ENSIL 2 ème année - Automatismes Industriels

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Raymond Delisle
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1 ENSIL 2 ème année - Automatismes Industriels Automatismes dans UE-TC-S3 Partiel du mercredi 17 décembre 2014 Durée : 1 H 00 Documents et Calculatrices non autorisés Répondre sur les trois documents réponses joints Les pages 1 à 4 peuvent être dégrafées, les pages 5 à 7 doivent rester agrafées! 1 - PRESENTATION DU SYSTEME «MALAXEUR» : Une usine de teinture de tissus est équipée d'un malaxeur N (voir figure ci dessous). Ce malaxeur reçoit deux produits liquides A et B et des briquettes solubles de coloriage. Les liquides sont pesés par la bascule C et les briquettes sont amenées par un tapis T. La teinture est obtenue par le malaxage de la solution de deux briquettes dans le mélange des deux liquides A et B convenablement dosés par pesage. H 2 - DESCRIPTION DU CYCLE DE PRODUCTION NORMALE : A/ Etat initial du système : Les réservoirs «A» et «B» sont remplis de leurs liquides respectifs et les vannes VA et VB sont fermées ; Le moteur MR du malaxeur «N» est à l'arrêt, et celui-ci est en position verticale (cas de la figure) ; La trappe du réservoir de stockage est fermée ; Le moteur MT du tapis «T» d'amenée des briquettes est à l'arrêt ; La bascule C est vide : son aiguille est en position Po ; La vanne VC est fermée. Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 1/7

2 B/ Fonctionnement : Le cycle de fonctionnement de la production normale est défini par le Grafcet de tâches suivant : 0 S1.Conditions Initiales Les conditions initiales sont : - bascule C vide ; - trappe du réservoir fermée ; - malaxeur en position verticale. 2 3 Peser le mélange 4 Mélange pesé 5 Alimenter en briquettes Briquettes amenées 6 =1 Malaxer et Vidanger le produit Produit malaxé et vidangé Les trois tâches associées à ce Grafcet sont détaillées ainsi : Peser le mélange Cette opération se déroule comme suit : - Ouverture de la vanne VA et pesée du liquide A : l'aiguille de la bascule atteint la position Pa. - Fermeture de la vanne VA et ouverture de la vanne VB permettant la pesée du liquide B. - L'aiguille de la bascule atteint alors la position Pb ce qui entraîne la fermeture de la vanne VB. - Le cycle est alors terminé. Alimenter en briquettes Cette opération se déroule comme suit : - Le moteur MT se met en fonctionnement entraînant le tapis ce qui doit provoquer les chutes successives dans le malaxeur de deux briquettes dont le passage de chacune est décelé par le détecteur infrarouge Pi. - Le moteur MT est alors mis hors tension : le tapis s'arrête et le cycle est alors terminé. Malaxer et Vidanger le produit Cette opération se déroule comme suit : - La vanne VC s'ouvre permettant ainsi l'écoulement total des liquides dans le malaxeur : l'aiguille de la bascule C revient alors en position Po. - Le moteur MR (moteur de rotation du malaxeur) est alors mis en fonctionnement ce qui permet de remuer le mélange, d'activer la solution des deux briquettes afin d obtenir une teinture parfaitement homogène. - Au bout de 30 secondes, la trappe commence à s'ouvrir par la commande du vérin C1, pendant que le moteur MR maintient le malaxage du produit. - Le moteur MP de pivotement à droite de la cuve se met en marche une fois la trappe complètement ouverte (le vérin C1 est complètement rentré). - Le malaxeur pivote vers la droite ce qui permet de verser la teinture dans le réservoir de stockage. Le moteur MR continue à tourner pendant cette phase de vidange, dont la fin est détectée par le capteur pfd. - Le moteur MR s'arrête et le moteur MP change de sens de rotation ce qui permettra à la cuve de revenir en position verticale (position initiale). - La cuve étant en position initiale, le capteur pfg est alors actionné ce qui entraîne l'arrêt du moteur MP et la fermeture immédiate de la trappe. - La trappe étant fermée, le cycle est alors terminé. Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 2/7

