tp d’automatisme ts2...

1/61

2011-2012

YVES DARCQ

LYCEE COUFFIGNAL

2011-2012

TP D’AUTOMATISME TS2 CIRA (deuxième partie)

3/61

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)

Etudiants

4 séances

-6/10/11

-13/10/11

-20/10/11

-3/11/11

2 séances

-10/11/11

-17/11/11

2 séances

-24/11/11

-1/12/11

2 séances

-8/12/11

-15/12/11

2 séances

-5/1/12

-12/1/12

2 séances

-19/1/12

-26/1/12

2 séances

-2/2/12

-9/2/12

2 séances

-16/2/12

-23/2/12

BTS

Blanc

-15/3/12

2 séances

-22/3/12

-29/3/12

séance

« révision »

-5/4/12

séance

« révision »

-12/4/12

séance

« révision »

-19/4/12

séances

« révision »

-10/5/12

-24/5/12

ALATLI Erdi

TPN°1

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

AZOUAGH Brahim TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

BARRERE Xavier TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

BURY Jonathan TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

GAERTNER Julien TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

JELLIMANN Benoît TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

KLEIN Anaïs TPN°8 TP test TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

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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)

Etudiants

4 séances

-6/10/11

-13/10/11

-20/10/11

-3/11/11

2 séances

-10/11/11

-17/11/11

2 séances

-24/11/11

-1/12/11

2 séances

-8/12/11

-15/12/11

2 séances

-5/1/12

-12/1/12

2 séances

-19/1/12

-26/1/12

2 séances

-2/2/12

-9/2/12

2 séances

-16/2/12

-23/2/12

BTS

Blanc

-15/3/12

2 séances

-22/3/12

-29/3/12

séance

« révision »

-5/4/12

séance

« révision »

-12/4/12

séance

« révision »

-19/4/12

séances

« révision »

-10/5/12

-24/5/12

GRASSER Maeva

TPN°1

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8 TP test

JUNKER Romain

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

KREE Julien

TPN°4

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

LACHAUD Sylvain

TPN°5

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

MARCHAL Frédérique

TPN°6

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

NEUMANN Geoffrey

TPN°7

TPN°8

TP test

TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6

VARNIZY Loan

TPN°8 TP test TPN°2

TPN°3

TPN°4

TPN°5

TPN°6 TPN°7

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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

(logique-analogique) Symbole TI

ou mnémonique

Fonction Adresses API

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

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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 après vérification par le professeur et procéder à la validation du câblage.

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 après vérification par le professeur et procéder à la validation du câblage.

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)

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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 :

8/61

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

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SCHEMA TI

API

S7-300 LT

YV

4-20 mA

4-20 mA

Voie 0

Voie 0

Choix entre 3

consignes :

W1, W2 et W3,

validé par une des

3 entrées VAL1,

VAL2 ou VAL3

LE

FC 105 Normalisation entrée analogique

100%

0%

PIW 288

PQW 304

M% MD4

LT

YV

FC 106 Normalisation sortie analogique

100%

0%

Y% MD108

VAL2

I0.1

VAL1

I0.0

VAL3

I0.2

FB41 (Regulation continue)

PV_IN MAN SP_INT

LMN MAN_ON

MAN_ON

DB42

Données de régulation

DB10 Donnée de l’échelon Donnée de consigne

Manu% MD12

ECHELON

I0.3

C% MD8

I0.4

MANU/AUTO

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TP N° 3 REGULATION ° FOUR-BLOC PID EN PL7-PRO de SCHNEIDER 2X3H


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

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 % :

Y= 80% 20%

Cy de 0,5 à 10s

U

t

Cy de 0,5 à 10s

Y =

20%

80%

U

t

U

240V AC

résistance

240VAC monophasé

BLOC

FONCTION

PID

C E Sortie intégrée non configurable

%QW0.10

(0-10V)

