La sonde de température intérieure est utilisée pour piloter une résistance chauffante (RC1) en vue de réguler l’air sortant des ventilo-convecteurs.
1. Quel format est utilisé pour coder les températures mesurée par la carte 750-461 ? Quelle sera la valeur prise par la variable T_int pour une température mesurée de 25°C ?
La régulation de température se fait via la sortie TOR RC1 pilotée selon le cycle d’hystérésis suivant (hystérésis +/-1°C):
2. Proposez un programme en langage ST répondant au fonctionnement demandé.
4.Chauffage d’appoint.
Une source de chauffage d'appoint est enclenchée lorsque la température extérieure descend en-dessous de 3°C pendant au moins 1h.
3. Proposez un programme en langage CFC permettant de piloter la sortie RC1.
4. Établir le schéma de câblage de la carte d’E/S reliée aux résistance RC1 et RC2 (alimentées par le réseau 230V 50Hz).
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ANNEXE 1 : Data sheets des cartes d'E/S
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TD2 Séquences Parallèles, Temporisations & Actions Conditionnelles
1.Centrale à béton.
Deux sous-ensembles identiques composés d'un moteur, d'un réducteur et d'une vis d'Archimède permettent d'alimenter la bétonnière en sable et en ciment. (fig. 1)
fig.1 : Synoptique de la bétonnière automatisée
Une électrovanne commande l'arrivée d'eau. Un vérin permet le basculement de la bétonnière.
Le dosage simultané des trois produits est réalisé en réglant les durées d'alimentation des actionneurs M1 (1mn), M2 (1mn45s) et EV (1mn30s).
La bétonnière tourne pendant le dosage, puis tourne encore pendant 5s et tourne pendant le basculement, reste 12s en position basse pour laisser le temps au béton de s’écouler.
Désignation Mnémonique Adresse CEI
Départ Cycle Dcy %IX0.0
Mise en Rotation de la vis pour l'alimentation en sable M1 %QX0.0
Mise en Rotation de la vis pour l'alimentation en ciment M2 %QX0.1
Électrovanne d'eau EV %QX0.2
Bétonnière Rotation (mélange) Rot %QX0.3
Basculement pour le versement du béton Bascu %QX0.4
Retour en position horizontale Retour %QX0.5
Fin de course haut fch %IX0.1
Fin de course bas fcb %IX0.2
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1. Complétez le programme SFC ci-dessous afin qu’il décrive le cycle de production de béton présenté ci-dessus :
2. Complétez le chronogramme du document annexe correspondant à ce programme.
3. Proposer un grafcet linéaire (sans divergence ni convergence) utilisant des actions limitées dans le temps, ayant exactement le même fonctionnement que le grafcet précédent.
2.chaîne de remplissage de bidons d'huile.
Nous allons baser notre étude sur une chaîne de remplissage de bidons d'huile comprenant deux postes de travail
« poste de remplissage » et « poste de bouchage » (cf fig.2)
La dépose et le retrait des bidons sur le tapis ne sont pas gérés par l'automatisme qui gère la chaîne de remplissage.
Le fonctionnement est le suivant :
Le tapis avance d’un pas.
Les postes de remplissage et de bouchage travaillent simultanément :
Remplissage : Descente vérin B, ouverture vanne VAN pendant 3 secondes puis fermeture vanne et rentrée vérin B.
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fig. 2 : synoptique de la chaîne "bouchage/remplissage"
Variables d'entrées/sorties :
Description Mnémonique Adresse CEI
Rotation tapis. TAPIS %QX0.0
Détection rotation 1/4 de tour. Pas %IX0.0
Poste de bouchage : Vérin A double effet, Distributeur bistable.
