Bain régulé en température Dossier technique

Transcription

Bain régulé en température
Dossier technique
DT B
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Présentation du bain régulé en température
GTI
1. BAIN PRINCIPAL
Celui-ci est constitué du réservoir en acier inoxydable contenant 26 litres d'eau. Le chauffage de la masse
d'eau est assuré par un thermoplongeur de 3 kW alimenté en 230 V / 50 Hz.
2
1
4
Réseau ~
vers évacuation
6
Alimentat ion
d'eau
3
7
Vers évacuat ion
5
1 : Thermoplongeur
5 : Bac principal
2 : Sonde Pt100
6 : Débitmètre
3 : Bol auxiliaire de perturbation
7 : Serpentin de perturbation
4 : Sonde de niveau minimum
1.1. Circuit de mesure de température
La mesure de la température de ce bain est assurée par une sonde de température à résistance platine
(l00 à 0°C), associée à un transmetteur de mesure à sortie courant (convertisseur R/i).
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Ce transmetteur doit être étalonné selon l’échelle suivante :
0°C
100°C
Im
4 mA
20 mA
Ce transmetteur alimenté en 24 V = par une alimentation autonome, possède une entrée 3 fils sur
laquelle se connecte la sonde de mesure.
Il fournit un courant, image de la température du bain, qui circule dans la boucle de mesure du régulateur
Vulcanic 30760. Le régulateur assure le contrôle de la température du bain principal.
La résistance étalon, d'une valeur de 250 , insérée dans la boucle de courant Im, permet d'obtenir un
signal tension, image de la température mesurée (1 V correspond à 0 °C et 5 V correspond à 100 °C).
Cette tension, peut être envoyée sur l'une des entrées d'un enregistreur analogique afin d'obtenir un
graphe sur papier.
1.2. Contrôle de la puissance de chauffage.
Le contrôle est assuré par le régulateur qui commande un contacteur statique monophasé à thyristors
par l’intermédiaire d’un convertisseur de signal. Selon l'amplitude du signal de commande délivré par le
régulateur, le relais statique, fonctionnant en trains d'ondes entières, avec commutations aux passages
par 0 de la tension secteur , fournit un rapport cyclique différent.
Le rapport cyclique du train d'ondes sinusoïdales délivré par le gradateur au thermoplongeur est donc
directement lié au courant de sortie du régulateur. La période du cycle du signal de sortie est d'une
seconde.
Le déclenchement du relais statique est assuré par un signal tension qui rend nécessaire une fonction
de conversion i/u permettant d'adapter le signal de sortie du régulateur (4 - 20 mA) à l’entrée de
commande (0 / 5-30 V) du relais à thyristors.
La puissance du chauffage et le signal de sortie du régulateur sont liés par l’échelle de correspondance
suivante :
0
4 mA
Avec OP
is
OP
is
100%
20 mA
: valeur en % de la puissance de chauffe (100 % = 3 kW).
: courant de sortie du régulateur en mA.
1.3. Equipements complémentaires
Les vannes manuelles V3 et V1 assurent respectivement le remplissage et la vidange du réservoir
principal. Un tube de trop-plein évite le débordement.
Un détecteur de niveau bas, à sonde résistive, coupe l'alimentation du circuit de chauffage en cas de
manque d'eau.
Un thermostat de sécurité, à tension de vapeur, désactive le chauffage si la température dépasse la
valeur réglée.
2. RESERVOIR AUXILIAIRE DE PERTURBATION
Ce réservoir a une capacité utile de 3 litres. Il peut être rempli au moyen du récipient gradué, et vidangé
grâce à la vanne V2.
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L'eau introduite ou extraite de ce réservoir, est source de perturbation pour la boucle de régulation de
température du bain principal.
L'évolution de la température de l'eau du bain auxiliaire peut être suivie grâce à un capteur de type Pt 100,
associé à un indicateur numérique disposant d'une sortie de recopie de mesure.
Cette chaîne de mesure est conforme au schéma ci-dessous
Sonde
Ind icateur
numériq ue
Vm
re levé de la
température
La tension Vm est disponible sur la sortie de recopie de mesure de l'instrument.
3. ECHANGEUR DE CHALEUR A SERPENTIN DE CUIVRE
Une circulation d'eau peut être entretenue dans cet échangeur. Le débit est réglable par la vanne pointeau
FV 20 dans la plage 0 à 46 l/h.
Les températures de l'eau en entrée et en sortie de l'échangeur sont mesurées par des capteurs à
résistance Pt 100, connectés à des indicateurs numériques.
L'enregistrement des températures est possible grâce aux sorties de recopie des indicateurs.
La puissance utile de l'échangeur est de l'ordre de 1 kW dans les conditions de fonctionnement suivantes :
– Températures du bain principal
: 50°C
– Température de l'eau en entrée
: 20°C
– Débit volumique
: 35 l/h
L'échangeur permet donc de créer des pertes thermiques réglables permettant d'analyser dans des
conditions variées le comportement de la boucle de régulation principale.
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BAIN RÉGULÉ EN TEMPÉRATURE
Schémas électriques
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Platine
Schéma de puissance
Folio 01
Folio 02
Schéma de commande
Folio 03
Mesure de température
Régulation puissance
Folio 04
Folio 05
Schéma du bornier
Folio 06
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DESSINE PAR: GIRAULT Michel
DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
GTI SYSTEMES
PLATINE
FOLIO
01
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DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
GTI SYSTEMES
Schéma de puissance
FOLIO
02
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DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
GTI SYSTEMES
Schéma de commande
FOLIO
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DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
GTI SYSTEMES
Mesure température
FOLIO
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DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
113
+
A
-
B
Vers commande
relais statique
GTI SYSTEMES
111
Régulation puissance
FOLIO
05
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DATE: 10/01/1995
BAIN REGULE
GTI SYSTEMES
Schéma bornier
FOLIO
06
Documentation
sur les principaux constituants
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DTC
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UTILISATION DU REGULATEUR VULCANIC 30760
C'est un régulateur P.I.D à microprocesseur. Il permet d'obtenir deux modes de marche :
- Mode automatique (réglage manuel ou auto-adaptatif des paramètres)
- Mode manuel (dosage de puissance)
AFFICHAGE
La version utilisée 30760-45 présente :
- 2 afficheurs DEL rouges à 4 digits, 7 segments
- 7 DEL rouges avec légende
- 1 indicateur de l'unité utilisée °C
Légende
OP1
ALM
MAN
TUNE
SET
:
état de la sortie 1
état de l'alarme
DEL clignotante lorsque le régulateur est en mode manuel
DEL allumée en mode régulation auto-adaptative ou clignotante en période de pré-réglage
LED allumée lorsque le régulateur se trouve au 2° niveau d'accès protégé, réservé aux régleurs
qualifiés
TOUCHES DE COMMANDE
Elles sont aux nombre de 4, selon la disposition ci-contre :
I
FUNC
Fonction des touches
I
FUNC
Touche "Auto/Manu" : sélection des modes "Dosage de puissance" (manuel) et
"Régulation" (automatique)
Touche "Sélection" : sélection des fonctions et des différents paramètres
Touche "Décrémentation" : décrémentation de la valeur affichée
Touche "Incrémentation" : incrémentation de la valeur affichée
CARACTERISTIQUES
Ce modèle est configuré pour recevoir un signal analogique 4-20 mA en entrée et pour fournir un signal
analogique 4-20 mA en sortie principale.
Echelle : 0 à 100 %
Sortie alarme : relais 1 contact inverseur 2 A - 240 Vac
Mode auto-adaptatif : adaptation automatique des paramètres si l’écart mesure/consigne dépasse
2,5 % de l’échelle de mesure.
PROCEDURE DE MISE EN SERVICE
A la mise sous tension le régulateur exécute un auto-test, puis se trouve en position de travail (mode
auto-réglant puis auto-adaptatif ou PID manuel selon son utilisation précédente).
Il indique alors, la valeur mesurée sur l'afficheur du haut et la valeur de consigne sur l'afficheur du bas.
Premier niveau d’accès, réservé aux utilisateurs
En plus des informations de mesure et de consigne normalement à l'affichage, il est possible par appuis
successifs sur la touche FUNC de faire défiler les paramètres suivants :
SP :
Affichage et réglage éventuel de la consigne de régulation
OP :
Affichage de la puissance instantanée délivrée en sortie, en %
AL :
Affichage de la valeur de l'alarme
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rP
:
Affichage du taux de rampe en unités par heure.
Si le paramètre Enbl a été réglé à 1, il est également possible de passer du mode "Régulation" au mode
"Dosage de puissance" en appuyant sur la touche "auto/manu"
I.
Lorsque ce second mode est sélectionné, la LED "MAN" clignote et les touches d'incrémentation et de
décrémentation permettent d'afficher une puissance délivrée en % de la puissance installée.
Un nouvel appui sur la touche
I permet de revenir en mode régulation.
DEUXIEME NIVEAU D'ACCES, PROTEGE, RESERVE AUX REGLEURS QUALIFIES
Mode de réglage des paramètres de régulation
En mode "Réglage" la diode "SET" est éclairée en permanence. Pour accéder au réglage des paramètres de
régulation protégés, il faut exécuter la procédure suivante :
Le régulateur doit se trouver en affichage normal (mesure et consigne)
Appuyer simultanément pendant 5 secondes sur les poussoirs
Lorsque la diode "SET" clignote, appuyer sur la touche
FUNC
pendant 2 secondes au moins,
dans les 3 secondes qui suivent le début du clignotement. La diode "SET" s'éclairera alors en
permanence.
Il suffit désormais d'effectuer des appuis successifs sur la touche
FUNC
pour voir défiler les
paramètres, dans l'ordre du tableau de la page suivante.
Remarque : Si la bande proportionnelle est réglée à zéro, le régulateur fonctionne en Tout Ou Rien, avec un
différentiel diF1 réglable. Les actions Intégrales et Dérivées sont automatiquement annulées.
Passage du mode PID auto-adptatif au mode PID manuel
En PID auto adaptatif, la diode TUNE est éclairée. Pour passer en mode PID manuel, il faut exécuter la
procédure suivante :
Lorsque la diode "SET" clignote, appuyer sur la touche
et
.
I pendant 2 secondes au moins,
dans les 3 secondes qui suivent le début du clignotement. La diode "SET" s’arrêtera de clignoter.
Demande manuelle d’auto-réglage des paramètres PID
A tout moment, il est possible de faire effectuer un préréglage, à condition que l’écart consigne/mesure soit
supérieur à 5% de l’échelle.
Pour faire effectuer un auto-réglage :
et
.
Lorsque la diode "SET" clignote, appuyer simultanément pendant 2 secondes au moins sur les
touches
I et FUNC dans les 3 secondes qui suivent le début du clignotement. La diode
"SET" s’arrêtera de clignoter et la diode TUNE deviendra clignotante. L’auto-réglage s’effectuera à
la moitié de l’écart Mesure/Consigne et le régulateur reviendra automatiquement dans son mode
PID d’origine, avec les nouveaux paramètres.
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Liste des différents paramètres
PARAMETRES
Valeur sur l'afficheur haut
Code
fonction
Actions possibles selon le
mode sélectionné
(afficheur
bas)
PID
auto-adaptati
f
Gamme
PID
manuel
Valeur par
défaut
Lecture Réglage Lecture Réglage
Mesure
Valeur de
consigne
x
x
Etendue de l'échelle
Consigne à distance
rSP
x
x
Consigne de régulation (sortie 1)
SP
x
x
x
x
SPIo à SPhi
Mini de l'échelle
Consigne locale (si option consigne à
distance)
LSP
x
x
x
x
SPIo à SPhi
Mini de l'échelle
Consigne instantanée en mode rampe
SPrP
x
x
Puissance de sortie instantanée
OP
x
x
0 à 100% si 1 seule sortie
-100à +100% si 2 sorties
Alarme pleine échelle
P-A L
x
x
x
x
Maxi de l'échelle
Alarme de bande
b-AL
x
x
x
x
5 unités
Alarme d'écart
d-AL
x
x
x
x
± Etendue de l'échelle
5 unités
Taux de rampe
rP
x
x
x
x
1 à 9999 unités par h et
OPhi
x
x
x
x
0 à 100% si 1 seule sortie
-100 à +100% si 2 sorties
Consigne maxi
SPhi
x
x
x
x
Maxi de l'échelle
Consigne mini
SPI o
x
x
x
x
Mini de l'échelle
Temps de cycle de la sortie 1
Ct 1
x
x
x
x
0,5-1-2-4-8-16-32-64
secondes
32 s
Temps de cycle de la sortie 2
Ct 2
x
x
x
x
0,5-1-2-4-8-16-32-64128-256-512 secondes
32 s
Limitation de puissance
Bande proportionnelle
100%
Pb
x
x
x
I à 999% et tout ou rien
10%
Intégrale
rSEt
x
x
x
10s à 30 mn et suppression
5 mn
Dérivée
rAtE
x
x
x
0 s à 10 mn
30 s
Gain relatif de la sortie 2, par rapport
à la sortie 1
rCG
x
x
x
0,02 à 1.00 et tout ou rien
1.00
Bande morte ou chevauchement
entre sortie 1 et 2
OL
x
x
x
-20 à 20% de Pb
x
0
Différentiel de la sortie 1 tout ou rien
diF 1
x
x
0,1 à 10% de l'échelle
0,5%
Différentiel de la sortie 2 tout ou rien
diF 2
x
x
0,5%
Différentiel des sortie 1 et 2 tout ou
rien
diFF
x
x
0,5%
Ecart de consigne sortie 2 / sortie 1
OUT2
x
x
x
x
± Etendue de l'échelle par
rapport à SP
Point haut de l'échelle d'entrée en
courant
rhi
x
x
x
x
(rIo + 1) --> 9999
100,0
Point bas de l'échelle d'entrée en
courant
rIo
x
x
x
x
-1999 --> (rhi - 1)
0,0
Position du point décimal sur l'échelle
d'entrée en courant
rPnt
x
x
x
x
0à3
1
Validation de la touche "Auto/Manu"
Enbl
x
x
x
x
0 ou 1
1
Rappel : Seuls s'affichent les codes qui correspondent aux fonctions existantes sur l'appareil.
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0
Dossier pédagogique
SYSTÈME CHAÎNE DE TRAITEMENT
DE SURFACES
TP N° 1
Comprendre et expliquer les
fonctions de dialogue homme
machine
Terminal d'exploitation XBT A et logiciel
d'enregistrement de messages
Académie d'Orléans-Tours
Académie de Toulouse
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Tâche attribuée pour les travaux pratiques d'AII
Chaîne de traitement de surface Classe : TaleGE
Lieu d'activité : Laboratoire de modélisation
Définition des tâches confiées à l'élève à l'occasion de la séquence Enoncé des objectifs de formation
de travaux pratiques.
associés aux tâches.
1°) Prérequis:
Connaissances
Compréhension
Connaître le cours d'automatique sur l'A.P.I. TSX 17-20, et de son
langage de programmation: le PL7-2 (travail sur mots).
2°) En ayant à votre disposition:
Etudier
un
mode
de
transmission de données en
série entre un pupitre de
dialogue et un ordinateur.
– le système GTI Chaîne de traitement de surfaces,
– le dossier technique,
– le dossier pédagogique,
– Un ordinateur de type PC avec logiciel XBTL100 ou XBTL900,
– Un câble de liaison XBT-A
PC réf.: XBTZ905 (port série 25 broches) ou XBTZ915 (port série 9 broches).
– Un câble de liaison TSX 17-20
Application
XBT-A réf.: XBTZ917.
3°) On vous demande de:
Lire les documents ressources n°1 à 3.
3.1 Mise en œuvre, paramètrage du pupitre opérateur.
Raccorder l'XBT-A et l'ordinateur à l'aide du câble de liaison.
Mettre l'XBT-A sous tension et à l'aide du document ressources n°4,
configurer la liaison pour l'enregistrement des messages de la manière
suivante :
– LIAISON : RS232
– VITESSE : 9600
Mettre en oeuvre les protocoles
de transmission série de
données entre:
– Un pupitre de dialogue
Homme machine et un
ordinateur,
pour
la
programmation
Homme machine et un
automate programmable pour
– PARITE : IMPAIRE
– STOP : 1 BIT
Evaluation
Analyse
– DIALOGUE : SANS
– ACQUIT. : ACK
Positionner l'XBT-A sur : "ATTENTE MESSAGE".
Mettre l'ordinateur sous tension, et lancer le logiciel XBTL-100 ou 900.
Configurer le PC avant l'envoi des messages vers l'XBT-A
de la façon suivante :
Evaluation proposée par le professeur responsable.
Observations :
Respect de la conformité des
paramètres de la liaison série.
Respect de la rédaction des
messages.
Vérification en exploitation du
fonctionnement correct de
l'ensemble.
Note
Prévu : ____
Temps
/ 20
Passé : ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP1
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– VITESSE : 9600
Connaissances
Compréhension
– DATA : 8 bits
– PARITE : Impaire
– STOP : 1 bit
– Port de communication : COM1 ou COM2 suivant utilisation.
Saisir l'ensemble des messages inscrits sur le document ressources
n°5.
Etudier
un
mode
de
Transférer les messages du PC vers l'XBT-A.
Indiquer ce qu'affiche l'XBT-A lorsque la transmission est terminée.
Effectuer une sauvegarde sur disquette de l'ensemble des messages.
Application
Indiquer combien de messages de chaque type (visualisation, défaut,
données entre:
fonction, variable numérique) ont été transmis.
Expliquer brièvement quelles sont les caractéristiques propres à chaque
Homme machine et un
type de message.
ordinateur,
pour
la
A l'aide du document ressources n°6, vérifier que la transmission des
messages a été correcte en procédant à la lecture du contenu des mes- programmation
sages 008, 017 et 021.
Homme machine et un
Les questions suivantes seront traitées à l'aide des documents ressourautomate programmable pour
ces n°4 et 7.
3.2) Exploitation:
– Le message 008 est un message de type FONCTION
Quelle est la touche du clavier associée à ce message ?
Que se passe-t-il lorsque l'opérateur appuie sur cette touche ?