Gradateur

CORECI W212

FOUR de

6L

TT

Entrée intégrée configurable

%IW0.2

(4-20 mA)

M

API TSX 37 ou MICRO

PROCEDE +

-

KM1

KM2

%IW0.4 si %I1.2

%IW0.5 si %I1.4

Y

M

11/61

STRUCTURE API

API TSX 37-22

CNT0

CNT1

CNT2

Caractéristiques des variables d’entrées et sorties

VARIABLE ADRESSE API CARACTERISTIQU

E

CABLEE BORNIER

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

potentiomètre

Oui

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

Sur position 2 : entrée extérieure Sur position 0 : entrée au « 0 » Sur position 1 : entrée au « 1 »

CNT0 : voies analogiques intégrées

8entrées et une sortie (voies 2 à 10)

CNT1 : voie de comptage (voie 11)

CNT2 : voie de comptage (voie 12)

Module 1

16ETOR

Module 2 12 STOR

Module 0

Embase de simulations des 16 entrées TOR en

logique positive 24VDC (ABE-7TES160)

Embase Telefast ABE-7CPA01

Borniers

8 ENTREES TOR 24VDC 8 SORTIES TOR à relais(24V à 240VCA) 4 ENTREES ANALOGIQUES 1 SORTIE ANALOGIQUE

% QW0.10 % IW0.2 % IW0.4 % IW0.3 % IW0.5

% Q2.0 % Q2.1 % Q2.2 % Q2.3 % Q2.4 % Q2.5 % Q2.7 % Q2.6

% I1.0 % I1.1 % I1.2 % I1.3 % I1.4 % I1.5 % I1.6 % I1.7

24VDC

Voie 0 TER

Voie 1 AUX

12/61

SHEMA DE CABLAGE PLATINE DE COMMANDE

FACE AVANT FOUR

24VDC

BORNIER API

KM1 KM2

KM2

KM1

PE Ph N 240 VAC

CORECI W212

R

N

TT 0-1200°C 4-20mA

Commande Y 0-10V

R N Vert Bleu

Jaune Noir

24VAC

Borniers

8 ENTREES TOR 24VDC 8 SORTIES TOR à relais(24V à 240VCA) 4 ENTREES ANALOGIQUES 1 SORTIE ANALOGIQUE

% QW0.10 % IW0.2 % IW0.4 % IW0.3 % IW0.5

% Q2.0 % Q2.1 % Q2.2 % Q2.3 % Q2.4 % Q2.5 % Q2.7 % Q2.6

% I1.0 % I1.1 % I1.2 % I1.3 % I1.4 % I1.5 % I1.6 % I1.7

24VDC

TE Pf Ventilateur R=2,8KW

Vers TE

13/61

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

-La configuration des entrées et sorties TOR : 16 Entrées 24VDC en logique positive (sink) 12 Sorties à relais

14/61

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 vérifier et à tester avec un calibrateur mA):

Variables T(°C) I(mA) Points

TAH2 500 °C

TAH1 450 °C

-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 :

22 Voyant alarme fixe Arrêt chauffage (KM1)

Porte fermée

21 Voyant alarme clignotant Arrêt chauffage (KM1)

ACQ

20

Porte four ouverte

Porte ouverte

12 Voyant alarme fixe Arrêt chauffage (KM1)

Enclenchement ventilateur (KM2)

[TT < TAH1]

11 Voyant alarme clignotant Arrêt chauffage (KM1) Enclenchement ventilateur (KM2)

ACQ

10

TT > TAH2

[TT > TAH2]

13 Arrêt ventilateur (KM2)

1

15/61

-2-3) Programmer le correcteur PID et le mettre au point en utilisant le manuel N°3 de SCHNEIDER (Fonctions métiers)ou page 58 de ce document. Fonction à programmer en LD dans la tâche rapide (FAST). Vous respecterez le grafcet suivant :

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 :

p

eGs

pY

pMpH

pT

1)(

)()(

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.

