TP Numéro 1. AUTOMATIQUE LOGIQUE (programmation et simulation) Durée: 2 heures

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1 TP Numéro 1 AUTOMATIQUE LOGIQUE (programmation et simulation) Durée: 2 heures On considère dans ce sujet un dispositif de remplissage de bacs. Le dispositif concerné est représenté sur la figure ci-dessous, ainsi que le grafcet point de vue partie opérative correspondant. Les deux bacs sont utilisés de manière similaire Le bac 1 est vide lorsque le niveau est au-dessous de b1. Il est plein lorsque le niveau est au-dessus de h1. A l'état initial, les 2 bacs sont vides. Au moment où l'on appuie sur le bouton poussoir m, les 2 bacs se remplissent grâce à l'ouverture des vannes V1 et V2. Dès qu'un bac est plein, par exemple le bac 1, on arrête son remplissage (fermeture de la vanne V1) et on commence à utiliser son contenu (ouverture de la vanne W1). Lorsque le bac 1 est vide, on ferme la vanne W1. Le remplissage ne pourra recommencer que lorsque les 2 bacs seront vides. Ce remplissage sera déclenché par pression sur le bouton poussoir m. La table d affectation des entrées/sorties n est pas imposée. Les réponses aux différentes questions posées seront données sur le document réponse 1 ) Proposer une table d affectation des entrées/ sorties. 2 ) Vu l énoncé, indiquer le type de capteur utilisés (NO ou NF). Justifier votre réponse pour le capteur h1 et le capteur h2. 3 ) Indiquer sur le document réponse la réceptivité n 5.

2 4 ) Effectuer la programmation du Grafcet codé automate. 5 ) Valider le fonctionnement de ce grafcet en présence de l examinateur Le remplissage des bacs ne peut être demandé qu à la condition d avoir attendu au moins 15 minutes (pour la simulation 15 secondes) avant d appuyer sur le bouton poussoir m. 6 ) Faire apparaître EN ROUGE sur le document réponse les modifications apportées sur le grafcet point de vue partie opérative(temporisation T3) 7 ) Compléter le document réponse en indiquant la réceptivité modifiée et le label permettant de faire apparaître la temporisation T3. 8 ) Programmer puis valider le fonctionnement de ce grafcet en présence de l examinateur De plus, pour tenir compte des opérations de maintenance et de synchronisation au sein de l entreprise, le grafcet de fonctionnement doit être stoppé à l étape initiale lorsque 6 cycles (pour la simulation 2 cycles) de fonctionnement ont été réalisés. La réinitialisation du compteur C2 se fait en appuyant sur un bouton RESET. 9 ) Faire apparaître EN VERT sur le document réponse les modifications apportées sur le grafcet point de vue partie opérative. 10 ) Compléter le document réponse en indiquant la réceptivité modifiée et le label permettant de faire apparaître le compteur. 11 ) Programmer puis valider le fonctionnement de ce grafcet en présence de l examinateur

3 DOCUMENT REPONSE AUTOMATIQUE LOGIQUE Table d affectation d entrées/sorties Types de capteurs utilisés et justification Entrées Code automate Sorties Réceptivité n 5 GRAFCET POINT DE VUE PARTIE OPERATIVE Réceptivité programmée et label programmé avec temporisation Réceptivité programmée et label programmé avec compteur

4 TP Numéro 5 REGULATION Durée : 2 heures MISE EN OEUVRE D UNE BOUCLE SIMPLE DE REGULATION DE DEBIT Le schéma TI de l installation étudiée est le suivant: W FIC Y R2 R1 X FY I/P FT Bâche d eau Pleine échelle du capteur de débit: Régulateur de type mixte L/h 1 ) Effectuer la mise sous pression et mise sous tension des appareils nécessaires à l étude de cette boucle de régulation. 2 ) Mener autour du point de fonctionnement 400 L/min un essai d identification en boucle fermée suivant la méthode de Ziegler et Nichols présentée en annexe. 3 ) Déterminer les valeurs de la bande proportionnelle, de la constante de temps intégrale et de la constante de temps dérivé du régulateur d après les résultats obtenus 4 ) Régler le régulateur. Vérifier la qualité de la boucle de régulation autour du point de fonctionnement en utilisant les critères de votre choix (précision, rapidité, amortissement...)