Evaluation
Analyse
Donner la signification du paramètre X pour ce message.
Quelle valeur faudrait-il donner à X pour faire apparaître le message 008 de manière centrée sur l'afficheur du pupitre ?
– Le message 017 est un message de type VISUALISATION
Donner la signification du paramètre K pour ce message.
messages.
Lorsque K = 1, quelles sont les possibilités pour provoquer l'affiVérification en exploitation du
chage du message 017. Justifier votre réponse.
– Le message 021 est un message de type NUMÉRIQUE
l'ensemble.
Observations :
Note
Prévu : ____
Temps
/ 20
Passé : ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP1
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Expliquer par quoi sont remplacés les traits de soulignement
dans le message, lors de son affichage à l'écran.
Connaissances
Compréhension
Donner le rôle du paramètre A.
Configurer la ligne (XBT-Automate), à l'aide du document ressources n°4,
de la manière suivante:
– MODE : REGLAGE
– LIAISON : RS 485
– ECHANGE : HDX
– VITESSE : 9600
Etudier
un
mode
de
– FORMAT : 8 BITS
– PARITE : IMPAIRE
– STOP : 1 BIT
Application
– CHECKSUM : SANS
Connecter (hors tension) à l'aide du cordon correspondant l'XBT-A et l'au- données entre:
tomate de l'armoire de commande du système.
machine et un
Mettre sous tension le Système et procéder à des essais simples per- Homme
mettant de vérifier la conformité du fonctionnement souhaité.
ordinateur,
pour
la
programmation
Homme machine et un
automate programmable pour
– REPONSE : SANS
Evaluation
Analyse
messages.
Vérification en exploitation du
l'ensemble.
Observations :
Note
Prévu : ____
Temps
/ 20
Passé : ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP1
page 5 / 14
DOCUMENT RESSOURCE N°1
DIALOGUE OPERATEUR:
Les besoin de dialogue opérateur
La complexité des systèmes automatisés rend nécessaire
le dialogue entre l'opérateur et la machine. Ce dialogue
appelé homme/machine implique les besoins suivants :
• Visualisation de valeurs numériques : visualisation en
temps réel d'états, de valeurs numériques (nombre de
pièces fabriquées, durée d'une opération...),
• Affichage de messages : affichage en temps réel de
messages (textes en clair tels que : défaut pompe 1,
température + 478°C...),
• Saisie : saisie d'ordres ou de consignes (types de pièces, temps de trempage...),
• Réglage : accès en lecture ou écriture aux paramètres
autorisés du programme utilisateur (temporisateurs,
compteurs,...).
Les informations échangées correspondent à des données de type objet automate (valeur d'une temporisation, d'un compteur, défaut d'entrées/sorties) ou à des
données de type application (valeurs ou messages élaborés par programme).
Les possibilités de dialogue du TSX 17
• TSX 17-20, langage PL7-2 :
Echange par liaison série asynchrone avec prise terminal de l'automate. Selon le périphérique connecté, les
échanges peuvent s'effectuer en mode ASCII ou suivant le protocole serie 7 (UNI-TE).
Les caractéristiques de la prise terminal du micro-automate TSX 17-20 sont paramétrables :
TP1
Liaison
série asynchrone RS 485
Vitesse
300,600,1200,2400,4800 ou 9600 bauds
Parité
sans, paire ou impaire
Echo
sans ou avec écho en réception
Format des données
7 ou 8 bits
Bits de stop
1 ou 2
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DOCUMENT RESSOURCE N°1 (suite et fin)
Echanges par prise terminal
Automate: TSX17-20 langage PL7-2
Saisie/Visualisation: Elle peut s'effectuer par plusieurs types de terminaux, la gestion du dialogue s'effectuant par
programme utilisateur :
– terminaux d'exploitation XBT,
– terminaux TSX T317 et TSX T407 (avec adaptateur TSX 17 ACC7).
• Terminaux d'exploitation XBT-A/B/C/K: Ces terminaux
présentent :
– un afficheur alphanumérique à caractères fluorescents verts (hauteur 10 mm),
– 1 clavier à touches numériques et à touches fonctions (excepté XBT-K)
A.P.I : TSX.17.20
T
E
Télémécanique
*EXPLOITATION*
– 1 Mémoire pouvant stocker des messages alphanumériques. Les terminaux XBT utilisent le protocole réglage série 7, il permet d'associer :
-
7
8
9
.
4
5
6
0
1
2
3
– le numéro de repère (idem XBT-K),
– le contenu du message,
– une variable interne automate,
– une touche fonction. La mise à jour d'une donnée numérique associée à un message s'effectue
alors de façon transparente.
Exemple de dialogue :
• action touche fonction = affichage message n°009
‚ accès automatique à la variable associée W52
ƒ affichage clignotant de la valeur contenue dans W52
„ modification par le terminal XBT
N° de
message
009
Texte
Variable
Valeur =...
Variable
W50
W52
W51
2
W52
1
3
T
E
Télémécanique
A.P.I : TSX.17.20
-
7
8
9
.
4
5
6
0
1
2
3
4
TP1
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XBTA-: le terminal industriel compact
Caractéristiques techniques
Alimentation 24 VCC
Liaison série asynchrone
RS 232C/BC 20mA/RS 422
T
E Télémécanique
Montage
encastré
fixation
par 4
doigts et
bride
*EXPLOITATION*
-
7
8
9
.
4
5
6
DEL
0
1
2
3
ENTER
12 touches fonction
avec D.E.L et porte
étiquette.
12 touches
numériques
FUNCT
3 touches
d' édition
Caractéristiques électriques:
Normes
: IEC 801-2 et 804-4 / UL 508 /CSA 122-2
Alimentation
: 24 VCC nominal + 25% - Consommation = 10 W max
Afficheurs
: 1 ligne de 16 caractères alphanumériques 14 segments fluorescents verts, hauteur
10 mm.
Mémoire
: 100 messages en EEPROM (mémoire non volatile)
Claviers
: 27 touches à effet tactile (course 2 mm)au pas de 19,05 mm (8 ou 12 touches fonction
selon les versions / 12 touches numériques / 3 touches d'édition)
Signalisation
: lumineuse selon versions / sonore avec buzzer
Transmission
: une liaison série asynchrone opto-isolée utilisable en RS 232 C ou BC 20 mA ou
RS 422-485. Protocoles : mode ASCII ou REGLAGE (pour automates TSX 7)
Références du câble de liaisons X.B.TA / P.C:
Pour sortie RS.232 connecteur 25 broches: XBTZ905 et XBTZ9052, connecteur 09 broches: XBTZ915.
TP1
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Les 4 versions de terminaux compacts XBT-A offrent:
TP1
Le dialogue
opérateur
ergonomique
• affichage en clair des informations (consignes, mesures,
messages...)
• commandes par touches fonction personnalisables
• saisie de valeurs par clavier numérique
• sélection des modes de fonctionnement
L'exploitation
en milieu
industriel
• compact : encombrement réduit
• protégé : face avant IP 65
• lisible : afficheurs alphanumériques fluorescents verts,
défilants sur 32 caractères
• confortable : 4 versions avec claviers différents
• pratique : montage encastré, fixation par 4 doigts
escamotables
• robuste : boîtier en alliage de zinc
• sûr : liaisons séries isolées - autotests - débrochable sous
tension
L'association
avec tout
automatisme
• protocoles d'échange (par liaison série asynchrone)
– mode ASCII
– mode REGLAGE (pour automates TSX 7)
• types de liaisons
– point à point (RS232C/BC 20 mA/RS422-485)
– multipoint (BC 20 mA/RS422-485)
• enregistrement des messages
– avec micro-ordinateur (PC ou PS) et le logiciel XBT-L100
– avec terminal vidéo standard
– avec console de programmation TSX 7
Les services
d'un produit
international
• conformité aux normes internationales
• multilangue (français, anglais, allemand, espagnol, italien)
• garantie de qualité et de performances
• assistances d'un réseau international
• disponibilité chez votre distributeur
page 9 / 14
FONCTIONNEMENT DE L'XBT-A :
• Sélection des modes de fonctionnement :
Sur le terminal XBT-A, il existe deux modes de fonctionnement. L'action sur la touche
suivie de
FUNCT
ENTER
maintenue
autorise l'accès aux modes CONFIGURATION et EXPLOITATION.
A la mise sous tension :
–- L'XBT-A se positionne automatiquement sur la position *EXPLOITATION* . C'est le mode utilisé pour le
dialogue d'exploitation, lorsque l'XBT-A communique avec l'automatisme. Depuis le mode EXPLOITATION, l'action sur la touche
ENTER
maintenue suivie de
mode CONFIGURATION, l'action sur la touche
FUNCT
ENTER
conduit en *CONFIGURATION*
maintenue suivie de
FUNCT
. Depuis le
replace le terminal
en *EXPLOITATION*
Accès aux fonctions principales:
*EXPL OITATION*
ENTER
+
FUNCT
*CONFIGURATION*
FUNCT
LANGUES
ENTER
Sélection des langues
ENTER
Sélection des paramètres de la ligne série
pour l'exploitation
FUNCT
CONFIGUR.LIGNE
FUNCT
CONFIGUR.MEMOIRE
ENTER
MESSAGES
ENTER
TESTS
ENTER
FUNCT
Sélection des paramètres de la ligne série
pour
l'enregistrement
des messages
Visualisation des messages enregistrés
FUNCT
ENTER
TP1
+
FUNCT
page 10 / 14
Procédure de test de
l'XBT-A
Enregistrement des messages avec micro-ordinateur PC/PS et logiciel XBTL 100:
Structure des messages sur XBTL 100
– N° de message
– Décalage en X (largeur afficheur 20 car/ligne maxi)
– Décalage en Y (pour XBT 2 lignes)
– Texte du message
– Type du message:
V
visualisation
D
clignotant
défaut
F
fonction
N
variable num...
– Le numéro localise le message dans l'espace mémoire
– le texte exprime ce qui sera délivré sur l'afficheur du terminal
– les paramètres du message définissent la nature du dialogue obtenu sur le message
P AR AMET RE S
NUMERO
TEXTE
T
X
Y
K
C
T yp e d u m ess ag e :
F : Fon ction
N : Num é riq ue
V : Visu alisatio n
D : Dé fa ut
P o sition d u p rem ie r ca ractè re d u
M e ssag e s ur l'a ffich eu r (0 à 16 )
S é le ctio n de la ligne d 'affichag e
(n on sig nifica tif p our l'XBT utilisé )
C lé d 'ac cès au mes sa ge :
1 = a cc ès au m ess ag e d e pu is le pup itre o p érate ur
o u le pro g ram m e d e l'auto m ate
2 = a cc ès au m ess ag e d e pu is le pro à g ram m e
a u toma te uniq ue me nt
C oe fficie nt de co nve rsion d e s va leurs num ériqu es :
c oe ff. M ultiplic ateu r A P ---> XB T
C o eff = 0,0 01 à 1
c oe ff. D iviseu r
X BT ---> AP
V a ria ble auto ma te a ssocié e au m es sag e (d e typ e BIT o u MO T )
P a ra mè tres U N ITEL W AY (non sig nifica tifs p o ur l'X BT utilisé )
TP1
page 11 / 14
V
R
S
G
U
W
PRESENTATION DE LA FEUILLE DE TRAVAIL
EDITION
No
X
000
Application: CHAINE
Texte message
T
K
Coef.
Var.
A
00
BONJOUR A TOUS
V
1
1
#
#
001
00
INIT AUTOMATE
F
1
1
B1
1
002
00
INIT MACHINE
F
1
1
B2
1
003
00
* DEPART CYCLE *
F
1
1
B0
1
004
00
CYCLE N = __
N
1
1
W3
1
005
00
SUIVANT
F
1
1
B24
1
006
00
PRECEDANT
F
1
1
B25
1
007
00
PARA CYCLE N = __
N
1
1
W6
1
008
00
** DROITE **
F
1
1
B3
1
009
00
** HAUT **
F
1
1
B5
1
010
00
** MANUEL **
F
1
1
B7
1
011
00
** GAUCHE **
F
1
1
B4
1
012
00
** BAS **
F
1
1
B6
1
013
00
V
1
1
#
#
014
00
V
1
1
#
#
015
00
INIT MACHINE
V
1
1
#
#
016
00
DEPART CYCLE
V
1
1
#
#
017
00
LECTURE BADGE
V
1
1
#
#
018
00
CYCLE N = __
N
1
1
W4
1
019
00
V
1
1
#
#
020
00
V
1
1
#
#
021
00
T DEGRAIS = ____MN
N
1
1
W90
1
022
00
T RIN S D = ____MN
N
1
1
W91
1
023
00
T RIN D D = ____MN
N
1
1
W92
1
024
00
T DECAPAGE = ____MN
N
1
1
W93
1
025
00
T RIN S DC = ____MN
N
1
1
W94
1
026
00
T RIN D DC = ____MN
N
1
1
W95
1
027
00
T BRUNISSA = ____MN
N
1
1
W96
1
028
00
T RIN S BR = ____MN
N
1
1
W97
1
029
00
T RIN D BR = ____MN
N
1
1
W98
1
030
00
T PROTECTI = ____MN
N
1
1
W99
1
031
00
V
1
1
#
#
032
00
V
1
1
#
#
TP1
Y
Terminal: XBT-A7201
page 12 / 14
Res Sta Pte
Mod
Voie
Contrôle des messages enregistrés:
Cette procédure permet le contrôle des messages sauvegardés dans la mémoire EEPROM du terminal
XBT-A.
L'accès aux messages se réalise :
– incrémentation automatique de l'XBT-A après chaque fin de procédure de contrôle.
– par saisie du numéro souhaité à l'apparition de : NUMERO MESS = XXX
SI LE MESSAGE SELECTIONNE N'EXISTE PAS LE TEXTE MESSAGE ABSENT S'AFFICHE
MESSAGES
ENTER
NUMERO MESS = 000
FUNCT
Sélection du numéro de message
recherché.
EXEM P L E
FUNCT
Présentation du texte du message
sélectionné.
ENTER
ENTER
T = D X = 00
FUNCT
K = 1 COEFF. = 1
FUNCT
VAR = B0013 A = 2
FUNCT
Présentation des attributs T = type (N,
V, D ou F) X = position du premier caractère du message dans l'afficheur.
ENTER
ENTER
ENTER
TESTS
TP1
page 13 / 14
Présentation suite des attributs K = clé
d'accès (1 = clavier, 2 = ligne) COEF.
= coefficient de conversion.
Présentation des attributs VAR = variable TSX7 (mode réglage) A = rafraîchissement
de
la
variable
TSX7
(1 = cyclique, 2 = non cyclique).
Le concept du dialogue d'exploitation
la mémoire messages
TYPE
F
(FONCTION)
N
(NUMERIQUE)
V
(VISUALISATION)
D
(CLIGNOTANT)
VARIABLE TSX7
COMMENTAIRES
TOUT OU RIEN
BIT
OU
MOTS
Ecriture d'un bit et affichage du messages lors de
l'action sur une touche fonction (mode REGLAGE)
TOUT OU RIEN
BIT
Réponse opérateur pour saisie d'une valeur
numérique (dans le champ du message) transmise
Saisie du numéro de la touche
OU
NUMERIQUE
(MOTS, PRESELECTION, etc...)
par action sur
ENTER
TOUT OU RIEN
BIT
OU
NUMERIQUE
(MOTS, PRESELECTION, etc...)
Visualisation du texte du message (avec ou sans
bit ou valeur numérique)
TOUT OU RIEN
BIT
Visualisation clignotant du texte du message (avec
ou sans bit ou valeur numérique)
Pas de réponse opérateur attendue
Réponse opérateur par action sur
TP1
page 14 / 14
ENTER
DE SURFACES
TP N° 2
Comprendre et expliquer les
fonctions de dialogue homme
machine
– Étudier un cycle de fonctionnement simple
– Programmer l'affichage de messages sur le
terminal de dialogue opérateur
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Définition des tâches confiées à l'élève à l'occasion de la séquence de travaux pratiques.
Enoncé des objectifs de formation associés aux tâches.
1°) Prérequis:
Connaître le cours d'automatique sur l'A.P.I TSX17-20 et de son langage
de programmation: le PL7.2 (travail sur mots).
Avoir effectué le TP n°1 du dossier pédagogique.
– Le système G.T.I Chaîne de traitement de surfaces,
Connaissances
Compréhension
Etudier un principe d'une commande fonction de l'état et d'une
commande à effet direct, entre un
Système, une console de dialogue
Homme/Machine et un A.P.I.
– Le dossier technique,
– Le dossier Pédagogique,
Application
– Un ordinateur de type PC avec le logiciel PL7-2,
– Le cordon de liaison entre l'automate et l'ordinateur.
3°) On vous demande de:
3.1 Etude préliminaire:
Lire les documents ressources n°4 à 6.
A l'aide du document ressource n°8, établir le grafcet d'un point de vue
partie commande, du fonctionnement désiré.
Etablir les équations logiques des sorties:
– VALCO = ...
– Etablir une description fonctionnelle.
– Numériser et représenter un
nombre en code ASCII.
– Compléter une partie d'une représentation technologique câblée.
– Etablir et compléter une solution
technologique programmée.
– Respecter un protocole de mise
en oeuvre pour effectuer un fonctionnement correct du Système.
– MLEN = ...
Evaluation
Analyse
– MTRD = ...
– MTRG = ...
– MLEB = ...
– Respect du cahier des charges
(grafcet P.O).
Etablir les équations logiques, pour provoquer l'affichage des messages – Exactitude des équations logiques demandées.
n° 000 et n° 0150:
– Exactitude de la constitution des
– M015 = ...
tables ASCII.
– M000 = ...
– Exactitude de la partie du schéCompléter le document réponse n°1 concernant l'affichage des messa- ma électrique à compléter.
– Exactitude du programme en
ges " INIT MACHINE" et "BONJOUR A TOUS" dans la table d'émission
PL7-2 à établir et compléter.
du bloc texte.
– Exactitude de la modification
Comparer le contenu des deux tables, Que peut-on remarquer?
des deux messages.