Descendre. Des_A %QX0.1
Remonter. Mon_A %QX0.2
Détection vérin A en bas. a1 %IX0.1
Détection vérin A en haut. a0 %IX0.2
Rotation tête de vissage VIS %QX0.3
Poste de remplissage : Vérin B simple effet, Distributeur monostable
Descendre. Des_B %QX0.4
Le relâchement de B provoque la remontée
Détection vérin B bas. b1 %IX0.3
Détection vérin B en haut. b0 %IX0.4
Ouverture vanne VAN %QX0.5
1. Établir le programme SFC de l'automatisme décrit ci-dessus.
En fonction de la chaîne amont gérant l'arrivée des bidons, il se peut qu'il y ait absence de bidon sur certains « pas » du tapis. La présence ou non d'un bidon aux 2 postes est détectée par les capteurs suivants :
Description Mnémonique Adresse CEI
Présence Bidon au Poste de Remplissage pbpr %IX0.5
Présence Bidon au Poste de Bouchage pbpb %IX0.6
2. En modifiant le moins possible la structure du programme précédent, prendre en compte la présence ou non des bidons aux postes de bouchage et de remplissage.
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Magasin de bouchons
Document - réponse
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TD3 Monte - Charges
→ Séquences alternatives, sauts...
1.Présentation du système
L'objet de l'étude est un monte-charge destiné à distribuer des charges lourdes sur 3 niveaux :
Un API Wago (750-841) pilote le système; les E/S gérées sont les suivantes :
Mnémonique Adresse Désignation
MON %QX2.0 Commande de la montée du monte-charge DES %QX2.1 Commande de la descente du monte charge
H0 %QX2.2 Voyant indiquant lorsque le monte charge est présent au niveau 0 H1 %QX2.3 Voyant indiquant lorsque le monte charge est présent au niveau 1 H2 %QX2.4 Voyant indiquant lorsque le monte charge est présent au niveau 2 DE0 %IX0.0 Détecteur inductif de présence du monte charge au niveau 0 DE1 %IX0.1 Détecteur inductif de présence du monte charge au niveau 1 DE2 %IX0.2 Détecteur inductif de présence du monte charge au niveau 2
BP0 %IX0.3 Bouton poussoir opérateur pour déplacer le monte charge vers le niveau 0 BP1 %IX0.4 Bouton poussoir opérateur pour déplacer le monte charge vers le niveau 1 BP2 %IX0.5 Bouton poussoir opérateur pour déplacer le monte charge vers le niveau 2
Le monte-charge est mu par un ensemble variateur de vitesse + moteur asynchrone triphasé + courroie. Le variateur reçoit deux ordres de commande booléens « MON » et « DES » de l'API permettant de gérer les deux sens de rotation du moteur provoquant la montée et la descente de la charge.
L'opérateur pilote le système au moyen de 3 boutons poussoirs (BP0, BP1 et BP2) lui permettant de choisir l'étage de destination de la charge transportée; trois voyants indiquent la position de l'étage atteint.
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Niveau 2
2.Séquence Principale
1. Proposer un programme nommé "G1" en langage SFC répondant au fonctionnement attendu (sans la gestion des voyants). Le système est considéré comme étant à l’étage 0 à la mise sous tension du système.
3.Gestion des Voyants
Les voyants sont allumés de façon fixe lorsqu'un étage est atteint; et clignotent (fréquence 2 Hz) lorsque le monte charge est en déplacement (c'est alors le voyant correspondant à l'étage visé qui clignote).
1. Programmez la gestion des voyants dans un programme en langage ladder nommé "voyants".
Annexe 1 : Fonction BLINK
TD4 PONT ROULANT
1.GENERALITES :
Le pont roulant est un moyen de manutention indispensable dans bien des secteurs industriels. Les centrales hydrauliques, les constructions navales, l'armement, les cimenteries, la sidérurgie, les usines d'incinération d'ordures ménagères… sont autant d'exemples qui témoignent de l'utilité de ce moyen de levage et de transbordement.
