2012-2013 TP D AUTOMATISME TS2 CIRA (deuxième partie)

2012-2013 TP D AUTOMATISME TS2 CIRA (deuxième partie) YVES DARCQ LYCEE COUFFIGNAL 2012-2013 1/61

Sujets des TP d automatisme TS2 CIRA TP N 2 : REGULATION PID SIEMENS (STEP7)...page 5 TP N 3 : REGULATION DE TEMPERATURE DU FOUR (PL7-PRO)... page 10 TP N 4 : REGULATION DE NIVEAU ET ECRANS D EXPLOITATION SUR SIMUREG (PL7-PRO)......page 18 TP N 5 : RESEAU DE TERRAIN PROFIBUS PA (STEP7) et ECRANS DE SUPERVISION (WINCC FLEXIBLE). page 26 TP N 6 : REGULATION TOR CHAUD - FROID (PL7- PRO)...page 41 TP N 7 : VOLUME PARTIEL D UNE CUVE (STEP7)...page 43 TP N 8 : ANALYSE TECHNOLOGIQUE SYSTEME GRAVITEC (PL7 Pro)...page 50 Extrait du référentiel du BTS CIRA : EPREUVE U5 : EPREUVE PRATIQUE C.I.R.A. Coefficient 3 U5 Les finalités et objectifs de l'épreuve pratique du BTSCIRA: L'objectif de l'épreuve pratique est de déterminer si le candidat possède les connaissances et les savoir-faire expérimentaux indispensables à la mise en œuvre des appareils, de l'instrumentation, des systèmes de contrôlecommande, des automates Elle doit en outre permettre d'évaluer le candidat sur ces capacités d'analyse et de synthèse face à une situation expérimentale industrielle. Evaluation : L'évaluation porte sur l'ensemble des capacités du référentiel de certification, notamment : - Choisir le matériel et le mettre en œuvre (C22) - Configurer les systèmes (C24) - Régler et mettre en œuvre le système de contrôle-commande associé au procédé (C3) - Réaliser une intervention (C52) - Repérer les risques (C61) - Evaluer les risques (C62) Forme de l'évaluation : Une épreuve pratique d'une durée de 2 heures. Le sujet est tiré au sort par le candidat. Les épreuves proposées respectent un équilibre équitable entre les champs disciplinaires du CIRA : la régulation, l'instrumentation, les automatismes et logique. Les sujets, nationaux, seront utilement adaptés par chaque centre d'examen en fonction du matériel disponible, on privilégiera toutefois l'utilisation de maquettes de façon à préserver le caractère professionnel de cette épreuve. La simulation, autorisée et conseillée dans certains cas, ne devra pas être généralisée. 2/61

TP AUTO TS2 CIRA GROUPE A jeudi 9h00-12h00 ANNEE 2011-2012 TP N 1 : EXERCICES DE REVISION RETOUR DE STAGE TP N 2 : REGULATION PID SIEMENS (STEP7) TP N 3 : REGULATION DE TEMPERATURE DU FOUR (PL7-PRO) TP N 4 : REGULATION DE NIVEAU ET ECRANS D EXPLOITATION SUR SIMUREG (PL7-PRO) TP N 5 : RESEAU DE TERRAIN PROFIBUS PA (STEP7) et ECRANS (WINCC flexible) TP N 6 : REGULATION TOR CHAUD - FROID (PL7- PRO) TP N 7 : VOLUME PARTIEL D UNE CUVE (STEP7) TP N 8 : ANALYSE TECHNOLOGIQUE SYSTEME GRAVITEC (PL7 Pro) TP TEST : SEQUENCE D ALARME SUR PL7 PRO ou STEP 7 (tirage au sort) AZOUAGH Brahim BOILEAU Alexandre BURY Jonathan CHEVOLLEAU Julien DALSASSO Théo GRASSER Maeva HAGER Luc JAUSONS Corentin JULIEN Célia KEMPF Sylvain KORKMAZ Halil LEGENDRE Guillaume MAHR Quentin Etudiants 4 séances -11/10/12-18/10/12-25/10/12-15/11/12 2 séances -22/11/12-29/11/12 2 séances -6/12/12-13/12/12 2 séances -20/12/12-10/1/13 2 séances -17/1/13-24/1/13 2 séances -31/1/13-7/2/13 2 séances -14/2/13-7/3/13 2 séances -14/3/13-21/3/13 BTS Blanc? 2 séances -28/3/13-4/4/13 séance «révision» -11/4/13 séance «révision» -2/5/13 séance «révision» -16/5/13 TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 1 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 3/61

TP AUTO TS2 CIRA GROUPE B jeudi 13h30-16h30 ANNEE 2011-2012 TP N 1 : EXERCICES DE REVISION RETOUR DE STAGE TP N 2 : REGULATION PID SIEMENS (STEP7) TP N 3 : REGULATION DE TEMPERATURE DU FOUR (PL7-PRO) TP N 4 : REGULATION DE NIVEAU ET ECRANS D EXPLOITATION SUR SIMUREG (PL7-PRO) TP N 5 : RESEAU DE TERRAIN PROFIBUS PA (STEP7) et ECRANS (WINCC flexible) TP N 6 : REGULATION TOR CHAUD - FROID (PL7- PRO) TP N 7 : VOLUME PARTIEL D UNE CUVE (STEP7) TP N 8 : ANALYSE TECHNOLOGIQUE SYSTEME GRAVITEC (PL7 Pro) TP TEST : SEQUENCE D ALARME SUR PL7 PRO ou STEP 7 (tirage au sort) HUYNH Thomas MOUGHAZI Ahmed MUNIER Maxime RAKOTOVAZAHA Mihamina RAUSCH Stephane SCHOETTEL Thibault TERFOUS Djamil THOMANN Sylvain TUZIN Sylvère WOELFFLE Guillaume ZEBINA Gregory ZIANI Mohammed ZIMMERMANN Paul Etudiants 4 séances -11/10/12-18/10/12-25/10/12-15/11/12 2 séances -22/11/12-29/11/12 2 séances -6/12/12-13/12/12 2 séances -20/12/12-10/1/13 2 séances -17/1/13-24/1/13 2 séances -31/1/13-7/2/13 2 séances -14/2/13-7/3/13 2 séances -14/3/13-21/3/13 BTS Blanc? 2 séances -28/3/13-4/4/13 séance «révision» -11/4/13 séance «révision» -2/5/13 séance «révision» -16/5/13 TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 1 TPN 5 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 6 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 7 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 8 TP test TPN 2 TPN 3 TPN 4 TPN 5 TPN 6 TPN 7 4/61

TP D AUTOMATISME TS2 CIRA TP N 2 REGULATION PID STEP7-Siemens 2x3H CAPACITES EXPERIMENTALES : N CAPACITES 5 Réaliser des opérations arithmétiques sur mots 8 Associer une entrée logique ou analogique ou numérique à un capteur Utiliser et paramétrer une fonction PID BUT : Réaliser une régulation de niveau continue en utilisant el bloc de régulation numérique FB41. API : S7-300 logiciel STEP 7 (CPU 312) SUJET : On désire réaliser une régulation continue sur le niveau d une cuve avec le choix de trois consignes par sélection de l opérateur (voir schéma bloc du programme page 5/5) I] Analyse et compréhension de la partie contrôle-commande : 1-1) En fonction de la configuration matérielle de l API et du schéma TI de l installation page 4 compléter le tableau d affectation des variables suivant : Type de l entrée Symbole TI Fonction Adresses API (logique-analogique) ou mnémonique LT VAL1 Validation consigne W1=25% VAL2 VAL3 MANU/AUTO Sélection auto-manu du régulateur ECHELON Sélection de l échelon pour l essai en BO YV 1-2 ) Ouvrir le projet «Régulation continue»et l enregistrer sous un autre nom.vérifier que la configuration des deux modules analogiques (entrées et sorties) dont est équipé l API (outil «Configuration matérielle») est conforme aux deux tableaux ci-dessous : Module d entrées analogiques SM 331 (adaptateur de plage de mesure sur C) Module de sorties analogiques SM 332 5/61

