CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE

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1 Session 2004 Breve de Technicien Supérieur CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE U42 Auomaismes e logique Durée : 2 heures Coefficien : 2 Aucun documen auorisé. Calcularices inerdies. STATION DE NETTOYAGE EN PLACE (NEP) Toues les paries son indépendanes e peuven êre raiées séparémen Le suje compore 14 pages Page Sommaire : 1 Descripion de la saion de neoyage 2 Grafce de conduie des âches (GC) 3 Tâche de lavage à la soude diluée 3 Tâche de rinçage à : 4 Quesion 1 Quesion 2 Quesion 3 Quesion Barème 9 poins 6 poins 1 poin 4 poins Annexe 1 : Schéma TI Documens réponses 8 9 à 14 Les documens réponses n 1, 2, 3 e 4 son fournis en double exemplaire, un exemplaire éan à remere avec la copie ; l aure servan de brouillon évenuel. Page 1/14

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3 La qualié e la propreé jouen un rôle primordial dans une enreprise d élaboraion de produis alimenaires à base d excédens des levures issues de brasseries. La présence d une unié de neoyage en place (NEP) se révèle indispensable e perme d'éliminer les races de produi e aures conaminans dans les cuves e dans la uyauerie, par circulaion de diverses soluions, sans démonage, ni lavage manuel des appareils. Ces soluions de neoyage son issues de rois produis : soude, acide nirique e peroxyacide ou désinfecan bacéricide. L auomaisaion de cee insallaion es réalisée par un API ainsi qu un pupire opéraeur uilisé par le echnicien de fabricaion. Cee saion se décompose en deux paries : le sockage e la préparaion (non éudiée dans le suje) des soluions acives à des empéraures e concenraion imposées : SOLUTIONS CONCENTRATION TEMPERATURE SEUILS DE CONDUCTIVITE Soluion d acide nirique 3% 20 C CLA Soluion de soude 5% 80 C CLS Soluion de désinfecan 1,5% 20 C CLD Eau 20 C CHE la circulaion dans l unié de fabricaion e la récupéraion ou l évacuaion des soluions suivan leur conducivié e en respecan le cycle décri par le grafce de coordinaion (GC). Voir le schéma TI de cee parie page 9. Sockage cuve 1 de la soluion de soude à 5% e à 80 C Sockage cuve 2 eau chaude à 20 C Sockage cuve 3 de la soluion d acide nirique à 3% e à 20 C Sockage cuve 4 eau froide à 20 C Pompage alerné des différenes soluions Unié de fabricaion à neoyer Tri des soluions suivan leur conducivié Sockage cuve 5 de la soluion de désinfecan à 1,5% e à 20 C Saion de raiemen des effluens Page 3/14

4 A des fins de proecion de l environnemen, l indusriel minimise les rejes des effluens de neoyage. Pour cela un riage des soluions, issues des séquences de lavage e de rinçage, es mis en place en foncion de leur conducivié (voir seuils dans le ableau des variables). Le cycle comple d un neoyage de l unié de fabricaion es décri : par le grafce de conduie des âches de la saion de neoyage (GC) ci dessous : 0 Iniialisaion du compeur de cycle de rinçage à Dépar cycle. Condiions iniiales 1 Prélavage avec l eau chaude à 60 C Fin de prélavage 2 Lavage avec la soude diluée à 5% e à 80 C Fin de lavage à la soude 3 Rinçage à l eau froide à 20 C Fin de rinçage à l eau n 1 4 Lavage avec de l acide diluée à 3% Fin de lavage à l acide Fin de rinçage à l eau n 2 5 Lavage avec la soluion de désinfecan à 1,5% Fin de lavage au désinfecan Fin de rinçage à l eau n 3 par les chronogrammes (à compléer) représenan la succession des produis uilisés ainsi que l évoluion de leur conducivié. Voir documen réponse n 1 page 10. Un volume de lires de chaque produi, injecé dans l unié de fabricaion, es conrôlé par compage des impulsions émises par le débimère FT. Descripion de la âche de lavage à la soude diluée : Lors de l appel de la âche par GC e à condiion que le niveau de soluion soi suffisan e que la empéraure soi aeine, on procède au sous irage de cee soluion. Suie à l ouverure de la vanne de sous irage, le ri de la soluion de reflux s effecue grâce au conducivimére CT : an que le seuil minimal (CLS) de conducivié de la soluion de soude n es pas franchi, la soluion es récupérée sinon elle es rejeée. Le sous irage e le ri se poursuiven an que le volume de 2 m 3 n es pas aein. Page 4/14