32 Forcer la commande gradateur à 0

VALC1.VALC2

31 Appeler le correcteur PID Enclenchement chauffage (KM1) Enclenchement ventilateur (KM2)

X21 +X11

30

X20.X10.VENT.(VALC1+VALC2)

X20.X10

18/61

TP N° 4 REGULATION DE NIVEAU SIMUREG ET ECRANS

D’EXPLOITATION

2x3 H


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) 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 Pressostat circuit hydraulique seuil 5bars

XML A010A1S11 Schneider %I4.6

TH2 Thermostat pompe principale seuil 40°C

%I4.4

VM1

SC

EV2

VM3 Vanne de perturbation

%QW3.3

KM2 Contacteur pompe de perturbation

300C-45-1001-RENASLOW %Q5.6

19/61

0

10

20

30

40

0 100 200 300 400 500 600

SP (%)

t (s)

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:

Profil de perturbation n°5 :

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 - Perturbation fixe,VM3= ---- % ; EV2=1

- Utiliser le profil de consigne n°4

1 4 VM1

2 6 SC

Régulation - Consigne fixe, SP=40%

- EV2=1

- Utiliser le profil de perturbation n°5 sur VM3

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 « flottantentier » (voir

manuel de référence n°1 « Logiciel PL7 micro ») soit : Op1 := REAL_TO_INT (Op1)

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

VM3(%)

t(s)

VM3 = f(t)

20/61

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 Sens d’action Adresse interne API

(LOOPS)

Entrée analogique 0-20 mA LT1 Mesurer le niveau

LIC7-m

FT1

FIC7-s

SC

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


SCHEMAS COMPLETS


page 25 ECRAN SCHEMA TI N°4

21/61

BOUCLE DE REGULATION N°4

Schéma bloc point de vue fluide : 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 :

Réservoir 1 Débit d’entrée… Niveau réservoir 1…

EV2

%Q5.1

VM1

%QW3.1

VM3

%QW3.3

LT1

%IW2.0

LIT1

Réservoir1

%IW2.3

FT2

FIT2

SC

%QW3.0

SIY

LL LS1

%I4.3

Réservoir principal

PI

22/61


Schéma bloc point de vue fluide : Paramètres du correcteur :








EV2

%Q5.1

VM1

%QW3.1

VM3

%QW3.3

LT1

%IW2.0

LIT1

Réservoir1

%IW2.3

FT2

FIT2

%QW3.0

SC

SIY

LL LS1

%I4.3


PI

23/61


Schéma bloc point de vue fluide : Paramétres du correcteur :







EV2

%Q5.1

VM1

%QW3.1

VM3

%QW3.3

LT1

%IW2.0

LIT1

Réservoir1

%QW3.0

SC

SIY

LL LS1

%I4.3


PI

FIT2

%IW2.3

FT2


24/61

SCHEMA TI de la boucle cascade n°7

EV2

%Q5.1

VM1

%QW3.1

VM3

%QW3.3

Réservoir1

%IW2.3

FT2

FIT

2

LT1

%IW2.0

LIT1

%QW3.0 SC

SIY

LL LS1

%I4.3


PI

LIC7-m

FT1

%IW2.2

FIT

1

FIC7-s

25/61

ECRAN SCHEMA TI N°4

ADRESSAGE DES MOTS INTERNES D’UN API

EV2

%Q5.1

VM1

%QW3.1

VM3

%QW3.3

Réservoir1

%IW2.3

FT2

FIT

2

LT1

%IW2.0

LIT1

%QW3.0 SC

SIY

LL LS1

%I4.3


PI

LIC7-m

FT1

%IW2.2

FIT

1

FIC7-s

Touche de navigation vers l’écran Process N°4

Afficheur numérique

Curseur de pilotage

26/61

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

27/61

3 ET 200S

IM 151-1

PME

2DI

I2.0 I2.1

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

4

PQB 256-260

LCV1

(NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256-260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269-273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261-265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*

Profibus PA vient de la

partie commande

coupleur DP/PA

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274-278

Adr PA

7

PQB 261-265

LIT2 maxi=….. cm

LIT2 mini=….. cm

29/61

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

30/61

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

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.

