MINI PROJET n°2 : DEBITEUSE GRANITIERE Découpe de bloc de granit LA DEBITEUSE GRANITIERE 1 – MISE EN SITUATION : La débiteuse granitière est une machine utilisée dans les exploitations de carrière. Elle reçoit des blocs de granit, buts d'extraction, et permet par sciage d'obtenir la production de plaques de granit qui, après polissage et découpage, seront destinées à réaliser, parmi d'autres utilisations, des dallages de sols. MO DR GA Chariot porte disque Poutre Disque AR AV DE Porte bloc Injection d’eau 2 – QUELQUES PHOTOGRAPHIES DU SYSTEME REEL : 3 – DESCRIPTION DE L'INSTALLATION : L'installation comprend : Un chariot porte disque se déplaçant dans le sens transversal (GA / DR). C'est ce déplacement qui donne l'avance de l'outil lors de la coupe. Il est réalisé par l’association d'un variateur de vitesse et d'un moteur asynchrone noté MC (Moteur du Chariot), avec moto réducteur et crémaillère. La coupe se fait toujours de gauche à droite en petite vitesse pour des raisons de sens de découpe et afin d’obtenir une coupure nette des plaques, le retour pour chaque passe se fera en grande vitesse. Le disque de découpe est entraîné en rotation aussi par un moteur asynchrone à démarrage direct noté MD (Moteur de Disque). Une poutre supportant le chariot porte disque, se déplaçant dans le sens vertical (MO / DE). Ce déplacement définit, après chaque avance de chariot, la profondeur de passe. Ce mouvement est assuré par un moteur asynchrone à cage noté MP (Moteur de Poutre) avec deux sens de rotation. Une table porte bloc sur laquelle est fixée la pierre à découper, se déplaçant longitudinalement (AV / AR). Ce déplacement définît l’épaisseur de la plaque de pierre à découper (hors étude). Pendant la phase de découpe une injection d’eau est réalisée par l’ouverture d’une électrovanne (EVA) afin de refroidir la lame. EVA Le sciage s'opère comme sur le schéma du haut de la page 4 par un mouvement de va et vient porte disque. Jusqu'au moment où la poutre atteint la position basse (contrôlée en automatique par codeur de position de type incrémental). Les impulsions envoyées par le codeur seront simulées par bouton poussoir IMP CODE appartenant à un boîtier de simulation déjà câblé et dont le schéma câblage et de bornier vous seront distribués. du un un de 4 – FONCTIONNEMENT : A ) Position de référence : Avant tout lancement d’un cycle automatique, la machine doit être dans la position suivante : Poutre en fin de course haut (FcH). Porte scie en fin de course gauche (FcG). Si ce n’est pas le cas elle devra être positionnée ainsi par commande manuelle : FcG FcH Le cycle ne pourra commencer que si la machine est dans cette position et que si il existe une pression d'eau (EAU) de lubrification. La pression d'eau sera simulée par un commutateur 2 positions. L'absence d'eau en cours d'utilisation entraîne un forçage aux étapes initiales de tout les grafcet et une montée du disque suivi d’un retour à gauche. Il y aura principalement trois types de fonctionnement, une marche manuelle (Commutateur en position manu et BP Dcy puis système manoeuvrable à l’aide de 2 commutateur à 3 positions et un BP pour le disque), une marche de production automatique (Commutateur en position auto et BP Dcy) et une marche test consistant en une réinitialisation du système suivie d’une passe et retour au point de départ (Commutateur en position manu et BP marche test). B ) Description du cycle de découpe de la pierre : Les flèches indiquent les déplacements du disque par rapport au bloc de granit. Disque Coupe en PV Retour en GV FcH FcD FcG BLOC DE GRANIT 10 impulsions entre chaque passe FcB C ) Marche automatique : Ce mode de fonctionnement réalise la découpe automatique d'une dalle de granit en continu. L'action sur le bouton poussoir départ de cycle (Dcy), le respect des conditions initiales (FcH et FcG)., ainsi que la présence d’un bloc sous la scie (hors étude) autorise le début du cycle automatique. Description du cycle automatique : Démarrage de la scie Après un temps de 5 s, départ de la phase de découpe : Descente de la poutre de la profondeur de coupe (10 cm soit 10 impulsions du codeur). Réalisation d’une passe de coupe en lubrifiant la scie (déplacement en PV = 700 tr / min) jusqu’au fin de course droit. Retour en grande vitesse (GV = 1200 tr / min) jusqu’au fin de course gauche. Recommencer les phases de coupe jusqu’en position basse (1 m). Un capteur de sur-course de sécurité (FcB) évitera que la scie puisse descendre trop bas et coupe le porte bloc (normalement jamais atteint puisque situé à 1.05 m). Si ce capteur est