Nota: En programmation, une table unique sera utilisée, et on – Respect judicieux de la prise en
configurera la partie "variable" en fonction du numéro de mes- main du Système pour réaliser les
essais demandés.
sage à émettre.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP2
page 3 / 20
3.2 Préparation de documents de réalisation:
Connaissances
Compréhension
Compléter le document réponse n°2 correspondant au schéma électrique de principe, celui-ci étant en concordance avec le grafcet point de
Etudier un principe d'une comvue partie commande établi ci-dessus.
mande fonction de l'état et d'une
Nota: L'alimentation électrique d'un pré-actionneur = une sortie commande à effet direct, entre un
de l'A.P.I. + une fin de course de sécurité pour le mouvement Système, une console de dialogue
considéré + une sécurité électrique complétant la sécurité Homme/Machine et un A.P.I.
mécanique.
Compléter les documents réponses n°3 et 4, correspondant au programme d'émission des messages vers le pupitre opérateur.
3.3 mise en œuvre:
Lancer le logiciel PL7-2 sur le poste informatique, puis effectuer la CONFIGURATION de l'automate, conformément à l'équipement du système.
En mode DOCUMENTATION/IMPRESSION, saisir les MNEMONIQUES
des entrées/sorties utilisées dans le graphe d'un point de vue partie
commande établi au § 3.1.
En mode PROGRAMMATION:
– Saisir dans le traitement préliminaire, les labels correspondant
aux documents réponses n°3 et 4 complétés au § 3.2 (émission de messages).
Application
Evaluation
Analyse
– Saisir le graphe établi au § 3.1, dans le traitement séquentiel
– Saisir les actions dans le traitement postérieur, conformément
aux équations logiques établies au § 3.1 (sauf messages).
(grafcet P.O).
– Exactitude des équations logi3.4 Essais de fonctionnement:
ques demandées.
Avant de procéder aux essais, veiller à positionner le système de traite– Exactitude de la constitution des
ment de surfaces dans son état initial.
tables ASCII.
– Exactitude de la partie du schéA l'aide du cordon approprié, raccorder, hors énergie, l'ordinateur et l'auma électrique à compléter.
tomate programmable du système.
Mettre l'ensemble sous tension, lancer le logiciel PL7-2 sur l'ordinateur, PL7-2 à établir et compléter.
et transférer le programme établi au § 3.3 dans l'automate.
des deux messages.
Initialiser, puis mettre l'automate en RUN. Eteindre puis déconnecter l'or- – Respect judicieux de la prise en
dinateur, et remplacer la liaison ordinateur-automate par la liaison automain du Système pour réaliser les
mate-XBT (voir document ressource n°7).
essais demandés.
Sauvegarder votre travail, et le faire vérifier par le professeur.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP2
page 4 / 20
Procéder aux essais de fonctionnement, en vérifiant que la partie opérative du système se comporte comme conformément aux spécifications
de l'étude préliminaire (§ 3.1).
Connaissances
Compréhension
Etudier un principe d'une commande fonction de l'état et d'une
commande à effet direct, entre un
Système, une console de dialogue
Homme/Machine et un A.P.I.
Application
Evaluation
Analyse
(grafcet P.O).
– Exactitude des équations logiques demandées.
– Exactitude de la constitution des
tables ASCII.
– Exactitude de la partie du schéma électrique à compléter.
PL7-2 à établir et compléter.
des deux messages.
– Respect judicieux de la prise en
main du Système pour réaliser les
essais demandés.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP2
page 5 / 20
Le pupitre
ATU
VAL
AT
0
MA
VST
1
REG 1
REG 2
BONJOUR A TOUS
F1 F4 F7 F10 -
1
F2 F5 F8 F11
7
8
9
FD
,
4
5
6
D
F3 F6 F9 F12 0
1
2
3
E
20
20
145
9 5
0/I
FON
0/I
FON
2
ATU
VAL
AT
MA
VST
: Arrêt d'Urgence
: Validation de chauffe
: Arrêt
: Marche
: Mise sous tension
1:Terminal de dialogue XBTA
Fl
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
F9
F10
F11
F12
FD
D
E
= "INITA" : Initialisation de l'automate
= "INITM" : Initialisation de la machine
= "DCY''
= "CHOIXC"
="+PARA"
= "- PARA"
= "PARAC"
= Droite
= Haut
= Manuel
= Gauche
= Bas
= Touche Fonction
= Touche Eflacement
= Touche Entrée
2: Régulateur Vulcanic
REG 1 = régulateur de brunissage entrée PT100 sortie logique
REG 2 = régulateur de dégraissage entrée PT100 sortie relais
TP2
page 6 / 20
DESIGNATION DES ENTREES DE L'AUTOMATE
Désignation des entrées de l'A.P.I
Mnémonique
Entrée
Armoire sous-tension
AST
I0,0
B1 capteur inductif lecture du badge
CB1
I0,1
CB2
I0,2
CB3
I0,3
B4 capteur inductif présence du badge
CB4
I0,4
B5 capteur inductif de translation
CB5
I0,5
B6 capteur inductif de levage
CB6
I0,6
Niveau du bain de brunissage
NIVB
I0,8
Niveau du bain de dégraissage
NIVD
I0,9
Arrêt d'urgence
ATU
I0,10
Arrêt BP
AT
I0,11
Marche BP
MA
I0,12
VALR
I0,13
DJT
I0,15
Validation de la régulation
Disjoncteur moteur de translation
Disjoncteur moteur de levage
DJL
I0,16
Fin de course droite
FDCD
I0,17
Fin de course gauche
FDCG
I0,18
Fin de course haut
FDCH
I0,19
Fin de course bas
FDCB
I0,20
Présence d'eau
PRES
I0,21
Mnémonique
Sortie
Validation de la commande
VALCO
O0,0
Validation de la régulation
VALRE
O0,1
EXTR
O0,2
Moteur translation droite
MTRD (KM4)
O0,3
Moteur translation gauche
MTRG (KM5)
O0,4
levage haut
MLEH (KM6)
O0,5
Moteur levage bas
MLEB (KM7)
O0,6
Electrovanne N°1
EV1
O0,7
Electrovanne N°2
EV2
O0,8
Electrovanne N°3
EV3
O0,9
Electrovanne N°4
EV4
O0,10
Electrovanne N°5
EV5
O0,11
Désignation des Sorties de l'A.P.I
Extracteur de vapeur
TP2
page 7 / 20
PRESENTATION DE LA FEUILLE DE TRAVAIL
EDITION
No
X
000
Application: CHAINE
Texte message
T
K
Coef.
Var.
A
00
BONJOUR A TOUS
V
1
1
#
#
001
00
INIT AUTOMATE
F
1
1
B1
1
002
00
INIT MACHINE
F
1
1
B2
1
003
00
* DEPART CYCLE *
F
1
1
B0
1
004
00
CYCLE N = __
N
1
1
W3
1
005
00
SUIVANT
F
1
1
B24
1
006
00
PRECEDANT
F
1
1
B25
1
007
00
PARA CYCLE N = __
N
1
1
W6
1
008
00
** DROITE **
F
1
1
B3
1
009
00
** HAUT **
F
1
1
B5
1
010
00
** MANUEL **
F
1
1
B7
1
011
00
** GAUCHE **
F
1
1
B4
1
012
00
** BAS **
F
1
1
B6
1
013
00
V
1
1
#
#
014
00
V
1
1
#
#
015
00
INIT MACHINE
V
1
1
#
#
016
00
DEPART CYCLE
V
1
1
#
#
017
00
LECTURE BADGE
V
1
1
#
#
018
00
CYCLE N = __
N
1
1
W4
1
019
00
V
1
1
#
#
020
00
V
1
1
#
#
021
00
T DEGRAIS = ____MM
N
1
1
W90
1
022
00
T RIN S D = ____MM
N
1
1
W91
1
023
00
T RIN D D = ____MM
N
1
1
W92
1
024
00
T DECAPAGE = ____MM
N
1
1
W93
1
025
00
T RIN S DC = ____MM
N
1
1
W94
1
026
00
T RIN D DC = ____MM
N
1
1
W95
1
027
00
T BRUNISSA = ____MM
N
1
1
W96
1
028
00
T RIN S BR = ____MM
N
1
1
W97
1
029
00
T RIN D BR = ____MM
N
1
1
W98
1
030
00
T PROTECTI = ____MM
N
1
1
W99
1
031
00
V
1
1
#
#
032
00
V
1
1
#
#
TP2
Y
Terminal: XBT-A7201
page 8 / 20
Res Sta Pte
Mod
Voie
AIDE A LA PROGRAMMATION
Opérations à effectuer pour visaualiser des messages souhaités:
Opération de chargement de tables
Description de la structure d'une table
Début de la trame
ESC
NOTA : la numérotation des "W....."
est arbitraire.
NUL
1ère ligne rangée dans : W10
N°
centaine
V
2ème ligne rangée dans : W11
N°
unité
N°
dizaine
CR
LF
Fin de trame (retour chariot)
Etape N°1
Exemple : chargement
du message
N°006
ESC
NUL
0
V
6
0
CR
LF
Codage de la table
en code ASCII
TP2
page 9 / 20
Etape N°2
1B
00
W10
30
56
W11
36
30
W1 2
0D
0A
W13
CODE ASCII
Version internationale de référence
b7
b6
0
0
0
b5
b4
b3
b2
b1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
0
NUL
DLE
SP
0
@
P
`
p
1
1
SOH
DC1
!
1
A
Q
a
q
1
0
2
SXT
DC2
"
2
B
R
b
r
0
1
1
3
ETX
DC3
#
3
C
S
c
s
0
1
0
0
4
EOT
DC4
$
4
D
T
d
t
0
1
0
1
5
ENQ
NAK
%
5
E
U
e
u
0
1
1
0
6
ACK
SYN
&
6
F
V
f
v
0
1
1
1
7
BEL
ETB
'
7
G
W
g
w
1
0
0
0
8
BS
CAN
(
8
H
X
h
x
1
0
0
1
9
HT
EM
)
9
I
Y
i
y
1
0
1
0
A
LF
SUB
*
:
J
Z
j
z
1
0
1
1
B
VT
ESC
+
;
K
[
k
{
1
1
0
0
C
FF
FS
0
<
L
\
l
|
1
1
0
1
D
CR
GS
-
=
M
]
m
}
1
1
1
0
E
SO
RS
0
>
N
^
n
~
1
1
1
1
F
SI
US
/
?
O
_
o
DEL
TP2
page 10 / 20
LE BLOC TEXTE : outil de communication
1) LE BLOC TEXTE :
Le bloc texte est un bloc fonction présent dans les automates de la série 7. C'est lui qui assure la communication entre l'automate (UC) et des périphériques.
PROGRAMME
UTILISATEUR
R
COMMANDE
DES
ECHANGES
TXTi
D
S
E
CONTROLE
DES
ECHANGES
O
I
PARAMETRAGE
DES
ECHANGES
(Paramètres internes)
2) LES COMMANDES:
4 ENTREES PERMETTENT DE COMMANDER
LE BLOC TEXTE.
LADDER
RESET : Entrée prioritaire sur toutes les autres. Fonctionne sur
état 1L, tue l'échange en cours et empêche la prise en
compte d'un START.
R
D
S
START : Fonctionne sur changement d'état (front montant). Lance
un échange si RESET à 0L et bloc TXT au respos.
E
O
OUTPUT : Pris en compte sur le START, positionne le bloc TXT en
émission.
I
INPUT : Pris en compte sur le START, positionne le bloc TXT en
réception
O et I à l'état 1: émission suivie d'une réception.
2 SORTIES :
DONE : OL : échange en cours
1L : pas d'échange
ERROR : 1L : échange erroné
TP2
page 11 / 20
DOCUMENT RESSOURCE N°6 (suite)
Par quel moyen veut-on communiquer ?
Deux cas sont possibles :
L'échange s'effectue à l'intérieur d'une station: LOCAL
L'échange s'effectue avec une autre station au travers d'un réseau: NET
La taille maxi des messages peut varier de 30 à 254 octets suivant les équipements.
Exemple : ESC V xxx CR = 7 octets.
Avec qui veut-on communiquer ?
Quatre types de blocs textes permettent au noyau de communication, avec l'information
LOCAL/NET de "ROUTER" les messages.
TYPES DE BLOCS TEXTES
TYPES D'ECHANGES
LOCAL
TER
Echange de données par la prise terminal.
NET
LOCAL
CPL
Echange de données par un coupleur intelligent.
NET
LOCAL
TXT
Echange de données par un bloc texte d'un autre automate par le
réseau.
NET
LOCAL
SYS
Communication avec certaines fonctions systèmes d'un équipement
connecté au réseau.
NET
TLG
NET
Echange de messages prioritaires courts de 16 octets maxi
(télégramme) entre les stations d'un même réseau.
REMARQUE:Ces choix seront faits lors de la configuration du bloc texte et ne pourront pas être modifiés par
programme.
TP2
page 12 / 20
DOCUMENT RESSOURCE N°6 (suite)
Que veut-on communiquer ?
LES DONNEES SERONT EMISES ET/OU REÇUES
POUR RECEVOIR
Il faut une table de reception
Adresse du 1er mot
TABLE
DE
RECEPTIO
N
longueur
(nombre d'octets)
POUR EMETTRE
Il faut une table d'émission
Adresse du 1er mot
TABLE
D'
EMISSION
Deux types d'adressage sont possibles:
TP2
longueur
(nombre d'octets)
*ADRESSAGE DIRECT
*ADRESSAGE INDIRECT
page 13 / 20
3) LES OBJETS BITS:
TXTi,D :
0L > échange en cours
1L > pas d'échange en cours ou échange terminé
Lancement
de l'échange
fin de
l'échange
TXTi,E: est valide seulement si TXTi,D = 1L
TXTi,E = 1L si: l'échange précédant s'est mal terminé. Il sera remis à 0 seulement à l'issue du prochain échange terminé correctement.
4) LES OBJETS MOTS:
TXTi,V: compte rendu du coupleur (CPL, SYS) pour automates V3 OU V4
TXTi,R: compte rendu du coupleur (CPL) pour automates TSX 17-20 ou TSX 47-20
TXTi,S: nombre d'octets reçus lorsque TXTi,D = 1L et TXTi,E =0L.
code d'erreur lorsque TXTi,D = 1L et TXTi,E = 1L.
5) ORGANISATION DES ECHANGES:
Il est nécessaire de bien structurer son travail, la démarche suivante peut être employée:
– Elaborer les tables de mots correspondant à chaque message
– Sélectionner la table correspondant au message à visualiser
– Placer le bloc texte émission et générer un FRONT MONTANT sur l'entrée S du bloc texte
– Prévoir un ordre de priorité en cas de visualisation de messages simultanés
TP2
page 14 / 20
Organisation du poste de travail
Raccordements:
A.P.I : TSX.17.20
A.P.I de l'armoire de commande
système chaîne de traitement de surfaces
PL7.2
T
E
Télémécanique
*EXPLOITATION*
TP2
-
7
8
9
FUNCT
.
4
5
6
DEL
0
1
2
3
ENTER
Terminal de dialogue opérateur du
pupitre du système chaîne de
traitement de surfaces
page 15 / 20
Description séquentielle du cahier des charges à respecter pour
l' initialisation de la Partie Opérative dans le travail demandé.
G.I.
0
Marche BP et Init machine
1
Alimenter Moteur levage haut
Afficher : INIT MACHINE
Valider l'alimentation de la
"Partie Commande"
Détection fin de course haut
2
Alimenter Moteur translation droite
"Partie Commande"
Détection fin de course droite
3
Alimenter Moteur translation gauche
"Partie Commande"
Détection capteur inductif de translation
4
Alimenter Moteur levage bas
"Partie Commande"
Détection fin de course bas
5
Afficher :BONJOUR A TOUS
Attente pour choix d'un cycle
départ cycle
TP2
page 16 / 20
"Partie Commande"
DOCUMENT REPONSE N°1
Chargement du
message :
" INIT MACHINE"
ESC
NUL
...........
V
...........
CR
...........
Codage de la table
en code ASCII
W14, W15 et W17
ne seront pas à
reprogrammer !.
ESC
Chargement du
message :
" BONJOUR A TOUS"
...........
...........
Etape N°2
LF
NOTA :
W14 = W10
W15 = W11 et
W17 = W13 donc :
Etape N°1
W10
........
........
........
........
........
........
W12
........
........
W13
NUL
W11
Etape N°1
V
...........
Etape N°2
CR
LF
Codage de la table
en code ASCII
TP2
page 17 / 20
W14
........
........
........
........
W15
........
........
W12
........
........
W17
Ov~
K......
K......
K......
K......
F....
F....
F....
F....
K......
K......
K......
K......
VMA
24v~
Alim
220V
50Hz
C
0
0
C
1
1
C
2
2
C
3
3
C
4.7
. 4
5
6
7
A.P.I : TSX.17.20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
M.... F....
C...
TP2
17
18
19
20
+alim.
24v 0
S
-alim.
0
page 18 / 20
F....
F....
F....
Formulaire de programmation ladder
*PROG : MAST / PRL*
LABEL : 1
Table"INIT MACHINE"
Commentaires
OPERATE
H'1B00'
W10
OPERATE
H'.......'
W11
OPERATE
H'.......'
LABEL : 2
W13
Affichage Message 015
Commentaires
chargement du
X1
n° de message:
OPERATE
H'.......'
015 dans W12
W12
B50
LABEL : 3
Affichage Message 000
Commentaires
chargement du
n° de message:
OPERATE
H'.......'
W12
B51
TP2
page 19 / 20
000 dans W12
Formulaire de programmation ladder
*PROG : MAST / PRL*
LABEL : 4
B50
Gestion de la transmission
SY6
Commentaires
B60
La présence du Bit
Système SY6 se
justifie par :
Rafraichissement des
étapes dans le LABEL
et gestion du front
montant.
LABEL : 5
Envoi des MESSAGES
Commentaires
B255
TXT0
D
S TER
LOCAL
E
R
B...