Mettre en % des mesures issues des capteurs PA

Valeur brute issue du capteur

PA LITi

Expression en % de la mesure

LITi%

Bloc paramétrable FB2 associé à DBii

Niveau maxi Niveau mini

31/61

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.

Définitions des seuils d’alarme et des adresses API :

LL1 Mesure issue de LIT2 =1 si niveau <10% et

=0 si niveau > 15%

Q7.0

LH1 =1 si niveau >80% et

=0 si niveau < 75%

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

Km1 MA

AR

RT

V

N

B (auto)

PH

N KM1 (contacteur pompe 1)

LH1

LL1

Cuve1

32/61

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


- 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

33/61

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 Vérifier le câblage des connexions RJ45 de l’API et du pupitre opérateur sur le réseau o Mise sous tension maquette 240VAC de l’API ,24VDC pour les E/S déportées et 24VDC du pupitre opérateur o 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. o 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:

Contenu du bloc paramétrable FB2 :

Lamini Lamaxi La

LT%

100

LT% = (La –Lamini) x 100 / (Lamaxi –Lamini)

# La FB2 :Mise à l’échelle en % du niveau

#LT%

#Lamaxi #Lamini

34/61

ANNEXE 2 : Schéma TI de la boucle de régulation de niveau de la cuve n°1 :

Variables Adresses Rôles

Adr PA

4

PQB 256-260

CUVE 1

Adr PA

8

PIB 256-260

Qs

Qe

LIC1

API Sélection Manu ou Auto de LIC1

sur le pupitre opérateur

LCV1

LIT2

35/61

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

Adr PA

4

PQB 256-260

LCV1

(NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256-260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269-273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261-265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*


partie commande

coupleur DP/PA

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274-278

Adr PA

7

PQB 261-265

Adr PA

4

PQB 256-260

LCV1

(NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256-260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269-273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261-265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*


partie commande

coupleur DP/PA

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274-278

Adr PA

7

PQB 261-265

Adr PA

4

PQB 256-260

LCV1

(NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256-260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269-273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261-265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*


partie commande

coupleur DP/PA

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274-278

Adr PA

7

PQB 261-265

Adr PA

4

PQB 256-260

LCV1

(NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256-260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269-273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261-265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*


partie commande

coupleur DP/PA

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274-278

Adr PA

7

PQB 261-265

Adr PA

4

PQB 256 - 260

LCV1 (NO)

Qe

Adr PA

8

PIB 256 - 260

LIT1 Adr PA

6

PIB 269 - 273

Cuve 2

Pompe 1

LIT3 Adr PA

5

PIB 261 - 265

LIT2

Pompe 2

Cuve 1

*

Profibus PA vient de la partie commande

Qs

Q6.0

Q6.1

LCV2

( NF)

FIT1

Adr PA

9

PIB 274 - 278

Adr PA

7

PQB 261 - 265

36/61

1er 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 Fi.

2eme 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.

37/61

3eme 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 m3/h

4eme écran : Marche automatique de la maquette

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.

1

Auto pompe. /Ouverture vannes

. /Fermeture vannes

2- Pompe 2


- Fermer LCV1

LIT3>80%

3- Pompe 1


- Fermer LCV2

LIT2%>50%

38/61

5eme écran : Marche automatique de la maquette Cet écran permet le forçage simultané de l’ouverture ou de la fermeture des vannes LCV1 et LCV2.