Il se compose généralement d'une poutre simple ou composée appelée portée ; de deux sommiers sur lesquels se trouvent fixées les extrémités de la poutre (ces sommiers portent également les roues ou galets qui permettent au pont de se mouvoir longitudinalement) ; d'un chariot mobile le long de la portée qui porte l'engin de levage (treuil) l'ensemble chariot-engin étant dénommé " équipage mobile de levage ".
Ces appareils permettent, au moyen des mouvements de levage, direction et translation, de déplacer ou de transborder une charge en tout point d'un volume parallélépipédique.
Repère schéma Adresse API Mémonique Désignation
M1 Moteurs asynchrones triphasés permettant le déplacement
du treuil, du chariot et du pont M2
M3
KM10 %QX0.0 Gauche Contacteurs (commande 24Vcc, puissance 400V tri). A chaque moteur est associé 2 contacteurs permettant leur mise en rotation dans les deux sens de marche.
KM11 %QX0.1 Droite
KM20 %QX0.2 Montee
KM21 %QX0.3 Descente
KM30 %QX0.4 Avant
KM31 %QX0.5 Arriere
S10 %IX0.0 fc_g Détecteurs de fin de course
S11 %IX0.1 fc_d
S20 %IX0.2 fc_h
S21 %IX0.3 fc_b
S30 %IX0.4 fc_av
S31 %IX0.5 fc_ar
S1 %IX0.6 Dcy Bouton poussoir de départ cycle
I1 %IX0.7 Charge_OK Sélecteur manuel bistable : validation du chargement (Charge_OK=1) ou du déchargement (Charge_OK=0)
2.Schémas de commande et de puissance
1. Rappelez la fonction du contacteur électrique au sein d'un système automatisé, et son principe de fonctionnement.
2. Complétez l'extrait du schéma de commande/puissance fourni en annexe 1.
3.Commande selon les axes X et Y
L'étude qui suit porte sur le transbordement d’une charge selon les axes X et Y (le déplacement du pont roulant selon l’axe Z n’est pas pris en compte pour l'instant). La position initiale du crochet est en haut à gauche.
Le chargement et le déchargement sont effectués manuellement. L'opérateur valide le chargement en basculant l'interrupteur (Charge OK à '1') et en appuyant sur Dcy (idem pour le déchargement avec Charge OK à 0).
Il ne peut y avoir simultanéité de mouvement selon les axes X et Y.
1. Proposez un programme SFC utilisant les mnémoniques du tableau ci-dessus et répondant au fonctionnement demandé.
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4.Commande selon les axes X, Y et Z
On souhaite charger 3 containers sur une remorque à partir d'une simple impulsion sur le bouton poussoir DCY. Le crochetage et décrochetage manuels restent inchangés.
Le déplacement d'une charge à l'autre (selon l'axe des Z) est de 10 secondes et ne peut être effectué que si le chariot est en position S10. Le cycle terminé, le pont roulant revient en position d'origine en prévision d'un nouveau transbordement de 3 containers sur une nouvelle remorque.
La position S30 est à prendre en considération dans les conditions initiales. En revanche la position S31 n'est jamais atteinte.
1. Proposez un programme SFC utilisant les mnémoniques du tableau ci-dessus et répondant au fonctionnement demandé.
5.Commande en X, Y et Z avec modes de marche et d’arrêt
Un pupitre de commande, comportant les entrés sorties suivantes est maintenant pris en compte :
Repère schéma Adresse API Mémonique Désignation
S2 %IX0.8 AU Arrêt d’urgence. Bouton poussoir à verrouillage, contact N.F I2 %IX0.9 Auto_Man Sélecteur manuel bistable : sélection du mode auto
(Auto_Man=1) ou manuel (Auto_Man=0)
S3 %IX0.10 BpAv Bouton poussoir de déplacement du pont vers l’avant.
