DEBITEUSE GRANITAIRE

MINI PROJET n°2 :
DEBITEUSE
GRANITIERE
Découpe de bloc de granit
B.T.S 1 ère année
B. P. & B. V.
Lycée M. M. FOURCADE
Gardanne
MINI PROJET n°2
Débiteuse granitière
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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 :
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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).
FcG
Si ce n’est pas le cas elle devra être positionnée ainsi par
commande manuelle :
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).
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B ) Description du cycle de découpe de la pierre :
Les flèches indiquent les déplacements du disque par rapport au bloc de granit.
Coupe en PV
Disque
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.
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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.
N contact préventa informera l’API d 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 sectionneur associé à un disjoncteur ainsi qu’un répartiteur
modulaire.
L’API utilisé sera de la gamme TSX37.
Module Préventa XPCAC512
Comme dans le premier mini projet 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 vous sera
présenté en cours de projet
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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 :
TELEMECANIQUE TSX MICRO (à définir par le professeur).
 VARIATEUR DE VITESSE :
ALTIVAR 28, ou ALSPA VNTA ou ATV18 (à définir par le professeur).
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RÉPARTITION DES TACHES
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
Achats
Documentation
Etude développement
Pré étude
Réalisation
n°
Tâche
affectation des ressources (humaines)
affectation des ressources matérielles
affecter les plages de charger de travaux
Analyse du CDC
Approvisionnement
Cablages
Choix de la solution retenue
classification des tâches
Conception des schéma
constitution du rapport de projet
Couleurs et section des conducteur
Définir les structures
Description des solutions possibles
Dimentionnement des composants
Essais de reception des nouveaux matériels
Faire les devis définitifs
Lancement de l'étude développement
Mise en service
Normes NFC 15 100 schéma électriques
notice de réception des nouveaux matériels
powerpoint sur le module de sécurité
powerpoint sur le paramétrage du variateur
Programmation
rapport de dépannage
rapport de mise en service
réalisation des programmes et paramètrages
Réaliser le listing des composants
rédaction des études
rédaction pré étude
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8.2 – Activité de projet : Partie technique
L’un des 2 étudiants du groupe «puissance» doit réaliser un power point sur la SECURITE MACHINE et
l’un des 2 étudiants du groupe «commande» doit réaliser un power point sur la VARIATION DE
VITESSE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE.
Dans les deux cas le début du power point sera distribué avec une série de questions auxquelles il
faudra répondre en recherchant sur internet. Le power point doit permettre à celui qui l’a réaliser
de former un exécutant.
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).
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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).
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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.
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