COMMANDER la puissance par MODULATION COMMUNIQUER

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1 SERIE 4 MODULER - COMMUNIQUER Fonctions du programme abordées : COMMANDER la puissance par MODULATION COMMUNIQUER Objectifs : Réaliser le câblage d un modulateur d après le schéma de puissance et de commande, Vérifier les performances attendues du modulateur, Utiliser un logiciel de DAO pour compléter un schéma ou modifier un schéma, Mettre en œuvre un modulateur communiquant utilisant une liaison série Modbus, Mise en situation : Dans le cadre de la rénovation d un surpresseur il a été décidé de remplacer les variateurs de vitesse de type ATV16 (Schneider Electric) par des variateur de vitesse communiquant type ATV31. Dans ce TP vous allez câbler un variateur de vitesse, en vérifier le fonctionnement et les performances,et vous explorerez certaines des possibilités qu offrent la commande de ces variateurs par liaison série Modbus. FONCTION MODULER : QUESTION n 1 : QUESTION n 2 : D après le schéma de câblage fourni ainsi que d après les informations présentent dans la documentation de l ATV 16, indiquez le rôle des bornes «COM», «AIV» et «+ 10 V» ainsi que celui de bornes FW et RV. Complétez avec le logiciel «TRACE ELEC PRO», le schéma de commande du variateur ATV16 en vous inspirant du schéma de câblage fourni. (Ouvrir avec le gestionnaire de fichier du logiciel l archive nommée «ATV16» qui se trouve sur le serveur sti3 élève dans le répertoire Terminale/Bac TELK/ATV16/) Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 1 sur 8 -

2 QUESTION n 3 : QUESTION n 4 : QUESTION n 5 : Réalisez le câblage du schéma de câblage fourni et raccorder le moteur à la platine. Appelez l examinateur, faites le couplage des enroulements, mettez en fonctionnement le sous système et vérifiez son bon fonctionnement. Configurez le modulateur d énergie (l ALTIVAR 16) en vous aidant de la documentation constructeur : Vitesse maximale du moteur : 1100 tr/mn ( sachant que la fréquence des signaux est de 50 Hz lorsque le moteur tourne à sa vitesse nominale réglez HSP ) Vitesse minimale du moteur : 700 tr/mn ( sachant que la fréquence des signaux est de 50 Hz lorsque le moteur tourne à sa vitesse nominale réglez LSP ) Temps d accélération et de décélération du moteur : 3s Protection thermique du moteur. (A vous de la déterminer selon les indications de la plaque signalétiques du moteur ) QUESTION n 6 : QUESTION n 7 : Faites vérifier vos réglages par le professeur. Relevez à l oscilloscope l allure de la tension aux bornes du moteur et celle du courant absorbé pour deux vitesses différentes à I = I nominal. Commentez ces deux courbes. Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 2 sur 8 -

3 SCHEMA ELECTRIQUE PE N L1 X1/1 X1/2 X1/3 Q1 230 / V X3/10 q1 0 V X3/11 X3/1 KM1 1 S0 2 T N L1 SB SC SA ALTIVAR 16 U/T1 V/T2 W/T3 COM AIV FW RV X3/2 X2/1 SB X2/3 X2/4 X2/5 X2/7 X2/8 X2/9 X2/2 SC X1/4 X1/5 X1/6 3 km U M1 1 V1 3 ~ W1 X3/7 X3/8 X3/9 S X3/3 A1 S3 3 3 KM1 A2 4 4 Ne pas décâbler la partie entourée de pointillé noir Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 3 sur 8 -

4 SC SB COM AIV + 10 AIC + 24 FW RV IMPLANTATION DE LA PLATINE : LS1 D25 31 A 65 ALTIVAR 16 X2/1 à X2/9 X1/1 à X1/3 X1/4 à X1/6 X3/1 à X3/11 Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 4 sur 8 -

5 FONCTION COMMUNIQUER : Généralités : Les moteur des groupes motopompes sont commandés par modulation d énergie par des variateurs de vitesse ATV31 ( communiquant ) La plaque signalétique d un de ces moteurs asynchrones est la suivante : LEROY Mot. 3 ~ A1S SOMER n IP 54 I cl. F 40 C S1 V Hz min - 1 KW cos , , ,2 A QUESTION n 8 : Déterminez la référence du variateur adapté au moteur sachant que nous avons un réseau 400V triphasé + N + PE. ( annexe 2 doc. technique ATV31 ) Vérification des réglages du variateur de vitesse : QUESTION n 9 : Mettez sous tension l armoire électrique en n oubliant pas les EPI si nécessaires. En présence de l examinateur, vérifiez la valeur des principaux paramètres suivants du variateur et les régler si nécessaire. menu : Réglage paramètre : Valeur du paramètre : Temps de la rampe de d accélération ACC 1 s Temps de la rampe de décélération dec 1 s SET - Grande vitesse (Fréquence maximale en sortie du variateur) HSP 35 Hz Petite vitesse (Fréquence minimale en sortie du variateur) LSP 0 Hz Protection thermique du moteur Ith I N moteur Tension nominale lue sur la plaque signalétique du moteur UnS Fréquence nominale lue sur la plaque signalétique du moteur FrS Lire sur la plaque drc - Courant nominal lu sur la plaque signalétique du moteur ncr signalétique du Vitesse nominale lue sur la plaque signalétique du moteur nsp moteur Cosinus phi lu sur la plaque signalétique du moteur COS Configuration de l automate et du variateur pour la communication : Sur notre platine, l automate TSX 37 est muni d une carte de communication PCMCIA SCP 114 et le variateur est muni d un module de communication. Ce matériel permet une communication série asynchrone en HALF-DUPLEX multipoint utilise le protocole de communication MODBUS RTU qui est un protocole créant une structure hiérarchisée. (un maître et plusieurs esclaves).grâce à la communication, on peut accéder aux registres de chaque démarreur contrôleur et du variateur. Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 5 sur 8 -