S4 %IX0.11 BpAr Bouton poussoir de déplacement du pont vers l’arrière S5 %IX0.12 BpGa Bouton poussoir de déplacement du chariot vers la gauche S6 %IX0.13 BpDr Bouton poussoir de déplacement du chariot vers la droite S7 %IX0.14 BpMo Bouton poussoir de déplacement du treuil vers le haut S8 %IX0.15 BpDe Bouton poussoir de déplacement du treuil vers le bas
H1 %QX0.6 Vur Voyant du mode « urgence »
H2 %QX0.7 Vau Voyant du mode « automatique »
H3 %QX0.8 Vma Voyant du mode « manuel »
L'opérateur ou le service de maintenance a la possibilité d'effectuer des déplacements à vide afin de vérifier dans le désordre le bon fonctionnement du système.
Un arrêt d'urgence AU peut être demandé depuis tous les états du système. Il doit avoir un effet immédiat sur les déplacement et doit provoquer le forçage à la situation initiale du GRAFCET G_auto.
L'arrêt d'urgence déverrouillé, la poursuite du cycle entamé n'est possible qu'en mode manuel, mouvement après mouvement grâce aux commandes Bpav, Bpar, Bpmo, Bpde, BPdr et Bpga. Ce n'est qu'une fois le système ramené en situation initiale que le mode AUTOMATIQUE pourra être de nouveau envisagé.
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Les Programmes :
– GS: le GRAFCET de Sécurité gère la prise en compte de l'arrêt d'urgence.
– G_auto : le GRAFCET gérant le mode automatique est celui trouvé précédemment, à ceci près qu'il est nécessaire de prendre en compte GS et l'existence d'un mode manuel dans la gestion des sorties.
– Manu : Équations logiques permettant l'activation des différents mouvements à l'aide des boutons poussoirs du pupitre, en mode manuel.
Le programme principal PLC_PRG suivant réalisera l'appel de ces différents programmes :
1. Écrire le programme GS en langage SFC.
2. Écrire le programme Manu en langage LD (ce programme gère les variables de sorties locales « Ga, Dr, Av, Ar, Mo, De).
3. Apportez les modifications au programme G_auto (ce programme gère à présent des variables de sorties locales).
4. Complétez PLC_PRG afin que les sorties de l'API soient gérées par le mode automatique ou le mode manuel lorsque le programme correspondant est actif.
5. La coupure des sorties de l'API par le programme de l'automate en cas d’arrêt d'urgence est-elle suffisante du point de vue de la sécurité des biens et des personnes ? Proposez une solution adaptée en complétant le schéma établi dans la partie 2.
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Annexe 1 : Schéma de commande et de puissance du moteur M1.
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TD5 Gestion automatisée d'une serre
→ Sorties MLI, gestion du temps
1. Présentation du système.
L'objet de l'étude est une serre possédant un système d'arrosage automatisé. La serre possède différentes zones dans lesquelles sont cultivés des végétaux différents. L'arrosage des différentes zones est géré en fonction des périodes de l'année.
Le contrôleur (Wago 750-849) pilote 16 électrovannes proportionnelles grâce à 2 cartes de sorties PWM 750-511 (cf documentation annexe).
Chaque sortie PWM sert à envoyer une commande à un groupe de 4 électrovannes (soit 1 zone).
L'ouverture d'une électrovanne est fixée par le rapport cyclique du signal de commande qui lui est envoyé : 0%
correspond à la fermeture, 20% à l'ouverture complète, les valeurs intermédiaires permettent une ouverture graduelle entre ces 2 positions.
• Le fonctionnement attendu est le suivant :
État des Vannes Zone 1 Zone 2 Zone 3 Zone 4
Printemps Ouvert à 3/4 Ouvert Ouvert à 3/4 Ouvert
Été Ouvert à 1/4 Ouvert à 1/4 Ouvert à 1/2 Ouvert à 3/4
Automne Fermé Ouvert à 1/4 Fermé Ouvert à 1/2
Hiver Fermé Fermé Fermé Ouvert à 1/4
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Zone 1
Zone 2
Zone 3
Zone 4
2. Gestion du temps.
Il s'agit dans cette partie de déterminer la saison en cours, pour pouvoir ensuite générer les commandes adéquates.