O W10
I
TP2
T,L :8
T,S :
page 20 / 20
DE SURFACES
TP N° 3
Justifier le choix des modulateurs
et des thermoplongeurs des bains
de dégraissage et de brunissage
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Tâche attribuée pour les travaux pratiques d'Electrotechnique
Lieu d'activité : Laboratoire de systèmes
Connaissances
Compréhension
1. Prérequis:
– Savoir exploiter une analyse fonctionnelle
– Notions d’asservissement
Analyser le circuit de puissance
du modulateur.
– Notions de calorimétrie et de thermométrie
– Savoir exploiter un dossier technique
Identifier les éléments externes
d’une boucle de rétroaction et les
caractériser.
2. En ayant à votre disposition:
– Le dossier technique de la chaîne de traitement de surface,
– La chaîne de traitement de surface GTI systèmes,
Application
– Les documents ressources DR3, DR6 et DR7
3. On vous demande de:
3.1– A partir de l'analyse fonctionnelle, du schéma des circuits de
puissance et du document ressource n°1:
Justifier le choix du modulateur
associé au convertisseur.
- Choisir et mettre en œuvre l'ap3.2.1– Identifier sur la machine les appareils constituant la chaîne de pareil de commande.
régulation de la température du bain de dégraissage et renseigner le - Justifier le choix du convertisseur
d'énérgie.
document réponse n°1.
3.2.2– Identifier sur la machine les appareils constituant la chaîne de
régulation de la température du bain de brunissage et renseigner le document réponse n°1.
3.2.4– Comparer les solutions utilisées, dans chacun des deux cas,
pour réaliser la fonction moduler l'énergie.
3.2– Le bain de brunissage est chauffé par un thermoplongeur triphasé de 7,5 kW,
Evaluation
Analyse
3.2.1– calculer la valeur de l'intensité véhiculée par les conducteurs
de phase.
3.2.2– Vérifier, à partir de la notice technique, que le relais statique
permet de commuter ce courant.
3.2.3– Les paramètres du modèle équivalent du semi conducteur utilisé sont Vo = 1,1 V, Rd = 20 m/ , i²t = 510 A²s.
Calculer la puissance dissipée par un relais lorsque le thermoplongeur fournit la puissance maximale.
- Décrire les avantages et les inconvénients de solutions technologiques différentes.
- Evaluer les besoins en énergie
d'un procédé.
Choisir le fusible rapide (catégorie UR) qui permet de protéger le relais statique contre les effets des courts-circuits.
Observations
Note
Prévu __ _
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP3
page 3 / 7
3.3– Le bain de dégraissage est chauffé par un thermoplongeur triphasé de 4,5 kW.
Connaissances
Compréhension
3.3.1– Déterminer la catégorie d'emploi normalisée relative au contacteur KM3.
3.3.2– Calculer la durée de vie du contacteur KM3, en considérant
que la machine fonctionne dans les mêmes conditions pendant 8 h
par jour, 22 jours par mois et 11 mois par an. Le temps de cycle Ct1
du régulateur, est réglé sur 16 s.
du modulateur.
caractériser.
4. Justification du thermoplongeur du bac de dégraissage:
Application
4.1– Mesurer les dimensions du bac de dégraissage. En déduire :
– la surface du liquide en contact avec l'air.
– la surface du liquide en contact avec les parois du bac (celui-ci est
isolé par 4 cm de laine de roche).
- Choisir et mettre en œuvre l'ap4.2– Afin d’évaluer les besoins thermiques de la cuve de dégraissage pareil de commande.
lors du traitement de produits par immersion, déterminer pour une - Justifier le choix du convertisseur
d'énérgie.
heure de fonctionnement :
– l'énergie perdue par évaporation (
b
= 90°C,
amb
= 20°C)
– l'énergie perdue à travers les parois du bac
– l'énergie perdue par rayonnement à la surface du bain
4.3– La puissance à installer est égale, en première approximation, à
la puissance nécessaire pour élever le bain à la température finale en
un temps déterminé, augmentée de 80% des déperditions totales:
P
m .c.
f
tm
i
Evaluation
Analyse
0, 8 D
Calculer la puissance du thermoplongeur qui permettrait d'atteindre la - Décrire les avantages et les inconvénients de solutions technolotempérature b = 90 °C au bout d'une heure.
giques différentes.
4.4– On suppose que la machine effectue trois dégraissages par heure d'un procédé.
de 1 dm3 d'acier et que le panier pèse environ 1,5 kg.
Calculer l'énergie nécessaire à l'élévation en température des pièces
d'acier à dégraisser, si la température de celles-ci à la fin du traitement est égale à la température du bain.
Comparer la puissance nécessaire au maintien en température du
bain (somme des puissances nécessaires pour compenser les pertes
D et pour chauffer les pièces traitées) à la puissance installée calculée
à la question précédente. Conclure.
Observations
Note
Prévu __ _
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP3
page 4 / 7
Connaissances
Compréhension
5. Critères d'évaluation:
On tiendra compte:
1. De l'aptitude à utiliser le dossier technique et les documents
constructeurs.
du modulateur.
2. De l'exactitude des résultats et des interprétations demandés.
caractériser.
3. De la qualité du compte-rendu.
Application
- Choisir et mettre en œuvre l'appareil de commande.
- Justifier le choix du convertisseur
d'énérgie.
Evaluation
Analyse
- Décrire les avantages et les inconvénients de solutions technologiques différentes.
d'un procédé.
Observations
Note
Prévu __ _
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP3
page 5 / 7
S YSTEM E DE R E G ULA TI ON D E TEM PERA T URE
PIECE A TRAITER
ENERGIE
ELECTRIQUE
SY S TEM E D E GE ST ION THERMOPLONGEUR
D E P U IS SAN CE ,
COM M A N D E
E T COR REC TEU R
SONDE DE
TEMPERATURE
CONSIGNE
DE TEMPERATURE
IMAGE
DE TEMPERATURE
Calcul simplifié de la puissance nécessaire à la montée en température :
P
m .c.
f
i
tm
0, 8 D
P
puissance en W,
m
masse de liquide dans la cuve ou le réservoir en kg,
c
f
chaleur massique du liquide en J/kg.K
température finale du liquide en °C
i
température initiale du liquide en °C
tm
D
temps de montée en température en secondes
déperditions thermiques par les parois et la surface à la température finale
f
exprimées en W.
Evolution de la température du liquide au cours de la montée en température :
a
avec :
m . c et K . S
K.S
R th . P . 1
e
1
R th
Chaleurs massiques :
- eau c = 4185 J/kg.K
- acier c = 465 J/kg.K
TP3
page 6 / 7
t
DEGRAISSAGE
2
5
cuve
6
1
Rth
3
4
1:
2:
3:
4:
5:
6:
BRUNISSAGE
2
5
cuve
6
1
Rth
3
4
1:
2:
3:
4:
5:
6:
TP3
page 7 / 7
TP3
page 8 / 7
DE SURFACES
TP N° 4
Étude séquentielle d'un cycle
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Chaîne de traitement de surface Classe : TGE
Lieu d'activité : Laboratoire d'essai de systèmes
Connaissances
Compréhension
1°) Prérequis:
– Connaître le fonctionnement du système.
– Analyse et interprétation d'un grafcet.
– Interpréter un ensemble de grafcets coordonnés et hiérarchisés.
– Comprendre et justifier une
structure ou un élément de
grafcet.
– Savoir décoder et exploiter un document technique.
– Connaître le logiciel d'aide à la programmation PL7-2.
– Le système Chaîne de traitement de surface,
Application
– Le dossier technique du système,
– La documentation technique du logiciel PL7-2.
– Un micro-ordinateur, le logiciel PL7-2,
– Élaborer un grafcet de production normale.
– Mettre en œuvre un logiciel
– Un cordon de raccordement au TSX.
d'aide à la programmation.
– Coder et implanter un pro3°) On vous demande:
gramme sur automate.
– Mettre en œuvre le système.
Première partie: Écriture du programme (1 h 30 mm)
– Produire un compte rendu
3.1 Analyser les grafcets de sûreté et d'initialisation du système, graf- d'essais.
cets donnés pages 5 et 6.
3.2 Concevoir le grafcet de production normale d'un point de vue "partie opérative" en vous aidant de la questions 3.1 tout en respectant le
cahier des charges de la page 7.
Evaluation
Analyse
3.3 Coder, après l'avoir fait vérifier, le grafcet de production normale en
langage automate.
Deuxième partie: Programmation des cycles (2 h)
3.4 Programmer le grafcet de production normale.
Remarque:
Les grafcets d'initialisation et de sûreté existent et sont déjà programmés.
Un listing du programme est fourni à la fin du TP. Les labels existant ne
doivent pas être modifiés. Les sorties O0,3 , O0,4 , O0,5 et O0,6 étant déjà utilisées (voir "label 10, 20, 30 et 40"), les mouvements du panier se feront à partir de la commande des bits internes:
– B120: Translation à droite.
– Aptitude à exploiter un cahier
des charges, conformité de fonctionnement du système.
– Aptitude à mettre en service le
système.
– Présentation du rapport sur l'activité menée.
– B121: Translation à gauche.
– B122: montée du panier.
– B123: descente du panier.
Observations
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP4
page 3 / 21
Chaîne de traitement de surface Classe : TGE
3.5 Enregistrer le programme et effectuer le transfert vers l'automate
du système Chaîne de traitement de surface.
Connaissances
Compréhension
3.6 Réaliser la mise en service en présence du professeur.
3.7 Lorsque la vérification du programme est terminée, compléter la – Interpréter un ensemble de grafcets coordonnés et hiérarchisés.
feuille réponse n° 1 en réalisant de nouveaux essais sur le système.
– Comprendre et justifier une
Pour chaque phase de fonctionnement, indiquer sur la feuille les
structure ou un élément de
réactions du système, les étapes actives des grafcets, les actions
grafcet.
éventuelles effectuées par l'opérateur, ainsi que le comportement du
système.
Application
– Élaborer un grafcet de production normale.
– Mettre en œuvre un logiciel
d'aide à la programmation.
– Coder et implanter un programme sur automate.
– Mettre en œuvre le système.
– Produire un compte rendu
d'essais.
Evaluation
Analyse
– Aptitude à exploiter un cahier
des charges, conformité de fonctionnement du système.
– Aptitude à mettre en service le
système.
– Présentation du rapport sur l'activité menée.
Observations
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP4
page 4 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: GS et GI point de vue "Partie Opérative"
GRAFCET DE SÛRETE
0
Remise à l'état initial des grafcets
Absence d'un défaut
1
Présence d'un défaut
GRAFCET D'INITIALISATION
40
Initialisation machine
41
Monter le panier
Action sur le fin de course haut
42
Effectuer une translation à droite
Action sur le fin de course droite
43
Effectuer une translation à gauche
Panier au poste de chargement/déchargement
44
Descendre le panier
Panier en position basse
45
Présence d'un défaut
TP4
page 5 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: GS et GI point de vue "Partie Commande"
GRAFCET DE SÛRETE
0
F/GPN :(10) F/GC :(40) F/GS :(0)
B10 . B2
1
B10
GRAFCET D'INITIALISATION
40
B2
41
O0,05
I0,19
42
O0,03
I0,17
43
O0,04
I0,05
44
O0,06
X44,v>2 . I0,06
45
B10
TP4
page 6 / 21
DOCUMENT RESSOURCE:
CAHIER DES CHARGES
Pour des raisons pratiques, seuls les bacs 1 et 7 seront utilisés. les paniers équipés des badges 2, 3, 6 et 7 sont
trempés dans le bac N° 1. Les paniers équipés des badges 1, 4 et 5 sont trempés dans le bac N°7.
Une étude précise des badges autorise une simplification des transitions du grafcet (exemple: la transition sera
IO,O1 pour le bac N°l et /IO,O1 pour le bac N°7).
Les deux cycles possibles sont détaillés à la page 12. Le démarrage du système est obtenu par une impulsion
sur le bouton marche.
Explication: Afin de valider le fonctionnement du programme tout en gardant la liaison automate-ordinateur, il faut
déconnecter le terminal de dialogue. Les fonctions DCY et INIT seront donc obtenues de la façon suivante:
– une impulsion maintenue plus de 6s sur le bouton "Marche" valide un bit interne B2 qui servira de transition "init machine" dans le grafcet d'initialisation. (voir label 900 en PRL)
– une impulsion courte sur le bouton Marche valide l'entrée IO,12 de l'automate. Cette entrée servira de
transition "départ cycle" dans le grafcet de production normale.
La validation du programme est ainsi facilitée car on peut suivre l'évolution des grafcets sur l'écran du
micro-ordinateur en mode mise au point.
En fonction du code lu sur le badge, le panier est amené au dessus du bac correspondant, descendu dans ce
bac puis ramené au poste de déchargement.
TP4
page 7 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: CAHIER DES CHARGES (suite et fin)
Moteur de levage
M1
Moteur de translation M2
PUPITRE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
HAUT
11
T = 20s
BAS
POSITION INITIALE
DU PANIER
Cycle N°2 demandé
Moteur de levage
M1
Moteur de translation M2
PUPITRE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
HAUT
BAS
11
T = 10s
POSITION INITIALE
DU PANIER
Cycle N° 1 demandé
TP4
page 8 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: GESTION DU MOUVEMENT DE TRANSLATION
PROGRAMMATION DU LABEL
C0
Sur front de X45
CPF
Raz
CIT
TP
B255
E
MG
Comptage
MD
Décomptage
CPF: Chaîne prête à fonctionner.
Code programmation: X45.
Le cycle de production ne peut commencer que si le cycle d'initialisation de la partie opérative est terminé.
Le grafcet d'initialisation doit être à l'étape X45.
CIT: Capteur inductif de translation.
Code programmation: I0,05.
Chaque passage du capteur devant un plot métallique envoie un front de comptage sur C0. Onze plots sont
montés sur le système, un plot par position.
TP: Temporisation.
Code programmation: B28.
La temporisation de 2 secondes, lancée par la translation droite ou gauche, permet le dégagement du
poste sans introduire un nouveau front de comptage lors d'un ordre de mouvement gauche ou droite.
MG: Mouvement à gauche.
Code programmation: O0,04.
Pendant la translation à gauche, le système compte les fronts envoyés par le capteur.
MD: Mouvement à droite.
Code programmation: O0,03. Pendant la translation à droite, le système décompte les fronts envoyés par
le capteur.
On peut ainsi connaître la position du panier dans le système en regardant la valeur du bloc de comptage. Tous
les tests se feront avec la valeur courante (C0,v).Voir page 12. Une remise à zéro du bloc de comptage est effectué lors du cycle d'initialisation.
TP4
page 9 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: GESTION DU MOUVEMENT DE TRANSLATION
PROGRAMMATION DU LABEL
C1
Sur front de X45
CPF
Raz
CIL
TP
B255
E
MH
Comptage
MB
Décomptage
CPF: Chaîne prête à fonctionner.
Code programmation: X45.
Le cycle de production ne peut commencer que si le cycle d'initialisation de la partie opérative est terminé.
Le grafcet d'initialisation doit être à l'étape X45.
CIL: Capteur inductif de levage.
Code programmation: I0,06.
Chaque passage du capteur devant un plot métallique envoie un front de comptage sur C1. Deux plots sont
montés sur le bras le levage.
TP: Temporisation.
Code programmation: B28.
La temporisation de 2 secondes ,lancée par la montée ou la descente du panier, permet le dégagement du
poste sans introduire un nouveau front de comptage lors d'un ordre de mouvement haut ou bas.
MH: Mouvement vers le haut.
Code programmation: O0,05. Pendant le mouvement vers le haut, le système compte les fronts envoyés
par le capteur.
MB: Mouvement vers le bas.
Code programmation: 00,06.
Pendant le mouvement vers le bas, le système décompte les fronts envoyés par le capteur.
On peut ainsi connaître la position du panier ,haute ou basse, en regardant la valeur du bloc de comptage. Tout
les tests se feront avec la valeur courante (C1,v). Voir page 12. Une remise à zéro du bloc de comptage est effectué lors du cycle d'initialisation.
TP4
page 10 / 21
DOCUMENT RESSOURCE: GESTION DES MOUVEMENTS DE LEVAGE ET DE TRANSLATION
VALEUR COURANTE C0,v DU BLOC DE COMPTAGE DU MOUVEMENT DE
TRANSLATION
Chargement/déchargement
Poste N° 11
C0,v = O
Protection
Poste N° 10
C0,v = 1
Rinçage dynamique brunissage
Poste N° 9
C0,v = 2
Rinçage statique brunissage
Poste N° 8
C0,v = 3
Brunissage
Poste N° 7
C0,v = 4
Rinçage dynamique décapage
Poste N° 6
C0,v = S
Rinçage statique décapage
Poste N° 5
C0,v = 6
Décapage
Poste N° 4
C0,v = 7
Rinçage dynamique dégraissage
Poste N° 3
C0,v = 8
Rinçage statique dégraissage
Poste N° 2
C0,v = 9
Dégraissage
Poste N° 1
C0,v = 10
VALEUR COURANTE C1,v DU BLOC DE COMPTAGE DU MOUVEMENT DE LEVAGE
Position basse du panier
C1,v = 0
Position haute du panier
C1,v = 1
TP4
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DOCUMENT RÉPONSE N° 1
Etapes actives
Comportement du système et
action de l'opérateur
GS
GC
GPN
0
1
40 41 42 10 11
43 44 45 15 16
20 21
25 26
30 31
0
1
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43 44 45 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24
Mise sous tension du système
Action sur "MARCHE"
Le voyant vert s'allume
La partie opérative ne bouge pas
12
17
22
27
32
13
18
23
28
33
14
19
24
29
34
25 26 27 28 29
30 31 32 33 34
0
1
40 41 42 10 11
43 44 45 15 16
20 21
25 26
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27
32
13
18
23
28
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14
19
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0
1
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23
28
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14
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34
DOCUMENT RÉPONSE N° 1 (suite)
Etapes actives
GS
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DOCUMENT RÉPONSE N° 1 (suite)
Etapes actives
GS
GC
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DOCUMENT RÉPONSE N° 1 (suite et fin)
Etapes actives
GS
GC
GPN
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43 44 45 15 16 17 18 19
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24
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34
Listing du programme: module PRL
TP4
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Listing du programme: module PRL (suite)
TP4
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Listing du programme: module CHART
TP4
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Listing du programme: module CHART (suite)
TP4
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Listing du programme: module CHART (suite et fin)
TP4
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Listing du programme: module POST
TP4
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TP4
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DE SURFACES
TP N° 5
– Analyser la procédure
d'identification des différents
badges
– Choisir une série de capteurs
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Chaîne de traitement de surface Classe : 1 ère GE
Connaissances
Compréhension
1°) Prérequis:
– Présentation du système et sa "prise en main".