atteint il y a un forçage aux étapes initiales de tout les grafcet et une montée du disque suivi d’un retour à gauche. D ) Marche manuelle : L’opérateur doit pouvoir piloter les différents actionneurs du système par l’intermédiaire d’un bouton poussoir pour la scie ( ) et de 2 commutateur à 3 positions pour le chariot et la poutre ( ). Il utilisera ces organes de commandes dans les cas suivants : Lors de la mise en position initiale du système après un arrêt intempestif ou à la première mise en place d’une pierre. Lors du réglage de la profondeur de coupe avant de découper un nouveau type de pierre. Les mouvements se feront alors en petite vitesse. Cette marche manuelle sera contrôlée par l’API (commutateur 2 positions Auto / Manu) et intègrera les sécurités indispensables. Si l'action sur le BP de la scie excède 3 secondes l'action est inopérante. 5 – ARRÊT DE SURETE : Si l’opérateur actionne 2 coups de poing d’arrêt d’urgence (AU) où si il y a un défaut de lubrification tout les mouvements s’arrêtent immédiatement quelque soit le cycle effectué. La gestion de l’arrêt d’urgence sera gérée par un module de sécurité de type PREVENTA XPSAC512. Un contact préventa informera l’API de l’état des arrêts d’urgence. 6 – LIMITE DE L'ETUDE : L’avance de la pierre (AV / AR), déterminant l’épaisseur de la dalle, n’est pas traitée. De plus, l’électrovanne EVA ne sera pas présente sur la réalisation envisagée et sera remplacée par un voyant bleu. Un voyant orange informe de la marche automatique et un voyant vert informe de la marche manuelle. Enfin, le système réel possède plusieurs arrêts d’urgence, mais la réalisation à atelier n’en possèdera qu’un. De plus sur le système réel l’arrêt de la scie est contrôlé par un freinage électrique, mais dans notre étude il s’effectuera en roue libre, ensuite le codeur sera simulé par un bouton poussoir (IMP) qui permettra d’envoyer des impulsions à l’automate. NB chaque phase de coupe correspondra à 10 impulsions 7 – Matériel spécifique à mettre en œuvre : En tête d’installation on retrouvera un interrupteur-sectionneur ainsi qu’un répartiteur modulaire. Module Préventa XPCAC512 L’armoire sera équipée d’une colonne lumineuse (feu blanc présence tension & feu vert système sous tension). Le boîtier de simulation déjà câblé se terminant par un connecteur et comprenant le BP « impulsion codeur », un arrêt d’urgence et 2 commutateurs simulant les capteurs droit ; gauche, haut et bas. 7 – CARACTERISTIQUE REELLE DE L'INSTALLATION : MOTEUR DE DEPLACEMENT DU CHARIOT MC : CONSTRUCTEUR TYPE PUISSANCE FREQUENCE VITESSE ALIMENTATION INTENSITE : : : : : : : LEROY SOMMER LSFMV3 100LG4 2.2 kW 50 Hz / 60 Hz 1500 tr/min / 1800 tr/min 230V / 400V 10.7 A / 6.2 A MOTEUR DE DEPLACEMENT DE LA POUTRE MP : CONSTRUCTEUR PUISSANCE VITESSE ALIMENTATION : : : : LEROY SOMMER 1 kW 1500 tr/min 230V / 400V à démarrage direct MOTEUR DE DEPLACEMENT DU DISQUE MD : CONSTRUCTEUR PUISSANCE VITESSE ALIMENTATION : : : : LEROY SOMMER 7,5 kW 1000 tr/min 400V à démarrage direct AUTOMATE (à définir par le professeur) : Telemecanique TSX MICRO ou Telemecanique TSX 17 ou Siemens ET 200S VARIATEUR DE VITESSE (à définir par le professeur): ALTIVAR 18, ou ALTIVAR 28 ou ALTIVAR 31. LA DEBITEUSE GRANITIERE 3x400V Répartition des tâches Pour la partie étude du projet, les tâches de chacun sont distinctes : « puissance et variateur », « commande et automate » et « régulation de température ». Lors de la réalisation, les parties seront essayées séparément puis assemblées, il est nécessaire de respecter un repérage identique pour les parties communes et de se concerter pour harmoniser le travail. Gestion de projet Un point essentiel de ce projet est la planification et le suivi. On vous demande : - dans un premier temps, de planifier ce projet (sur 12 semaines). Ce travail concerne l’ensemble de l’équipe. - dans un second temps, de piloter le déroulement de ce projet lors de chaque séance. Pour cela, un étudiant sera chargé du pilotage chaque semaine : o Il devra au préalable, avoir reçu les consignes (bilan, avancement des travaux, suivi…) du responsable de la semaine précédente, o Suivre l’avancement des autres membres du groupe o Actualiser les schémas avec TraceElecPro o Actualiser le planning réalisé o Transmettre les consignes au responsable suivant Organisation de la mise en oeuvre Le câblage du coffret de contrôle commande et la réception du matériel à intégrer dans l’armoire sont à faire réaliser par des exécutants d’une autre équipe. Phase 1 : organisation et planification du chantier Phase 2 : pilotage et réalisation