5 Descripion de la âche de rinçage à : A chaque appel de la âche par GC e à condiion que le niveau d eau soi suffisan, on procède au sous irage. Après vérificaion de l ouverure de la vanne de sous irage, le ri débue en foncion du numéro du cycle de rinçage e du seuil de conducivié de la soluion à rincer. Dés que le seuil maximal de conducivié de l eau propre (CHE) es aein, l eau de rinçage es récupérée. L opéraion de rinçage se ermine lorsqu un volume de 2 m 3 a ransié par l unié de fabricaion. La synchronisaion enre les âches e le grafce de conduie es assurée par les variables éapes noées X i avec i n de l éape. QUESTION 1 : 11) Compléer les chronogrammes des élecrovannes EV3, EV6 e EV10 à parir de l insan 1 sur le documen réponse n 1. 12) En uilisan le ableau des variables ci dessous e en choisissan l éape 30 comme éape iniiale, écrire le grafce d un poin de vue commande de la âche de rinçage à (GRE). Tableau des variables Variable Type Foncion EV1ou Conac ype NO (conac fermé si vanne ouvere) Fin de course vanne de sous irage de la soude diluée EV1 ouvere EV6ou Conac ype NO (conac fermé si vanne ouvere) Fin de course vanne de sous irage d eau froide EV6 ouvere FT Fron monan issu de la sorie TOR du débimère Impulsion délivrée à chaque passage de 10 lires EV1 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de sous irage de la soude EV2 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de récupéraion de la soude EV3 Elecrovanne monosable ype N0 Elecrovanne de reje des soluions EV4 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de sous irage de l eau chaude EV5 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de sous irage de l acide EV6 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de sous irage de EV7 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de sous irage du désinfecan EV8 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de récupéraion de l eau chaude EV9 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de récupéraion de l acide EV10 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de récupéraion de l eau propre EV11 Elecrovanne monosable ype NF Elecrovanne de récupéraion du désinfecan P2 Conaceur Conaceur de commande de la pompe de sous irage C1,V Mo inerne en décimal Valeur courane du compeur de cycle de rinçage à C2,V Mo inerne en décimal Valeur courane du compeur d impulsions du débimère CHE Bi inerne =1 si CT seuil de conducivié maxi de Déecion du seuil maximal de conducivié (eau propre) l eau CLD Bi inerne =1 si CT> seuil de conducivié mini du désinfecan Déecion du seuil minimal de conducivié (désinfecan) CLA Bi inerne =1 si CT> seuil de conducivié mini d acide Déecion du seuil minimal de conducivié (acide) CLS Bi inerne =1 si CT> seuil de conducivié mini de soude Déecion du seuil minimal de conducivié (soude) LL1 Bi inerne=1 si niveau > seuil bas dans la cuve 1 Déecion du seuil minimal de niveau de soude LL4 Bi inerne=1 si niveau > seuil bas dans la cuve 4 Déecion du seuil minimal de niveau d eau froide TH1 Bi inerne=1 si empéraure aeine dans cuve1 Déecion du seuil minimal de empéraure de soude (80 C) Page 5/14

6 QUESTION 2 : Mise à l échelle e seuils hau e bas du capeur ransmeeur de niveau LT2 L enrée analogique du capeur ransmeeur (linéaire) LT2 es représenée en binaire complémen à 2 sur 16 bis don un bi de signe, cee valeur numérique es noée : LT2N. Cee valeur es converie en une grandeur physique LT2M exprimée en cm e ayan pour valeur supérieure 150,0 cm e pour valeur inférieure 10,0 cm. Voir le ableau ci dessous. Signal ransmeeur LT2 (ma) Valeur numérique LT2N Niveau cuve 2 LT2M (cm) Plage Seuils 22, Dépassemen hau DEFLT2 22, Plage de dépassemen 20, hau 20, ,0 Plage nominale LH2 =1 si LT2M > 140,0 cm 4,0 0 10,0 LL2 =1 si LT2M > 20,0cm 3,995 1 Plage de dépassemen 1, bas 1, Dépassemen bas DEFLT2 Dans ce ableau on défini deux seuils de niveau : LH2 e LL2 ainsi que la surveillance d un défau capeur en cas de dépassemen bas ou hau : DEFLT2. 21) Déerminer une formule de conversion pour la plage nominale, correspondan au bloc (1) du schéma cidessous (laisser les coefficiens sous forme de fracions). LT2 CAN LT2N à Converir en cm (1) LT2M 10,0150,0cm Surveiller les seuils de LT2 (2) LL2 LH2 API Organigramme Surveiller défau capeur (3) DEFLT2 22) En vous aidan du schéma blocs e du ableau cidessus, proposer un organigramme (appelé «Niveau LT2») réalisan : la foncion converir en cm (1) la foncion surveiller les seuils (2) la foncion surveiller un défau capeur (3) Page 6/14

7 QUESTION 3 : Choix du ype de la sorie "impulsion" du débimère FT1 sur l API Afin de déerminer la consommaion en soude concenrée on uilise la sorie impulsion d un débimère dénommé FT1 (calibrage de 0,1l/impulsion). Cee informaion doi êre raccordée sur le bornier du module d enrées TOR de l API, à l emplacemen de la voie n 1. La sorie impulsion à colleceur ouver es disponible suivan deux opions : ype NPN ou ype PNP, voir schéma ci dessous. Sa ension d alimenaion es de 24VDC. Dans nore cas le commun des enrées TOR de l API es relié au poeniel moins (). Ce qui impose le choix de la sorie impulsion de FT1. Compléer le schéma proposé sur le documen réponse n 2 avec le ype de sorie choisi. Sorie impulsion ype NPN de FT1 Module d enrées TOR de l API Sorie impulsion ype PNP de FT1 24VDC 7 Page 7/14