– le principe de raccordement d'un capteur à une carte d'entrée d'un A.P.I.
– Le dossier technique du Système Chaîne de traitement de surfaces,
– Identifier et interpréter un type
d'acquisition de données.
– Acquérir et calculer un codet issu d'informations binaires
– Le dossier pédagogique,
– Le catalogue Télémécanique: Détection électromécanique et électronique (Guide de choix), référence: ART.15830,
Application
– Le Système Chaîne de traitement de surfaces.
– Développer le principe du codage
des différents cycles du Système.
L'étude suivante portera sur la fonction ACQUERIR LES INFORMATIONS – Choisir un type de capteur.
de l'analyse fonctionnelle, et en particulier les informations de type Tout – Compléter une partie d'une représentation technologique câblée.
Ou Rien soit :
le système de lecture du badge de codification du panier, les informations
de position des mouvements de levage et translation, ainsi que les fins de
course associés à chaque axe.
3°) On vous demande:
3.1 Identification, rôle et caractéristiques des capteurs:
A l'aide du système et de son dossier technique identifier les capteurs
qui réalisent l'acquisition des informations pour les fonctions
suivantes:
– Lecture du badge
– Position et fins de course sur le mouvement de levage
– Position et fins de course sur le mouvement de translation
Compléter le document réponse n° 1.
A l'aide de la documentation relative à l'automate TSX 17-20, justifier
l'alimentation, ainsi que l'étage de sortie choisi pour les capteurs
inductifs.
Pour les capteurs de fins de course installés sur les mouvements de
levage et de translation, justifier l'utilisation des deux contacts NO et
NF des capteurs.
Evaluation
Analyse
– Exactitude du choix de matériel
et de sa justification.
– Exactitude de la partie du schéma à compléter.
– Exactitude du programme de décodage.
En utilisant vos réponses précédentes, compléter le schéma de raccordement des capteurs aux entrées de l'automate TSX 17-20 sur le
document réponse n° 2.
Observations
Note
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Temps
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Passé ____
Nom de l'élève:
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TP5
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Chaîne de traitement de surface Classe : 1 ère GE
3.2 Calcul du mot code issu de la lecture du badge:
Le document ressources montre les différents badges pouvant être
montés par l'opérateur sur le panier porte-pièces avant traitement. La
lecture du badge monté permet d'acquérir le numéro du cycle que le
panier doit effectuer (n° 1 à n°7). Après décodage, ce numéro est
stocké dans le mot W2 de l'automate.
A l'aide du document ressources et du dossier technique, compléter le
tableau du document réponse n° 3, indiquant quelles sont les entrées
activées en fonction du badge présenté aux capteurs B1 à B4.
Connaissances
Compréhension
– Identifier et interpréter un type
d'acquisition de données.
– Acquérir et calculer un codet issu d'informations binaires
Application
Proposer une solution de programmation de calcul du mot W2, en
fonction des résultats obtenus ci-dessus. Compléter le label de pro– Développer le principe du codage
grammation du document réponse n° 3.
des différents cycles du Système.
3.3 Mise en œuvre et essai de fonctionnement:
– Choisir un type de capteur.
– Compléter une partie d'une reles essais seront effectués sur un automate TSX 17-20 équipé de son
présentation technologique câblée.
simulateur d'entrée, et raccordé à un ordinateur muni du logiciel
PL7-2.
Lancer le logiciel PL7-2 sur le poste informatique, puis effectuer la
CONFIGURATION de l'automate.
En mode DOCUMENTATION/IMPRESSION, saisir les MNÉMONIQUES pour les entrées B1 à B4 et pour le mot W2 (Ncycle).
En mode PROGRAMMATION, saisir en langage à contacts le label
du document réponse n° 3.
Evaluation
Analyse
Sauvegarder votre travail et le faire vérifier par le professeur.
Transférer le programme dans l'automate.
Initialiser, puis mettre l'automate en RUN. En mode DONNEES, vérifier
que la valeur du mot W2 est conforme au numéro de cycle à effectuer,
en fonction des entrées activées (vérification à effectuer à l'aide du tableau du document réponse n° 3).
Observations
– Exactitude du choix de matériel
et de sa justification.
– Exactitude de la partie du schéma à compléter.
– Exactitude du programme de décodage.
Note
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Passé ____
Nom de l'élève:
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TP5
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DOCUMENT RESSOURCES: Description de la machine
Badges de reconnaissance de cycles:
Badge Cycle N°1
Badge Cycle N°2
DEGRAISSAGE
Postes 11-1-2-3-11
DESOXYDATION
pièces non grasses
Postes 11-4-5-6-11
Badge Cycle N°4
Badge Cycle N°3
DESOXYDATION
pièces grasses
Postes 11-1-2-3-4
-5-6-11
BRUNISSAGE
pièces propres
Postes 11-7-8-9-10
-11
Badge Cycle N°5
Badge Cycle N°6
BRUNISSAGE
pièces non oxydées
mais grasses
Postes 11-1-2-3-7
-8-9-10-11
Badge Cycle N°7
Badge de test
BRUNISSAGE
pièces oxydées
et grasses
Postes 11-1-2-3-4
-5-6-7-8-9-10-11
TP5
BRUNISSAGE
pièces oxydées,non
grasses
Postes 11-4-5-6-7
-8-9-10-11
Autorise le test des
capteurs de lecture
page 5 / 8
TP5
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TP5
page 7 / 8
-
+
Alimentation
24 V =
Document Réponse n°2
Alim
220 V
50 Hz
0
0
C
0
1
0
2
C
1
3
1
2
C
3
C
3 4.7 4
5
6
7
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
A.P.I : TSX.17.20
C
2
Document réponse n° 3
Table de vérité à complèter
Capteurs
Cycles
B
B
B
B
IØ,...
IØ,...
IØ,...
IØ,...
Valeur du
mot W2
Cycle 1
1
Cycle 2
2
Cycle 3
3
Cycle 4
4
Cycle 5
5
Cycle 6
6
Cycle 7
7
LABEL 100
"CALCUL W2"
LABEL : 100
TP5
Calcul du n° de cycle
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Commentaires
SOUS-SYSTÈME BAIN REGULÉ
TP N°6
Mise en évidence d'une régulation
"tout ou rien"
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Tâche attribuée pour les travaux pratiques d'étude du sous-système
Bain régulé en température. Etude d'une régulation T.O.R. Classe : 1 ère GE
Lieu d'activité : Laboratoire de sous-systèmes
Connaissances
Compréhension
1. Prérequis:
– Savoir utiliser les appareils de mesures suivants:
– multimètre
– enregistreur analogique.
– Savoir décoder et exploiter un document technique.
– Maîtriser les modèles et relations électriques associés aux puissances,
tensions, courants.
– Identifier les éléments d'une
chaîne de régulation.
– Définir à partir du schéma la
fonction des éléments constitutifs
de la chaîne de commande en
boucle fermée.
– Notions sur la structure des systèmes asservis
Application
– Effectuer des mesures
permettant la validation du
fonctionnement.
– Analyser des relevés.
– Modification des réglages d'un
régulateur.
– Le sous-système Bain Régulé en température.
– Le dossier technique du Bain Régulé.
– La notice de fonctionnement du régulateur numérique.
– Les documents ressources sur la calorimétrie et la thermométrie.
– Un enregistreur analogique 2 voies ou un oscilloscope à base de temps
externe.
3. Il vous est demandé de:
3.1– En présence du sous-système et du dossier technique:
3.1.1 Identifier la position des différents éléments constituants la
chaîne de régulation (sonde, transmetteur, régulateur, unité de puissance statique, thermoplongeur)
Evaluation
Analyse
3.l.2 Effectuer les raccordements des circuits de mesure permettant
de relever à l'aide d'un enregistreur analogique, le signal de sortie du Analyser le comportement d'une
régulateur et l'image de la température du bain principal.
chaîne de régulation de
3.13 Vérifier que le régulateur configuré en TOR est réglé à 60°C, son température lorsque la
différentiel de sortie à 1%. Après avoir rempli le bain principal d'eau configuration du régulateur est du
froide, commencer l'enregistrement, puis mettre le Bain Régulé en type "tout ou rien"
service.
3.2– Pendant la montée en température du bain:
3.2.1 Compléter le document réponse N°1 en nommant les éléments
repérés sur le schéma et en donnant leur fonction.
3.2.2 Compléter le document réponse N°2 . Donner les principales
caractéristiques de chaque élément ainsi que sa référence.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP6
page 3 / 7
3.2.3 Déterminer par le calcul la puissance du thermoplongeur qui
permet d'amener la température du bain de 20°C à 60°C en 15 min (on
négligera les déperditions).
3.2.4 Quelle est la puissance du thermoplongeur installé sur le soussystème ? Indiquer l'influence de cette différence sur le fonctionnement du sous-système.
3.2.5 Justifier la référence du relais statique choisi.
3.3– Lorsque la température du bain principal est bien stabilisée
autour de la température de consigne:
Connaissances
Compréhension
boucle fermée.
Application
3.3.1– Effectuer une analyse détaillée du premier relevé
fonctionnement.
– Période de ces oscillations
3.3.2 Comparer le temps de montée avec le temps calculé précé- – Modification des réglages d'un
demment. Justifier la différence si elle existe.
régulateur.
3.3.3– Déterminer la puissance absorbée par le thermoplongeur installé sur le “ Bain régulé ” pendant la phase de montée en température
puis lorsque la température est stabilisée.
N.B. : On déduira la puissance absorbée de la mesure du rapport cyclique de fonctionnement du relais statique.
– Montée en température
– Amplitude des oscillations
3.4 Introduction d'une perturbation.
Evaluation
Après stabilisation de la température du bac principal
Analyse
3.4.1 Effectuer une perturbation constante à l'aide du serpentin en faisant circuler de l'eau à un débit de 25 l/h. Relever la température d'entrée de l'eau ainsi que la température de sortie sur les afficheurs Analyser le comportement d'une
numériques.
température lorsque la
3.4.2 Observer et enregistrer la réaction du sous-système ; arrêter le
configuration du régulateur est du
relevé lorsque la température est stabilisée.
type "tout ou rien"
3.5– Lorsque la température du bain principal est stabilisée de
nouveau
3.5.1 Effectuer une analyse détaillée du deuxième relevé.
– Perturbation du bain principal
– Temps de retour à la température finale.
– Amplitude des oscillations.
– Période de ces oscillations.
3.5.2 Calculer l'énergie évacuée par l'intermédiaire du serpentin.
Observations
Note
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Passé ____
Nom de l'élève:
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TP6
page 4 / 7
– Déterminer la puissance absorbée par le thermoplongeur lorsque la température du bain principal est stabilisée.
Connaissances
Compréhension
– La comparer avec la puissance absorbée à la fin du premier
essai.
– Conclure.
3.5.3 Conclure sur la qualité des performances d'une régulation en
mode Tout Ou Rien.
boucle fermée.
4. Critères d'évaluation:
Application
On tiendra compte:
1. De la qualité des relevés.
fonctionnement.
– Modification des réglages d'un
régulateur.
2. De la rigueur de l'analyse des relevés.
3. De l'aptitude à manipuler sur le sous-système.
4. De la présentation du rapport sur l'activité menée.
Evaluation
Analyse
Analyser le comportement d'une
température lorsque la
configuration du régulateur est du
type "tout ou rien"
Observations
Note
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Nom de l'élève:
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TP6
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BAIN REGULE EN TEMPERATURE
SYSTEME GTI
Identifier la position des différents éléments du sous système et
Compléter le document ci-dessous à l'aide du dossier technique
en les nommant.
2
1
4
Réseau ~
vers évacuation
6
Alimentation
d'eau
3
7
Vers évacuation
5
1 : .........................................................
5 : .........................................................
2 : .........................................................
6 : .........................................................
3 : .........................................................
7 : .........................................................
4 : .........................................................
Nom : ...................................
TP6
Prénom : .................................
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Classe : .............
BAIN REGULE EN TEMPERATURE
SYSTEME GTI
Compléter la chaine de régulation du système .
Préciser : - le nom des éléments constituant la chaine.
- les grandeurs physiques qui y sont associées (u,i,r) .
Compléter les différentes échelles suivant l'application.
RESEAU ~
2
5
7
3
1
6
8
---
---
9
4
---
---
------------
------------
R
10
0°C
100°C
4 mA
20 mA
4 mA
20 mA
0 kW
3 kW
1 : .........................................................
6 : .........................................................
2 : .........................................................
7 : .........................................................
3 : .........................................................
8 : .........................................................
4 : .........................................................
9 : .........................................................
5 : .........................................................
10 : .......................................................
Nom : ...................................
TP6
Prénom : .................................
page 7 / 7
Classe : .............
TP6
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TP N°7
Caractériser les constituants relatifs
aux fonctions acquérir et adapter les
données
Académie de Montpellier
Réseau National
de Ressources
Académie de Montpellier
Réseau National
de Ressources
Bain régulé en température. Etude d'un capteur
Classe : T er GE
Connaissances
Compréhension
1. Prérequis:
- Analyser et interpréter une documentation technique
- Connaître les caractéristiques techniques des capteurs de température
2. En avant à votre disposition:
- Dossier technique Bain régulé
Caractérisation des capteurs
d'information.
Identifier les fonctions assurées
par les interfaces.
- Documents ressources DR 3, DR 4, DR 5
- Document constructeur des sondes Pt 100.
Application
3. On vous demande:
- Identifier les éléments externes de la boucle de rétroaction et les
caractériser.
- Identifier, justifier, mettre en œuvre les interfaces analogiques
3.1. A partir de la documentation fournie
3.1.1 Faire un schéma avec les repères des constituants utilisés pour
la boucle de rétroaction.
– Mettre en œuvre les interfaces
analogiques.
– Justifier les choix d'un capteur.
– Vérifier la relation qui lie la
grandeur physique à la grandeur
électrique image.
3.1.2 Indiquer d'après les références de la sonde Pt100, utilisée ses
particularités (Ø, L, classe....)
3.1.3 Pourquoi utilise-t-on une sonde 3 fils, et donner deux raisons
permettant de justifier le choix en sa faveur comparativement à un
TCE.
Evaluation
Analyse
3.2. Essais : étalonnage
Pour ces opérations, une boîte de résistances de précision est nécesVérifier la linéarité de l'ensemble
saire (plage 100 à 150 pas de 0,1 ).
sonde Pt 100 conditionneur de
3.2.1 Etalonnage du transmetteur de température TT10
capteur.
- Déconnecter la sonde PT100 et la remplacer par un ensemble de résistances de précision Re.
i
Re
0%
Régulateur
30760
100%
T T10
250
T IC 10
VM
Observations
Note
Prévu _ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP7
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Bain régulé en température. Etude d'un capteur
Classe : T er GE
A l'aide de la table normalisée R = f( ) Vérifier le réglage des potentiomètres 0% et 100% pour que l'échelle ci-dessous soit respectée.
0°C
100°C
4 mA
20 mA
1V
5V
Connaissances
Compréhension
Caractérisation des capteurs
d'information.
Identifier les fonctions assurées
par les interfaces.
Relever VM = f( ).
Vérifier la linéarité pour
Application
= 40°C et
= 60°C.
Rebrancher la sonde.
3.2.2 Etalonnage de l'afficheur TI 30
Remplacer la sonde par l'ensemble résistances de précision.
Vérifier l'affichage pour
= 0°C, 50°C, 100°C.
Contrôler la sensibilité de la sortie de recopie mesure (5 mV/ 0,1°C)
– Mettre en œuvre les interfaces
analogiques.
– Justifier les choix d'un capteur.
– Vérifier la relation qui lie la
grandeur physique à la grandeur
électrique image.
Vérifier la linéarité.
Rebrancher
4. Critère d'évaluation:
3.1.1
/3
3.1.2
3.1.3
/2
/5
3.2.1
/5
3.2.2
/5
Total:
/20
Evaluation
Analyse
Vérifier la linéarité de l'ensemble
sonde Pt 100 conditionneur de
capteur.
Observations
Note
Prévu _ __
Temps
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Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP7
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TP N°8
Méthode de réglage d’une boucle
fermée
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Bain régulé en température. Etude d'une régulation Classe : T er GE
Connaissances
Compréhension
l° Prérequis
Connaître le principe de la modulation par train d'ondes
Définir à partir du schéma la
boucle fermée
Savoir configurer le régulateur de température Vulcanic
2° En ayant a votre disposition :
– Le sous-système "Bain régulé en température"
– Les appareils de mesures indispensables ainsi que leur notice de mise
en oeuvre (oscilloscope à mémoire numérique, entrées différentielles, table
traçante)
– Le cours sur les systèmes asservis
– La notice de mise en oeuvre du régulateur "Vulcanic"
3° On vous demande:
3.1 Régulation Tout Ou Rien
3.11 : Configurer et régler le régulateur afin d'obtenir une loi de commande "Tout Ou Rien".
Dans ces conditions que vaut le gain de la chaîne directe ?
3.12 : Mettre le bain en service et relever en fonction du temps :
b = f(t) et
Application
Configurer et régler le régulateur
pour obtenir la loi de commande
désirée (T.O.R. ou P, ou P.I. ou
P.I.D.)
A l'aide de mesurages pertinents,
qualifier les performances de la
chaîne de régulation et déterminer
qualitativement l'influence des
correcteurs P, et D sur ces
performances.
% = f(t) pour une température de consigne SP = 60 °C.
b est la température du bain en °C (grandeur réglée)
Evaluation
Analyse
% est la grandeur réglante exprimée en pourcentage de la puissance
nominale du thermoplongeur
Observer les réponses obtenues et vérifier que la loi de commande du
régulateur est bien du type "Tout Ou Rien"
de
régulation
de
3.13 : Evaluer les performances de la chaîne de régulation en tenant chaîne
température
pour
différentes
compte principalement des critères de rapidité, de stabilité et de préciconfigurations
du
régulateur
sion (écart entre mesure et consigne).
