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CAE4AL Session 2007 Brevet de Technicien Supérieur CONTRÔLE INDUSTRIEL et RÉGUL

CAE4AL Session 2007 Brevet de Technicien Supérieur CONTRÔLE INDUSTRIEL et RÉGULATION AUTOMATIQUE U42 – Automatismes et logique Durée : 2 heures Coefficient : 2 Aucun document autorisé. Calculatrices interdites. Tout autre matériel est interdit. Avant de composer, assurez-vous que l’exemplaire qui vous a été remis est bien complet. Ce sujet comporte 12 pages numérotées de 1/12 à 12/12. Les documents réponse n° 1 et n° 2 sont fournis en double exemplaire, un exemplaire étant à remettre avec la copie ; l’autre servant de brouillon éventuel. Page 1/1 CAE4AL Toutes les parties sont indépendantes et peuvent être traitées séparément. Page Barème Sommaire 2 Description du procédé 3 Première partie : Gestion de l’injection de résine 4 9 points Deuxième partie : Sécurité, sûreté de fonctionnement 5 3 points Troisième partie : Lecture de la température de la résine 5 4 points Quatrième partie : Contrôle de la température de la résine 6 2 points Cinquième partie : Lecture d’une recette 6 2 points Annexe 1 : Schéma TI 7 Annexe 2 : Symboles de fonctions logiques sur mots 8 Document réponse N° 1 9 et 10 Document réponse N° 2 11 et 12 Page 2/2 CAE4AL Page 3/3 Procédé de préparation d’une matière plastique MPx Une matière plastique donnée, tel le PVC, est obtenue à partir d’une résine de base complétée par des adjuvants et additifs. Ces derniers permettent d’améliorer les propriétés chimiques et physiques du matériau, notamment la résistance aux chocs, la couleur, la plasticité etc. Matière plastique = Résine de base + Adjuvants + Additifs Une unité de production de pièces techniques utilise diverses matières plastiques selon les fabrications en cours. Par la suite nous allons nous intéresser à la préparation d’une matière plastique spécifique notée MPx. Le schéma est en annexe 1 (page 7). Le MPx sera obtenu en mélangeant la résine de base RB avec trois adjuvants notés AD1, AD2 et AD3 selon une recette donnée. Ces quatre éléments devront être injectés dans un mélangeur à des pressions et débits contrôlés. Par ailleurs la température de la résine de base est aussi régulée en permanence. Par la suite, l’étude porte uniquement sur la procédure d’injection de la résine dans le mélangeur. Description de la procédure d’injection de la résine La résine de base RB est stockée dans une cuve de 10 tonnes. Elle est régulée en température et maintenue en recirculation permanente sans régulation de débit. L’ordre de production Prod, reçu en provenance de la supervision, déclenche le processus de préparation du MPx. La régulation du débit de recirculation est activée, la suite du processus ne pouvant être lancée que si le débit de recirculation et la température de la RB sont corrects. Lorsque ces conditions sont atteintes le circuit d’injection de la résine est ouvert. Après ouverture effective du circuit d’injection, le circuit de recirculation est fermé et l’injection des trois adjuvants est activée. La phase de préparation du MPx se termine lorsque la quantité de résine de base prévue a été injectée dans le mélangeur. La résine est alors mise en recirculation avec régulation de sa température. Procédure d’ouverture contrôlée de la vanne d’injection de résine Le circuit de recirculation de la résine ne peut être interrompu que si la vanne d’injection VI est correctement ouverte. L’ouverture et la fermeture effective de VI sont contrôlées à l’aide de deux capteurs fin de course : VIO qui est actif seulement lorsque VI est effectivement ouverte à 100%. VIF qui est actif seulement lorsque VI est effectivement fermée (0%). L’ouverture habituelle de VI s’effectue en moins de 3 secondes mais dans quelques cas VI ne s’ouvre pas correctement. Si VI n’est pas correctement ouverte au bout de 3 secondes alors elle est refermée (la fermeture ne pose pas de problème). Après sa fermeture effective la tentative d’ouverture est répétée. Après trois tentatives d’ouverture sans succès, la régulation de débit est stoppée (la recirculation est maintenue), l’alarme sonore Alarme est déclenchée et le témoin rouge T_rouge doit clignoter. Un premier acquittement ACQ stoppe l’alarme et laisse le témoin rouge allumé sans clignotement. Un deuxième acquittement par ACQ, qui n’est pris en compte que s’il a lieu au moins 10 minutes après le premier acquittement, éteint le témoin rouge et autorise le retour à l’état initial. CAE4AL Page 4/4 Procédure d’arrêt d’injection de la résine Lorsque la quantité prévue de résine de base a été injectée dans le mélangeur la régulation de débit est stoppée et le circuit de recirculation ouvert. Cinq secondes plus tard le circuit d’injection est fermé. Après fermeture effective de la vanne VI, le retour à l’état initial est autorisé. Remarque : Les commandes de la vanne d’évacuation du mélangeur VE (permettant l’écoulement du MPx vers une cuve de transit) et du moteur M ne seront pas traités par le grafcet qui vous est demandé. PREMIERE PARTIE : GESTION DE L’INJECTION DE RÉSINE Une production de 5 tonnes de MPx doit être réalisée. 