II] Mise en œuvre du contrôle-commande : Identifier les grandeurs réglante, réglée et perturbatrice de cette régulation de niveau et représenter les dans un schéma fonctionnel (voir le schéma TI en fin de sujet) 3-1) Structure du programme (voir fin du sujet): Elle devra respecter l écran suivant à la fin de votre programmation. Décrire la procédure pour afficher la structure du programme initial du TP Chacun des blocs appelés ayant les fonctions suivantes : OB1 :Bloc d organisation cyclique OB35 :Bloc d alarme cyclique de période 100ms FC105 :Fonction «Mise à l échelle» de la valeur brute (0-27648) vers une représentation en% d une entrée analogique. FC106 :Fonction «Annuler la mise à l échelle» de la représentation en % vers une valeur brute (0-27648) d une sortie analogique DB10 :Blocs de données contenant les valeurs des 3 consignes W1, W2 et W3 et des seuils (bas et haut) de l échelon en BO FB41 :Fonction régulation continue avec correcteur PID mixte DB42 :Bloc de données associé à la fonction régulation FB41 Créer une table de mnémoniques et compléter la à chaque utilisation d une nouvelle variable. 3-2) Mise à l échelle de l entrée analogique LT: Dans l OB1 appeler systématiquement la fonction FC105, la renseigner Créer une table de variables «REGULATION»permettant de visualiser cette mise à l échelle. Réaliser le branchement d un calibrateur de courant, après vérification par le professeur et procéder à la validation du programme (faire un tableau «ImA»-«PIW288» «M%» et relever 5 points régulièrement répartis). 3-3) Annulation de la mise à l échelle de la sortie analogique YV: Dans l OB1 appeler systématiquement la fonction FC106, la renseigner Compléter la table de variables «REGULATION»permettant de visualiser cette fonction. Réaliser le branchement d un multimètre, après vérification par le professeur et procéder à la validation du programme (faire un tableau «Y%»-«PQW304» «ImA» et relever 5 points régulièrement répartis). 3-4) Choix des consignes : Dans OB1 affecter la valeur de consigne dans un mot double en fonction des états des entrées de validation et en respectant l ordre de priorité suivant : VAL1 prioritaire sur VAL2 prioritaire sur VAL3. Compléter la table de variables «REGULATION»permettant de visualiser la consigne choisie. Remarque : l adressage du mot double 0 du bloc de donnée 10 est DB10.DBD0 3-5) Echelon pour l essai en boucle ouverte : Dans l OB1 affecter la valeur de l échelon (valeur manuelle du bloc PID) dans un mot double en fonction de la position de l entrée «ECHELON» : si valeur 0 alors affecter le seuil mini de l échelon, si valeur 1 alors affecter le seuil maxi de l échelon. Cet échelon sera utilisé pour réaliser une identification du système en boucle ouverte (mettre le régulateur en mode Manu) 6/61

3-6) Appel cyclique du correcteur PID, bloc FB41 «CONT_C» ( voir l aide associé) : L OB35 est un bloc dit d alarme cyclique, il permet d appeler le bloc FB 41 (régulateur PID) a une fréquence constante, ceci est impératif pour optimiser les réglages des paramètres GAIN, TI et TD. Vérifier que la période d exécution de l OB35 est de 100ms, pour cela aller dans les propriétés de la CPU et lire la période dans l onglet «alarmes cycliques». Cet intervalle de temps doit permettre l exécution de l OB1. Appeler le bloc FB41 associé au DB d instance local (DB42) à partir de l OB35 Schéma fonctionnel du bloc CONT_C(FB41) : Renseigner les entrées suivantes du bloc FB41 Paramètres Format Description Adresses MAN_ON BOOL Activation du mode manuel, adresse de l entrée choisie à cet effet CYCLE TIME Période d appel du bloc PID, prendre la période d appel de l OB35 (T # s) SP_INT REAL Consigne interne, adresse de C% PV_IN REAL Grandeur réglée, adresse de M% LMN REAL Grandeur réglante, adresse de Y% MAN REAL Valeur de réglage manuelle, adresse de Manu% Paramètres du correcteur PID : Quelle est la structure de ce correcteur? Quel est le sens d action de cette régulation? Comment le valider ou le modifier dans le bloc FB41? Proposer un test afin de contrôler la bonne réaction de ce correcteur vis-à-vis d un échelon sur M% puis sur C%. 7/61

III] Mise au point de la régulation : Transférer le programme dans la CPU de l API après avoir fait un effacement général de celle-ci Cliquer sur Démarrer puis Simatic puis STEP7 et enfin Paramétrage du régulateur PID Dans Fichier ouvrir le bloc de données DB42 de la régulation en indiquant le nom de votre projet Puis sélectionner le traceur de courbes et paramétrer les comme indiquer :: Procéder à la mise au point des paramètres de la régulation en utilisant le logiciel de paramétrage Travail à rendre : Programme commenté, table de mnémoniques commentés, optimisation des paramètres de la régulation pour une consigne de 50%, calculs des paramètres après identification (joindre les copies d écran des différents essais avec vos commentaires 8/61

SCHEMA TI LE 4-20 ma LT API S7-300 Voie 0 YV 4-20 ma Voie 0 Choix entre 3 consignes : W1, W2 et W3, validé par une des 3 entrées VAL1, VAL2 ou VAL3 LT PIW 288 100% FC 105 Normalisation entrée analogique 0% M% MD4 Manu% MD12 FB41 (Regulation continue) PV_IN DB42 Données de régulation VAL1 C% MD8 MAN I0.0 DB10 SP_INT LMN VAL2 MAN_ON I0.1 VAL3 I0.2 Donnée de l échelon Donnée de consigne MAN_ON Y% MD108 100% FC 106 Normalisation sortie analogique YV PQW 304 ECHELON 0% I0.3 MANU/AUTO I0.4 9/61

TP N 3 REGULATION FOUR-BLOC PID EN PL7-PRO de SCHNEIDER 2X3H CAPACITES EXPERIMENTALES : N CAPACITES 8 Associer une entrée logique ou analogique ou numérique à un capteur 10 Programmer un API en langage à contacts 14 Utiliser un module PID sur un API 17 Réaliser une séquence d alarme sur une installation BUT Mettre en œuvre le contrôle de la température dans un four en utilisant un bloc fonction PID intégré. Schéma de l installation 240VAC monophasé %IW0.4 si %I1.2 %IW0.5 si %I1.4 + C E BLOC Sortie intégrée non FONCTION configurable - PID %QW0.10 M Y Gradateur CORECI W212 PROCEDE (0-10V) KM1 API TSX 37 ou MICRO (4-20 ma) Entrée intégrée configurable %IW0.2 M KM2 FOUR de 6L TT Caractéristiques techniques: Four électrique P= 2,8KW U = 240VAC monophasée Sonde de température : thermocouple type K Transmetteur de température: échelle 0-1200 C, sortie 4-20mA, montage 2 fils. Gradateur: WATTCOR W212 monophasé 25A, entrée consigne externe configurable, pour ce TP : 0-10V Le circuit de base se compose de 2 thyristors, montés tête-bêche et placés sur la phase du réseau monophasé. La commande des thyristors s effectue par trains d ondes synchrones, dont le principe de fonctionnement est représenté ci-dessous. La durée d un train d ondes (notée Cy) est réglable de 0,5 à 10 s et dans cette période c est le correcteur qui gère le nombre d ondes entières pour assurer la régulation de température. Exemples de train d ondes pour une sortie de 80% puis de 20 % : U Y= 80% 20% t 240V AC U Y = 20% Cy de 0,5 à 10s 80% t résistance U Cy de 0,5 à 10s 10/61

