Épuration des eaux usées
Acceuil Les grafcets Le ladder La communication M/E
2009/2010. 4éme Année Encadrant EMSI.
Mr: CHOURI.
Ingénieurie Automatismes
et Informatique Industrielle.
Introduction.
Notre
projet consiste à définir le procédé de fabrication de l’unité d’épuration des
eaux usées. Ce type de système est géré par les automates SIEMENS.
Pour se faire on aura besoin d’identifier les différentes relations entre les
composants du système et l’automate, et un GRAFCET décrivant le fonctionnement de la
station.
Introduction sur les réseaux locaux Industriels.
*Rôle: faire communiquer des équipements
divers en fournissant des services contraints par le temps.
*Nature de données: de nature et taille
différente, variables numériques, analogiques et binaires avec un transfert
périodique ou apériodique.
→ La pyramide CIM montre
les différents réseaux pour que les 5 niveaux puissent communiquer.
Introduction sur l’épuration des eaux usées.
*Les traitements d'eaux usées industrielles
sont en général composés de trois étapes : prétraitement des eaux usées,
procédés physico-chimique ou procédé biologique, traitement des boues.
→ Prétraitement des eaux
usées :
*Il est
destiné à extraire de l'eau brute la plus grande quantité d'éléments dont la
nature ou la dimension constituerait une gêne pour les traitements ultérieurs.
→ LE TRAITEMENT
PHYSICO-CHIMIQUE:
*Cette filière
consiste à éliminer la pollution minérale et organique non dissoute des eaux
usées selon ces étapes :• Neutralisation (si nécessaire).
• Coagulation.
• Floculation.
• Décantation ou flottation.
→ Le procédé biologique :
L'épuration biologique des eaux fait appel à des
systèmes provoquant le développement des bactéries, qui retiennent la pollution
organique et s'en nourrissent.
Les procédés de traitement
biologique sont nombreux : bassin
d'aération suivi d'un clarificateur, bassin d'aération séquencée (aération et
décantation dans le même ouvrage), disques biologiques, biolfiltres, ...
L’automate programmable industriel.
*On nomme Automate Programmable Industriel, API (en
anglais Programmable Logic
Controller, PLC) un dispositif similaire à un ordinateur, ayant
des entrées et des sorties, utilisé pour automatiser des processus
comme la commande des machines sur une ligne de montage dans une usine. Là où les systèmes automatisés plus anciens emploieraient des
centaines ou des milliers de relais et de cames, un
simple automate suffit.
*L'API est structuré
autour d'une unité de calcul ou processeur, d'une
alimentation (depuis des tensions AC ou DC) et, de modules suivant les besoins
de l'application, tel que:
Des cartes d'entrées – sorties Tout ou rien et analogiques.
*Dans notre projet on s’intéresse à l’automate programmable SIMENS CPU 314C-2DP.
*La CPU 314C-2DP est livrée avec une interface PROFIBUS DP et des
entrées/sorties intégrées.
*Pour
la CPU 314C-2DP, voici les protocoles du PROFIBUS disponibles:
-
Interface DP en tant que maître conformément à EN 50170.
-
Interface DP en tant qu’esclave conformément à EN 50170.
Le PROFIBUS-DP (Périphérique
décentralisé) est le protocole pour la liaison avec des périphériques à
temps de réaction très brefs.
Une autre particularité est que, dans cette
CPU, les adresses d’entrée/sortie des modules peuvent être paramétrées.
- Mémoire vive : 48Ko, Mémoire de
chargement MicroMemoryCard (MMC) enfichable 64Ko – 4 Mo
- 256 Compteurs.
- 256 temporisations.
- 256 octets de mémoire interne.
- 24 DI dont 16 utiles pour des
fonctions intégrées, et tous utilisables en entrées d’alarme.
- 16 DO intégrés dont 4 sorties rapides.
- 4 AI Courant/tension, 1 AI
résistance intégrés.
- 2 AO courant/tension intégrés.
- 4 sorties d’impulsion (2,5kHz).
- Compteur 4 canaux et mesure avec
capteur incrémentale 24V (60kHz).
- Fonction de position intégrée.
Les
langages utilisés.
Le langage List : est très proche du langage
assembleur on travaille au plus près du processeur en utilisant l'unité
arithmétique et logique.
Le langage Ladder : ressemble aux schémas électriques, permet de
transformer rapidement un ancien programme fait de relais
électromécaniques, cette façon de programmer permet une approche visuelle du problème (Le
plus fréquent en industrie). On parle également de langage à
contacts ou de schéma à
contacts pour désigner le langage Ladder.
Boîtes fonctionnelles (FBD), le FBD se présentent sous
forme diagrammes : suite de blocs, reliables
entre eux, réalisant des opérations, simples ou très sophistiquées.
La
liaison Automate/PC.
*L’adaptateur: est un dispositif qui permet
de relier deux appareils ou deux pièces.
→Deux types d’adaptateurs reliant un pc et un automate siemens:
*Le PC-Adapter.
*Le TS-Adapter.
*le paramétrage de l'interface MPI/DP/PPI
pour le PC Adapter est fait directement dans le logiciel STEP 7 au moyen de la
fonction Paramétrage de
l'interface PG/PC.
*le paramétrage de l'interface MPI/DP/PPI
pour le TS Adapter est fait à partir du logiciel TéléService par la
fonction Outils > Paramétrer l'adaptateur. Les
paramètres seront différents de ceux du PC Adapter, et directement stockés dans
le TS Adapter.