1.1. Compléter le grafcet sur le document réponse N° 1 page 10 permettant d’assurer la gestion de l’injection de résine dans le mélangeur (explications données dans les trois paragraphes précédents). Vous assurerez la gestion de tous les capteurs et actionneurs liés à la cuve « Résine de base » délimités par le rectangle en traits interrompus. Pour ce faire, vous utiliserez toutes les variables figurant dans le tableau ci-dessous ainsi que des variables complémentaires internes à l’automate dont vous pourriez avoir besoin. Entrées ACQ Signal d’acquittement de défauts. FT Signal issu de débitmètre impulsionnel. 1 impulsion ≡passage de 1 kg de résine. VIo Capteur fin de course de la vanne VI. Actif sur ouverture effective de la vanne. VIf Capteur fin de course de la vanne VI. Actif sur fermeture effective de la vanne. Sorties Alarme Alarme sonore. P Pompe du circuit de résine. T_rouge Témoin rouge. VI Vanne d’injection de la résine de base. Type monostable NF. VR Vanne de recirculation de la résine. Type monostable NO. Bits automate et signaux Bdt_1s Base de temps une seconde. * Voir graphique en fin de tableau. FC Activation de la régulation de débit. Tant que FC est maintenu actif, la régulation de débit est effective. TC Activation de la régulation de température. Tant que TC est maintenu actif, la régulation de température est effective. Fv Débit de résine correct. Actif lorsque le débit est correct. Tv Température de résine correct. Actif lorsque la température de la résine est correcte. Prod Signal en provenance de la supervision. Ordre de lancement d’un cycle de production. Bdt_1s : Signal carré de période une seconde. CAE4AL DEUXIEME PARTIE : SECURITE, SURETE DE FONCTIONNEMENT Des détecteurs de niveau TOR, LH1 et LH2, sont employés pour détecter le niveau de remplissage haut des cuves de transit. Chaque détecteur contient un contact sec qui doit être relié à une entrée TOR d’un automate. Le sens de montage des détecteurs détermine leur type NF ou NO. Une rotation de 180° du détecteur change son type. Montage type NF Le niveau montant de résine soulève le flotteur et ouvre le contact interne du détecteur. Montage type NO Le niveau montant de résine soulève le flotteur et ferme le contact interne du détecteur. 2.1. Dans une optique générale de sécurité de fonctionnement, indiquer quel type de montage NF ou NO est le plus judicieux ? Argumenter brièvement votre choix. Afin de minimiser les risques de dysfonctionnement lors d’une défaillance éventuelle du détecteur de niveau LH1 (grippage), un deuxième détecteur identique au précédent est installé à côté de ce dernier. 2.2. Comment désigne-t-on ce type de montage permettant d’améliorer la sûreté de fonctionnement d’une installation ? 2.3. Sur le document réponse N° 2 page 12, compléter le schéma de câblage entre les deux détecteurs de niveau de la cuve 1, LH1A et LH1B, les bornes d’alimentation et une entrée TOR unique de l’automate. TROISIEME PARTIE : LECTURE DE LA TEMPERATURE DE LA RESINE DE BASE La température de la résine est mesurée à l’aide d’un transmetteur 4-20mA calibré sur la plage 0 - 50°C. Ce signal est relié à une entrée analogique d’automate IW1.0. La conversion analogique-numérique du courant 4-20mA s’effectue sur 12 bits en binaire naturel (non signé). 3.1. Sur le document réponse N° 2 page 12, compléter le tableau indiquant les valeurs prises par IW1.0 en fonction du courant transmetteur reçu. Page 5/5 CAE4AL Page 6/6 Nous souhaitons disposer d’une variable TEMP permettant la lecture directe de la température en °C sur la plage 0 – 50°C. 3.2. Établir la relation mathématique entre TEMP et IW1.0. QUATRIEME PARTIE : CONTROLE DE LA TEMPERATURE DE LA RESINE La température de la résine est mesurée à l’aide du transmetteur TT. La valeur numérique de cette température exprimée en °C est disponible dans le mot TEMP. Le bit Tv doit être mis à « 1 » tant que la température est maintenue dans la plage 18°C à 22°C, limites incluses. En cas d’incident, un bit Tmin est mis à « 1 » si la température tombe en dessous de 10 °C. 4.1. Proposer un organigramme uploads/s1/ controle-industriel-et-regulation-automatique.pdf