Le programme principal (PLC_PRG) suivant est implanté dans le contrôleur :
La fonction « SysRTCGetTime » fournit la date et l'heure actuelle au format DT# grâce à l'horloge interne de l'automate.
1. Écrire le sous-programme « Arrosage » en langage SFC (sans actions pour le moment) dont les étapes représentent les saisons de l'année ; le programme sera écrit pour l'année 2019.
2. Complétez le programme précédent afin qu'il puissé fonctionner pour les années suivantes.
3. Pilotage des électrovannes.
Extrait de documentation des cartes de commande PWM 750-511 :
Adressage des sorties PWM utilisées par le programme :
Mnémonique Adresse Désignation
Zone1 %QW1 Mot de commande fixant le rapport cyclique de commande des EV de la zone 1 Zone2 %QW3 Mot de commande fixant le rapport cyclique de commande des EV de la zone 2 Zone3 %QW5 Mot de commande fixant le rapport cyclique de commande des EV de la zone 3 Zone4 %QW7 Mot de commande fixant le rapport cyclique de commande des EV de la zone 4
1. Écrire, sous formes d'actions d'entrée programmées en langage ST, les consignes de rapport cycliques des 4 zones en fonction des saisons.
TD6 Chaîne de Fabrication de sucre
1. Présentation du système.
Il s’agit d’automatiser un des appareils de la chaîne de fabrication du sucre à partir de la betterave.
Le jus sucré est extrait de la betterave puis concentré par évaporation de l’eau et enfin cristallisé dans des appareils de cuisson. Le jus extrait contient des cristaux de sucre et du sirop. Pour séparer ces deux constituants, on utilise une essoreuse rotative. Cet appareil fait l’objet de l’étude qui va suivre.
L'essoreuse est constituée d’un tamis en forme de bol qui est entraîné en rotation à grande vitesse par un moteur MB à 1500 tours/minute. Le jus extrait de la betterave est introduit à l’intérieur, et par l’effet de la force centrifuge, le sirop traverse le tamis et est récupéré sur les parois de la cuve tandis que les cristaux restent prisonniers.
Lorsque l’épaisseur de cristaux est suffisante la rotation du bol est arrêtée puis inversée à petite vitesse et un couteau racleur (mu par un vérin VR) vient décoller les cristaux du tamis.
Le synoptique correspondant est donné en annexe 1, la liste des E/S et variables utilisées en annexe 2.
Le programme d'automatisation est implanté dans un API Wago 750-849 muni de :
– 1 carte d'entrées T.O.R 750-430
– 1 carte de sorties T.O.R 750-530
– 1 carte d'entrées analogiques 750-467(annexe 4)
Le programme principal « PLC_PRG », écrit en langage CFC, a la structure donnée en annexe 3.
2. FONCTIONNEMENT NORMAL.
• État initial : La cuve est supposée à l’arrêt et le couteau racleur en position haute.
L’opérateur lance le cycle en basculant le commutateur Ma/Ar en position « Marche ».
• Le bol est mis en rotation, et lorsque la petite vitesse est atteinte, on introduit le jus de betterave et on commande la grande vitesse (la grande vitesse est atteinte avant que le poids maximum soit atteint)
• Le frein est actionné quand le système de pesage détecte le poids maximum.
Le bol s’arrête alors et la rotation est inversée pendant que le couteau racleur réalise cinq va et vient successifs en petite vitesse.
• Un lavage à l’eau permet de dissoudre les cristaux restants, l’essoreuse s’arrête lorsque le poids nul est retrouvé.
• Suivant la position du commutateur Ma/Ar le cycle reprend ou non.
