ACADÉMIE d AI-MARSEILLE Session 2010 B.T.S. ELECTROTECHNIQUE EPREUVE PROFESSIONNELLE DE SYNTHESE VALIDATION DES THEMES ETABLISSEMENT : LYCEE FOURCADE THEME PONT de CARONTE 1
Thème : Pont de Caronte DEFINITION DE LA DEMANDE Objectif du projet Le pont tournant de Caronte est un pont ferroviaire qui permet d assurer le passage de la ligne ferroviaire Miramas-Marseille (via la Côte bleue) tout en autorisant la circulation des bateaux, en particulier des pétroliers, qui pénètrent dans l Etang de Berre par le chenal de Caronte. Pour réaliser la rotation du pont, un système de contrôle-commande, datant de 1954, séquence les différentes phases d'ouverture et de fermeture du pont. Au cours du temps, les incidents techniques se sont multipliés et aucun dispositif n'a été prévu pour localiser les pannes. De plus, de nombreuses installations électriques sont devenues obsolètes. Dans ces conditions, la maintenance est devenue particulièrement difficile. Dans le cadre de la modernisation du pont tournant, il est prévu : Le remplacement des groupes convertisseurs (groupe Diesel Alternateurs et MAS6) par des variateurs de vitesse Le remplacement des MCC (moteurs de rotation du pont et moteurs auxiliaires) par des moteurs alternatifs L étude du remplacement des moteurs à courant continu par des moteurs asynchrones alimentés par un variateur de vitesse fait l objet du projet. 2
Synoptique du projet Armoire du poste de conduite Partie mobile : tablier Partie fixe : Salle des machines Capteurs A.P.I. Réseau électrique Armoire en salle des machines Variateur vitesse 3
Synoptique de l automatisme Cabine de commande 4
Cahier des charges Le travail attendu est la réalisation de deux armoires : l une sera implantée dans la tour à proximité des moteurs d entraînement du pont, l autre sera implantée dans le poste de commande situé au dessus des voies. L armoire située à proximité des moteurs contiendra le variateur de vitesse, l automate et une répartiteur canopen. Des boutons poussoir et voyants permettront la communication avec le technicien de la maintenance. Le codeur sera connecté directement au répartiteur canopen. L armoire située dans le poste de commande permettra le contrôle à distance du variateur de vitesse. Les voyants et boutons seront identiques à ceux présents sur le coffret situé à proximité des moteurs. La communication entre l automate maître de l armoire situé dans la tour et l automate esclave situé dans le poste de commande se fera par une liaison «ethernet». Les capteurs et actionneurs seront raccordés à des modules d entrées/sorties déportés. La rotation du pont se déroule en deux étapes. La première consiste à désolidariser les travées mobiles des travées fixes ; la seconde à engager la rotation du pont jusqu à ce qu il parcoure un angle de 90 avant d être arrêté en position «ouvert». Puis après le passage du ou des bateaux, le pont effectue la manœuvre suivante : une seconde rotation de 90 pour la fermeture et le blocage des travées mobiles dans les travées fixes. Phases de déverrouillage et verrouillage du pont Le déverrouillage vertical a lieu lors de la phase d ouverture du pont et le verrouillage lors de la fermeture. 5
Pendant les phases d ouverture et de fermeture du pont, une rampe doit être montée par l extrémité des voies mobiles. Au début de chacune des rampes, la vitesse des moteurs est à réduire. A la fin de la phase de fermeture du pont, les travées mobiles s abaissent; le mouvement de chute de la travée mobile est à ralentir par freinage électrique des moteurs. 6
TRAVAIL ATTENDU Proposition de répartition des tâches Armoire poste de conduite Liaison entre tablier mobile et tour fixe A.P.I. maître Salle des machines Conception Réception Etudiant 1 Armoire poste conduite Mise à jour des borniers et carnets de câble Etudiant 2 Automatisme Mise à jour des programmes et tables d affectation Etudiant 3 Variation de vitesse Mise à jour des schémas et nomenclatures Etudiant 4 Supervision Mise à jour des listes de configuration (variateur, réseau, ) 7
CONTRAT INDIVIDUEL DES TACHES Etudiant 1 Etudiant 2 Etudiant 3 Etudiant 4 Organisation du projet Lire le dossier et le cahier des charges Identifier les éléments constitutifs de la chaîne de motorisation de la rotation du pont de Caronte Rédiger le schéma de principe avec les actionneurs, capteurs et organes de commande Déterminer les caractéristiques principales du variateur de vitesse Identifier les E/S et déterminer les caractéristiques principales des automates programmables industriel nécessaire Déterminer les caractéristiques principales de la liaison automate / interface déportée Rechercher les solutions constructeurs API avec embase déportés Déterminer les caractéristiques des modules de communication et des passerelles Rechercher les solutions constructeurs pour la supervision Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le système, valider son fonctionnement et rédiger un dossier avec programmes, schémas et nomenclatures. Déterminer les délais de réalisation Positionner les différentes tâches sur le planning prévisionnel Déterminer le matériel nécessaire Etablir les bons de commande Conception du projet Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du variateur de vitesse Justifier le choix du variateur Identifier les paramètres de réglage du variateur Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du codeur de position Concevoir la gestion des défauts Concevoir les schémas électriques avec nomenclature et carnet de câbles de l armoire située dans la salle des machines Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises de la communication automate/embase déportée Rédiger le tableau d affectation des E/S Concevoir les schémas électriques avec nomenclature 9