STRUCTURE API API TSX 37-22 CNT0 CNT1 CNT2 Module 0 Voie 0 TER Voie 1 AUX Module 1 16ETOR Module 2 12 STOR CNT0 : voies analogiques intégrées 8entrées et une sortie (voies 2 à 10) CNT1 : voie de comptage (voie 11) CNT2 : voie de comptage (voie 12) Embase Telefast ABE-7CPA01 Embase de simulations des 16 entrées TOR en logique positive 24VDC (ABE-7TES160) Sur position 2 : entrée extérieure Sur position 0 : entrée au «0» Sur position 1 : entrée au «1» 8 ENTREES TOR 24VDC 8 SORTIES TOR à relais(24v à 240VCA) 4 ENTREES ANALOGIQUES 1 SORTIE ANALOGIQUE % QW0.10 % IW0.2 % IW0.3 % IW0.4 % IW0.5 % Q2.0 % Q2.1 % Q2.2 % Q2.3 % Q2.4 % Q2.5 % Q2.6 % Q2.7 Borniers 24VDC % I1.0 % I1.1 % I1.2 % I1.3 % I1.4 % I1.5 % I1.6 % I1.7 Caractéristiques des variables d entrées et sorties VARIABLE ADRESSE API CARACTERISTIQU CABLEE BORNIER E ENTREES TOR % I1.0 à % I1.7 24VDC Oui % I1.8 à % I1.15 24VDC Non ENTREES ANA % IW0.2 et % IW0.3 4-20 ma Oui % IW0.4 et % IW0.5 0-10V par Oui potentiomètre SORTIES TOR % Q2.0 à % Q2.7 Relais 24V à 240 VAC Oui % Q2.8 à %Q2.11 Relais 24V à 240 VAC Non SORTIE ANA % QW0.10 0-10 VDC oui 11/61

SHEMA DE CABLAGE PLATINE DE COMMANDE PE Ph N 240 VAC R Commande Y 0-10V N CORECI W212 KM2 KM1 Vers TE 24VAC TT 0-1200 C 4-20mA N R Vert Bleu Jaune Noir FACE AVANT FOUR KM1 KM2 24VDC TE Pf Ventilateur R=2,8KW BORNIER API 8 ENTREES TOR 24VDC 8 SORTIES TOR à relais (24V à 240VCA) 4 ENTREES ANALOGIQUES 1 SORTIE ANALOGIQUE % QW0.10 % IW0.2 % IW0.3 % IW0.4 % IW0.5 % Q2.0 % Q2.1 % Q2.2 % Q2.3 % Q2.4 % Q2.5 % Q2.6 % Q2.7 Borniers 24VDC % I1.0 % I1.1 % I1.2 % I1.3 % I1.4 % I1.5 % I1.6 % I1.7 12/61

VARIABLES UTILISEES DANS LE PROGRAMME : VARIABLE ADRESSE FONCTION CABLEE / Partie Opérative Pf %I1.0 Fin de course porte fermée (NO) Oui VENT %I1.1 Bouton poussoir validation ventilateur Non VALC1 %I1.2 Bouton poussoir validation consigne 1 Non AUTO/MANU %I1.3 Position Auto/Manu du bloc régulateur Non VALC2 %I1.4 Bouton poussoir validation consigne 2 Non ACQ %I1.5 Bouton poussoir acquittement Non KM1 %Q2.0 Contacteur résistances four Oui KM2 %Q2.1 Contacteur ventilateur Oui HA %Q2.2 Voyant alarme (TH ou Pf) Non TT %IW0.2 Entrée mesure température 4-20mA Oui C1 %IW0.4 Entrée consigne 1 par potentiomètre fixée à Non C2 %IW0.5 Entrée consigne 2 par potentiomètre fixée à Non Y %QW0.10 Commande gradateur 0-10V Oui Mise en œuvre de l instrumentation : -1-1) A partir de l annexe 2, interpréter le code d identification du gradateur : WATTCOR W212 25 A 440V 2020-1-2) Comment modifier le type d entrée de commande du gradateur. Préciser la configuration des «switches» pour obtenir une entrée de commande de 0-10V. -1.3) Configuration du matériel du projet API : Ouvrir le logiciel PL7 PRO, puis le dossier «TP3» et enregistrer le sous un autre nom Vérifier : -La configuration de la CPU : TSX 3722 V2.0 Pas de carte mémoire Grafcet Relever et compléter le tableau suivant : -La configuration des entrées analogiques et sortie analogique intégrées: Voie Type Utilisation Etendue en points (numérique) Voie 2 4-20mA Entrée Mesure TT Voie3 Inutilisée Voie4 0-10V Consigne 1 préréglée à 25% Voie5 0-10V Consigne 2 préréglée à 50% Voies 6 à 9 Inutilisées Voie 10 0-10V Sortie gradateur Y -La configuration des entrées et sorties TOR : 16 Entrées 24VDC en logique positive (sink) 12 Sorties à relais 13/61

Mise en œuvre du dispositif de contrôle commande : -2-1) Soit le grafcet suivant correspondant à une séquence d alarme de surveillance de la température (à compléter ou vérifier et à tester avec un calibrateur ma): 10 Variables T( C) I(mA) Points TAH2 500 C TAH1 450 C TT > TAH2 11 Voyant alarme clignotant Arrêt chauffage (KM1) Enclenchement ventilateur (KM2) ACQ [TT > TAH2] 12 Voyant alarme fixe Arrêt chauffage (KM1) Enclenchement ventilateur (KM2) [TT < TAH1] 13 Arrêt ventilateur (KM2) 1-2-2) Soit le grafcet suivant correspondant à une séquence d alarme de surveillance de la porte fermée. -Compléter le programme précédent avec cette séquence et sauvegarder votre programme : 20 Porte four ouverte 21 Voyant alarme clignotant Arrêt chauffage (KM1) ACQ Porte ouverte 22 Voyant alarme fixe Arrêt chauffage (KM1) Porte fermée 14/61

-2-3) Programmer le correcteur PID et le mettre au point en utilisant le manuel N 3 de SCHNEIDER (Fonctions métiers) ou page 57 de ce document. Fonction à programmer en LD dans la tâche rapide (FAST). Vous respecterez le grafcet suivant : 30 X20.X10.VENT.(VALC1+VALC2) 31 Appeler le correcteur PID Enclenchement chauffage (KM1) Enclenchement ventilateur (KM2) X21 +X11 X20.X10 32 Forcer la commande gradateur à 0 VALC1.VALC2 Mise au point de la régulation : -3-1) A partir de l annexe 1 et par la méthode de Broïda, identifier le procédé «four» en boucle ouverte : T M ( p) Gs e H ( p) Y( p) 1 p p Avec Gs : gain statique du système T : temps mort du système : constante de temps du système -3.2) Justifier le choix du correcteur PI en fonction de la réglabilité du système. -3-3) En déduire les actions proportionnelle et intégrale du correcteur. -3-4) Proposer un schéma de câblage complet de l ensemble API, platine de commande et four. Le faire vérifier par le professeur avant la mise sous tension! Synthèse : - Procéder aux essais en régulation et en asservissement à enregistrer et à commenter. 15/61

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TP N 4 REGULATION DE NIVEAU SIMUREG ET ECRANS D EXPLOITATION 2x3 H CAPACITES EXPERIMENTALES : N CAPACITES Associer une entrée analogique à un capteur Associer une sortie analogique à un pré-actionneur Utiliser un module PID sur un API Réaliser des opérations arithmétiques sur mots BUT : Mettre en œuvre une boucle de régulation de niveau dont le correcteur est intégré dans un API PREMIUM TSX57 associé à la partie opérative SIMUREG de SCHNEIDER. Projet de départ : «TP4TS2CIRA» à enregistrer sous un autre nom SUJET : L objectif du TP est de mettre en œuvre la régulation de niveau sur le réservoir 1 en utilisant une vanne motorisée puis une pompe à vitesse variable comme actionneurs. I] Analyse et compréhension de la partie contrôle-commande : Identifier sur le schéma TI (voir page 3 de ce TP) les différentes variables nécessaires à cette étude. Compléter le tableau ci-dessous à partir des documents constructeurs de la notice technique fournie. Type Symbole Fonction Technologie Adresses API Entrée analogique 0-20 ma LT1 Mesurer le niveau %IW2.0 FT1 PI TH2 Pressostat circuit hydraulique seuil 5bars Thermostat pompe principale seuil 40 C XML A010A1S11 Schneider %I4.6 %I4.4 VM1 SC EV2 VM3 Vanne de perturbation %QW3.3 KM2 Contacteur pompe de perturbation 300C-45-1001-RENASLOW %Q5.6 18/61