6eme écran : Régulation de niveau de la cuve 1

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

Adr PA

4

PQB 256-260

CUVE 1

LCV1

LIT2 Adr PA

8

PIB 256-260

Qs

Qe

LIC1

Sélection Manu ou Auto de LIC1 sur le pupitre opérateur

39/61

7eme 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

Mesure issue de LIT2

=1 si niveau <….% et

=0 si niveau > ….%

Q7.0

LH1 =1 si niveau >….% et

=0 si niveau < ….%

Q7.1

Principe de programmation du voyant alarme à l’aide de WINCC flexible :

40/61

A R ARCHITECTURE DES DIFFERENTS ECRANS DU PUPITRE A ECREN TACTILE OP177B PN/DP

F1

F2

F3

F2

F3

F1

F4

F3

F4

F1

F5

F1

F6

F1

F2

F5

F7

F1

41/61

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

CAHIER DES CHARGES :

- Autoriser la saisie de la consigne C de température dans la table de variables - Autoriser la saisie de l’hystérésis H de la régulation dans la table de variables - 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 :

Prévoir dans le programme un affichage en °C de la température et des deux seuils mini et maxi de l’hystérésis en °C . 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 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) - 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 d’un essai en asservissement de l’évolution de la température

42/61

SCHEMA TI DE L’ENCEINTE LEYBOLD :

MA

%I1.0

AR

%I1.1

TT TT %IW3.0

Enceinte Leybold CH

%Q2.0

12VDC

+15V

-15V

REF

43/61

TP N° 7

DETERMINATION DU VOLUME PARTIEL D’UNE CUVE ŔSIEMENS

3x3 H


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

-une mesure par capteur de niveau à sonde capacitive

Puis le système de commande compare les deux informations, afin d’obtenir une information fiable.

Schéma TI de l’installation industrielle :

FIT

Mélangeur 1

Mélangeur 2

LIT Cuve A

FIT

Cuve B

6 autres produits différents

Cuve de dosage

44/61

SYSTEME EXPERIMENTAL : (voir schéma TI en annexe page 4)

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 LT Mesurer le niveau Capteur capacitif PIW288

FT I0.0

MA I0.4

ACQ I0.5

KM Q4.0

YV Q4.1

II] Mise en œuvre de l’instrumentation

2-1) Relever le réglage de l’étendue d’échelle ( en cm) du transmetteur de niveau.

2-2) Proposer un schéma de câblage du débitmétre avec l’API céder au réglage

2-3) Vérifier la configuration de la sortie impulsion du débitmètre pour obtenir

1l/impusion, à l’aide d’un oscilloscope numérique et imprimer le résultat sur table

traçante. Expliquer cette procédure de vérification

III] Mise en œuvre du dispositif de contrôle commande

3-1) Donner le grafcet point de vue commande correspondant au grafcet point de vue

système proposé (définir le volume à évaluer).

3-2) Donner le grafcet point de vue API correspondant et implémenter le dans la mémoire

API, utiliser le langage S7-GRAPH (prendre la notice correspondante):

Avec SIMATIC-Manager appeler le programme « VOLUME », renommer le autrement. 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.

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.

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IV] Synthèse

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 :

3 POMPE : = 0

Acquittement « Mesure effectuée »

2 Comptage impulsions

Niveau liquide seuil haut

1 POMPE : = 1

Niveau liquide seuil bas

4 Vidange cuve et Raz compteur d’impulsions

Niveau liquide < 5%

0

Mise en marche système. (Niveau liquide <5%)

( Impulsion débitmètre)

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Schéma TI de l’installation expérimentale:

Structure API minimale : 4 entrées TOR , 2 sorties TOR et 1 entrée analogique

LIT LT PIW288

YV

Q4.1

KM Q4.0

M

FIT FT I0.0

100%

0%

MA

I0.4

ACQ

I0.5

Seuil maxi :SH

Seuil bas : SL

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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

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Principe de mise à l’échelle de l’entrée analogique :

Emplacement 6 : Entrées analogiques du module SM 331 Référence : 6ES7 331-7KB01-0AB0

PIW 288

LTN MD104

LT

FC 105 Normalisation D’une entrée analogique

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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

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TP N°8 ANALYSE TECHNOLOGIQUE SYSTEME GRAVITEC

langage PL7 Pro sur API TSX3710 2x3 H


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

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

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1-2) Compléter les chaînes de mesure suivantes :

Chaîne d’acquisition de position :

Soit l’extrait du schéma électrique suivant

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 ?

