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UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h –

UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h – 11 octobre 2020 Gestion automatique d’une barrière de parking d’immeuble Considérons l'automatisme de gestion de l'entrée d'un parking d'immeuble décrit par la figure1, qui est automatisé selon le grafcet de fonctionnement de la figure 2, et son tableau des entrées-sorties est donné par la figure 3. Une cellules photoélectrique à infrarouge de type barrage optique contrôle l’accès à l’entrée (cpe). Pour la sortie du garage on a besoin d’appuyer sur un bouton bps. La barrière est actionnée par un moteur pneumatique à deux sens de marche : MM (montée) et MD (descente). Les fins de courses sont détectées par 2 contacts pneumatiques à galets: bl (barrière levée) et bb (barrière baissée). Un voyant pneumatique VOY indique la descente de la barrière. Figure 1 : schéma de principe de l'installation Figure 2 : grafcet modélisant le fonctionnement Figure 3 : tableau des E/S Partie 1 : câblage pneumatique Pour la commande de l’installation on utilise un séquenceur pneumatique Donner le schéma de câblage complet de l’installation en 100% pneumatique : commande, capteurs, transducteurs, préactionneurs, actionneurs (seule la cellule photo est électrique). Partie 2 : dimensionnement de moteur électrique On remplace le séquenceur par un API, et le moteur pneumatique par un moteur électrique à cage. Le moteur est alimenté en 400 V triphasé et possède sur sa plaque signalétique les indications suivantes: 230V/400 V ; puissance = 0,75 KW; cos = 0,75. La partie commande est alimentée par le biais d’un transformateur marqué 230V/24V- 44VA. (On donne 3=1,73 ; 1/(4x1,73) = 1/6,92 = 0,144). Variable Entrée Adresse Variable Sortie Adresse cpe I0.1 MM O0.1 cpe/ I0.2 MD O0.2 bps I0.3 VOY O0.3 bl I0.4 bb I0.5 ft0 I1.1 T0 O1.1 SORTIE Bouton bps Moteur BARRIERE Barrage Optique "cpe " ENTREE SORTIE Cellule photoélectrique cpe cpe+bps 1 bl 3 ft0 T0 5 4 MD MD VOY bb 2 MM bl UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h – 11 octobre 2020 -1- Donner (en expliquant pourquoi) le couplage des enroulements du stator. -2- Donner (en expliquant pourquoi) le mode de démarrage choisi. -3- Calibrer les matériels choisis et faire un choix dans le catalogue de Télémécanique. -4- Donner dans un tableau (bon de commande) une description détaillée des matériels de protection et de commande utilisés. -5- Comment peut-on optimiser l’installation en diminuant le nombre de composants ? (utilisation en catégorie AC3, d'après documentation télémécanique) MOTEUR A CAGE PROTECTION 220 / 240V 380 / 400V contacteur tripolaire relais thermique tripolaire différentiel 3 fusibles classe aM sectionneur sectionneur disjoncteur Kw In(A) Kw In(A) référence référence zone de réglage ( A ) calibre ( A ) taille référence référence - - 0.37 1.03 LC1-D09 LR1-D1306 1 1.6 2 10x38 LS1-D2531 GK2-CF06 - - 0.55 1.6 LC1-D09 LR1-D1306 1.252 4 10x38 LS1-D2531 GK2-CF07 0.37 1.8 0.75 2 LC1-D09 LR1-D1307 1.62.5 4 10x38 LS1-D2531 GK2-CF07 0.55 2.75 1.1 2.6 LC1-D09 LR1-D1308 2.54 6 10x38 LS1-D2531 GK2-CF08 0.75 3.5 1.5 3.5 LC1-D09 LR1-D1308 2.54 6 10x38 LS1-D2531 GK2-CF08 1.1 4.4 2.2 5 LC1-D09 LR1-D1310 46 8 10x38 LS1-D2531 GK2-CF10 1.5 6.1 3 6.6 LC1-D09 LR1-D1312 5.58 12 10x38 LS1-D2531 GK2-CF12 2.2 8.7 4 8.5 LC1-D09 LR1-D1314 710 12 10x38 LS1-D2531 GK2-CF14 3 11.5 5.5 11.5 LC1-D12 LR1-D1316 913 16 10x38 LS1-D2531 GK2-CF16 4 14.5 7.5 15.5 LC1-D18 LR1-D1321 1218 20 10x38 LS1-D2531 GK2-CF21 - - 9 18.5 LC1-D25 LR1-D1322 1725 25 10x38 LS1-D2531 GK2-CF22 5.5 20 11 22 LC1-D25 LR1-D1322 1725 25 10x38 LS1-D2531 GK2-CF22 7.5 27 15 30 LC1-D32 LR1-D2353 2332 40 14x51 GK1-EK GK3-EF04 - - 15 30 LC1-D32 LR1-D2355 2836 40 14x51 GK1-EK GK3-EF40 10 35 18.5 37 LC1-D40 LR1-D3355 3040 40 14x51 GK1-EK GK3-EF40 11 39 - - LC1-D40 LR1-D3357 3750 63 22x58 DK1-FB23 GK3-EF65 - - 22 44 LC1-D50 LR1-D3357 3750 63 22x58 DK1-FB23 GK3-EF65 15 52 25 52 LC1-D50 LR1-D3359 4865 63 22x58 DK1-FB23 GK3-EF65 18.5 64 30 60 LC1-D65 LR1-D3361 5570 80 22x58 DK1-FB23 GK3-EF65 22 75 37 72 LC1-D80 LR1-D3363 6380 80 22x58 DK1-FB23 GK3-EF80 25 85 51 98 LC1-D95 LR1-D3365 8093 100 22x58 DK1-FB23 - Partie 3 : dimensionnement pneumatique On remplace le moteur par un vérin pneumatique simple