II] Mise en œuvre du dispositif de contrôle commande : On désire mettre en œuvre une régulation de niveau sur le réservoir 1 avec deux organes de pilotage différents. 2-1) Compléter les trois schémas TI ainsi que le tableau caractéristique du correcteur proposé - Schéma TI de la boucle n 4 avec la vanne proportionnelle VM1 comme actionneur. - Schéma TI de la boucle n 6 avec la pompe P1 à vitesse variable comme actionneur. - Schéma TI de la boucle tendance n 9 avec la pompe P1 comme actionneur. Compléter le tableau d identification des trois boucles suivant : N boucle Repères SIMUREG Grandeur réglée Actionneur Stratégie de régulation 4 6 7 9 R1 Fee F Pompe Tendance (feedforward) Quel est l intérêt de la boucle de tendance? Identifier la boucle ouverte et la boucle fermée. 2-2) Réaliser les deux profils de commande suivants dans «prog con», voir la configuration des boucles dans la partie «LOOPS» de la configuration matérielle de l API: Profil de consigne n 4: SP (%) 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 t (s) VM3(%) 120 100 80 60 40 20 0 Profil de perturbation n 5 : VM3 = f(t) 0 20 40 60 80 100 120 t(s) 2-3) Utiliser l enregistreur numérique PC S10 VELLEMANN (voir la procédure ci-dessous) branché sur la maquette afin de réaliser les cinq essais suivants, relever les enregistrements, comparer et conclure Procédure : Activer le logiciel PCLab 2000, sélectionner PCS10, sélectionner l unité de temps/div. (afin d afficher à l écran l ensemble de l essai), sélectionner les calibres des différentes voies, désactiver les voies non utilisées, utiliser RUN pour lancer ou arrêter l enregistrement, possibilité d exporter via le menu fichier. Nature Paramètres Essai N Boucle N Actionneur Asservissement Régulation - Perturbation fixe,vm3= ---- % ; EV2=1 - Utiliser le profil de consigne n 4 - Consigne fixe, SP=40% - EV2=1 - Utiliser le profil de perturbation n 5 sur VM3 1 4 VM1 2 6 SC 3 4 VM1 4 6 SC 5 9 SC Attention : pour les essais en régulation il faut modifier le programme de commande de la vanne de perturbation (SR : outputs) et utiliser l instruction de conversion «flottant entier» (voir manuel de référence n 1 «Logiciel PL7 micro») soit : Op1 := REAL_TO_INT (Op2) puis multiplier le résultat par 100 pour réaliser la mise à l échelle en points ( à justifier) 19/61

III] Mise en œuvre du dispositif de contrôle commande sur la boucle cascade n 7 3-1 ) A partir du schéma TI n 7 en annexe et des paramètres de la boucle cascade n 7 dans l éditeur de configuration LOOPS du PL7 PRO, compléter le tableau suivant : Type d entrée API Adresse externe API Symbole TI Fonction Entrée analogique 0-20 ma LT1 Mesurer le niveau LIC7-m FT1 FIC7-s SC Sens d action Adresse interne API (LOOPS) 3-2) Ouvrir le dossier «ECRANS BOUCLE 4» (voir annexe page 8) et après avoir enregistré votre application sous un autre nom et en utilisant l outil intégré du logiciel PL7- Pro de création d écran d exploitation, vous devez créer deux écrans facilitant la mise au point de la boucle de régulation : - un écran correspondant au schéma TI «dynamique» de la boucle, écran appelé SCHEMA TI N 7 (n de boucle) - un écran permettant la visualisation dynamique du process lorsque le PC est connecté à l API, écran appelé PROCESS N 7 Pour cela vous respecterez le cahier des charges suivant pour chacun des écrans : SCHEMA TI N 7 : Représentation normalisée du schéma TI de la boucle de régulation en insérant 3 afficheurs pour les valeurs numériques des variables OV, SP et PV de cette boucle et une touche de navigation «Process n 7» PROCESS N 7:Représentation de l installation avec la face avant du régulateur avec 3 barres graphes pour OV, SP et PV,une touche navigation «Schéma TI n 7»et en respectant les consignes du tableau suivant : LT1 Barre graphe dans la cuve VM1 Afficheur numérique et barre graphe SP Afficheur numérique LS1 Voyant clignotant en rouge si seuil atteint SC Afficheur numérique EV2 Servomoteur vert si actionné rouge sinon FIT1 Afficheur numérique et barre graphe FIT2 Afficheur numérique et barre graphe 3-3) Mettre en œuvre votre écran process en utilisant le profil de consigne n 4 crée à la question 2. A COMPLETER : - page 21 SCHEMA TI DE LA BOUCLE N 4 AVEC VM1 COMME ACTIONNEUR - page 22 SCHEMA TI DE LA BOUCLE N 6 AVEC SC COMME ACTIONNEUR - page 2 SCHEMA TI DE LA BOUCLE N 9 AVEC SC COMME ACTIONNEUR SCHEMAS COMPLETS - page 24 SCHEMA TI DE LA BOUCLE N 7 AVEC SC COMME ACTIONNEUR page 25 ECRAN SCHEMA TI N 4 20/61

BOUCLE DE REGULATION N 4 Schéma bloc point de vue fluide : Débit d entrée Niveau réservoir 1 Réservoir 1 Paramètres du correcteur : Nom boucle : Type PID : Fonction métier : : KP : Adresse PV : Ti(s) : Adresse OUT : Td(s) : T. échantillonnage (ms) Action dérivée sur : Consigne (L/R) : Sens d action : Schéma TI de la boucle : %IW2.0 Réservoir1 EV2 LT1 %Q5.1 VM1 LIT1 PI %QW3.1 VM3 %QW3.3 SIY FIT2 SC %QW3.0 Réservoir principal FT2 %IW2.3 LS1 LL %I4.3 21/61

BOUCLE DE REGULATION N 6 Schéma bloc point de vue fluide : Débit d entrée Niveau réservoir 1 Réservoir 1 Paramètres du correcteur : Nom boucle : Type PID : Fonction métier : : KP : Adresse PV : Ti(s) : Adresse OUT : Td(s) : T. échantillonnage (ms) Action dérivée sur : Consigne (L/R) : Sens d action : Schéma TI de la boucle : %QW3.0 %IW2.0 Réservoir1 EV2 SC LT1 %Q5.1 VM1 SIY LIT1 %QW3.1 PI VM3 %QW3.3 FIT2 FT2 Réservoir principal %IW2.3 LS1 LL %I4.3 22/61

BOUCLE DE REGULATION N 9 Schéma bloc point de vue fluide : Débit d entrée Réservoir 1 Niveau réservoir 1 Paramétres du correcteur : Nom boucle : Type PID : Fonction métier : : KP : Adresse PV : Ti(s) : Adresse OUT : Td(s) : T. échantillonnage (ms) Action dérivée sur : Consigne (L/R) : Sens d action : Schéma TI de la boucle : %QW3.0 %IW2.0 Réservoir1 EV2 SC LT1 %Q5.1 VM1 SIY LIT1 %QW3.1 PI VM3 %QW3.3 FT2 FIT2 %IW2.3 Réservoir principal LS1 LL %I4.3 23/61

SCHEMA TI de la boucle cascade n 7 %IW2.0 LIC7-m LT1 Réservoir1 EV2 %Q5.1 FIT 1 %IW2.2 FT1 FIC7-s LIT1 %QW3.0 SC VM3 VM1 %QW3.1 SIY FIT 2 %QW3.3 PI FT2 Réservoir principal %IW2.3 LS1 LL %I4.3 24/61

ECRAN SCHEMA TI N 4 Touche de navigation vers l écran Process N 4 ADRESSAGE DES MOTS INTERNES D UN API Curseur de pilotage Afficheur numérique 25/61