5 Méthode de Ziegler et Nichols Cette méthode, mise au point en 1942, est la plus connue des méthodes pratiques de réglage des boucles de régulation. Elle s applique aussi bien à un procédé autoréglant qu à un procédé intégrateur, à condition néanmoins qu il soit possible de le mettre en pompage (oscillations juste entretenues). L avantage de cette méthode est qu il n y a pas besoin de connaître la fonction de transfert du procédé et que le réglage (sans calcul compliqué) se fait directement sur le site. Après avoir porté la mesure près du point de consigne désiré (manuellement ou automatiquement avec des valeurs «neutres» des paramètres PID), le régulateur est réglé en action proportionnelle seule. Le gain Gr du régulateur est alors augmenté progressivement avec,à chaque augmentation, déplacement du point de consigne (+ ou - 10% de la valeur de consigne) jusqu à l obtention du pompage sans que l organe réglant ne soit jamais en saturation. Le gain critique du régulateur est le plus petit gain qui permet l entretien des oscillations. La période d oscillation Tosc est mesurée sur l enregistrement. Les réglages préconisés par Ziegler et Nichols, en fonction de la structure du régulateur utilisé, sont donnés dans le tableau ci-dessous: Gr P PI PI parallèle 2 2,2 Tosc 1,2 2,2 Ti maximu m Td Tosc PID série 3,3 Tosc 4 Tosc 4 PID parallèle 1,7 0,85.Tosc Tosc. 13,3 PID mixte 1,7 Tosc 2 Tosc 8 Ces valeurs peuvent ne pas convenir au cahier des charges, le dépassement pouvant être trop important; il faut alors légèrement modifier ces réglages (par exemple en diminuant le réglage Gr) Rappel: gain du regulateur = bande proportionnelle / 100

6 TP NUMERO 2 et NUMERO 4 ELECTROTECHNIQUE Durée : 2 heures 1 ) Phase de préparation: Relever les caractéristiques du moteur. (sur plaque signalétique) Relever la tension composée disponible en sortie du transformateur triphasé. Déduire des relevés: - le couplage des enroulements du moteur asynchrone - la vitesse de synchronisme du moteur sur réseau 50 Hz. 2 ) Démarrage direct : Le schéma théorique des circuits de puissance et de commande du moteur, suivant la norme NF C , est représentée sur la figure ci-dessous. A partir de la platine de démarrage direct mise à disposition en salle de TP, indiquer la ou les distinctions entre le circuit de commande théorique et le circuit de commande pratique câblé sur la platine. 3 ) Manipulation en démarrage direct Le circuit de commande est alimenté en 24 Volts alternatif par l intermédiaire d un transformateur torique 230V/24V. Câbler le circuit de commande. Câbler le circuit de puissance (les trois phases proviennent du transformateur triphasé) et coupler le moteur. Ajouter le ou les appareils nécessaires au relevé du courant par fil de ligne sur oscilloscope et de la vitesse de rotation. Faire vérifier votre montage par l examinateur. Effectuer le relevé sur oscilloscope du courant par fil de ligne et de la vitesse pendant la phase de démarrage. Déterminer la valeur maximale atteinte par le courant par fil de ligne pendant le démarrage et le temps de démarrage.

7 4 ) Démarrage étoile-triangle. On met à disposition un bloc de démarrage étoile-triangle dont le schéma électrique est fourni ci-dessous.. Schéma du circuit de puissance schéma du circuit de commande 5 ) Manipulation en démarrage étoile-triangle Le circuit de commande est alimenté en 24 Volts alternatif par l intermédiaire d un transformateur torique 230V/24V. Câbler le circuit de commande. Câbler le circuit de puissance (les trois phases proviennent du transformateur triphasé). Ajouter le ou les appareils nécessaires au relevé du courant par fil de ligne sur oscilloscope et de la vitesse de rotation.. Faire vérifier votre montage par l examinateur. Effectuer le relevé sur oscilloscope du courant par fil de ligne et de la vitesse pendant la phase de démarrage. Déterminer la valeur maximale atteinte par le courant par fil de ligne pendant le démarrage et le temps de démarrage