(T.O.R., P, P.I., PID).
3.14 : A l'aide de ces relevés, déterminer l'amplitude A des oscillations, ainsi que leur période T. (Ces résultats seront utilisés pour déterminer la valeur à donner aux différents paramètres Bp%, Ti, Td lors
des essais ultérieurs)
3.2. Régulation Proportionnelle
3.21 : Déterminer la valeur à donner à la bande proportionnelle Bp%
(voir document DR2).
3.22 : Paramétrer le régulateur avec la valeur obtenue ; SP = 60 °C ;
ne pas oublier d’annuler les actions intégrales et dérivées.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP8
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Mettre le bain en service et relever en fonction du temps : b = f(t) et
% = f(t)
3.23 : Observer les réponses obtenues, vérifier si l’évolution de b est
conforme à la réponse optimale attendue.
Evaluer les performances de la chaîne de régulation en tenant compte
principalement des critères de stabilité, de précision (écart entre mesure et consigne) et de rapidité (temps de réponse à 95 %).
Connaissances
Compréhension
boucle fermée
Déterminer qualitativement quelle est l'influence de la valeur du gain
sur ces performances. Pour ce faire, effectuer deux essais indiciels
supplémentaires avec Bp'% = 3 Bp% et Bp"% = Bp% / 3.
3.3. Régulation Proportionnelle et Intégrale
3.31 : Déterminer la valeur à donner à la bande proportionnelle Bp%
et à la constante d’intégration Ti (voir document DR2).
3.32 : Paramétrer le régulateur avec les valeurs obtenues et maintenir
SP = 60 °C ; ne pas oublier d’annuler l’action dérivée.
Mettre le bain en service et relever en fonction du temps : b = f(t) et
% = f(t)
3.33 : Observer les réponses obtenues, vérifier si l’évolution de b est
conforme à la réponse optimale attendue.
Evaluer les performances du système régulé en tenant compte principalement des critères de stabilité, de précision et de rapidité (temps
de réponse à 95 %).
3.34 : Relever les courbes b = f(t) et % = f(t) lorsqu'on applique une
perturbation (3 litres d’eau froide dans le bol auxiliaire simulant la plongée de pièces froides dans le bain de dégraissage).
3.35 : Déterminer qualitativement quelle est l'influence de la valeur de
l’action Ti sur les performances d’une régulation. Pour ce faire, effectuer deux essais indiciels supplémentaires avec T’i = 3 Ti et T’’i = Ti
/3
Application
P.I.D.)
performances.
Evaluation
Analyse
chaîne
de
régulation
de
température
pour
différentes
configurations
du
régulateur
(T.O.R., P, P.I., PID).
Discuter de l’allure des réponses obtenues.
3.4 Régulation Proportionnelle, Intégrale et Dérivée.
3.41 : Déterminer la valeur à donner à la bande proportionnelle Bp%,
et aux constantes Ti et Td (voir document DR2).
3.42 : Relever les courbes b = f(t) et % = f(t) lorsqu'on
impose au système une variation de consigne et une perturbation
identiques à celles appliquées dans les essais précédents.
Observations
Note
Prévu ____
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
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TP8
page 4 / 5
Evaluer les performances de la chaîne de régulation et montrer l'influence du correcteur dérivée sur ces performances.
Connaissances
Compréhension
boucle fermée
Application
P.I.D.)
performances.
Evaluation
Analyse
chaîne
de
régulation
de
température
pour
différentes
configurations
du
régulateur
(T.O.R., P, P.I., PID).
Observations
Note
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Passé ____
Nom de l'élève:
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TP8
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TP N°9
Modélisation et identification d'un
système thermique
Réseau National
de Ressources
Tâche attribuée pour les travaux pratiques d'étude du sous système
Bain régulé en température.
Classe : STS GE
Connaissances
Compréhension
1. Prérequis:
– Maîtriser le fonctionnement d'un oscilloscope à base de temps externe
– Analyser les relevés.
– Modéliser un système thermique.
– Connaître de manière approfondie le cours d'automatique
– Connaître la structure des correcteurs industriels.
– Le sous-système Bain régulé
– Le dossier ressources
Application
– Le dossier technique du sous-système
– Effectuer les mesurage permettant l'identification du procédé par
la méthode de Broïda.
3.1. Modélisation du procédé
– Justifier les éléments techniques
On assimilera les pertes par évaporation à des déperditions thermiques à
relatifs à l'équipement de pilotage
travers une paroi. On rappelle que les déperditions thermiques à travers
d'un automatisme.
une paroi s'expriment par la relation :
– Déterminer et tracer les lieux de
D = K.S ( int - ext) dans laquelle le coefficient K (que l'on supposera la fonction de transfert d'un
constant), fait intervenir les coefficients de convection, l'épaisseur, le coef- procédé.
ficient de conductivité thermique des parois. Les pertes D sont exprimées
en watt, K en W/m².°C et S en m².
3. On vous demande:
3.1.1. Etude théorique
Evaluation
Analyse
3.1.1.1. Ecrire l'expression de la quantité de chaleur dQ1 qu'il faut
fournir pour élever la température
b de l'eau d'une quantité d b.
Ecrire l'expression de la quantité de chaleur dQ2 perdue par l'installation pendant un intervalle de temps dt.
– Analyser le comportement d'un
système régulé après avoir déterminé les paramètres du correcteur
Mettre en évidence l'expression littérale de la constante de temps du par identification.
–
Rédiger
le
compte-rendu
système de chauffage.
d'essais.
Résoudre cette équation et tracer l'allure de l'évolution de la température b en fonction du temps si b(0) = a et P(t) = P60.
3.1.1.2. En déduire l'équation différentielle liant les grandeurs
P(t), a.
b(t),
3.1.1.3. L'eau ayant été préalablement chauffée, montrer comment il
est possible, par un essai de coupure (P = 0), de déterminer la constante de temps de la cuve.
3.1.1.4. En utilisant le document ressource DR6, évaluer les pertes
thermiques du système pour une température du bain b = 60°C, la
température ambiante a étant supposée égale à 20 °C.
Observations
Note
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Nom de l'élève:
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TP9
page 3 / 9
Classe : STS GE
Calculer alors numériquement la constante de temps du sous
système.
Connaissances
Compréhension
Pour augmenter les pertes, on suppose que le débit d’eau dans le ser– Analyser les relevés.
pentin est réglé pour que les pertes supplémentaires soient
– Modéliser un système thermiPs = 800 W.
que.
Expliquer pourquoi la mise en service du serpentin modifie la constante de temps du système. Calculer la nouvelle constante de temps.
3.1.2. Travail expérimental
Application
3.1.2.1. Mise en service du Bain Régulé :
Compléter le remplissage de la cuve. Vérifier que le thermostat de sé– Effectuer les mesurage permetcurité est réglé à 90 °C. Assurez vous que la prise de branchement
comporte un conducteur PE et qu’elle est protégée par un DDR de tant l'identification du procédé par
sensibilité 30 mA.
Mettre l’équipement sous tension.
relatifs à l'équipement de pilotage
Configurer le régulateur en mode "Tout Ou Rien" : SP = 60 °C,
d'un automatisme.
Pb = 0, diF1 = 0,1 %,
Régler les consignes SPhi et SPlo respectivement à 80 °C et 10 °C, la fonction de transfert d'un
procédé.
et rP = ,
Reporter sur votre compte rendu la procédure de configuration.
Régler la vanne pointeau du débitmètre afin d’obtenir un débit de
20 l/h.
3.1.2.2. Montée en température du bain ;
Mettre le chauffage en service. Enregistrer, en fonction du temps, l’évolution de la température du bain entre b = a et b = 35 °C.
En exploitant l’enregistrement, estimer le retard pur du procédé et calculer la puissance de l’élément chauffant. Préciser pourquoi ce calcul
doit être effectué à partir de points proches de la température
ambiante.
3.1.2.3. Lorsque la température est stabilisée autour de 60 °C, relever
en visualisant le courant circulant dans la résistance, le rapport cyclique de fonctionnement noté 60. En déduire la puissance, notée P60,
absorbée par la résistance.
Cette puissance correspond t’elle aux déperditions déterminées à la
question 3.1.1.4 ?
Evaluation
Analyse
système régulé après avoir déterminé les paramètres du correcteur
par identification.
–
Rédiger
le
compte-rendu
d'essais.
Calculer la résistance thermique équivalente Rth = 1/(K.S), et la constante du procédé (la capacité thermique Cth = m.c, sera déterminée
à partir des données fournies dans le document ressource n° 1).
Observations
Note
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/ 20
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Nom de l'élève:
______________________________
TP9
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Classe : STS GE
3.1.2.4. Amener la température du bain à b = 65 °C. Lorsque celle ci
est stable, noter la valeur du rapport cyclique 65. En déduire la puissance absorbée P65 puis couper l'alimentation du thermoplongeur.
Connaissances
Compréhension
Enregistrer l'évolution de la température b = f(t) du bain, entre 65 °C – Analyser les relevés.
– Modéliser un système thermiet 55 °C.
que.
En exploitant ce relevé, déterminer à nouveau la constante de temps
de la cuve. Préciser la méthode utilisée et effectuer une comparaison
critique des résultats.
3.2. Identification du procédé
Application
On envisage de déterminer une fonction de transfert approchée du système autour de 60 °C, à partir d'un essai expérimental en boucle ouverte. – Effectuer les mesurage permetUne des méthodes, habituellement utilisées pour identifier les processus tant l'identification du procédé par
thermiques, conduit au modèle mathématique suivant :
-Tp
H(p) = (Gs . e )/ (1+ p) dans lequel Gs représente le gain statique du
-Tp
système en chaîne ouverte, e la transmittance d'un procédé à retard pur relatifs à l'équipement de pilotage
d'un automatisme.
et (1/(1+ p)) la transmittance d'un procédé du premier ordre.
3.2.1. Essai expérimental
la fonction de transfert d'un
Le régulateur est maintenant configuré en mode "dosage de puis- procédé.
sance". La température étant stabilisée à 55 °C, relever 55 puis appliquer un échelon de puissance tel que la température finale du bain
soit 65 °C. Lorsque le relevé est terminé, laisser refroidir le bain.
Evaluation
Analyse
3.2.2. Détermination du modèle de Broïda
A partir des indications de la figure et de l'essai indiciel précédent, déterminer le gain statique Gs et les constantes de temps T et de la
fonction H(p).
Ecrire alors, numériquement, la F.T.B.O. H(p) = b(p)/ (p) de ce sys- système régulé après avoir détertème de chauffage en exprimant les constantes de temps en minutes. miné les paramètres du correcteur
par identification.
3.3. Comportement du système en Boucle Fermée
–
Rédiger
le
compte-rendu
d'essais.
3.3.1. Détermination du gain Gr du correcteur proportionnel
3.3.1.1. Tracer sur papier semi-logarithmique les lieux de Bode de
H(p).
Déterminer la bande proportionnelle Pb% du régulateur, satisfaisant à
une marge de phase de 60°.
Tracer les lieux de Bode de la F.T.B.O. du système corrigé.
Remarque : Arg. (e-j T) = -T
(valeur exprimée en radians)
Pb% = 100 / Gr
Observations
Note
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Temps
/ 20
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Nom de l'élève:
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TP9
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Classe : STS GE
3.3.1.2. Exprimer la fonction de transfert du système corrigé en boucle
fermée F(p).
Connaissances
Compréhension
Calculer l'erreur de statisme consécutive à cette configuration.
3.3.2. Détermination graphique d’une action intégrale
3.3.2.1. Placer sur le graphique précédent, les lieux de bode d’un correcteur intégral de telle manière qu’il ne modifie pas la marge de
phase de plus de 7°.
– Analyser les relevés.
Déterminer la constante de temps Ti correspondante.
Application
3.3.3. Essai expérimental
3.3.3.1. Configurer le régulateur en mode "automatique avec réglage – Effectuer les mesurage permetmanuel des paramètres".
tant l'identification du procédé par
Paramétrer le régulateur avec une température de consigne
SP = 60 °C et avec la valeur de la bande proportionnelle Pb% trouvée
à la question 3.3.1.1. Les actions intégrales et dérivées seront relatifs à l'équipement de pilotage
d'un automatisme.
annulées.
Reporter sur votre compte rendu, la procédure de configuration
la fonction de transfert d'un
3.3.3.2. Mettre le chauffage en service et effectuer l'enregistrement de
procédé.
l'évolution de b et de l’évolution de la grandeur réglante. Relever les
dépassements éventuels et l'erreur statique. Ces résultats vous paraissent-ils conforme à la théorie des asservissements. Conclure
3.3.3.3. Montrer que ce régulateur est muni d'une "intégrale manuelle
Evaluation
ou centrage de bande ou Correction Manuelle de Statisme" non réglable. Pour ce faire, relever, pour un écart nul (consigne = mesure), la
Analyse
valeur du rapport cyclique de la sortie modulée,. Quelle est la puissance fournie dans ces conditions. En déduire le rôle de l’intégrale – Analyser le comportement d'un
manuelle.
système régulé après avoir déterRemarque : ne pas oublier de tenir compte du convertisseur is / %
miné les paramètres du correcteur
par identification.
–
Rédiger
le
compte-rendu
0
100%
d'essais.
0
16 mA
3.3.3.4. Paramétrer le régulateur avec les valeurs trouvées aux questions 3.3.1.1 et 3.3.2.1.
Effectuer l’essai correspondant. Conclure sur les performances du
système ainsi corrigé.
Observations
Note
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Temps
/ 20
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Nom de l'élève:
______________________________
TP9
page 6 / 9
DOCUMENT RESSOURCE N° 1
Bain Régulé en température
Présentation du procédé
a
énergi e él ectr ique
230 Vac
sonde Pt 100
régulat eur
rel ais
b
st at i ques et
.P m ax
composant s
de sécurit é
Thermoplongeur
r et ransmi ssi on de la mesure
1 -5 V pour 0 - 100 °C
L'organisation du système de chauffage est présentée sur la figure n° 1.
Le sous système Bain Régulé de GTI Systèmes, est chauffé par une résistance électrique gainée, d'une
puissance de 3 kW sous 230 V. La puissance calorifique, notée P(t), est contrôlée par un un relais statique
commandé par un régulateur numérique.
Une sonde de température de type Pt100, est branchée à travers un convertisseur sur l'entrée mesure du régulateur ; en configuration normale, celui ci affiche les températures de consigne et du bain.
Une agitateur (non utilisé au cours du TP) placé dans la cuve peut assurer le brassage du bain et un serpentin de cuivre permet de créer des pertes supplémentaires.
Les capacités calorifiques des divers éléments, (enceintes inox, résistance, tuyauterie...) seront négligées
devant la capacité calorifique de la masse d'eau contenue dans la cuve.
On notera
a la température ambiante et
b la température du bain.
-Données constantes :
volume utile du bac :
V = 26 l
masse volumique de l'eau:
= 1000 kg/m3
chaleur massique de l'eau:
température ambiante:
c = 4185 J/kg.K
a=
°C
température de fonctionnement:
la tension du réseau
f = 60 °C
Ur = 230 V
Le régulateur autorise trois modes de fonctionnement :
- mode automatique avec auto réglage adaptatif des paramètres PID
- mode automatique avec choix de la loi de commande TOR, P, PI, PID et réglage manuel des
gains et constantes
- mode manuel avec réglage du dosage de puissance OP
Le relais statique est commandé par la sortie logique modulée d’un convertisseur piloté en 4/20 mA par le régulateur Vulcanic 30760. Cette sortie fournit un signal a qui règle la puissance calorifique P délivrée au thermoplongeur. (0 < < 1)
TP9
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Identification par la méthode de Broïda
b
b
0,28
b
0,40
b
P ou
t1
t2
temps
t = 5,5 . (t2 - t1)
T = (2,8 . t1) - (1,8 . t2)
Représentation fonctionnelle en chaîne ouverte
a(p)
U(p)
P(p)
?
-Tp
e
1+ p
+
?
+
M(p)
b(p)
?
Représentation fonctionnelle en boucle fermée
a(p)
Régulateur
(p)
c(p)
+
U(p)
C(p)
-
A
KS
M(p)
TP9
+
+
e-Tp
1+ p
m
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b(p)
TP9
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TP N°10
Réglage d'un système régulé par
une méthode industrielle
Réseau National
de Ressources
Réseau National
de Ressources
Classe : STS GE
Connaissances
Compréhension
1. Prérequis:
– Maîtriser le fonctionnement d'un oscilloscope à base de temps externe
– Interpréter les réponses du
système.
– Connaître les qualités d'un S.A. :
stabilité, précision.
– Connaître de manière approfondie le cours d'automatique
– Connaître la structure des correcteurs industriels.
– Le sous-système Bain régulé
– Le dossier ressources
Application
– Le dossier technique du sous-système
3. On vous demande:
3.1. Modélisation du procédé
On envisage de déterminer une fonction de transfert approchée du
système autour du point de fonctionnement f = 60 °C. Les méthodes, habituellement utilisées pour identifier les processus thermiques,
conduisent au modèle mathématique à constante de temps et retard
pur : H(p) = Gs . e-Tp / (1+ p) dans lequel Gs représente le gain statique du système en chaîne ouverte, e-Tp la transmittance d'un procédé
à retard pur et (1/(1+ p)) la transmittance d'un procédé du premier
ordre.
On assimilera les pertes par évaporation à des déperditions thermiques à travers une paroi. On rappelle que les déperditions thermiques
à travers une paroi s'expriment par la relation :
– Rédiger un document de référence pour la mise au point de
l'équipement.
– Mettre en œuvre de manière rationnelle
des
méthodes
de
réglage.
– Proposer des améliorations à
apporter aux réglages pour assurer
la conformité du fonctionnement
au cahier des charges.
– Rédiger le compte-rendu d'essai.