6 QUESTION n 10 : Expliquez la communication SERIE ( voir fichier cours «communication») QUESTION n 11 : Expliquez la communication en HALF-DUPLEX ( voir fichier cours «communication») Il faut que le maître (automate) et l esclave (variateur) utilisent le même protocole, la même vitesse de transmission, la même parité QUESTION n 12 : Pour la configuration du variateur : Vérifiez les paramètres de communication MODBUS et réglez si nécessaire le variateur pour qu il puisse communiquer. (Menu COM- du variateur) Menu : Réglage Paramètre : Valeur du paramètre : Adresse MODBUS du variateur Add 2 COM - Vitesse de transmission tbr Format de transmission (1bit start + 8 bits de données + 1bit parité + 1bit stop) tfo 8E1 Déverrouillage du variateur : QUESTION n 13 : Sans remettre sous tension le variateur, ouvrez le programme «Plus_moins_vite.stx» à l aide du logiciel PL7 Micro. Enregistrez le sous votre nom. Vérifiez que les réglages des paramètres de communication de la carte de communication de l automate soit en adéquation avec le réglage du variateur. Remarque : Dans le cas du surpresseur la variation de vitesse est gérée par l automate de telle sorte que si la pression diminue dans les canalisations on augmente la vitesse du groupe motopompe. Dans le programme suivant «plus_ou_moins vite.stx», afin de simplifier l étude, l accélération et la décélération du moteur ne sont pas commandées par l automate mais par de simples boutons poussoirs. La consigne de vitesse du variateur sera appliquée par le bus en modifiant le contenu du registre 8502 au niveau du variateur. Les grafcets qui traduisent le fonctionnement du programme sont donnés page Le «graphe DRIVECOM» du constructeur donne la procédure permettant l autorisation du fonctionnement. Le fichier «procédure DRIVECOM» vous guidera pour les prochaines questions QUESTION n 14 : Expliquez ce que représentent les trois variables «ETA» (registre 3201), «MSK» et «CMD» (registre 8501) utilisées dans ce graphe. Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 6 sur 8 -

7 QUESTION n 15 : Expliquez la procédure de mise en service décrite par ce graphe. QUESTION n 16 : Transférez vers l automate et mettez l automate en «RUN» ; affichez sur un même écran le sous programme «chart» et la table d animation 1 QUESTION n 17 : Observez sur la table d animation l état des variables «ETA», «MSK» et «CMD», en mettant en route le variateur. Expliquez leur évolution. Recueil des informations par la Communication : On désire signaler lorsque le variateur se met en alarme. Pour cela, on va faire clignoter une sortie de l automate quand le variateur se met en alarme. QUESTION n 18 : Indiquer le numéro du bit du registre ETA signalant une alarme. QUESTION n 19 : Modifiez le programme afin de commander la sortie %Q2.0 lors qu une alarme apparaît. Aide : L état du bit 5 du registre %MW100 se note ainsi dans le logiciel PL7 micro: %MW100 :X5 QUESTION n 20 : Modifiez la table d animation afin de visualiser %Q2.0. QUESTION n 21 : Téléchargez le nouveau programme. Mettez l automate en «RUN» QUESTION n 22 : Faites démarrer le moteur (étape 11 voir page suivante). Chargez (avec le frein) celui ci afin de créer une surcharge. Indiquez l état de la sortie automate %Q2.0. Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 7 sur 8 -

8 GRAFCET DE CONDUITE 0 «Autoriser grafcet gestion variateur» Arrêt 0 U 1 %I1.7 V1 W1 1 Initialiser grafcet de gestion variateur 1 CMD = 16# 0007 Fin d ordre d arrêt GRAFCET DE GESTION DU VARIATEUR 10 Etape 0 Variateur prêt Afin de simplifier l étude, l accélération et la décélération du moteur ne sont pas commandées par l automate (régulation en fonction de la pression mesurée et la consigne désirée) mais par de simples boutons poussoirs. marche avant arrêt rotation BP accélérer BP ralentir 11 Marche avant Arrêt Accélérer Ralentir Etape 1 10 Incrémentation ou décrémentation du compteur C2 lorsque les BP sont actionnés %X0 %MW101=16#0023 %I1.1 %I1.2 %I1.2 %I1.1 %I1.4 %I CMD=16#000F CMD=16#100F %C2= +1 %C2= +1 %MW20=C2,V %X1 La valeur du compteur C2 est placée dans le mot %MW20 qui correspond à la consigne du variateur Moduler l énergie et communiquer par liaison série Modbus Page 8 sur 8 -