 87
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
A
Q0.2
Q0.3
L-
L-
1.3 La table d’affectation montre comment câbler l’API avec les entrées/sorties. les entrées et les sorties sont organisé en 8 Bits. .
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Nom RT1 RT2 S1 S2 S3 S4 S5 STOP A- A+ B- B+ K1 K2
Type de données TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR
Adresse I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5
Page 88
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
A- A+
B- B+ K1 K2
Partie 2 : Etude de la partie commande
II-1 GRAFCET niveau 1 et 2
L+
L-
L-
Page 89
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
GRAFCET 1er NIVEAU
GRAFCET 2ème NIVEAU
1
2
3
4
REPOS
Conditions initiales et présence pièce
Sortie tige vérin A et Tapies
Fin de sortie A
Recule tige vérin A Sortie tige vérin B et Tapies
Fin de recule A Fin de sortie B
Recule tige vérin B et Tapies
Fin de recule B
1
2
3
4
S2.S4.RT1.RT2.S1
A+ .K1.K2
S3
S2.S5
S4
A-.B+.K1.K2
B-.K1.K2
II-2 Conversion des étapes du GRAFCET par le langage LADER.
Activation de l’ETAPE1 à la mise sous tension ou remis à zéro par bouton STOP
Page 90
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
Activation de l’Etape 2 et désactivation de l’ETAPE 1
Activation de l’Etape 3 et désactivation de l’ETAPE 2
Activation de l’Etape 4 et désactivation de l’ETAPE 3
Activation de l’Etape 1 et désactivation de l’ETAPE 4
Page 91
[Corrigé de SUJET 2]
[Transfert de pièces]
II-3 Conversion des sorties des étapes du GRAFCET par le langage LADER..
Page 92
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
SUJET N°3 : MACHINE DE COUPE
Partie 1 : Etude de la partie opérative
1-1 le moteur convoyeur est alimenté par un variateur de vitesse
LI1 est une entrée logique du variateur est programmée en accélération et
décélération convenable elle est connecté à une sortie TOR de l’API (ex Q0.0).
R2A-R2C Le relais est programmable par le variateur pour contrôler les surcharges
mécaniques il se ferme en cas de surcharge mécanique, il doit être connecté à une
entrée TOR de l’API (ex I0.0) pour informer l’API.
24V
I0.0
Q0.0
1-2 le vérin du couteau est commandé par les sorties TOR de l’API (ex Q0.1 et Q0.2 sont
réservés pour le vérin couteau.
Q0.1
Q0.2
L-
L-
Page 93
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
1-3 La table d’affectation montre comment câbler l’API avec les entrées/sorties. les entrées et les sorties sont organisé en 8 Bits. .
Nom R2C b h START STOP Codeur LI1 A+ A-
Type de données TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR TOR
Adresse I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2
L
N GND +
-
C1
I0.0 I0.1 I0.2
I0.3
I0.4 I0.5
I0.6 I0.7 C2
I1.0 I1.1
ALIMENTATION 24VDC
24V
API 10E/8S
C1 Q0.0 Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
LI1 A+ A-
L+
L-
L-
Page 94
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
Partie 2 : Etude de la partie commande
GRAFCET de point de vue PO
0
1
START .h . n. D
FONCTIONNER CONVOYEUR COMPTER DISTANCE
Compteur 1 < D
Compteur 1 ≥ D
2
3
DESCENDRE COUTEAU
Tôle coupé
REMONTE COUTEAU COMPTER NOMBRE
Couteau remontée. Compteur 2 ≥ n
Couteau remontée. Compteur 2 ≥ n
Page 95
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
GRAFCET de point de vue PC
MW1 < D
0
1
START .h . n . D
LI1
MW1 ≥ D
2
A+
b
3
A-
h.MW4 < n
h.MW4 ≥ n
2-2 Conversion du GRAFCET de point de vue PC par un programme en langage
LADER.
Activation simultanément de l’ETAPE 0 et désactivation de toutes les ETAPES par action sur STOP ou automatique à la fin du cycle.
Page 96
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
Activation de l’ETAPE 1 et désactivation de l’ETAPE 0
Comptage de la distance par le codeur incrémentale
Activation de l’ ETAPE 2 et désactivation de l’ ETAPE 1 après comparaison de la distance
écoulé par rapport à la consigne « 5 »
Page 97
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
Activation de l’ ETAPE 3 et désactivation de l’ ETAPE 2 à la fin du coupe et comptage du
nombre de piéces.
comparaison du nombre de piéce à la consigne « 3 »
Activation de l’ETAPE 1 et désactivation de l’ETAPE 3 ( cycle continu tant que le nombre
de piéce n’est pas atteint).
Page 98
[Corrigé de SUJET 3]
[Machine de coupe]
Commande du convoyeur
Commande de sortie tige vérin
Commande de recule tige vérin
Page 99