Evaluation
Analyse
D = K . S ( int - ext) dans laquelle le coefficient K (que l'on supposera constant), fait intervenir les coefficients de convection, l'épais- Analyser le comportement d'un
seur, le coefficient de conductivité thermique des parois. Les pertes D système régulé après avoir déterminé les paramètres des correcsont exprimées en watt, K en W/m².°C et S en m².
teurs par une méthode industrielle.
3.1.1. Etude théorique
3.1.1.1. Ecrire l'expression de la quantité de chaleur dQ1 qu'il faut
fournir pour élever la température b de l'eau d'une quantité d b.
Ecrire l'expression de la quantité de chaleur dQ2 perdue par l'installation pendant un intervalle de temps dt.
3.1.1.2. En déduire l'équation différentielle liant les grandeurs
P(t), a.
b(t),
Mettre en évidence l'expression littérale de la constante de temps du
système de chauffage.
Observations
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP10
page 3 / 8
Classe : STS GE
Résoudre cette équation et tracer l'allure de l'évolution de la température Qb en fonction du temps si b(0) = a et P(t) = P60.
Connaissances
Compréhension
3.1.2. Travail expérimental
– Modéliser un système thermi3.1.2.1. Configurer le régulateur en mode "automatique avec réglage que.
manuel des paramètres". Régler les consignes SPhi et SPlo respecti- – Interpréter les réponses du
vement à 80 °C et 10 °C.
système.
Configurer le régulateur en mode "Tout Ou Rien" : régler la bande pro- – Connaître les qualités d'un S.A. :
portionnelle à Bp% = 0 et le différentiel diF1 à la valeur minimale 0,1 stabilité, précision.
%. Régler la température de consigne à 60 °C
Application
Reporter sur votre compte rendu la procédure de configuration
l'équipement.
– Mettre en œuvre de manière rationnelle
des
méthodes
de
réglage.
- de l'évolution, autour de la consigne, de la grandeur réglée b
- du courant circulant dans les résistances.
Analyser et décrire chacune des quatre phases de la période d'oscilla- la conformité du fonctionnement
tion de b.
Mesurer sur l’oscillogramme relevé la valeur du retard pur T du procé- – Rédiger le compte-rendu d'essai.
dé, l’amplitude des oscillations de la température du bain A, la période
des oscillations (t1 + t2), la durée du temps de chauffe dans une péEvaluation
riode t1.
Augmenter artificiellement les déperditions en réglant le débit dans le
serpentin à 20 l/h.
3.1.2.2. Mettre le chauffage en service. Lorsque le régime permanent
est atteint, effectuer simultanément l'enregistrement en fonction du
temps :
Analyse
3.1.2.3. Régler la température de consigne à 70 °C. Lorsque le régime
permanent est atteint, effectuer simultanément l'enregistrement en
Analyser le comportement d'un
fonction du temps :
système régulé après avoir déter- de l'évolution, autour de la consigne, de la grandeur réglée b
miné les paramètres des correc- du courant circulant dans les résistances
teurs par une méthode industrielle.
Mesurer sur l’oscillogramme relevé la valeur du retard pur T du
procédé , l’amplitude des oscillations de la température du bain A, la
période des oscillations (t1 + t2), la durée du temps de chauffe dans
une période t1.
3.1.2.4. Comparer, pour chacune des deux températures de consigne,
les valeurs de T, A, t1, t2, les rapports cycliques de fonctionnement
60 et 70 et les puissances absorbées.
Calculer la résistance thermique équivalente Rth = 1/(K.S) et la constante de la cuve à 60 °C puis à 70 °C (la capacité thermique Cth = (m
. c), sera déterminée à partir du document ressource n° 1).
Observations
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
TP10
page 4 / 8
Classe : STS GE
Expliquer les similitudes et les différences constatées.
3.1.2.5. Déduire des rapports cycliques 60 et 70 et des températures 60 et 70 le gain statique Gs du procédé.
Connaissances
Compréhension
H(p) = b(p) / (p) de ce système de chauffage, pour un point de fonc- – Interpréter les réponses du
tionnement f = 65 °C en exprimant les constantes de temps en système.
minutes.
3.2. Mise au point d’une régulation, Comportement du système en stabilité, précision.
BF
Application
Ecrire alors numériquement l'expression de la F.T.B.O.
Il est possible de régler les paramètres d'un correcteur PID sans identifier le procédé. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées :
- l'essai "de juste instabilité" dû à Ziegler et Nichols
l'équipement.
- le réglage par approches successives, par comparaison à des – Mettre en œuvre de manière raréponses attendues
tionnelle
des
méthodes
de
- la méthode des oscillations (voir document ressource DR2 )
réglage.
3.2.1. Calcul de l’action P
3.2.1.1. Configurer le régulateur en mode "Proportionnel" : Annuler les la conformité du fonctionnement
actions intégrales et dérivées
Régler la bande proportionnelle à la valeur déterminée à partir du docu- – Rédiger le compte-rendu d'essai.
ment DR2 et des essais conduits aux questions 3.1.2.2 et 3.1.2.3 Régler la température de consigne à 65 °C
Effectuer un essai indiciel en enregistrant simultanément en fonction
du temps :
- l'évolution, de la grandeur réglée b
- l’évolution de la grandeur réglante (tension aux bornes de la
résistance parcourue par le courant de sortie du régulateur
is = 4/20 mA)
Evaluation
Analyse
système régulé après avoir déterminé les paramètres des correcteurs par une méthode industrielle.
Analyser la réponse (temps de montée, temps de réponse à 5%, nombre de dépassements éventuels, erreur de statisme)
3.2.1.2. Ecrire numériquement la fonction de transfert de chaque bloc.
Vérifier si l’erreur de statisme correspond à l’erreur théorique. Sinon,
pourquoi ?
3.2.2. Calcul des actions P et I du correcteur
3.2.2.1. Configurer le régulateur en mode "Proportionnel et Intégral" :
Annuler l’action dérivée.
Observations
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
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TP10
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Classe : STS GE
Connaissances
Régler la bande proportionnelle Bp% et l’action intégrale Ti aux valeurs
déterminées à partir du document DR2 et des essais conduits aux
Compréhension
questions 3.1.2.2 et 3.1.2.3. Maintenir la température de consigne à
65 °C.
– Modéliser un système thermiEffectuer un essai indiciel en enregistrant simultanément en fonction que.
– Interpréter les réponses du
du temps :
système.
- l'évolution, de la grandeur réglée b
- l’évolution de la grandeur réglante (tension aux bornes de la stabilité, précision.
résistance parcourue par le courant de sortie du régulateur
Application
is = 4/20 mA)
Analyser la réponse (temps de montée, nombre de dépassements
– Rédiger un document de réfééventuels, erreur de statisme).
rence pour la mise au point de
3.2.2.2. Modifier, par approches successives, la valeur des paramètres l'équipement.
en fonction des réponses obtenues et par rapport aux réponses – Mettre en œuvre de manière raattendues.
tionnelle
des
méthodes
de
3.2.2.3. Conclure en comparant les propriétés respectives des régula- réglage.
tions TOR et continues.
3.3. Réglage automatique des paramètres
la conformité du fonctionnement
3.3.1. Préciser le rôle des fonctions "autoréglante et autoadaptative". au cahier des charges.
Dans quelles conditions sont elles mises en service dans le régulateur – Rédiger le compte-rendu d'essai.
Vulcanic 30760 ?
3.3.2. Effectuer un essai indiciel en mode PID automatique. Effectuer
une analyse critique de la réponse b = f(t).
Evaluation
Analyse
3.4. Notice de mise en service et d'entretien
Rédiger une notice de mise en service et de réglage permettant la
mise au point de l'équipement.
Observations
système régulé après avoir déterminé les paramètres des correcteurs par une méthode industrielle.
Note
Prévu __ __
Temps
/ 20
Passé ____
Nom de l'élève:
______________________________
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Bain Régulé en température
Présentation du procédé
a
énergi e él ectr ique
230 Vac
sonde Pt 100
régulat eur
rel ais
b
st at i ques et
.P m ax
composant s
de sécurit é
Thermoplongeur
r et ransmi ssi on de la mesure
1 -5 V pour 0 - 100 °C
L'organisation du système de chauffage est présentée sur la figure n° 1.
Le sous système Bain Régulé de GTI Systèmes, est chauffé par une résistance électrique gainée, d'une
puissance de 3 kW sous 230 V. La puissance calorifique, notée P(t), est contrôlée par un un relais statique
commandé par un régulateur numérique.
Une sonde de température de type Pt100, est branchée à travers un convertisseur sur l'entrée mesure du régulateur ; en configuration normale, celui ci affiche les températures de consigne et du bain.
Une agitateur (non utilisé au cours du TP) placé dans la cuve peut assurer le brassage du bain et un serpentin de cuivre permet de créer des pertes supplémentaires.
Les capacités calorifiques des divers éléments, (enceintes inox, résistance, tuyauterie...) seront négligées
devant la capacité calorifique de la masse d'eau contenue dans la cuve.
On notera
a la température ambiante et
b la température du bain.
-Données constantes :
volume utile du bac :
V = 26 l
masse volumique de l'eau:
= 1000 kg/m3
chaleur massique de l'eau:
température ambiante:
c = 4185 J/kg.K
a=
°C
température de fonctionnement:
la tension du réseau
f = 60 °C
Ur = 230 V
Le régulateur autorise trois modes de fonctionnement :
- mode automatique avec auto réglage adaptatif des paramètres PID
- mode automatique avec choix de la loi de commande TOR, P, PI, PID et réglage manuel des
gains et constantes
- mode manuel avec réglage du dosage de puissance OP
Le relais statique est commandé par la sortie logique modulée d’un convertisseur piloté en 4/20 mA par le régulateur Vulcanic 30760. Cette sortie fournit un signal a qui règle la puissance calorifique P délivrée au thermoplongeur. (0 < < 1)
TP10
page 7/ 8
Etude temporelle de l'évolution de la température
Température du bain
b
(°C)
H1
C1
C
C2
B1
B2
a
D1
0
D
H
temps
Grandeur réglante : U
U
0
TP10
temps
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Bain régulé en température
Dossier ressources
Notions sur les systèmes régulés
INTRODUCTION
But
Le rôle d’une régulation est d’amener une grandeur physique à prendre une valeur fixée à l’avance et de l’y
maintenir.
Ces grandeurs physiques peuvent être de natures diverses suivant les systèmes (électrique, thermique, hydraulique, mécanique…) ; elles sont mesurées par des sondes et des capteurs appropriés qui fournissent une
image électrique équivalente.
Les systèmes automatiques permettent :
De réaliser des opérations qui sont trop complexes, trop pénibles, trop précises pour être confiées à
l’homme
De substituer la machine à l’homme dans la réalisation d’opérations répétitives et dénuées d’intérêt
Ces systèmes copient le plus souvent le comportement de l’homme dans les trois phases essentielles de son
travail : observation, réflexion, action, observation, réflexion, action …
REPRESENTATION D’UN SYSTEME ASSERVI
Un système régulé ou asservi est un système bouclé ; il peut être représenté par un schéma bloc. Cette représentation met en évidence deux axes essentiels :
un axe d’action,
un axe d’observation.
L’axe d’action sera composé de tous les éléments tels que :
pré actionneurs,
actionneurs,
procédé lui-même.
L’axe d’observation sera composé des capteurs et conditionneurs nécessaires à la mesure fidèle de la grandeur réglée.
Le constituant qui effectue la comparaison des données d’entrée et de retour, et éventuellement la modification
(correction) du résultat de cette comparaison, est le régulateur.
Un bouclage apparaît chaque fois, qu’au cours d’une opération, un système prend en compte l’observation de
son état pour le modifier.
Chaîne directe
ou
Régulateur
d’action
Entrée
U
Correcteur
C
M
Actionneurs
Procédé
Sort ie
S
Capteurs
Chaîne de retour
ou d’observation
DR1
page 1/5
E:
:
U:
S:
M:
Consigne d’entrée
Ecart mesuré
Loi de commande élaborée par le régulateur (grandeur réglante)
Sortie du système (grandeur réglée)
Image de la grandeur mesurée
LES DIFFERENTES LOIS DE COMMANDES
Régulation “ Tout Ou Rien ”
Elle est utilisée sur les procédés à très grande inertie, pour lesquels on n’a pas besoin d’une régulation précise. Les régulateurs sont munis d’une hystérésis réglable permettant, si besoin est, d’augmenter la période
des oscillations au détriment de leur amplitude.
Le signal de sortie du régulateur peut prendre deux états 0% et 100% selon le résultat de la comparaison de la
mesure et de la consigne.
M < C marche (U = 100 %)
M > C arrêt (U = 0 %)
S
U
Consigne
100%
t
0%
La puissance fournie au procédé est discontinue
La régulation TOR introduit une oscillation permanente de la grandeur réglée autour de la valeur de consigne.
L’amplitude des oscillations et la période de celles-ci dépendent de l’inertie du système (constante de temps).
Régulation proportionnelle (P)
L’action proportionnelle est une fonction qui fait varier le signal de sortie du régulateur proportionnellement à l’écart entre la grandeur mesurée et la valeur de consigne.
Elle s’exprime soit par le gain Gr soit par la bande proportionnelle Bp : Bp% = 100 / Gr
U = Gr ( C – M ) = Gr . (t)
L’action proportionnelle peut se représenter de la manière suivante :
U : grandeur
réglante
100 %
C : consigne
0%
M : Grandeur
mesurée
Bande proportionnelle
DR1
page 2/5
On note bien sur ce graphique que le point remarquable M = C entraîne une commande de puissance nulle.
Réponses à un échelon de consigne
Les réponses suivantes ont été réalisées avec trois réglages de gain différents pour la même variation de la
consigne.
S
Bp % trop ét roite
Bp % correcte
Consigne
S1
S2
S3
Bp % trop large
t
0
min
U
100%
t
0%
min
la puissance fournie au procédé est continue
La précision d’un système muni d’un correcteur de type P peut, selon les exigences du cahier des charges, ne
pas être satisfaisante : la grandeur réglée S n’atteint jamais la valeur de consigne C.
Interprétations
Une augmentation de Gr accélère la réponse du procédé, provoque une diminution de l’écart résiduel (erreur
statique) mais rend la grandeur réglée de plus en plus oscillatoire.
Un réglage qui permettrait d’annuler l’erreur, entraînerait l’instabilité du système. Il faut trouver un compromis
entre stabilité d’une part et rapidité et précision d’autre part. On recherchera un réglage de Gr entraînant un
seul dépassement de 10% à 15%.
Régulation proportionnelle et intégrale (PI)
Un régulateur à action proportionnelle et intégrale élimine automatiquement l’erreur statique . La bande proportionnelle peut être fixée large, ce qui réduit les risques d’instabilité.
Cette loi de commande, ajoute à l’action proportionnelle une action dite intégrale. L’action intégrale fait intervenir l’écart et le temps.
Ut
Gr .
t
1
Ti
t
0
t dt
Le dosage de l’action intégrale Ti permettra à la grandeur réglée d’atteindre plus ou moins vite la valeur de la
consigne. Une valeur trop faible de Ti peut déstabiliser le système.
DR1
page 3/5
Réponses à un échelon de consigne
Les réponses suivantes ont été réalisées avec trois valeurs du dosage d’action intégrale Ti et la même variation
de consigne.
U
Ti trop faible
Ti correcte
Consigne
Ti trop élevée
t
0
min
Le dosage de l’action intégrale Ti permettra à la grandeur réglée d’atteindre plus ou moins vite la valeur de la
consigne. Une valeur trop faible de Ti peut déstabiliser le système.
En réglant la bande proportionnelle à 120 % de la valeur correcte trouvée pour une correction proportionnelle
seule, la constante de temps idéale Ti est celle qui permet à la sortie du système d’atteindre la valeur de consigne le plus rapidement possible sans entraîner plus d’un dépassement. L’erreur de statisme est annulée.
Régulation proportionnelle et dérivée (PD)
Dans un régulateur le terme dérivé permet de s’affranchir des retards significatifs. L’action dérivée permet à la
grandeur réglée de rejoindre la valeur finale plus rapidement, en particulier lors de perturbations externes. A précision égale, elle rend le système plus stable. Elle réduit également les dépassements de mise en route.
Notons que l’action dérivée ne peut être utilisée seule elle est associée aux actions P ou PI.
S
U
PID
c
PI
M
t
0
min
Régulation PI et PID. Réponse à une variation de consigne.
PID
C
M
PI
0
min
Régulation PI et PID. Réponse à une perturbation.
DR1
t
page 4/5
Régulation proportionnelle intégrale et dérivée (PID)
Le correcteur PID présente les avantages de chacun des correcteurs élémentaires.
La loi qui permet l’élaboration du signal de commande dépend de la structure interne du correcteur. L’algorithme est l’association des trois actions élémentaires : proportionnelle, intégrale, dérivée.
Structure parallèle :
P
C
+_
I
+
+
U
Ut
+
M
Gr .
t
1
Ti
t
0
t dt
Td
d
t
dt
D
Structure série :
C
+ _
P
I
+
D
U
+
+
+
M
Ut
. Gr .
Gr
Ti
t
t
0
t dt
Gr . Td
d
t
Ti
avec
dt
Td
Ti
Structure mixte (avec dérivation de la mesure) :
C
+ _
I
P
+
+
U
+
Ut
Gr .
Gr
Ti
t
t
0
D
M
Structure mixte (avec dérivation de la mesure et correction manuelle de l'erreur statique) :
U0
C
+ _
P
II
+
+
+
+
+
D
M
Ut
DR1
Gr .
t
Gr
Ti
t
0
t dt
Td
page 5/5
dM t
dt
U0
U
t dt
Td
dM t
dt
Réglage d'un système asservi
Méthode des oscillations Tout Ou Rien : (d'après Vulcanic)
Mesu re
Consig ne
A
T
Te mps
en min
1. Configurer le régulateur en Tout Ou Rien
2. Relever sur la réponse l'écart A (même unité que l'échelle, °C) et noter la période T en min.
3. Paramètrage :
3.1 Mode Proportionnel Intégral Dérivée :
Bp % =
A
100
étendue de l’échelle
Ti = T
Td = T/6
A
150
Ti = 1,5 T
Td = 0
A
125
Ti =
Td = 0
3.2 Mode Proportionnel Intégral :
Bp % =
3.3 Proportionnel :
Bp % =
Remarque : le régulateur Vulcanic 30760 utilise les notations suivantes :
Bp %
DR2
Pb %
Ti
rSEt
page 1/1
Td
rAtE
Température - Thermométrie
Température d’un corps
La notion de température est liée à la sensation de chaud et de froid due au sens du toucher.