8 QUESTION 4 : Liaison numérique enre pupire opéraeur e API Un pupire opéraeur es connecé à l auomae via une joncion du ype «boucle de couran». Cee joncion perme la ransmission d informaions alphanumériques, elle es du ype série asynchrone en mode full duplex. 41) Quelle es la significaion de l expression «pupire opéraeur passif» sur le schéma de la liaison? 42) Le consruceur préconise d uiliser un câble à deux paires orsadées blindées de secion 0,6 mm² e de raccorder le blindage côé API. Compléer le schéma de cee liaison sur le documen réponse n 3. Alimenaion 24VDC, couran 100mA maxi Récepion Récepion Emission Emission Pupire opéraeur passif PG :masse mécanique Liaison numérique API acif Le forma de l échange es défini pour chaque caracère émis avec les caracérisiques : Débi 9600 bauds 1 bi de sop 1 bi de sar 8 bis de données 1 bi de parié impaire (odd) L absence de couran dans la boucle correspond soi à 1 bi de sar soi à 1 bi de données au «0» logique. La présence d un couran de 20 ma dans la boucle correspond soi à 1 bi de sop soi à 1 bi de donnée au «1» logique. Au repos la ligne es au «1» logique. 43) Compléer la rame i = f(), sur le documen réponse n 4, émise lors de l envoi du caracère «M» soi la valeur «4D» en hexadécimal d après le code ASCII. I (ma) 20 ma 0 ma binaire Sar D0(LSB) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(MSB) Parié Sop (ms) Page 8/14

9 ANNEXE 1 : SCHEMA TI DE LA STATION DE NETTOYAGE : EV2 EV8 EV9 TT1 TT2 Cuve 1 soluion de soude à 5% e à 80 C LT1 Cuve 2 eau chaude à 60 C LT2 Cuve 3 soluion d acide à 3% e à 20 C LT3 EV1 EV4 EV5 P2 FT EV10 EV11 Cuve 4 eau froide à 20 C LT4 Cuve 5 soluion de désinfecan à 1,5% e à 20 C LT5 Unié de fabricaion à neoyer EV6 EV7 CT EV3 Saion de raiemen des effluens Page 9/14

10 DOCUMENT RÉPONSE N 1 (quesion 11) Produis uilisés Seuils de conducivié Eau chaude à 60 C Soluion de soude à 5% 1 er rinçage à Soluion d acide à 3% 2 eme rinçage à Soluion de désinfecan à 1,5% 3 eme rinçage à CLS CLA CLD CHE Elecrovanne de sous irage de la soude EV1 Elecrovanne de la récupéraion de la soude EV2 Elecrovanne de reje des soluions EV3 Elecrovanne de sous irage de EV6 Elecrovanne de récupéraion de l eau EV10 1 Page 10/14

11 DOCUMENT RÉPONSE N 1 bis (quesion 11) Produis uilisés Seuils de conducivié Eau chaude à 60 C Soluion de soude à 5% 1 er rinçage à Soluion d acide à 3% 2 eme rinçage à Soluion de désinfecan à 1,5% 3 eme rinçage à CLS CLA CLD CHE Elecrovanne de sous irage de la soude EV1 Elecrovanne de la récupéraion de la soude EV2 Elecrovanne de reje des soluions EV3 Elecrovanne de sous irage de EV6 Elecrovanne de récupéraion de l eau EV10 1 Page 11/14

12 DOCUMENT RÉPONSE N 2 (quesion 3) Sorie impulsion ype NPN de FT1 Module d enrées TOR de l API Sorie impulsion ype PNP de FT1 24VDC 7 Page 12/14

13 DOCUMENT RÉPONSE N 2 bis (quesion 3) Sorie impulsion ype NPN de FT1 Module d enrées TOR de l API Sorie impulsion ype PNP de FT1 24VDC 7 Page 13/14

14 DOCUMENT RÉPONSE N 3 (quesion 42) Alimenaion 24VDC, couran 100mA maxi Récepion Récepion Emission Emission Pupire opéraeur passif PG :masse mécanique Liaison numérique API acif DOCUMENT RÉPONSE N 4 (quesion 43) I (ma) 20 ma 0 ma binaire Sar D0(LSB) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(MSB) Parié Sop (ms) Page 14/14

15 DOCUMENT RÉPONSE N 3 bis (quesion 42) Alimenaion 24VDC, couran 100mA maxi Récepion Récepion Emission Emission Pupire opéraeur passif PG :masse mécanique Liaison numérique API acif DOCUMENT RÉPONSE N 4 (quesion 43) I (ma) 20 ma 0 ma binaire Sar D0(LSB) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(MSB) Parié Sop (ms) Page 15/14