PO :

ZT1

PC : API

Capteur de position (U1) : Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -type de codeur :----------------------

Entrées TOR API: -Adresses : %I1.0 : voie A capteur %I1.1 :------------------- %I1.2 :-------------------

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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 :

224

-1 = 16 777 215

Schéma simplifié de la fonction de comptage associée à la voie A du codeur

Chronogrammes de la fonction de comptage à compléter : 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 :

Compteur voie 0 IN EN Mesure courante Raz directe

%I1.0 Entrée codeur voie A

%Q1.0 Validation directe comptage

%Q1.0.1 Remise à zéro directe comptage

%ID1.0 Valeur courante du comptage

%ID1.0

%I1.0

%Q1.0

%Q1.0.1

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 »

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Chaîne d’acquisition de poids :


Compléter le tableau suivant Masse %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?

Quelle est la résolution de cette chaîne d’acquisition (plus petite valeur mesurable en

grammes)

PO : WT1

&11

PC : API

Capteur de pesée (B5): Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -type de capteur :----------------------

Entrée API: -Adresse : %IW3.0 :------------------- type : --------------------------------

Transmetteur de pesée (A11): Marque :--------------------- -REF :--------------------------- -sortie :---------------------- - étendue d’échelle :-------------------

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 »

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1-3) Compléter les chaînes d’action suivantes

Chaîne d’action du convoyeur :


PC :

API

PO :

Sortie analogique API: -Adresse :------------------------- -Type :----------------------

Pré-actionneur (U3):SC1 -REF :--------------------------- -Principe :----------------------

Actionneur moteur convoeurM1:

-REF :------------------------- -Type :---------------------- -vitesse :

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Chaîne d’action de la vanne proportionnelle :


PC :

API PO :

Sortie analogique API: -Adresse :--------------------------Type :----------------------

Actionneur YV1: -REF :------------------------- -Type :----------------------

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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 -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 pois 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

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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 :

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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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ADRESSAGE DES MOTS INTERNES API SCHNEIDER

- Bits internes %M0 à %M255 indépendants de la zone des mots internes définis ci-dessous - Octets internes : ensemble de 8 bits %MBj - Mots internes : ensemble de 16 bits %MWi - Mots doubles : ensemble de 32 bits %MDi - Mots flottants : ensemble de 32 bits %MFk Principe de l’adressage des mots internes : (attention aux chevauchements des mots)

%MB7 %MB6 %MB5 %MB4 %MB3 %MB2 %MB1 %MB0

%MW3 %MW2 %MW1 %MW0

%MD2 %MD0

%MD1

Poids fort et poids faible :

%MBj+1 poids fort

%MBj poids faible

%MWi (avec j=2xi)

%MWi+1 poids fort

%MWi poids faible

%MDi

SIEMENS - Bits internes M0.0 à M255.7 dépendants des mots suivants - Octets internes : ensemble de 8 bits MBi - Mots internes : ensemble de 16 bits MWi - Mots doubles : ensemble de 32 bits MDi Principe de l’adressage des mots internes : (attention aux chevauchements des mots)

MB7 MB6 MB5 MB4 MB3 MB2 MB1 MB0

MW6 MW4 MW2 MW0

MD4 MD0

MD2

Poids fort et poids faible :

Mi.7 poids fort

Mi.6 Mi.5 Mi.4 Mi.3 Mi.2 Mi.1 Mi.0 poids faible

MBi

MBi+1 poids faible

MBi poids fort

MWi

MWi+1 poids faible

MWi poids fort

MDi

tp d’automatisme ts2...

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