Mais ce sens ne permet pas de classer les températures avec fidélité. Pour éliminer cet aspect subjectif, on
détermine la valeur des températures avec des thermomètres.
Thermométrie
Un thermomètre est appareil contenant un corps dont nous pouvons connaître la température par la mesure
d’une grandeur X (pression, longueur, volume, résistance électrique, force électromotrice) liée à ce corps et
grâce au choix arbitraire d’une relation entre la température T et la mesure X. Cette relation est appelée
échelle thermométrique.
L’échelle thermométrique Celsius (°C) est linéaire et centésimale ; elle comporte deux points fixes, 0 et 100,
qui sont respectivement la température de fusion de la glace et la température d’ébullition de l’eau pure à la
pression de 1,013 bar.
L’échelle de température thermodynamique ou échelle de température absolue T, est liée à l’échelle Celsius
t par la relation : T = t + 273
L’unité de température thermodynamique est le kelvin (K).
Les thermomètres à résistance
La résistance électrique d’un fil métallique augmente avec la température selon une loi qui n’est pas rigoureusement linéaire : R ~ Ro (1 + at + bt² )
Pour déterminer une température (entre –180 et + 600 °C), on peut ainsi mesurer la résistance d’un fil de platine. La résistance électrique des sondes à fil de platine utilisées dans l’industrie, vaut 100 à 0 °C (sonde
Pt100).
Les thermomètres à thermocouples
Un circuit fermé, constitué par deux métaux ou alliages différents soudés A et B, est le siège d’une force
électromotrice e (f.e.m. de Seebeck) lorsque les soudures T1 et T2 sont portées à des températures différentes. Cette f.e.m. dépend de la nature des matériaux et de la différence de température entre les soudures.
La liaison du thermocouple à l’appareil ou à l’amplificateur de mesure est réalisée par des câbles de compensation C et D dont la composition et la mise en œuvre sont étudiées de manière à ne pas modifier la valeur de la f.e.m. e.
Par exemple, un thermocouple de type K (chromel / alumel) permet de mesurer des températures comprises
entre –270°C à +1250 °C. Les forces électromotrices correspondantes sont –5,35 mV et +50,6 mV. La précision de la mesure est de 3 °C pour les températures comprises entre 0 °C et 400 °C.
DR3
page 1/3
Calorimétrie
Un système mécaniquement isolé, dont la température varie ou qui change d’état physique, échange avec le
milieu extérieur une certaine quantité de chaleur. Les transformations mutuelles de chaleur en énergie mécanique, électrique, chimique, rayonnante ont montré que la chaleur était une des formes de l’énergie.
L’échange de chaleur est une forme de transmission de l’énergie. Cet échange peut avoir lieu selon trois
modes :
- La conduction
- La convection
- Le rayonnement
Propagation de la chaleur
La conduction
C’est la propagation de la chaleur dans un corps ou dans plusieurs corps contigus sans qu’il y ait mouvement. Ce mode de transfert caractérise essentiellement les transferts de chaleur à l’intérieur des milieux matériels solides.
Exemple :
- Chaleur transmise à travers les murs en briques d’une maison ou le long d’une barre de métal (tisonnier)
La convection
La convection caractérise la propagation de la chaleur dans les fluides. Les parties les plus chaudes des fluides tendent à s’élever en donnant naissance à des courants de convection qui ont pour effet d’égaliser les
températures.
Exemple :
- Eau chauffée dans un récipient. Air qui s’élève au dessus d’un radiateur.
Le rayonnement
Il y a rayonnement lorsqu’un corps chaud émet des ondes électromagnétiques. Cette propagation ne nécessite aucun milieu matériel.
Exemple :
- Le soleil fournit de la chaleur à la terre par rayonnement.
Equations thermiques
Chaleur massique :
Un corps de masse m absorbe une quantité de chaleur Q (J) pour que sa température passe de la valeur t1 à
la valeur t2.
Q = m . c . ( t1 - t2 )
La chaleur massique c est égale à la quantité de chaleur absorbée par l’unité de masse du corps lorsque sa
température s’élève de 1 °C. La quantité m . c est la capacité thermique du corps ; elle s’exprime en joule
par kelvin : J/K
La chaleur massique de l’eau vaut : c = 4185 J/(kg.K)
DR3
page 2/3
Evaporation :
La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux. Lorsque le liquide est placé dans un récipient
ouvert à l’air libre, il y a évaporation. La transformation du liquide en vapeur exige une certaine quantité de
chaleur qui en l’absence de source de chaleur est cédée par le liquide lui même.
L’explication et la quantification de la vaporisation sont complexes ; il est possible de déterminer les pertes
par évaporation graphiquement (voir document ressource n° 6)
Sous certaines conditions, on peut assimiler l’énergie cédée pour assurer ce changement d’état physique à
de l’énergie perdue à travers une paroi.
Déperditions à travers une paroi baignée par deux fluides
Dans le cas de surfaces planes ou assimilables, le flux de chaleur transmis à travers une paroi est mis sous
la forme :
D = K . S . (t2 – t1)
K (W/m2.°C) : Coefficient total de transmission thermique.
D (W) : Déperditions thermiques à travers une paroi.
S (m2) : Surface de la paroi considérée.
t1 et t2 (°C) : Température des deux fluides
La paroi est équivalente d’un point de vue thermique à une résistance R = 1/ (K.S). Cette résistance est
égale à la somme des résistances thermiques des matériaux qui composent la paroi augmentée des deux
résistances superficielles de contact paroi-fluide.
DR3
page 3/3
NOTIONS DE MESURES DE TEMPERATURES
THERMOMETRES A RESISTANCES
L'étude des thermomètres à résistances se scinde en deux parties:
- les résistances métalliques,
- les thermistances.
1. Résistances métalliques
1.1 Principe
La résistance électrique d'un conducteur métallique croit avec la température et inversement. R = f(t)
On pourra donc repérer une température en mesurant la résistance d'un conducteur métallique bien
défini.
1.2 Loi
La Commission Electrotechnique Internationale a proposé en 1968 une nouvelle table basée sur l'emploi d'un fil de platine dont la résistance varie suivant la loi générale.
Rt = Ro[1 + At + Bt2 + C(t - 100)t 3]
de O à 850°C, cette relation devient :
Rt = Ro[1 + (3,90802. 10-3t) - (5,80195. 10-7t2)]
de 0 à -200°C
Rt = Ro [1 + (3,90802.10-3t - (5,80195.10-7 t2) - (4,27350.10-12 (t - 100)t 3)]
Dans la pratique, la sonde à résistance répond au critère
R(100°C) / R(0°C) = 1,3850
1.3 Eléments sensibles
L'élément sensible peut se présenter sous deux aspects différents
- forme cylindrique
Le fil de platine est enroulé sur un support cylindrique en verre (t maxi = 500°C), en Pyrex, en céramique (t maxi = 800°C), en alumine (t maxi 1 100°C)
- forme plate
Le fil de platine replié en accordéon sera disposé entre 2 plaques métalliques ou non (aluminium,
papier, élastomère, silicone, résine)
1.4 Domaine d'emploi
La limite supérieure d'emploi est le point de fusion de l'antimoine à 630,5°C. Mais les progrès techniques permettent dès maintenant de mesurer des températures de l'ordre de 1100°C. maxi.
La limite inférieure est de -253°C.
1.5 Résistance nominale
La résistance nominale : Ro°C = 100
Néanmoins on peut rencontrer des résistances nominales à 80, 40, 25, 20 et 10
1.6 Influence du courant de mesure
Pour mesurer la résistance d'une sonde métallique en platine, il est nécessaire de la faire parcourir par
un courant.
Le courant doit être aussi faible que possible pour éviter un échauffement dû à l'effet Joule ; il doit cependant être assez élevé pour obtenir une tension de mesure assez grande (sensibilité).
Suivant les types de sondes, le courant peut varier de 2,5 à 12 mA. Pour cela on a défini un coefficient
K d'auto-échauffement pour chaque type de sonde (pression atmosphérique normale, air calme) : K =
P/ t
avec K = coefficient d'auto-échauffement
P = puissance dissipée
t = température en °C
DR4
page 1/3
Ex : une sonde de 3 mm de Ø et 20 mm de long, support en verre de K = 6 mW/°C, mesure une température de 25°C avec un courant de 7,5 mA
Calcul de l'erreur :
à t = 25°C
R = 109,73
K = P/ t
0,006 = RI2/ t = 109,73 x 0,0075² / t d'où: t = 1°C
Si on souhaite que l'erreur ne dépasse pas 0,1°C, le courant de mesure ne devra pas excéder 2,5 mA.
2. Mesure, montage en pont
2.1 Montage 2fils
R3
Rs
r1
G
r2
R1
R2
La sonde est insérée dans une branche d'un pont de Wheatstone qui comporte deux résistances fixes
R1 et R2 et une variable R3.
Ce type de montage présente un inconvénient : en effet, on ajoute à la valeur de la résistance de la
sonde Rs, les résistances des fils de jonction r1 et r2.
En effet, à l'équilibre, on obtient:
(Rs + r1 + r2) . R2 = R1 . R3
d'où
Rs = R3 . R1/R2 - (r1 + r2)
Par construction R1 = R2, d'où
Rs = R3 - (r1 + r2)
2.2. Montage "3 fils"
R3
Rs
R1
r3
r1
G
r2
R2
La sonde est connectée à la source par un troisième conducteur.
A l'équilibre on aura
(Rs + r2) . R3 = (R1 + r1) . R2
Rs = (R1 + r1) . R2 / R3 - r2
DR4
page 2/3
Par construction R2 = R3 et r1 = r2, donc:
Rs = R1
2.3 Montage "4 fils"
On peut faire circuler un courant i au moyen des fils 2 et 3 et on mesure la chute de tension aux bornes
de la résistance de la sonde Rs au moyen des fils 1 et 4.
1
2
i cst
Rs
U
3
4
Dans ce cas: Rs = U/i
3. Autres types de sondes
- résistance de nickel (-60 à + 150°C)
- résistance de cuivre (-190 à + 150°C)
- résistance d'un alliage Rhodium-Fer
DR4
page 3/3
CAPTEURS EN INSTRUMENTATION INDUSTRIELLE
THERMOCOUPLE TYPE K : NICKEL-CHROME / NICKEL-ALUMINIUM
F.é.m. en V. Température en °C. Jonction de référence à 0°C (selon NF C 42-321)
°C
0
-200
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-5 891
-6 035 -6 158
-6 262
-6 344
-6 404
-6 441
-6 458
-100
-3 553
-3 852 -4 138
-4 410
-4 669
-4 912
-5 141
-5 354 -5 550
-5 730
-5 891
-0
0
-392
-777
-1 156
-1 527
-1 889
-2 243
-2 586 -2 920
-3 242
-3 553
+0
0
397
798
1 203
1 611
2 022
2 436
2 850
3 266
3 681
4 095
100
4 095
4 508
4 919
5 327
5 733
6 137
6 539
6 939
7 338
7 737
8 137
200
8 137
8 537
8 938
9 341
9 745 10 151 10 560 10 969 11 381 11 793 12 207
300 12 207 12 623 13 039 13 456 13 874 14 292 14 712 15 132 15 552 15 974 16 395
400 16 395 16 818 17 241 17 664 18 088 18 513 18 938 19 363 19 788 20 214 20 640
500 20 640 21 066 21 493 21 919 22 346 22 772 23 198 23 624 24 050 24 476 24 902
600 24 902 25 327 25 751 26 176 26 599 27 022 27 445 27 867 28 288 28 709 29 128
700 29 128 29 547 29 965 30 383 30 799 31 214 31 629 32 042 32 455 32 866 33 277
800 33 277 33 686 34 095 34 502 34 909 35 314 35 718 36 121 36 524 36 925 37 325
900 37 325 37 724 38 122 38 519 38 915 39 310 39 703 40 096 40 488 40 879 41 269
1 000 41 269 41 657 42 045 42 432 42 817 43 202 43 585 43 968 44 349 44 729 45 108
1 100 45 108 45 486 45 863 46 238 46 612 46 985 47 356 47 726 48 095 48 462 48 828
1 200 48 828 49 192 49 555 49 916 50 276 50 633 50 990 51 344 51 697 52 049 52 398
1 300 52 398 52 747 53 093 53 439 53 782 54 125 54 466 54 807
RESISTANCE D’UNE SONDE A FIL DE PLATINE 100
Relation température valeur ohmique selon NFC 42-321
DR5
A 0°C
°C
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
100,00
100,39
100,78
101,17
101,56
101,95
102,34
102,73
103,12
103,51
10
103,90
104,29
104,68
105,07
105,46
105,85
106,24
106,63
107,02
107,40
20
107,79
108,18
108,57
108,96
109,35
109,73
110,12
110,51
110,90
111,28
30
111,67
112,06
112,45
112,83
113,22
113,61
113,99
114,38
114,77
115,15
40
115,54
115,93
116,31
116,70
117,08
117,47
117,82
118,24
118,62
119,01
50
119,40
119,78
120,16
120,55
120,93
121,32
121,70
122,09
122,47
122,86
60
123,24
123,62
124,01
124,39
124,77
125,16
125,54
125,92
126,31
126,69
70
127,07
127,45
127,84
128,22
128,60
128,98
129,37
129,75
130,13
130,51
80
130,89
131,27
131,66
132,04
132,42
132,80
133,18
133,56
133,94
134,32
90
134,70
135,08
135,46
135,84
136,22
136,60
136,98
137,36
137,74
138,12
100
138,50
138,88
139,26
139,64
140,02
140,39
140,77
141,15
141,53
141,91
110
142,29
142,26
143,04
143,42
143,80
144,17
144,55
144,93
145,31
145,68
120
146,06
146,44
146,81
147,19
147,57
147,94
148,32
148,77
149,07
149,45
page 1/1
DR5
130
149,82
150,20
150,57
150,95
151,33
151,70
152,08
152,45
152,83
153,20
140
153,58
153,95
154,32
154,70
155,07
155,45
155,82
156,19
156,57
156,94
page 2/1
Evaluation des pertes thermiques
kW /m²
1,1
1
Sans isolation
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
25 mm d'isolant
40 mm d'isolant
50 mm d'isolant
0,1
80 mm d'isolant
bain (°C)
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Figure 1 : Déperditions par les parois d'une cuve ou d'un réservoir, avec a = 15°C et HR = 50%.
DR6
page 1/2
1
kW/m²
13
2
3
12
4
11
5
10
12345678-
bain agité, ventilation V1
bain non agit é, ventilation V 1
bain non agit é, ventilation V2
bain non agit é, ventilation V3
bain non agit é, non ventilé
bain couvert
9
6
8
7
7
6
5
8
4
3
2
1
bain (°C)
0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Figure 2 : Pertes thermiques par évaporation à la surface du bain avec a = 15°C et HR = 50%.
kW/ m²
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
30
DR6
40
50
60
70
page 2/2
80
90
°C
Figure 3 : Pertes par convection et rayonnement à la surface d'un bain ouvert à l'air libre.
DR6
page 3/2
RELAIS STATIQUE SUR CHARGE RESISTIVE
1. Gradateur pilote en angle de phase
v
Um
T/2
t
T
RI 2
P
V2 1
R
sin2
2
Ce mode de commande peut conduire à une grande précision puisque son temps de réponse est extrêmement
court. Cependant :
- il engendre des parasites provenant de la variation brutale de l'intensité à l'amorçage des thyristors.
- la puissance active n'est généralement pas proportionnelle a la grandeur de commande du générateur
d'impulsions de gâchette.
- le facteur de puissance de l'installation se dégrade avec l’augmentation de l’angle de retard à
l’amorçage : la charge consomme de l'énergie réactive et génère des courants harmoniques.
2. Relais statique piloté en trains d'ondes
i
(A)
im
t (s)
T
t1
t2
période de commande T'
P
V2
t1
R t1
t2
V 2 t1
R T’
V2
R
La puissance active P absorbée par les résistances est proportionnelle à la grandeur de commande du générateur d'impulsions.
L'installation ne consomme pas d’énergie réactive.
L'emploi de relais statiques à thyristors pilotés en trains d'ondes entières peut s'accompagner d'une réaction
de "flicker". Ce phénomène, dû à l'enclenchement et au déclenchement successifs et répétitifs d'une charge
sur le réseau, se traduit par de brusques variations de la tension.
DR7
page 1/1
Système thermique
1. Modélisation (1er ordre)
1.1. Elévation de température de la masse à chauffer
dQ1 = m . c . d
m masse à chauffer en kg
C chaleur massique en J/kg.K
Q énergie en Joule
1.2. Compensation des pertes
dQ2 = K . S [ b - a] dt
K coefficient faisant intervenir les coefficients de convection et conduction thermique.
S surface d'échange en m²
Rth = 1/(K . S) résistance thermique ; unité : °C/W
Cth = m.c capacité thermique ; unité J/K
[ b - a] différence de température entre les fluides baignant chaque face de la paroi.
1.3 Puissance fournie au système
P = m . c . d /dt + K . S [ b - a]
P puissance apportée au système en Watt.
2. Modèles utilisant les dipôles
2.1 Modèle électrique
I
ic
C
iR
R
I = ic + ir = C . du/dt + u/R
u = R . I (1 - e-t/RC)
u
=R.C
2.2 Modèle thermique
P
P1
P2
P = P1 + P2 = Cth . d /dt + /Rth
Cth
Rth
= Rth . P(1 - e-t/Rth Cth)
Rth . C th
m .c
K.S
Le système thermique peut se représenter par un générateur de puissanoe (générateur de courant) alimentant
la capacité thermique et la résistanoe thermique. Le potentiel aux bornes de Rth représente la température.
DR8
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Bain régulé en température Dossier technique

Transcription

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