Torréfacteur Industriel

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1 LP SARI parcours AS TP d'automatismes : Torréfacteur Industriel durée : 6h Torréfacteur Industriel 1 Présentation du système Partie opérative La partie opérative à automatiser consisté en une machine à torréfier le café, reproduisant à échelle réduite, un fonctionnement industriel : Grains de Café Verts - Choix recette - Chauffage - Brassage - Chargement / évacuation Machine à torréfier fig.1 : Synoptique Café torréfié Le système comporte une cuve au sein de laquelle vont se dérouler le chauffage et le brassage du café. Un couvercle motorisé permet le chargement des grains par le haut. Une pale rotative commandée en vitesse variable permet de réaliser le brassage de la matière d œuvre, tandis qu'une résistance chauffante à ailette disposée sous la cuve assure son chauffage. fig.2 : vue de profil du malaxeur IUT de Toulon département GEII LP SARI

2 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 Les éléments mis en jeu au niveau de la P.O sont synthétisés dans le tableau suivant : Désignation Repère Rôle Fonction Moteur Triphasé M1 Mise en rotation des pales du malaxeur actionneur Moteur Triphasé M2 Montée descente du couvercle actionneur Résistance Triphasée R Chauffage de la cuve actionneur Ailettes Diffusion de la chaleur produite par la résistance effecteur Couvercle Isolation du contenu de la cuve effecteur Pâle Brassage des grains effecteur Sonde PT 100 PT100 Mesure de la température de chauffe capteur Fin de course FDC Haut Détection de la butée haute du couvercle détecteur Fin de course FDC Bas Détection de la butée basse du couvercle détecteur Fin de course FDC Haut Détection de la butée haute du couvercle détecteur Cellule photo électrique Cellule Niveau Détection «niveau plein» atteint dans la cuve détecteur Capteur inductif Position pâle Détection de la position de la pâle permettant l'ouverture du couvercle détecteur Le schéma électrique de la partie puissance est disponible en annexe. 1 Partie commande La P.C est bâtie autour d'un API M340 avec la configuration suivante : Rack 4 emplacements : XBP 0400 Alimentation DC 24V / 0,45A : CPS2000 CPU Modbus/ethernet : P v2.10 Adresse IP : Carte 16 e TOR DC 24V : DDI 1602 Carte 16 S TOR à Relais : DRA 1605 Carte 2E analogiques universelles / AMI 0410 Partie Relation Le pupitre opérateur regroupe : un ensemble de commandes et signalisation (voyants, B.P et Inter). Ceux-ci permettent le pilotage manuel de chaque actionneur (lorsque le mode manuel est sélectionné) et la visualisation rapide des détecteurs du système Une IHM tactile Magelis STU655 (IP : ) : Cette interface permet à l'opérateur le choix du mode de fonctionnement : Manuel ou Automatique. Dans ce dernier cas, l'utilisateur peut choisir entre 3 recettes prédéfinies. Le mode manuel duplique les commandes et signalisations du pupitre et permet de visualiser la température de chauffe ainsi que la vitesse de rotation de la pâle. Les pages disponibles sur l'ihm sont données en annexe 2. IUT de Toulon département GEII 2/13

3 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 L'implantation électrique des équipements mis en jeu est faite dans deux armoires distinctes : l armoire «P.O» et l'armoire «P.C/P.R». Deux paires de connecteurs DB9 et DB15 reliées par une nappe de fils permettent de relier la P.O à la P.C. Le lien entre l'ihm et la P.C est assuré par le réseau ethernet selon un protocole Modbus TCP. 2 Cahier des charges Le système prend en charge deux modes de fonctionnement : manuel et automatique. Mode manuel : En sélectionnant ce mode avec la touche adéquate de l'ihm, l'utilisateur peut : - Piloter la montée/descente du couvercle via les touches correspondantes sur l'ihm, les deux boutons poussoirs du pupitre ou encore les deux boutons poussoirs de la P.O (Si le sélecteur «Maintenance» est activé). - Activer la rotation de la pâle en petite, moyenne ou grande vitesse grâce au sélecteur 4 positions du pupitre. - Observer la température de chauffe ainsi que la vitesse de rotation de la pâle. - Visualiser l'état des détecteurs. Mode automatique : En sélectionnant ce mode avec la touche adéquate de l'ihm, l'utilisateur peut choisir entre quatre recettes ayant les caractéristiques résumées dans le tableau suivant : Recette Durée de chauffe Température de chauffe Vitesse de brassage Mocha 3 mn 55 C MV Arabica 4 mn 30 s 60 C PV Robusta 2 mn 75 C GV IUT de Toulon département GEII 3/13

