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TS1CIRA 1/10 YD AUTOMATISME BTS CIRA 2013-2015 Objectif: Définir et programmer

TS1CIRA 1/10 YD AUTOMATISME BTS CIRA 2013-2015 Objectif: Définir et programmer les automatismes utilisés dans les processus mettant en œuvre des fluides ou des poudres (chimie, pétrole, pharmacie, agroalimentaire, distribution et traitement de l’eau, papeterie, scierie, production d’électricité…). Pour: - Réaliser l’automatisation du processus en assurant les sécurités des personnes et des installations et en respectant les procédures de fabrication définies selon les chartes de qualité - Réaliser des productions en semi-continu (procédés batch) ou en continu - Assurer la sûreté et la disponibilité des systèmes de production - Créer une aide aux interventions de maintenance des installations Organisation de la formation au lycée: Formation initiale Niveaux TS1 TS2 Nombre de semaines 32 28 Nombre d’heures de cours (2 H par semaine) 64 H 56 H Nombre d’heures de TP (1,5H par semaine en TS1 3H par semaine en TS2) 48 H 84 H Nombre total d’heures 112 H 140 H Evaluation: Toutes les cinq séances environ un devoir obligatoire de 2H pour la partie cours Une séance de TP notée individuellement chaque semestre, compte rendu écrit pour chaque TP et par binôme de travail. Travail personnel : ½ H par semaine au minimum (relecture du cours, exercices à faire) Examen : - Epreuve de 2 H avec coefficient 2 pour la partie écrite. - TP d’instrumentation à dominante automatisme ou régulation (tirage au sort) de 2H avec coefficient 3. Matériel utilisé en TP: - API Schneider TSX37 et Premium programmé en PL7-Pro - API Siemens S7-300 programmé en STEP 7 - Bus PROFIBUS DP et bus PROFINET - Bus de terrain PROFIBUS PA Enseignants : - Cours: Yves DARCQ (yves.darcq@ac-strasbourg.fr) - TP : Yves DARCQ et Bernard SCHNOERING Quand : - Cours : ………………………………en salle F204 mardi de 15h30 à 17h25 - TP : ……en salle F205 suivant semaine paire GRB ou impaire GRA le lundi de 13h30à 16h30 TS1CIRA 2/10 YD Contenu formation automatisme Logique combinatoire : - variables, fonctions et opérateurs logiques - logigrammes Logique séquentielle : - fonctions mémoires - logigramme - chronogramme - blocs fonctions temporisateur Numération et codification - principaux codes - bloc fonction « transcoder » Opérations numériques : - travail sur mots ou double mots - opérations arithmétiques - blocs fonctions compteur et décompteur Outils d’analyse de processus automatisé : - Grafcet - Gemma - organigramme Automates programmables industriels (API) - structure matérielle - langages graphiques de programmation LD (à contacts) FBD (diagramme fonctionnel) SFC (grafcet) - bloc fonction PID intégré Technologie : - capteurs : identification et association à la partie commande (entrées API) - pré actionneurs : identification et association à la partie commande (sorties API) Liaisons numériques : - principe et normes courantes (RS232, RS485, boucle de courant) Réseaux locaux : - principaux réseaux locaux industriels, paramètres et normes. Sécurité et sûreté des systèmes : - séquence d’alarme - procédures d’arrêt et démarrage - notions de discordance et de redondance Supervision : - liens dynamiques entre un synoptique et un API - PC (Partie commande) (API) PO (Partie opérative) IHM (Interface homme-machine) TS1CIRA 3/10 YD EXEMPLE D’ETUDE D’UN SYSTEME AUTOMATISE Ce chapitre permet de faire un rapide inventaire des différents outils d’analyse utilisés pour la conception d’une installation automatisée à travers un exemple simple : REACTEUR CHIMIQUE (il s’agit d’un procédé discontinu ou process batch) PLAN TI (plan de tuyauterie et d’instrumentation) ou PID (Piping and Instrument Diagram) Produit A EVA EVB Produit B M M1 TIC TT Eau de refroidissement Analyseur delivrant les signaux B,R ou N EVPE EVPB bac B EVPR bac R EVPN bac N LL LM LH TA DCY H100% klaxon H50% H0% PI Eau industrielle à 6 bar EVN P TCV TC TS1CIRA 4/10 YD Un tel plan comprend les éléments suivants : - Les appareils de mesure : capteurs, transmetteur et indicateurs - Les appareils de contrôle : régulateurs et opérateurs de calculs - Las actionneurs : vannes de réglages, électrovannes, vannes quart de tour, pompes - Les liaisons d’information entre les appareils (électriques, pneumatiques, numériques) Compléter le tableau de légende associée au plan TI Groupe Symbole graphique Interprétation Appareils de mesure Capteur à seuil de niveau haut sortie TOR (tout ou rien) Capteur transmetteur de température à sortie 4-20mA Capteur indicateur à seuil de pression ou pressostat, sortie TOR. Actionneurs Vanne de régulation avec positionneur électro- pneumatique