du chantier (réalisation effectuée par une autre équipe) Phase 3 : réception et contrôle du chantier Au cours de ce chantier, d’une durée de 10h, : deux exécutants câblent le coffret de contrôle commande, un exécutant réceptionne le variateur de vitesse et le teste sur platine séparée avec commande par 1 commutateur (Marche/Arrêt) + un potentiomètre (réglage vitesse) et alimentation d’un moteur ; un exécutant réceptionne l’automate et le teste sur platine séparée avec commande d’une entrée par commutateur activation de 2 sorties : 1 sortie TOR alimente un voyant, une sortie analogique fournit une tension de 5V un exécutant réceptionne le régulateur, le teste sur un four de 4kW, régle les paramètres du régulateur et câble le boîtier de simulation Rédaction du rapport Chaque équipe de 4 ou 5 étudiants doit rendre un seul rapport sur le travail réalisé. Ce dossier, de 15 à 20 pages, est à dactylographier et paginer (Word). Sur la couverture on doit trouver le titre du mini-projet, les noms et prénoms des 4 étudiants ainsi que la partie étudiée (étude de la partie puissance ou de la partie automatisme) La première page doit contenir le sommaire du rapport avec le numéro des pages. La première grande partie (3 à 4 page) est commune et doit contenir : - Expression du besoin, problème posé, analyse fonctionnelle, tableau de planification des tâches, La partie suivante concerne la réalisation de la partie puissance et doit comporter : - Présentation du variateur + schéma + paramétrage Explication de la réalisation PV / GV Schéma de puissance (TraceElecPro) Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau) Calculs justifiant le choix de toutes les protections Schéma d’implantation à l’échelle du matériel dans l’armoire La partie suivante concerne la réalisation de la partie commande : - Présentation de l’automate Présentation des cycles de production Tableau d’affectation des entrées / sorties GRAFCET partie opérative « en français » puis point de vue A.P.I. « codés » Schéma du circuit de commande Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau) Schéma d’implantation à l ‘échelle du matériel sur la porte La dernière grande partie doit contenir les explications de la démarche de mise sous tension partiel de chaque partie et totale de l’armoire ainsi que les difficultés et problèmes rencontrés et la manière de les résoudre. La dernière page concerne les conclusions sur le déroulement de ce premier mini-projet. PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM étudiant étudiant étudiant étudiant étudiant 1 2 3 4 5 Organisation du projet Lire le dossier et le cahier des charges Identifier les éléments constitutifs de la chaîne de production Rédiger le schéma de principe avec les actionneurs, capteurs et organes de commande Déterminer les caractéristiques principales du variateur de vitesse et le principe de la commande PV/GV X X X X X X X X Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le variateur de vitesse avec sa commande et pour automatiser son fonctionnement. Déterminer les caractéristiques principales du régulateur de température Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le régulateur de température Identifier les E/S et déterminer les caractéristiques principales de l’automate programmable industriel nécessaire X X Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le système, valider son fonctionnement et rédiger un dossier avec programmes, schémas et nomenclatures. Déterminer les délais de réalisation Positionner les différentes tâches sur le planning prévisionnel X X X X X X Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du variateur de vitesse Justifier le choix du variateur Identifier les paramètres de réglage du variateur Définir la méthode de sélection de vitesse Définir la procédure d‘essais partiels du variateur Concevoir les schémas électriques du circuit de puissance et carnet de câbles du coffret électrique Rédiger le schéma d’implantation de la platine de câblage et de la boite à boutons Rechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du régulateur de température Choisir le régulateur de température (référence) et le capteur de température Identifier les paramètres de réglage du régulateur de température Concevoir les schémas électriques nécessaires au raccordement du régulateur de température Rédiger le tableau d’affectation des E/S de l’automate Rédiger le schéma de câblage de l’automate (entrées + alimentation) Concevoir la gestion du mode de production continue Concevoir la gestion du mode de réglage X X X X X X X X X X X X Justifier