4 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 Une fois la recette choisie, la séquence opérée est la suivante : - L'opérateur appuie sur «BP_Malaxeur_On», la régulation de température est alors enclenchée - Une fois la température de consigne atteinte, le couvercle s'ouvre - Le système attend que la cuve soit remplie et que l'opérateur appuie sur le B.P de fermeture du pupitre - Le couvercle est refermé - La pâle est mise en rotation pendant la durée définie - La régulation est stoppée et la pâle arrêtée dans une position rendant possible l'ouverture du couvercle. - Le système attend que la température soit redescendue en dessous de 40 C pour pouvoir débuter un nouveau cycle A tout moment, le passage en mode manuel ou l'appui sur un arrêt d'urgence provoque la réinitialisation du grafcet gérant le mode automatique. 3 Préparation Q1) Sur la partie puissance du schéma électrique du système fournis en annexe, relevez les différents préactionneurs de ce système et indiquez pour chacun : leur désignation, leur rôle et leur fonctionnement. Q2) Repérez les arrêts d'urgence du système. Sur quelles parties du système agissent-ils? Indiquez tous les équipements concernés. Q3) D'après la présentation de la P.O précédente et les schémas électriques donnés en annexe, expliquez quelles sont les sécurités mises en œuvre lors de la montée/descente du couvercle? Q4) A l'aide du schéma, donnez les équations logiques des contacteurs correspondants en fonction de ces sécurités et des sorties de l'api %Q0.2.8 («monter couvercle») et %Q («descendre couvercle»). Q5) Établir le grafcet correspondant au fonctionnement automatique de ce système, en utilisant la syntaxe SFC et les noms de variables proposés en annexe 3. IUT de Toulon département GEII 4/13

5 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 4 Travail à réaliser L'application à réaliser comprendra 5 sections de programme : Nom Langage Tâche Description Sorties LD MAST. Gère le pilotage des différentes sorties. Chaque sortie est le résultat d'une équation logique dépendant : - du mode de fonctionnement (Auto ou Manu) - Des B.P du pupitre et des bits de l'ihm (mode manu) - Des ordres de commande du grafcet (si mode auto actif). Gère le positionnement d'un bit «Auto_Manu» ('1' si mode automatique, '0' sinon) GPN SFC MAST. Gère le grafcet de production normale. Il s'agit d'un grafcet linéaire correspondant à la séquence décrite dans le cahier des charges. Les paramètres de recette sont mémorisés à la sortie de l'étape initiale. Ce programme pilote des bits internes qui seront utilisés par «Sorties» pour activer les sorties correspondantes lorsque le mode «Auto» est actif. Secu FBD MAST. Bloc chargé de réinitialiser GPN en cas d'arrêt d'urgence Regul ST FAST (100ms). Assure une régulation de température TOR par hystérésis à ± 0,3 C autour de la consigne, lorsque le bit «régulation de température» est activé dans GPN. La sortie de ce bloc est un bit interne qui sera utilisé par «Sorties» pour piloter la résistance chauffante. Calc ST MAST. Calcule la température en degrés (variable «temperature») et la vitesse en Tr/mn (variable «info_vitesse_pale») à afficher dans l'ihm. IUT de Toulon département GEII 5/13

6 Annexe 1 : Schémas électriques (1)

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8 Transmetteur PT100 : 0,1 V / C

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12 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 Annexe 2 : Écrans de l'ihm Écran d'accueil Cycle Automatique Mode manuel IUT de Toulon département GEII 12/13

13 LP SARI - Torréfacteur Industriel - S2 Entrées : Annexe 3 : Variables Sorties : Internes (Liens avec IHM) : IUT de Toulon département GEII 13/13