TP N 5 RESEAU DE TERRAIN PROFIBUS PA et WinCC flexible 2x3 H BUT : Mettre en œuvre un réseau de terrain du type PROFIBUS PA (abréviation de PROcess FIeld BUS Process Automation) associé à un pupitre opérateur et plus particulièrement :en réalisant les opérations suivantes: - Compléter la procédure de réglage automatisée des capteurs PA en y associant un pupitre opérateur graphique avec différents écrans animés sur «Win CC flexible» (logiciel de configuration de pupitre à écran tactile type OP177BPN/DP) - Compléter le programme de l API afin de réaliser une séquence d alarme de niveau haut - Compléter le programme de l API afin de réaliser la protection des pompes contre la marche à vide. - Compléter le programme de l API afin d éviter le débordement des cuves - Compléter le programme de l API afin de réaliser une commande manuelle des vannes (ouverture et fermeture) - Compléter le programme API afin de mettre en service la boucle de régulation de niveau d une des deux cuves CARACTERISTIQUES DU BUS PA : Le bus PA permet une alimentation des capteurs, ainsi 32 capteurs avec alimentation et signal de mesure peuvent fonctionner sur une ligne bifilaire. En atmosphère explosive ce nombre est ramené à 10 sur une ligne bifilaire. Couche physique : paire torsadée blindée, norme IEC 1158-2, code Manchester Vitesse de transmission:31,25kbits/s Longueur maximale d un segment :1900m Courant d alimentation en zone Ex : 100 ma et en zone non Ex : 400 ma. Schéma général de la structure du bus PA: Remarque : Le réseau Profinet est la version d Ethernet conçue par le regroupement des utilisateurs de Profibus (projet démarré en 1999). Le temps de cycle sur le Profinet avec une transmission TCP/IP est de l ordre de 100ms pour les données standard. Il est utilisé pour connecté l API au pupitre opérateur de toute prise RJ45 de l intranet du lycée. L installation étudiée comporte (voir page 2) : - Deux pompes en commande manuelle ou automatiques P1 et P2 - Deux vannes réglantes SAMSON siége-clapet, l une LCV1 avec un positionneur numérique SIPART PS2-PA et l autre LCV2 avec un positionneur Samson 3785 profil 3 - Un capteur LIT1 de niveau à ultrasons VEGASON 51P (VEGA) - Deux capteurs LIT2 et LIT3 de pression hydrostatique SITRANS PA (SIEMENS) - Un capteur FIT1de débit à principe électromagnétique OPTIFLUX4300C (KROHNE) Projet de départ: Ouvrir le projet «TP_N5_TS2»et l enregistrer sous un autre nom, ce fichier contient l ensemble de la configuration matérielle nécessaire pour ce TP 26/61

3 ET 200S IM 151-1 PME Profibus PA vient de la partie commande 2DI I2.0 I2.1 coupleur DP/PA PQB 261-265 2DI I3.0 I3.1 2DO Q6.0 Q6.1 2DO Q7.0 Q7.1 ADRESSES DES CAPTEURS ET POSITIONNEURS SUR LE BUS Adr PA 4 LCV1 Samson avec Sipart PS2-PA Adr PA 5 LIT3 Sitrans P série DS III PA Réf : 7MF-4434-1DA02-1AB6-Z Adr PA 6 LIT1 Vegason 51 Adr PA 7 LCV2 Samson positionneur 3785 profil 3 Adr PA 8 LIT2 Sitrans P DS III PA Réf : 7MF-4034-1BA00-1AB6-Z Adr PA 9 FIT1 Optiflux 4300C Adr PA 7 PQB 256-260 PIB 269-273 PIB 274-278 Adr PA 4 LIT1 Adr PA 6 Cuve 2 LCV2 ( NF) Adr PA 9 FIT1 LCV1 (NO) Qe Cuve 1 LIT2 maxi=.. cm LIT2 mini=.. cm Q6.1 Q6.0 LIT3 * PIB 261-265 Adr PA 5 Qs LIT2 PIB 256-260 Adr PA 8 Pompe 2 Pompe 1 27/61

1) ANALYSE ET COMPREHENSION DE L INSTALLATION : 1-1) Dans «Configurateur de réseau» ou «Net pro», identifier les différents réseaux numériques de communication mis en œuvre dans ce système. Pour cela compléter le tableau suivant en respectant la structure hiérarchique : Dénomination du réseau numérique Type du réseau Nombre de stations connectées Vitesse de communication Réseau CIRA F205 Ethernet Profibus DP Decentralised Peripheral Profibus PA Process Automation Relever les adresses IP des deux stations du réseau Ethernet. Quel est le rôle de ces adresses IP? Station Désignation Adresse IP Adresse MAC Pupitre opérateur API Adresse MAC : «Medium Acces Contro»l est l adresse fixe et unique, fournie par le constructeur Adressage IP «Internet Protocol» est spécifique à la station, fournie par l administrateur du réseau (codée sur 32 bits), elle est formée de l identificateur de réseau (bits de poids fort de l adresse) et l identificateur de la station (bits de poids faible). L adresse IP est représentée par 4 nombres entiers séparés par un «.». Le masque de sous réseau permet d identifier l identificateur de réseau dans l adresse IP (bits à 1 font partie de l identificateur réseau et les bits à 0 correspondent à l identificateur de la station). 1-2) Identification de tous les éléments de cette installation à partir du schéma de l installation et en présence du professeur. Instruments Adresse sur le réseau PA Technologie Zone d adressage API LIT1 6 Capteur de niveau continu à ultra son PIB 269-273 Décoder les références des deux capteurs de pression Siemens 2) MISE EN ŒUVRE DE L INSTRUMENTATION :( voir annexe 3 : utilisation des différentes vues du pupitre opérateur) 2-1) Structure du programme STEP7 : Analyser la structure du programme proposé, décrire la procédure pour afficher cette structure 29/61

2-2) Réglage des mises à l échelle des capteurs de niveau en utilisant le pupitre opérateur : (Voir réseau 7 du bloc OB1 «appel inconditionnel du bloc FC4») Expliquer la fonction du réseau 4 du bloc FC4 concernant le traitement de l information provenant du capteur de débit. Principe de l acquisition de la valeur de mesure sur le capteur LIT2 : La valeur de la mesure est transmise sous forme de 32 bits avec le format dit «à virgule flottante» et ce sur 5 octets (configuré précédemment de MB256 à MB260): MB260 MB259 MB258 MB257 MB256 Octet 4 Octet 3 Octet 2 Octet 1 Octet0 Etat Signe Exposant Mantisse Valeur de la mesure en virgule flottante L octet d état permet de connaître un éventuel défaut du capteur (si la mesure est «OK», sa valeur est de 80 (16) ) Exemple de valeur en virgule flottante : Formule = (-1) signe x 2 (exposant 127) x (1 + mantisse) Utilisation du bloc paramétrable FB2 associé à un bloc de données différent pour chacun des capteurs : Ce bloc permet d automatiser la procédure de mise à l échelle du capteur (voir annexe 1 page 7) Voir réseau 2 du bloc FC4 Niveau maxi Niveau mini Valeur brute issue du capteur PA LIT i Mettre en % des mesures issues des capteurs PA Expression en % de la mesure LIT i % Bloc paramétrable FB2 associé à DBi i Faire le réglage pour : Niveau maxi =55 cm et Niveau mini=20 cm sur l index de la cuve 1 Suivre la procédure décrite en annexe 1 et vérifier le contenu du bloc de données associé après cette opération. Vérifier le bon fonctionnement du paramétrage de LIT2 dans la table de variables DB2 associée à FB2 2-3) Procéder à la mise à l échelle des capteurs LIT3: Suivre le même principe que la procédure appliquée sur le capteur LIT2 Une fois que toutes les mises à l échelle des capteurs sont effectuées, on activera toutes les validations des capteurs. 30/61