3 3 - IDENTIFICATION DES ELEMENTS DU SYSTEME : Les variables d entrées et de sorties sont matériellement définies ainsi : Variables d entrées Variables de sorties Désignation Repère Désignation Repère Capteur bascule vide Po VA vanne vidange réservoir A EVA Capteur bascule niveau liquide A Pa VB vanne vidange réservoir B EVB Capteur bascule niveau liquide B Pb VC vanne vidange bascule C EVC Capteur passage briquette Pi MR moteur rotation malaxeur KM2 Capteur trappe fermée L11 MT moteur tapis briquettes KM1 Capteur trappe ouverte L10 pivotement à droite KM3 MP moteur pivotement cuve Capteur bascule position droite (malaxeur H) pfd pivotement à gauche KM4 Capteur bascule position gauche (malaxeur V) pfg ouverture trappe 14M1 C1 vérin trappe cuve Bouton poussoir «départ cycle» (DCY) S1 fermeture trappe 12M1 Bouton poussoir «initialisation» (INIT) S2 H voyant pupitre opérateur H1 Bouton coup de poing «arrêt d urgence» (ARU) S3 4 DESCRIPTION DE LA CHAINE DE SECURITE : En cas d'incident, le système est arrêté par appui sur le bouton coup de poing ARU (S3) à accrochage mécanique. L énergie est alors coupée sur tous les actionneurs de la partie opérative par une logique câblée, et la partie commande doit être initialisée (forcée à son état initial). Une fois l'intervention de l opérateur terminée, il faudra déverrouiller le bouton ARU (S3), ce qui remettra la partie opérative sous énergie (logique câblée). Ensuite l opérateur devra appuyer sur le bouton poussoir INIT (S2) afin que la machine s initialise, c est-à-dire que la partie opérative devra retrouver son état initial : malaxeur à l arrêt en position verticale, réservoir de stockage fermé, bascule C vide, etc S3 S3 F/GPN > {0,20,40,60} Cette chaine de sécurité qui pourrait être définie par une grille GEMMA fait apparaitre une succession de fonctionnalités qui seront décrites par un Grafcet de Sécurité (GS) représenté ci-contre : Dans ce Grafcet de Sécurité, l étape «103» sera associée à un sousprogramme d initialisation, dont la fonction sera d initialiser la partie opérative. 102 Mettre la PO sous énergie S2 103 Mettre la PO en position initiale 5 TRAVAIL DEMANDE (barème sur 20 pts) : 1/ «Grafcet de Production Normale» (10 pts) : Répondre sur le document réponse 1 11/ Sans se soucier de la «description de la chaine de sécurité», compléter : - la structure des deux sous-programmes «Peser le mélange» et «Malaxer et Vidanger le produit» (le troisième sous-programme «Alimenter en briquettes» est donné) ; - les réceptivités du «Grafcet de tâches». 12/ Quelle est la fonction de l étape «X43»? 2/ Sous-programme d initialisation du «Grafcet de sécurité» (4 pts) : Répondre sur le document réponse 2 21/ Compte tenu de la structure de la partie opérative, proposer un sous-programme d initialisation qui permette à la partie opérative de retrouver son état initial (malaxeur à l arrêt en position verticale, réservoir de stockage fermé, bascule C vide, etc ) suite à un éventuel «arrêt d urgence». Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 3/7

4 3/ Programmation type «Ladder» (4 pts) : Répondre sur le document réponse 2 31/ L initialisation de la partie commande (action de forçage) sera réalisée par un bit système noté «S21» dont la fonction est d initialiser tous les Grafcets du programme. - L écriture de cette ligne de commande est donnée sur ce document réponse 2, justifier l intérêt de l ensemble d informations cerclé en pointillés. 32/ On souhaite que le voyant «H1» image un dysfonctionnement : il devra s allumer en cas d incident (appui sur le bouton «arrêt d urgence») et devra s éteindre quand la partie opérative aura retrouvé son état initial. - Compléter le schéma «Ladder» de commande de ce voyant repéré «%Q H1». 4/ Environnement d un automate (câblage des entrées et sorties) (2 pts) : Répondre sur le document réponse 3 On donne sur le document réponse 3 un extrait du câblage de l automate. Le bouton coup de poing ARU (S3) à accrochage mécanique a une implication programmée (il est pris en compte en entrée) et une implication prioritaire câblée (il est pris en compte sur les sorties). Tel qu il est câblé actuellement, il coupe l énergie sur tous les actionneurs de la partie opérative! On souhaiterait que le voyant «H1» reste sous énergie en permanence afin qu il puisse fonctionner comme indiqué précédemment (allumé en cas d incident, et éteint en position initiale). - Proposer au stylo rouge une modification du câblage de l automate qui permettra de satisfaire ce fonctionnement. Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 4/7

5 DOCUMENT REPONSE 1 NOM : Prénom : Spécialité : «Grafcet de tâches» : Sous programme «Alimenter en briquettes» : 0 40 X KM1 Pi KM1 Pi = X5 Sous programme «Malaxer et Vidanger le produit» : Sous programme «Peser le mélange» : Fonction de l étape «X43» : Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 5/7

6 DOCUMENT REPONSE 2 NOM : Prénom : Spécialité : Sous programme «Initialisater la PO» : 80 X Programmation «Ladder» : Intérêt de cet ensemble d informations : %X101 %Q H1 Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 6/7

7 DOCUMENT REPONSE 3 NOM : Prénom : Spécialité : Environnement d un automate : KM3 KM4 S3 S3 S1 pfd pfg Automatismes Industriels UE TC S3 FR Partiel session 1 du 17/12/14 - Page 7/7

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