les choix et réglages du matériel de protection et de commande Etablir la nomenclature du matériel (tableau) avec caractéristiques complètes des composants X X X Suivre et mettre à jour le planning Participer aux réunions de suivi de travaux X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Conception du projet X X X B.T.S 1 ère année B. P. & B. V. Lycée M. M. FOURCADE Gardanne MINI PROJET n°2 Débiteuse granitière Page 11 / 10 PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM étudiant étudiant étudiant étudiant étudiant 1 2 3 4 5 Mise en oeuvre du projet Réceptionner le variateur de vitesse. Le tester sur platine séparée avec 2 commutateurs (Marche/Arrêt PV/GV) et un moteur Réceptionner le régulateur de température et le tester sur une platine séparée avec le four Configurer l’automate Saisir la table des symboles Programmer le grafcet de réglage Réceptionner l’automate et le tester sur une platine séparée la communication entre le PC et l’automate Programmer le grafcet de production continue Câbler la boîte à boutons avec le capteur. La raccorder au bornier du coffret électrique. Raccorder les connecteurs des câbles de puissance (câbles d’alimentation du coffret, du moteur et du four) Câbler les circuits de puissance et de commande X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Mise sous tension et tests Mettre en sécurité la zone avant la première mise sous tension Mettre sous tension successivement chaque départ Tester les entrées automate Télécharger les programmes dans l’automate Tester les sorties automate Mettre au point l’ensemble Réaliser les essais de validation X X X X X X X X X X X X X X X 8 – TRAVAIL DEMANDE : L’objectif de ce projet est double 8.1 - Gestion de projet : Un point essentiel de ce projet est la planification et le suivi de ce projet. On vous demande : - dans un premier temps, de planifier à l’aide d’openworkbench ce projet (sur 11 semaines). Ce travail concerne l’ensemble de l’équipe. - dans un second temps, de piloter le déroulement de ce projet lors de chaque séance. Pour cela, un étudiant sera chargé du pilotage chaque semaine (planning à faire): o Il devra au préalable, avoir reçu les consignes (bilan, avancement des travaux, suivi…) du responsable de la semaine précédente, o Compléter la fiche de suivi journalier (qui sera rendue au professeur). Chaque étudiant sera pilote pendant 2 semaines. o Suivre l’avancement des autres membres du groupe o Prévoir les approvisionnements nécessaires, o Actualiser le planning réalisé sous openworkbench o Transmettre les consignes au responsable suivant Remarque : Une évaluation individuelle (notée) de cette activité sera effectuée. ordre Macro tâches B. P. & B. V. Achats Documentation Etude développement Pré étude Réalisation Lycée M. M. FOURCADE Gardanne n° Tâche affectation des ressources (humaines) affectation des ressources matérielles affecter les plages de charger de travaux Analyse du CDC Approvisionnement Cablages MINI PROJET Choix de la solution retenuen°2 Débiteuse granitière classification des tâches Conception des schéma constitution du rapport de projet Couleurs et section des conducteur Définir les structures B.T.S 1 ère année Page 12 / 10 8.2 – Activité de projet : Partie technique Binôme 1 8.21 - Câblage de la partie puissance et paramétrage du variateur : Le moteur MD sera câblé sur la maquette en 4mm², MP et MC le seront en 1,5mm². Définir la structure : Faire sur une feuille le schéma de puissance unifilaire de la partie étudiée (M1, M2, M4 et les différentes alimentations La commande sera en 24 V ~. Elle devra disposer d’un système de marche / arrêt par BP, d’un arrêt d’urgence et d’un voyant vert de mise sous tension (colonne lumineuse). Etudier la documentation du variateur pour savoir comment réaliser la marche en PV / GV. Rechercher le matériel à installer dans l’armoire (sectionneur porte fusible + fusibles, contacteur, relais thermique, disjoncteur….) et établir un bon de commande du matériel avec le logiciel Exel. Justifier par des calculs le choix de tout le matériel. Donner les réglages des protections. Donner les réglages de tous les paramètres nécessaires à la configuration du variateur. Faire le schéma à l’échelle d’implantation du matériel sur la platine de câblage. Réalisation du schéma de puissance à l’aide du logiciel Trace Elec Pro. Le schéma doit préciser les repères, les bornes, les désignations, …Le schéma du préventa sera sur un folio distinct, ainsi que le schéma du moteur du chariot. Réunion avec le groupe « commande » pour discuter du nombre de sortie de l’A.P.I. à