1. Proposez une association « vérin + distributeur » pour VR.
2. Établir le grafcet de production normale « GPN » en langage SFC traduisant le cahier des charges ci-dessus. (la déclaration des entrées / sorties doit apparaître, conformément au bloc GPN de l'annexe 3 et à la liste des variables décrites dans l'annexe 2).
3. Établir le programme « Mesures » en langage ST permettant de fournir au programme « GPN » les informations 'MH', 'MZ', 'VH', 'VL' et 'VZ' à partir des valeurs mesurées sur les entrées analogiques.
3. Anomalies de fonctionnement.
Deux anomalies de fonctionnement peuvent apparaître :
• L’arrêt d’urgence provoqué par l’opérateur de conduite lorsqu’il détecte visuellement un défaut de fonctionnement. L’appui sur Aur provoque alors la ré initialisation du GPN et la mise en œuvre du grafcet d’urgence GUR :
• Le frein est activé jusqu'à atteindre la vitesse nulle
• On attend alors que l'arrêt d'urgence ait été déverrouillé, et que le commutateur soit positionné sur
« arrêt ».
• Le bol est alors entraîné en vitesse lente, dans le sens « raclage », et le couteau effectue parallèlement un aller-retour.
Un nouveau cycle ne peut recommencer qu’après que le bouton Aur a été déverrouillé et que l’essoreuse a retrouvé son état initial.
• Lors de l’introduction du jus, un incident majeur de fonctionnement est provoqué par un déséquilibre de la charge dans le bol, appelé « balourd », entraînant une vibration importante. Cette anomalie est détectée par le capteur Ba.
Lorsque cet incident se produit, le grafcet de production normal GPN est figé et le grafcet de balourd GBA est lancé :
• Le frein est activé jusqu'à atteindre la vitesse lente
• Le moteur est alors commandé en petite vitesse
• Au bout d’une minute si le balourd a disparu le cycle normal reprend, sinon la procédure définie par le GUR est mise en œuvre.
4. Établir le grafcet de balourd « GBA » en langage SFC traduisant le cahier des charges ci-dessus. (la déclaration des entrées / sorties doit apparaître, conformément au bloc GBA de l'annexe 3 et à la liste des variables décrites dans l'annexe 2).
5. Établir le grafcet d'urgence « GUR » en langage SFC traduisant le cahier des charges ci-dessus (la déclaration des entrées / sorties doit apparaître, conformément au bloc GUR de l'annexe 3 et à la liste des variables décrites dans l'annexe 2).
6. Complétez le nom des entrées permettant le figeage et la ré initialisation du programme SFC géré par le bloc 'GPN'.
7. Prendre en compte la gestion des sorties TOR par les trois programmes SFC :
– En déclarant les actions comme variables internes à chaque programme SFC
– En créant un sous programme comportant une équation logique pour chaque sortie TOR, activées en
Automatisme TD M2102
Annexe 1 : Synoptique du système
IUT de Toulon Département GEII 24/44
VR
Eau de rinçage
Jus de
betterave
Annexe 2 : Liste des variables utilisées
Entrées TOR
Nom Adresse Commentaires
Ma_Ar %IX2.0 Commutateur à deux positions : '1' si position « Marche », '0' si, position « Arrêt » Aur %IX2.1 Arrêt d'urgence (type NF)
Ba %IX2.2 Détecteur de balourd ('1' si balourd)
CrH %IX2.3 Fin de course : '1' si Racleur en position haute CrL %IX2.4 Fin de course : '1' si Racleur en position basse
Entrées Analogiques
Nom Adresse Commentaires
Mes_Masse %IW0 Mot délivré par l'entrée analogique EA1 de la carte 750-467. Le capteur correspondant délivre un signal variant de 0 à 10V lorsque la masse mesurée dans l'essoreuse varie de 0
Mes_Masse %IW0 Mot délivré par l'entrée analogique EA1 de la carte 750-467. Le capteur correspondant délivre un signal variant de 0 à 10V lorsque la masse mesurée dans l'essoreuse varie de 0