de l armoire du poste de conduite Concevoir la gestion des modes manuels de commande de la rotation du pont Concevoir le programme de commande de la rotation du pont en mode automatique Concevoir le programme de gestion de l affichage Réceptionner le matériel Identifier les E/S à afficher sur les écrans de supervision Rédiger les écrans de supervision avec leurs liens Suivre et mettre à jour le planning Participer aux réunions de suivi de travaux Mise en œuvre du projet Câbler le coffret du poste de conduite Réaliser le programme permettant de mettre à disposition et au bon format les informations demandées Programmer en langage à contact l affichage par voyants de l état du système Définir les procédures d essais du réseau créé Réaliser les essais de communication Programmer le grafcet d acquistion de la position du pont Programmer le grafcet de gestion du fonctionnement en mode automatique Programmer l acquisition des données vitesse de rotation et couple moteur Programmer le grafcet de conduite Confronter les résultats de mesure aux prévisions Câbler l armoire située dans la tour Câbler le variateur de vitesse Mettre en œuvre et configurer le variateur Programmer les sous-programmes de gestion des modes manuels Programmer les sous-programmes de gestion des défauts Définir la procédure d essais partiels du variateur Réaliser le programme permettant de mettre à disposition et au bon format les informations demandées Définir les procédures d essais partiels de la partie de réseau nouvellement crée Réaliser les essais de communication Vérifier la conformité électrique de l installation Réaliser les essais de validation en toute sécurité Mettre à jour schémas des borniers et carnets de câble Mettre à jour schémas électriques et nomenclatures Mettre à jour programmes et tables d affectation de l API Mettre à jour listes de paramètres de configuration (unité de dialogue, variateur ) 10
Inventaire des entrées/sorties PARTIE OPERATIVE ENTREES DEPUIS VERS Pont déverrouillé Capteur TOR de la boucle de sécurité Circuit de commande de l armoire dans tour Automate Pont verrouillé Capteur TOR de position Circuit de commande de l armoire dans tour Automate Fin de course ralentissement sens direct Capteur TOR de position du pont Automate de l armoire dans tour Fin de course ralentissement sens inv. Capteur TOR de position du pont Automate de l armoire dans tour Fin de course ralentissement sens direct Capteur TOR de position du pont Automate de l armoire dans tour Fin de course ralentissement sens inv. Capteur TOR de position du pont Automate de l armoire dans tour Position du pont Codeur absolu placé sur l arbre du pont Automate de l armoire dans tour ARMOIRE MACHINE ENTREES DEPUIS VERS Frein déverrouillé Contact aux. «déverrouillage frein» Automate de l armoire dans tour Variateur sous tension Bornier de commande du variateur Automate de l armoire dans tour Variateur en fonctionnement Bornier de commande du variateur Automate de l armoire dans tour Variateur en défaut Bornier de commande du variateur Automate de l armoire dans tour Déverrouillage frein Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Marche sens direct Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Marche sens inverse Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Arrêt Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Forçage petite vitesse Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Test voyants de l armoire dans tour Bouton poussoir Automate de l armoire dans tour Arrêt d urgence Coup de poing Circuit de commande de l armoire dans tour Automate Rotation manuelle par manivelle Commutateur Automate de l armoire dans tour Détection vitesse nulle Module de sécurité connecté aux moteurs Automate de l armoire dans tour projet_pont_de_caronte.doc 11/11
SORTIES DEPUIS VERS Déverrouillage frein moteur Automate Contacteur d alimentation du frein variateur Mise sous tension variateur Automate Contacteur du variateur Marche variateur Automate Bornier de commande du variateur Arrêt variateur Automate Bornier de commande du variateur Petite vitesse Automate Bornier de commande du variateur Grande vitesse Automate Bornier de commande du variateur Rotation en sens direct Automate Bornier de commande du variateur Rotation en sens inverse Automate Bornier de commande du variateur Frein déverrouillé Automate voyant de l armoire du poste de conduite Ordre rotation demandé dans sens direct Automate voyant de l armoire du poste de conduite Ordre rotation demandé en sens inverse Automate voyant de l armoire du poste de conduite Pont en mouvement Automate voyant de l armoire du poste de conduite Arrêt d urgence enclenché Automate voyant de l armoire du poste de conduite Défaut variateur Automate voyant de l armoire du poste de conduite ARMOIRE POSTE DE CONDUITE ENTREES DEPUIS VERS Déverrouillage frein Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Marche sens direct Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Marche sens inverse Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Arrêt Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Forçage petite vitesse Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Test voyants armoire poste commande Bouton poussoir Interface E/S déportée de l armoire du poste de conduite Arrêt d urgence Coup de poing Interface E/S déportée de l armoire dans tablier SORTIES DEPUIS VERS Frein déverrouillé Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite Ordre rotation demandé dans sens direct Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite Ordre rotation demandé en sens inverse Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite Pont en mouvement Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite projet_pont_de_caronte.doc 12/12
Arrêt d urgence enclenché Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite Défaut variateur Interface E/S déportée voyant de l armoire du poste de conduite Supervision 2 écrans sont à afficher : écran 1 (exploitant) : reprise de la façade avant du coffret situé en poste de conduite écran 2 (maintenance) : informations complémentaires (grandeurs caractéristiques du variateur, position du pont, ordres de forçage etc ) projet_pont_de_caronte.doc 13/13