3) MISE EN ŒUVRE D UNE STRATEGIE DE CONTROLE-COMMANDE : 3-1) Proposer un programme (en langage ladder) de gestion des alarmes hautes et basses, dans un bloc FC2 appelé inconditionnellement à partir de OB1. LH1 Cuve1 LL1 Définitions des seuils d alarme et des adresses API : LL1 Mesure issue de LIT2 =1 si niveau <10% et =0 si niveau > 15% LH1 =1 si niveau >80% et =0 si niveau < 75% Q7.0 Q7.1 3-2) Créer une vue n 7 des alarmes à l aide de WINCC, de manière à visualiser par deux voyants ces alarmes 3-3) En vue de l automatisation des pompes, câbler, hors tension sorties TOR nécessaires sur le module déporté (voir adressage imposé des pompes sur le schéma TI). Faire vérifier avant d effectuer la mise en service et la mise sous tension. - En marche manuelle : mettre le cavalier en place - En marche automatique : ôter le cavalier et câbler la sortie TOR de l API sur les bornes Blanche et Noire PH RT AR MA Km 1 V N B (auto) N KM1 (contacteur pompe 1) 31/61

3-4) Compléter le bloc FB1 associé au bloc DB5 réalisant la commande des pompes suivant le grafcet suivant : 1 Auto pompe. /Ouverture vannes. /Fermeture vannes 2 - Pompe 2 - Ouvrir LCV2 à 70% - Fermer LCV1 LIT3>80% 3 - Pompe 1 - Ouvrir LCV1 à 50% - Fermer LCV2 LIT2%>50% Procéder au test en présence du professeur 3-5) Mise en œuvre de la régulation de niveau LIC1 (voir annexe 2) - A partir du bloc d interruption cyclique OB35, implanter le bloc de régulation FB41 associé au bloc de données DB42. - Paramétrer le régulateur en complétant le tableau ci-dessous par les adresses ou les valeurs: MAN ON Activation du mode manuel CYCLE Période d échantillonnage T#100ms SPINT Consigne interne PVIN Grandeur réglée LMN Grandeur réglante GAIN Gain du correcteur TI Temps d intégrale du correcteur TD Temps dérivée du correcteur 32/61

ANNEXE 1: Procédure de mise à l échelle des capteurs de niveau à partir du pupitre opérateur: o Mise sous pression maquette (ouverture vanne réseau air comprimé 7 bars) o o o o Vérifier le câblage des connexions RJ45 de l API et du pupitre opérateur sur le réseau Mise sous tension maquette 240VAC de l API,24VDC pour les E/S déportées et 24VDC du pupitre opérateur Connecter l API au PC à partir de STEP7, vérifier le chargement de votre projet, sinon procéder à l effacement de la mémoire de l API et transférer le projet. Mise en RUN de l API A partir de l écran 3 du pupitre OP 177B,attention ne régler qu un seul capteur à la fois! o Pour le capteur sélectionné à l aide de l une des trois touches LT1 ou LT2 ou LT3 régler la plage de variation du niveau dans la cuve de la façon suivante : Remplir la cuve jusqu au niveau maxi désiré et valider ce niveau en activant les touches K2 et K3 simultanément Vider la cuve jusqu au niveau mini désiré et valider ce niveau en activant les touches K1 et K3 simultanément Vérifier la correspondance entre la mesure en % et sa représentation sur l écran 3. Répéter l opération précédente sur les autres capteurs Tableau des variables temporaires associées à FB2: LT% 100 Contenu du bloc paramétrable FB2 : L amini L amaxi L a #L amaxi #L amini # La FB2 :Mise à l échelle en % du niveau #LT% 33/61 LT% = (L a L amini ) x 100 / (L amaxi L amini )

ANNEXE 2 : Schéma TI de la boucle de régulation de niveau de la cuve n 1 : PQB 256-260 Variables Adresses Rôles Adr PA 4 LCV1 Qe CUVE 1 PIB 256-260 Adr PA 8 LIT2 Qs Sélection Manu ou Auto de LIC1 sur le pupitre opérateur LIC1 API 34/61

ANNEXE 3 du TP5 PRESENTATION DU TP «MAQUETTE M 14 PROFIBUS PA» Architecture le partie contrôle-commande et des réseaux Profinet, Profibus DP et PA L interface homme machine (IHM) est du type OP177B PN/DP. Schéma TI de la maquette M14 ADRESSES DES CAPTEURS ET POSITIONNEURS SUR LE BUS DE TERRAIN PA Adr PA 4 LCV1 Samson avec Sipart PS2-PA Adr PA 5 LIT3 Siemens Sitrans P DS III PA Adr PA 6 LIT1 Vega Vegason 51 Adr PA 7 LCV2 Samson positionneur 3785 profil 3 Adr PA 8 LIT2 Siemens Sitrans P DS III PA Adr PA 9 FIT1 Krohne Optiflux 4300C Profibus PA vient de la partie commande PQB 261-265 Adr PA 7 PQB 256-260 PIB 269-273 PIB 274-278 Adr PA 4 LIT1 Adr PA 6 Cuve 2 LCV2 ( NF) Adr PA 9 FIT1 LCV1 (NO) Qe Cuve 1 Q6.1 Q6.0 LIT3 * PIB 261-265 Adr PA 5 Qs LIT2 PIB 256-260 Adr PA 8 Pompe 2 Pompe 1 35/61

1 er écran : Choix des vues Cet écran vous permet de sélectionner l un des 6 écrans proposés dans la démonstration par activation de l une des touches F i. 2 eme écran : Réglage capteurs Attention ne régler qu un seul capteur à la fois! o Pour le capteur sélectionné à l aide de l une des trois touches LT1 ou LT2 ou LT3 régler la plage de variation du niveau dans la cuve de la façon suivante : Remplir la cuve jusqu au niveau maxi désiré et valider ce niveau en activant les touches K2 et K3 simultanément Vider la cuve jusqu au niveau mini désiré et valider ce niveau en activant les touches K1 et K3 simultanément Vérifier la correspondance entre la mesure en % et sa représentation sur l écran 3. 36/61

3 eme écran : Bargraphes des niveaux Cet écran permet la visualisation : o des niveaux dans les cuves 1 et 2 avec affichage des niveaux respectifs en %. o du débit du liquide cuve 1 vers cuve 2 en l/mn et en m 3 /h 4 eme écran : Marche automatique de la maquette 1 Auto pompe. /Ouverture vannes. /Fermeture vannes 2 - Pompe 2 - Ouvrir LCV2 à 70% - Fermer LCV1 LIT3>80% 3 - Pompe 1 - Ouvrir LCV1 à 50% - Fermer LCV2 LIT2%>50% Après avoir procéder au réglage des capteurs. Vérifier le câblage des pompes aux sorties du module d E/S déportées. Vérifier qu aucun actionneur n est en position forçage. Valider le démarrage de la séquence automatique par la commande Marche/arrêt de l écran. 37/61

5 eme écran : Marche automatique de la maquette Cet écran permet le forçage simultané de l ouverture ou de la fermeture des vannes LCV1 et LCV2. 6 eme écran : Régulation de niveau de la cuve 1 PQB 256-260 Adr PA 4 LCV1 Qe CUVE 1 PIB 256-260 Adr PA 8 LIT2 Qs LIC1 Sélection Manu ou Auto de LIC1 sur le pupitre opérateur Après avoir procéder au réglage des capteurs. Vérifier le câblage des pompes aux sorties du module d E/S déportées. Vérifier qu aucun actionneur n est en position forçage. Passer en mode régulation. En mode manu sélectionner l une des deux consignes C1 ou C2. Passer en mode automatique. Vérifier le bon fonctionnement de la régulation en asservissement. Modifier l ouverture de la perturbation LCV2 (entre 15 et 50%) Vérifier le bon fonctionnement de la régulation. API 38/61

7 eme écran : Alarme de niveaux sur la cuve 1 Cet écran per d animer deux voyants d alarme LL1 et LH1 suivant le fonctionnement décrit ci-dessous : LL1 LH1 Mesure issue de LIT2 =1 si niveau <.% et =0 si niveau >.% =1 si niveau >.% et =0 si niveau <.% Q7.0 Q7.1 Principe de programmation du voyant alarme à l aide de WINCC flexible : 39/61

ARCHITECTURE DES DIFFERENTS ECRANS DU PUPITRE A ECREN TACTILE OP177B PN/DP F2 F7 F3 F4 F5 F6 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F3 F4 F2 F3 F5 F2 40/61