commandé en 4-20mA pour la boucle de température Electrovanne normalement fermée à commande électrique TOR Vanne quart de tour (manuelle) Moteur asynchrone monophasé de l’agitateur Appareil de contrôle Régulateur indicateur de température Eléments du pupitre de commande Voyant Bouton poussoir de type NF Klaxon TS1CIRA 5/10 YD L’élaboration d’un produit P nécessite la mise en réaction et le brassage pendant 30 secondes de deux produits A et B. Cette réaction étant exothermique, la température du mélange est régulée et contrôlée. Ensuite après analyse, par prise d’échantillon, ce produit est trié en trois catégories 1) Fonction d’usage du système : Permet de définir la fonction pour laquelle le système est conçu. (A compléter) Schéma TI du système : 2) Comment assurer la sécurité en cas de dépassement de température TH?: Logique câblée (langage à contact): La sécurité en température interne trop haute du réacteur s'effectue par le contact TA (du type NF) et l’électrovanne EVN du type NO ou OMS. Pourquoi un tel contact? Compléter le schéma à contacts: Equation booléenne de EVN? Compléter la représentation suivante : Remarque en ladder (langage à contact sur un API) : T°C EVN EVN Produit A EVA EVB Produit B M M1 TIC TT Eau de refroidissement Analyseur delivrant les signaux B,R ou N EVPE EVPB bac B EVPR bac R EVPN bac N LL LM LH TA DCY H100% klaxon H50% H0% PI Eau industrielle à 6 bar EVN P TCV TC EVN T°C TA CPU Entrées I Sorties Q TS1CIRA 6/10 YD 3) Comment renseigner l’opérateur sur le niveau du réacteur : Logique programmée (logigramme) : Pour la visualisation du niveau dans le réacteur, on utilise 3 voyants commandés par un schéma à bases d’opérateurs logiques du type NON-OU (NOR) à 3 entrées. Donner les équations logiques des 3 variables (voyants) H100, H50 et H0. Compléter les représentations suivantes : Donner des équations simplifiées pour ces 3 variables et proposer un autre logigramme. a b 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 LL "1" LM LH >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 H100% >=1 0 0 0 0 >=1 0 0 0 0 H50% H0% "0" h% H0% h% H50% h% H100% h% LH h% LL h% LM TS1CIRA 7/10 YD Système de supervision Interface Homme- machine IHM Partie commande programmée API (logique séquentielle et logique combinatoire) Partie opérative REACTEUR Ordres Consignes Informations de visualisation Flux de production Préactionneurs et actionneurs Capteurs Produits A et B Produit P trié Informations en retour ou comptes- rendus Module de sorties Module d'entrées 4) Diagramme fonctionnel d’un système automatisé : Classer les symboles des différentes variables du schéma TI, utilisées pour la partie programmation de l’API, dans le tableau suivant ENTREES API SORTIES API Consignes IHM Comptes-rendus capteurs Ordres Visualisation IHM DCY LL EVA H100% 5) Comment automatiser la recette de fabrication : Grafcet de la préparation et du tri du produit selon un point de vue de la partie commande : Cette représentation permet de décrire la succession des ordres émis par la partie commande pour obtenir les actions désirées sur la partie opérative en fonction des comptes-rendus du procédé et des consignes opérateur. Recette de la fabrication : 1- Introduction simultanée des produits A et B jusqu’à atteindre le niveau haut dans le réacteur. 2- Brassage pendant 30 secondes. 3- Prélèvement d’un échantillon durant 10 secondes si la température est convenable TC. 4- En fonction des résultats de l’analyseur, effectuer la vidange du réacteur par l’une des 3 électrovannes (produit bon, produit à neutraliser ou produit à recycler). TS1CIRA 8/10 YD Etablir un grafcet de ce système automatisé en excluant la visualisation du niveau et la boucle de régulation de température. Pour cela compléter le modèle et le grafcet suivants : Modèle global de la commande (inventaire des variables utilisées): Grafcet point de vue commande : Remarque : Pour assurer la sécurité d’exploitation, un manomètre muni d’un contact P (NO) est installé en amont de EVN. Quelle est la fonction de P ? Comment en tenir compte dans le grafcet précédent ? 0 1 2 3 4 EVA EVB DCY.L L Partie commande (Programmée en langage séquentielle) DCY LL EVA EVB TS1CIRA 9/10 YD Autres exemples de procédé : 1- Un échangeur thermique Quelle est la fonction principale de ce procédé ? 1) Préciser le nombre de sorties et d’entrées nécessaires pour piloter cette installation à partir d’un API (faire un tableau en précisant la nature et la fonction de chacune de ces variables). 2) Représenter sur le schéma TI, le régulateur de température TIC (la consigne est de uploads/Industriel/ presentation-et-exemple-de-conception-auto-version-2014.pdf