8 4 ) Démarrage par moto-variateur. On met à disposition un moto-variateur. Relever la plaqure signalétique du moto-variateur. Paramétrer le régulateur pour que la vitesse maximale soit de 1500 tr /min, la vitesse minimale de 0 tr/min, le temps d accélération pour passer de la vitesse minimale à la vitesse maximale soit de 4 secondes. 5 ) Manipulation par moto-variateur Alimenter le moteur par le moto-variateur et coupler le moteur. Déverrouiller le moto-variateur. Ajouter le ou les appareils nécessaires au relevé du courant par fil de ligne sur oscilloscope et de la vitesse de rotation. Faire vérifier votre montage par l examinateur. Effectuer le relevé sur oscilloscope du courant par fil de ligne et de la vitesse pendant la phase de démarrage. Déterminer la valeur maximale atteinte par le courant par fil de ligne pendant le démarrage et le temps de démarrage. 6 ) Réglage du courant maximal : L objectif de cette partie est de déterminer expérimentalement la valeur du paramètre d accélération suivant un cahier des charges. Cahier des charges : le courant nominal du moteur est ici de 1,75 A en valeur efficace => environ 3 A en valeur maximale. On souhaite que le courant maximale soit égal à 5 A au démarrage Manipulation : Modifier le temps d accélération pour passer de la vitesse minimale à la vitesse maximale. Effectuer le relevé sur oscilloscope du courant par fil de ligne Déduire du relevé la valeur maximale atteinte par le courant. Si Imax<5A => diminuer le temps d accélération ; Si Imax>5A => augmenter Reprendre l essai à partir du premier point jusque Imax= 5A Indiquer dans votre compte-rendu la valeur du paramètre temps d accélération.

9 TP n 5 Automatique et Electrotechnique (2 heures) On souhaite dans cette manipulation effectuer la programmation et le câblage de la partie commande et de la partie puissance d un moteur. PHASE DE DEMARRAGE DIRECT : Le schéma des circuits de puissance et de commande du moteur, suivant la norme NF C , est représentée sur la figure ci-dessous. Relever les caractéristiques du moteur. (sur plaque signalétique) Rappeler la tension composée disponible en salle d électrotechnique En déduire le couplage des enroulements du moteur asynchrone. Réaliser le câblage en fil volant de la partie commande alimenté sous 24 Volts alternatif. On ajoutera sur la commande représenté ci-dessous un voyant lumineux rouge permettant d indiquer la présence tension. Faire vérifier par l examinateur puis tester. Réaliser le câblage en fil volant de la partie puissance Faire vérifier par l examinateur puis tester. PHASE DE DEMARRAGE DIRECT ET D ARRET TEMPORISE Cahier des charges : Un moteur M est mis en fonctionnement par pression sur un bouton poussoir S2 de type NO, arrêté 10 secondes après avoir pressé un bouton poussoir S3 de type NO. Le bouton S1 est enlevé du montage. KA2) Deux éléments supplémentaires sont donc nécessaire : Une temporisation implanté sur un contacteur KM2(ou contacteur auxiliaire Le principe de la partie commande est donc le suivant, le contact temporisé NC d une temporisation monté sur KM2 (ou KA2) remplace le bouton S1. Le bouton S3 type NO permet de commander le passage du courant dans la bobine de KA2 ou KM2. Le maintien du courant dans la bobine de KA2 ou KM2 se fait par un contact NO de KA2 ou KM2 en parallèle avec S3. Dessiner le nouveau schéma de câblage de la partie commande Faire vérifier par l examinateur Réaliser le câblage en fil volant de la partie commande alimenté sous 24 Volts alternatif. On ajoutera sur la commande un voyant lumineux rouge permettant d indiquer la présence tension. Faire vérifier par l examinateur, tester et critiquer la solution proposée.

10 PHASE DE DEMARRAGE DIRECT ET D ARRET TEMPORISE COMMANDE PAR AUTOMATE L armoire précédemment câblée restera câblée pour la partie puissance mais les trois phases partant de la prise triphasée seront enlevés. L armoire est totalement décâblée au niveau de la partie commande. Programmation sur automate Proposer une table d affectation d entrée-sortie de S1, S3 et KM1 en tenant compte des connexions présentes sur les modules d entrée-sortie de l automate. Programmer une structure grafcet à trois étapes permettant : - de passer de l étape initiale de repos 0 à l étape suivante 1 de«mise en en fonctionnement du contacteur KM1» par pression sur S1 de type NO - de passer de l étape 1 à l étape 2 par pression sur S3 de type NO. A l étape 2, le contacteur KM1 est encore commandé et on active une temporisation T1 de 10 secondes. - De passer de l étape 2 à l étape 0 lorsque la temporisation T1 de 10 secondes est terminée. Cablage Réaliser le câblage en fil volant des boutons poussoirs S1 et S3 sur les entrées de l automates. Rappel : une entrée vaut 1 quand elle est traversée par un courant (diode allumée) continue dû à une source de tension continue 24 Vcc. Réaliser le câblage en fil volant de la sortie de l automate et de la bobine du contacteur KM1. Rappel : une sortie d automate est un interrupteur. Un contacteur travaille quand sa bobine est traversé par un courant alternatif. Faire vérifier par l examinateur. Tester le bon fonctionnement de la partie commande puis de la partie puissance.