TP N 6 REGULATION DE TEMPERATURE TOR CHAUD-FROID EN PL7-PRO de SCHNEIDER 2X3H BUT : Réaliser une régulation de température TOR du type chaud et froid dans une enceinte thermique. MATERIEL : - API SCHNEIDER TSX37 avec une entrée analogique 0-20 ma et deux sorties TOR - Enceinte thermique LEYBOLD avec son amplificateur de puissance - Alimentation «-15V+15V» et alimentation réglable 0-30VDC positionnée sur 12VDC - Enregistreur numérique, multimètre. CAHIER DES CHARGES : - Autoriser la saisie de la consigne C de température dans la table d animation - Autoriser la saisie de l hystérésis H de la régulation dans la table d animation - Réaliser un encadrement de la consigne contre les erreurs de saisie 30 C < C < 50 C - Réaliser un encadrement de l hystérésis contre les erreurs de saisie 1% < H < 5% - Contrôler le chauffage de l enceinte avec une sortie TOR (CH) - Contrôler le refroidissement de l enceinte avec une sotie TOR (REF) - Commander la régulation avec un BP MA (type NO) et la stopper avec un BP AR (type NF) TRAVAIL DEMANDE : 1 ) Régulation TOR avec contrôle du chauffage uniquement : Voir schéma TI page suivante. Prévoir dans le programme un affichage en C de la température et des deux seuils mini et maxi de l hystérésis en C (pour cela créer une table d animation). A RENDRE : - Liste des variables nécessaires (dresser la table de mnémoniques) - Schéma de câblage de l enceinte et de l API - Programme API en ladder avec le logiciel PL7 PRO (créer un nouveau projet et l enregistrer dans le répertoire D:\CIRA\TS2) - Enregistrement numérique d un essai en asservissement de l évolution de la température 2 ) Régulation TOR avec contrôle du chauffage et de la ventilation : Donner une représentation temporelle de la commande binaire de ces deux actionneurs en fonction de la température. A RENDRE : - Liste des variables nécessaires (compléter la table des mnémoniques) 41/61

- Schéma de câblage de l enceinte et de l API - Programme API en ladder avec le logiciel PL7 PRO (créer un nouveau projet et l enregistrer dans le répertoire D:\CIRA\TS2) - Enregistrement numérique d un essai en asservissement de l évolution de la température SCHEMA TI DE L ENCEINTE LEYBOLD : MA %I1.0 AR %I1.1 CH REF +15V Enceinte Leybold %Q2.0 12VDC -15V TT TT %IW3.0 42/61

TP N 7 DETERMINATION DU VOLUME PARTIEL D UNE CUVE SIEMENS 3x3 H CAPACITES EXPERIMENTALES : N CAPACITES/AUTOMATISME Réaliser des opérations arithmétiques logiques sur mots Utiliser des compteurs et décompteurs Associer une entrée logique ou analogique ou numérique à un capteur Programmer un GRAFCET dans un API possédant une implémentation GRAFCET N CAPACITES/INSTRUMENTATION Régler un transmetteur de niveau en fonction d une échelle imposée Régler un transmetteur (associé au débitmètre électromagnétique dans ce TP) BUT : Déterminer le volume partiel d une cuve dont la forme géométrique n est pas modélisée. CONTEXTE INDUSTRIEL Système de contrôle de dosage automatique de différents produits nécessaires au traitement du lait d amidon (dans une entreprise agroalimentaire de transformation de l amidon végétal). Afin de fiabiliser le dosage automatique, la mesure est doublée par deux chaînes de contrôle différentes : -une mesure par débitmètre Vortex FIT -une mesure par capteur de niveau à sonde capacitive LIT Puis le système de commande compare les deux informations, afin d obtenir une information fiable. Schéma TI de l installation industrielle : Cuve A FIT LIT Cuve B 6 autres produits différents Cuve de dosage Mélangeur 1 Mélangeur 2 43/61

SYSTEME EXPERIMENTAL (voir schéma TI en annexe page 4 de ce TP) Vous disposez d une cuve munie d un capteur de niveau et d un débitmètre à sortie à impulsions. On vous demande de déterminer, de façon automatique et à l aide d un API, le volume d eau compris entre deux seuils de niveau appelés «seuil bas» et «seuil haut» TRAVAIL DEMANDE : I] Analyse et compréhension de l installation et de la partie contrôle commande : Identifier sur le schéma TI les différentes variables nécessaires à cette étude, compléter le tableau ci-dessous. Type d E/S API Symbole Fonction Technologie Adresses API Entrée analogique 4-20mA LIT Mesurer le niveau Capteur capacitif PIW288 FIT I0.0 MA I0.4 ACQ I0.5 KM Q4.0 YV Q4.1 V1 PQW304 II] Mise en œuvre de l instrumentation 2-1) Avec SIMATIC-Manager appeler le programme «VOLUME», enregistrer le sous votre nom. Câbler la sortie analogique PQW304 sur la vanne V1 et forcer son ouverture à 100% en modifiant l entrée du bloc FC106. 2-2) Relever le réglage de l étendue d échelle (en cm) du transmetteur de niveau en modifiant le niveau d eau grâce à la commande la pompe en «Manu». 2-3) Proposer un schéma de câblage du débitmètre avec l API, utiliser pour cela l alimentation 24V de l API. Faire vérifier par le professeur. Relever le réglage de son étendue d échelle et donner la en l/mn. Comment modifier éventuellement son réglage? 2-4) Vérifier la configuration de la sortie impulsion du débitmètre pour obtenir 1l/impulsion, à l aide d un oscilloscope numérique. Expliquer cette procédure de vérification et faire le calcul correspondant. III] Mise en œuvre du dispositif de contrôle commande 3-1) Donner le grafcet point de vue commande (avec les symboles ou mnémoniques) correspondant au grafcet point de vue système proposé page suivante. 3-2) Donner le grafcet point de vue API (avec les adresses) et implémenter le dans la mémoire API, utiliser le langage S7-GRAPH (prendre la notice correspondante):. Sélectionner le menu «Insertion» puis «Bloc S7» puis «Bloc fonctionnel» Attribuer le numéro du FB (FB1) et dans la rubrique «propriétés» choisir «GRAPH» comme langage de création. Le grafcet sera enregistré dans ce bloc fonctionnel FB. Voir remarque en annexe page 7 pour la CPU 314) Un bloc de données d instance DB1 contiendra les données du grafcet. Compléter le bloc d organisation OB1 pour l appel du FB1. 44/61

3-3) Déterminer le câblage des entrées et sorties API (prendre garde au commun possible sur les entrées, éventuellement changer d entrées API). 3-4) Réaliser le câblage en fils volants après vérification du schéma par le professeur. IV] Synthèse Passer la maquette en mode «Auto» et procéder à l essai et relever le volume d eau correspondant pour plusieurs cycles en modifiant les seuils haut et bas. Faire un tableau et conclure sur ces mesures. Annexes : - Page 3 : Grafcet point de vue système - Page 4 : Schéma TI de l installation expérimentale. - Page 5 : Câblage des entrées-sorties logiques. - Page 6 : Câblage d une entrée analogique et structure de la mise à l échelle de l entrée analogique. - Page 7 : remarque FB1 sur CPU 314 - Grafcet point de vue système : 0 Mise en marche système. (Niveau liquide <5%) 1 POMPE : = 1 Niveau liquide seuil bas ( Impulsion débitmètre) 2 Comptage impulsions Niveau liquide seuil haut 3 POMPE : = 0 Acquittement «Mesure effectuée» 4 Vidange cuve et Raz compteur d impulsions Niveau liquide < 5% 45/61

Schéma TI de l installation expérimentale: LIT LT PIW288 Seuil maxi :SH Seuil bas : SL 100% 0% YV Q4.1 MA I0.4 ACQ I0.5 FIT FT I0.0 M V1 PQW 304 KM Q4.0 Structure API minimale : 4 entrées TOR, 2 sorties TOR et 1 entrée et une sortie analogiques 46/61

Câblage des entrées-sorties API Emplacement 4 : Entrées TOR du module SM 321 Référence : 6ES7 321-1BH02-0AA0 Emplacement 5 : Sorties TOR du module SM 322 référence : 6ES7 322-1BH01-0AA0 47/61