*Pour le PC-Adapter on utilise une connexion
directe.
*pour le TS-Adapter on utilise une directe ou
bien une connexion modem.
Liaison Automate/Automate :le PROFIBUS-DP.
*Le PROFIBUS: est un système de bus mis en place dans la
couche liaison ou pour les unités réseaux à faible nombre d’utilisateurs.
*Trois types:
→PROFIBUD FMS.
→PROFIBUS DP.
→PROFIBUS PA.
*Dans notre programme on s’intéresse au PROFIBUS DP.
*Le PROFIBUS DP: est le profil de protocole
pour la connexion de périphériques décentralisés.
Exemple:
Les modules ET200 à temps de réaction très
rapides.
La communication Maitre/Esclave.
*Le principe:
*Seul
le maitre a l’initiative de chaque échange.
*L’échange
est basé sur <<question-réponse>>.
*Seule la station interrogée peut répondre.
*Cinq types:
*Contrôle des échanges avec prise de parole' restreinte’.
*
Contrôle des échanges avec prise de parole' libre’.
* Contrôle
des échanges avec gestion complète de l’échange.
*MultiMaitre/MultiEsclave.
*Arbitrage de bus.
Le
capteur PH analogique.
*Description: Il
est constitué par une électrode reliée à un pH-mètre.
L'électrode, complexe, comporte deux bornes entre lesquelles existe une tension qui dépend du pH de la solution.
L'électrode, complexe, comporte deux bornes entre lesquelles existe une tension qui dépend du pH de la solution.
*les composants qui permettent la
liaison entre l’automate et ce
capteur:
→Des électrodes branchés
électriquement.
→
Des sondes sur les conduites et
les canaux.
→Des convertisseurs de mesure et
d’affichage permettent une retransmission
directe
de la mesure à un automate programmable.
→Des régulateurs avec fonction PID.
L’électrovanne.
*L’électrovanne est un dispositif commandé électriquement permet d’autoriser ou
d’interrompre une action.
Capteur
de niveau.
*Lors de la mesure continue de niveau, le
niveau d'un point de mesure est détecté et transformé en signal électronique.
Le signal de niveau est affiché directement sur place ou intégré dans une
commande du process ou un système de contrôle.
*Exemple: le
flotteur.
*Il se maintient à la surface du liquide, il
est rendu solidaire d'un capteur de position qui délivre le signal électrique
correspondant au niveau. La mesure s'apparente ensuite à la mesure d'un
déplacement ou la détection d'une position.
La pompe.
*Une pompe est un dispositif
permettant d'aspirer et de refouler un fluide.
*Liaison entre la pompe et l’automate
programmable:
L’ensemble des composantes de pompage est représenté sous forme
graphique sur l’afficheur. Le système affiche et enregistre toutes les données
d’opérations en temps réel. Ces données peuvent être consultées sur place ou à
distance. La communication par lien Ethernet par exemple permet d’afficher
l’état de la pompe sur un automate.
Le moteur.
*Définition: un
moteur est un dispositif qui transforme une puissance électrique fournie par
l’alimentation en une puissance mécanique.
*Le démarrage étoile triangle est très
utilisé en électrotechnique pour la mise en route des moteurs électriques
asynchrones triphasés. Ce dispositif est employé afin de diminuer les
"risques" du démarrage direct. En effet, l'intensité du courant au démarrage (en direct) est très
importante vis à vis du courant nominal du moteur (environ 5 à 7 fois
l'intensité nominale). Sur les gros moteurs ces courants importants entraînent
des surcharges sur les lignes d'alimentations (fils, câbles, bornes) et sur les
appareils de protection et de commande (fusible, sectionneur, contacteur,
relais thermique...) d'ou une usure, voir une destruction, prématurée des
composants du démarreur.
*Ce type de moteur
est adéquat pour notre système.
*La
liaison entre ce moteur et notre automate SIEMENS:
Le bilan des entrées sorties.
La configuration du Matériel.
*Pour réaliser la configuration d’un réseau PROFIBUS-DP
par un automate S7-300 avec un port DP intégré et entrées/sorties déportées
ET200M on suit les étapes suivantes:
→Insertion d’une station S7-300.
→Insertion du profilé support à partir de la bibliothèque SIMATIC
300/RACK 300.
→Insertion de PS 307 5A à partir de la bibliothèque SIMATIC
300/PS 300.
→Insertion de S7-300 314C-2DP à partir de la bibliothèque SIMATIC
300/CPU-300, affecter l’adresse 2 au maitre DP et déclarer un nouveau
réseau.
→Insertion du processeur ETHERNET CP 343 à partir de la
bibliothèque SIMATIC 300/CP-300.
→Insertion d’un adaptateur des E/S déportées IM153 à partir de la
bibliothèque PROFIBUS-DP/ET200M.
→Insertion d’un module d’entrée
dans l’emplacement 4 à partir de la bibliothèque SIMATIC
300/ET200M/IM153/DI300.
→Insertion d’un module de sortie dans l’emplacement 5 à partir de la
bibliothèque SIMATIC 300/ET200M/IM153/DO300.
→Relever les adresses des modules d’E/S.
→Enregistrer et compiler.
→Mettre le Switch du IM135 à l’adresse 1 et mettre les Switch des
connecteurs sur ON.
→Charger la configuration dans l’API.
→Vérifier que toutes les LEDS sont vertes.