effet, qui déplace un mécanisme fixé sur la tige du vérin et permet d’ouvrir et de fermer la barrière. Le mécanisme a une masse de 8kg. La tige du vérin a une longueur de 50 cm et un diamètre de 12mm. Sachant que la pression de travail est de 6.28 bars, le taux de charge de 0.5, et que la durée du cycle est de 6 minutes, calculer : 1- la valeur minimale de la force du ressort du vérin, 2- le diamètre du piston du vérin (on prendra Fressort = 100N), 3- les forces réelles développées par le vérin : -a- en sortant, -b- en rentrant, 4- le volume d’air réel consommé par le vérin : -a- en sortant, -b- en rentrant, 5- le volume d’air global consommé par heure. 6- Si on remplace le vérin simple effet par un double effet, de même rendement et de même tige, calculer le diamètre du piston du vérin double effet, nécessaire pour déplacer le mécanisme de la barrière en sortant et en rentrant. On fera les approximations suivantes : g=10 ; 2 =10 ; √320 = 17,89 ; √464 = 21,5 ; √520 =22,8 Diamètre du piston en mm 10 12 16 20 25 32 40 45 65 70 80 100 120 125 140 150 Diamètre de la tige 7 8 12 12 12 20 25 25 Consommation en l/cm pour P=6à10bars 0.0025 0.003 0.005 0.01 0.015 0.02 0.04 0.06 0.1 0.125 0.16 0.24 0.3 0.4 0.5 0.6 Figure 4 : consommation du vérin en fonction du diamètre UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h – 11 octobre 2020 Partie 1 : câblage pneumatique UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h – 11 octobre 2020 Partie 2 : dimensionnement électrique Question 1 : couplage du stator Sur la plaque signalétique la petite tension est de 230V. Elle est différente de la tension du réseau (400 V). Par conséquent la règle « PTT » n’est pas vérifiée, donc on ne peut pas utiliser le couplage triangle. On va utiliser le couplage étoile. Question 2 : mode de démarrage La puissance étant faible (0.75KW), on peut donc utiliser un démarrage direct. Sinon on peut à la limite utiliser le démarrage avec résistances au stator car, bien qu’il soit réservé aux puissances moyennes (ce qui n’est pas notre cas), il est également destiné aux applications ayant un faible couple résistant et nécessitant une mise en vitesse rapide (ce qui est exactement notre cas). On ne peut pas utiliser le démarrage avec résistances au rotor car il est réservé aux moteurs à bagues càd à rotor bobiné (qui sont surtout utilisés dans le cas de grandes puissances) alors que notre moteur est à cage. On ne peut pas utiliser le démarrage étoile-triangle car nous avons utilisé un couplage du stator en étoile (pas le droit d’utiliser le couplage triangle). Question 3 : dimensionnement pour le démarrage direct -a- Choix des protections du circuit de commande Il s’agit de protéger l’entrée et la sortie du transformateur. Le rendement d'un transformateur étant proche de l'unité, la puissance mentionnée sur sa plaque signalétique (puissance apparente) permet de calculer les intensités primaire et secondaire. Cette puissance est choisie en fonction de l'appareillage constituant le circuit de commande. Primaire du transformateur : c'est une protection contre les court-circuits Puissance apparente: S(va) = UI  I = S / U = 44 / 230 = 0.19 A Dans le catalogue le minimum est de 1 A  on choisit 1 cartouche fusible F3 de type aM calibrée au courant nominal primaire, soit 1A. Secondaire du transformateur : c'est une protection contre les surcharges S = UI  I = S / U = 44 / 24 = 1.83 A (la valeur normalisée est 2 A). Fusible coupe-circuit F4 de type gG sera calibré au courant nominal du secondaire, soit 2A. - b-Calcul du courant nominal In P = UI √3 * cos   I = P / (U √3 * cos ) = 0,75.10.3 / (400. √3 * 0,75) I = 10/ (4*1,732) = 10/6,92 = 1,44 A -c- Choix des contacteurs de montée MRM et de descente MRD (ou contacteurs de ligne) La puissance nominale est celle mentionnée par la plaque signalétique du moteur, elle correspond à la puissance mécanique utile disponible sur l'arbre du moteur en fonctionnement normal. La catégorie d'emploi AC3, la tension 400 V, la puissance 0.75 kW, ainsi que le courant nominal (1,44A), nous amènent à choisir sur le catalogue le type LC1-D09 (prévu pour supporter un In compris entre 0 et 9 A). UFMC – Fac FST – Dépt Electronique – Module Actionneurs – Examen V2– Durée 1h – 11 octobre 2020 -d- Choix uploads/Industriel/ controle-avec-sol-2020.pdf