Emplacement 6 : Entrées analogiques du module SM 331 Référence : 6ES7 331-7KB01-0AB0 Principe de mise à l échelle de l entrée analogique : LT PIW 288 FC 105 Normalisation D une entrée analogique LTN MD104 48/61

REMARQUE FB1 sur CPU314 Paramétrage du bloc FB1 (grafcet ) pour la CPU 314 (taille maxi des blocs:8 koctets) - Après avoir ouvert le bloc FB1 : -Dans l onglet «OUTILS» -Puis : «Paramètres du bloc» respecter la configuration ci dessous : Puis appeler FB1 en associant le DB1 d instance dans OB1 Avec I0.7 : entrée d initialisation du grafcet 49/61

ANALYSE TECHNOLOGIQUE SYSTEME GRAVITEC TP N 8 langage PL7 Pro sur API TSX3710 CAPACITES EXPERIMENTALES : CAPACITES Identifier et associer une entrée TOR ou analogique à un capteur Identifier et associer une sortie analogique ou TOR à un pré-actionneur Rechercher des caractéristiques de capteurs spécifiques : peson, codeur incrémental, moteur DC Ecrire une procédure de vérification de l entendue d échelle de chaînes de mesures (pesage et position) Analyser la synchronisation entre grafcets hiérarchisés 2x3 H BUT : A partir de la lecture de notice et de schémas (sur le bureau du PC), en déduire les caractéristiques des capteurs associés aux entrées API (chaines de mesure) ainsi que celles des pré- actionneurs et actionneurs associés aux sorties API (chaines d action) A partir du programme API, interpréter la hiérarchisation des grafcets I] Analyse et compréhension de la partie instrumentation: Réaliser ou contrôler le branchement de l API au PC suivant le schéma de la dernière page 1-1) Identifier sur le schéma TI (voir annexe1 page 8/9) les différentes variables nécessaires à cette étude, pour cela compléter le tableau ci-dessous à partir des documents constructeurs de la notice technique fournie. Type Symbole Fonction Technologie Adresses API TOR ZT1 Voie A codeur incrémental 500imp/tour %I1.0 TOR (non utilisé) Voie B déphasée de 90 codeur incrémental 500imp/tour %I1.1 TOR (non utilisé) Zéro codeur codeur incrémental 500imp/tour %I1.2 XS1 %I1.3 XS2 %I1.4 XS3 %I1.5 XS4 %I1.6 BPMS %I1.8 BPMA %I1.9 BPAR %I1.10 BPMAIN %I1.11 AUTO/MAIN %I1.12 MAIN %I1.13 WT1 %IW3.0 HMA %Q2.0 HDEF %Q2.1 KM1 %Q2.2 KM2 %Q2.3 Cv ext %Q2.4 VV %Q2.11 YV %QW3.4 SC %QW3.5 50/61

1-2) Compléter les chaînes de mesure suivantes : Chaîne d acquisition de position : Soit l extrait du schéma électrique suivant PO : ZT1 Capteur de position (U1) : Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -type de codeur :--------------------- - Décoder la référence de ce capteur : GI 338 16041 15 Quel est le type de capteur (incrémental ou absolu)? Quelle est la signification de sortie totem pôle? PC : API Entrées TOR API: -Adresses : %I1.0 : voie A capteur %I1.1 :------------------- %I1.2 :------------------- 51/61

Entrées comptage sur TSX3710 Les deux premières entrées du module 1 de l API (emplacement 1) sont configurées en fonction «comptage» (fréquence maximale de 500Hz) Seule la voie A (%I1.0) du codeur est utilisée dans le programme. Le comptage est réalisé sur 24 bits + bit de signe, la capacité maximale de comptage sera de : 2 24-1 = 16 777 215 Schéma simplifié de la fonction de comptage associée à la voie A du codeur %I1.0 Entrée codeur voie A %Q1.0 Validation directe comptage %Q1.0.1 Remise à zéro directe comptage IN EN Compteur voie 0 Mesure courante %ID1.0 Valeur courante du comptage Raz directe Chronogrammes de la fonction de comptage à compléter : %I1.0 %Q1.0 %Q1.0.1 %ID1.0 Compléter la valeur courante de cette fonction comptage %ID.0 Compléter le tableau suivant Déplacement en mm %ID1.0 en impulsions 50 100 200 300 400 En déduire la résolution du codeur en mm/impulsion Procédure : -ouvrir et enregistrer sous votre nom le fichier «REGLAGE GRAVITEC» - appuyer sur le BPMS -Utiliser la cale en bois pour les essais, ainsi que la page écran «TEST CAPTEUR DE POSITION» 52/61

Chaîne d acquisition de poids : Soit l extrait du schéma électrique suivant PO : WT1 &11 PC : API Capteur de pesée (B5): Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -type de capteur :-------------------- -- Compléter le tableau suivant Masse Transmetteur de pesée (A11): Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -sortie :---------------------- - étendue d échelle :----------------- -- %IW3.0 (points) UWT1 (volts) Tapis vide Récipient vide sur tapis Masse marquée 100g sur tapis Masse marquée 200g sur tapis Masse marquée 500g sur tapis Masse marquée 750g sur tapis Masse marquée 990 g sur tapis Tracer la caractéristique de cet instrument Déterminer la relation entre points %IW3.0 et masse en g? Entrée API: -Adresse : %IW3.0 :------------------- type : -------------------------------- Procédure : -ouvrir et enregistrer sous votre nom le fichier «REGLAGE GRAVITEC»», et le charger dans l API - appuyer sur le BPMS -Utiliser la boîte de masses marquées pour les essais, ainsi que la page écran «TEST CAPTEUR DE POIDS» Quelle est la résolution de cette chaîne d acquisition (plus petite valeur mesurable en grammes) 53/61

1-3) Compléter les chaînes d action suivantes Chaîne d action du convoyeur : Soit l extrait du schéma électrique suivant PC : API Sortie analogique API: -Adresse :------------------------ - -Type :---------------------- Pré-actionneur (U3):SC1 -REF :--------------------------- -Principe :---------------------- PO : Actionneur moteur convoeurm1: -REF :------------------------- -Type :---------------------- -vitesse : 54/61

Chaîne d action de la vanne proportionnelle : Soit l extrait du schéma électrique suivant PC : API Sortie analogique API: -Adresse :------------------------ --Type :---------------------- PO : Actionneur YV1: -REF :------------------------- -Type :---------------------- 55/61

II] Analyse et compréhension de la partie contrôle-commande : Analyser la synchronisation des grafcets suivants et compléter les conditions associées aux réceptivités concernées Procédure : - voir le câblage avec le boitier de dérivation en page 9 du TP -ouvrir et enregistrer sous votre nom le fichier «GRAVITEC-API», et le charger dans l API - appuyer sur le BPMS - mode auto - rentrer les consignes poids et vitesse sur le pupitre - suivre la notice d utilisation en mode auto - attention : veillez à laisser un godet vide avant la coupure d air comprimé et du sectionneur électrique 56/61

III] Mise en service de la régulation de poids : 3.1) Compléter le schéma TI GRAVITEC en y incorporant une régulation de poids. Quel en est son sens d action? 3.2) Où intégrer cette régulation dans le programme de l API? 3.3) Programmer le correcteur PID et le mettre au point en utilisant le manuel N 3 de SCHNEIDER (Fonctions métiers). Fonction à programmer en LD dans la tâche rapide (FAST). Schéma de principe de la fonction PID : 57/61

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59/61 SCHEMA TI GRAVITEC ZT1 ZT1 %I1.0 %IW3.0 WT1 WT1 M DC SC %QW3.5 SY1 %QW3.4 YV1 I/P VV %Q2.11 XS1 %I1.3 XS2 %I1.4 XS4 %I1.6 %I1.5 XS3 KM1 %Q2.2 %Q2.1 HDEF HMA orange vert %Q2.0 ACQ BPMA %I1.9 ACQ BPMS %I1.8 ACQ BPAR %I1.10 ACQ BP MAIN %I1.11 AUTO/ MAIN %I1.12 MAIN %I1.13

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