utiliser pour la commande du variateur. Réaliser le câblage de toute la partie puissance (moteurs, l’automate et le transformateur 230 / 24 V~ en respectant les règles et les normes en vigueur (couleur et section des conducteurs, repérage). Fin du câblage et mise sous tension pour le début des tests de la partie puissance. Mise en service de l’armoire et essai de l’ensemble. Réalisation du rapport et d’une mini présentation avec le logiciel Power point en vue d’une soutenance orale (10 min à l’oral + 10 min de question). B.T.S 1 ère année B. P. & B. V. Lycée M. M. FOURCADE Gardanne MINI PROJET n°2 Débiteuse granitière Page 13 / 10 Binôme 2 8.22 - Câblage de la partie commande, de l’automate et recherche des grafcet : Etablir le tableau des affectation des entrées / sorties de l’automate. Définir la structure : le schéma unifilaire des l’alimentations de l’automate et le schéma de câblage des différentes entrées (en respectant les couleurs des conducteurs). Rechercher des différents GRAFCET répondant au cahier des charges. Les GRAFCET peuvent être rédigés sur AUTOMGEN ou trace elecpro pour la partie dossier, et seront programmés sous PL7 micro. Vous devez synchroniser 4 GRAFCET : - Le GRAFCET maître - Le GRAFCET du cycle automatique - Le GRAFCET de marche manuelle - Le GRAFCET de sûreté Rechercher le matériel à installer sur la porte et l’armoire et établir un bon de commande du matériel sous la forme d’un tableau avec le logiciel Exel. Faire le schéma à l’échelle d’implantation du matériel sur la porte de l’armoire. Implanter le matériel sur la porte et câbler les entrées en respectant les couleurs des conducteurs. Tout ce qui vient de la porte doit passer par un bornier . Réunion avec le groupe « puissance » pour discuter du nombre de sortie de l’A.P.I. à utiliser pour la commande du variateur. Implanter les 3 GRAFCET dans l’automate et débuter les tests de fonctionnement. Faire le câblage de la commande et des E/S de l’automate. Suite des tests et mise au point des GRAFCET. Mise en service. Réalisation du rapport et d’une mini présentation avec le logiciel Power point en vue de la soutenance à l’oral (10 min à l’oral + 10 min de question). B.T.S 1 ère année B. P. & B. V. Lycée M. M. FOURCADE Gardanne MINI PROJET n°2 Débiteuse granitière Page 14 / 10 Rédaction du rapport Partie commune en blanc Chaque équipe de 4 étudiants devra rendre un seul rapport sur le travail réalisé. Ce dossier devra comporté une vingtaine de pages et être dactylographié et paginé (Word). Il devra comporter les 4 grandes parties suivantes : Sur la couverture on doit trouver le titre du mini-projet, le nom et prénom des 4 étudiants ainsi que la partie étudiée (étude de la partie puissance ou de la partie automatisme) La première page doit contenir le sommaire du rapport avec le numéro des pages. La première grande partie (3 à 4 page) doit contenir la présentation du système et le schéma de l’installation, rappeler l’expression du besoin et le problème posé. Les diagrammes de gant et autres tableaux de la planification sous open work bench avec une conclusion sur cette partie spécifique Partie puissance en bleu La partie suivante concerne la réalisation de la partie puissance et doit comporter - Présentation du variateur + schéma + paramétrage - Explication de la réalisation du PV / GV - Liste du matériel utilisé + caractéristique (sous forme d’un tableau Trace elec pro ou Word) - Schéma de câblage de puissance + bornier - Schéma à l’échelle d’implantation du matériel dans l’armoire - Calcul justifiant le choix de toutes les protections - mise en place du préventa La partie suivante concerne la réalisation de la partie commande Conclusion en blanc Partie commande en jaune - Présentation de l’automate TSX 37 - Présentation du cycle de production - Les tableau d’affectation des entrées / sorties - les GRAFCET partie opérative « en français » puis point de vue A.P.I. « codés » - Schéma de câblage de commande + bornier - Schéma de câblage des sorties - Schéma de câblage des entrées + bornier - Le schéma à l’échelle d’implantation du matériel sur la porte - Liste du matériel utilisé + caractéristique +chiffrage La dernière grande partie doit contenir les explications de la démarche de mise sous tension partiel de chaque partie et totale de l’armoire ainsi que les difficultés et problèmes rencontrés et la manière de les résoudre. La dernière page concerne les conclusions sur le déroulement de ce premier mini-projet. B.T.S 1 ère année B. P. & B. V. Lycée M. M. FOURCADE Gardanne MINI PROJET n°2 Débiteuse granitière Page 15 / 10