DEBITEUSE GRANITAIREchristophe.jaunay.free.fr/IMG/Projets techniques/Debiteuse granitie… · Web viewun exécutant réceptionne le régulateur, le teste sur un four de 4kW équipé

Lycée M. M. FOURCADEGardanne

MINI PROJET n°2Débiteuse granitière

MINI PROJET n°2 :

DEBITEUSEGRANITIÈRE

Découpe de bloc de granit

B.T.S 1 ère année

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B.T.S 1 ère année

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LA DÉBITEUSE 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.

2 – QUELQUES PHOTOGRAPHIES DU SYSTÈME RÉEL :

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Porte bloc

Poutre

Chariot porte disque

Disque

GA

AR

MODR

DEAV

Injection d’eau



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.

Le sciage s'opère comme sur le schéma du haut de la page 4 par un mouvement de va et vient du porte disque. Jusqu'au moment où la poutre atteint la position basse (contrôlée en automatique par un codeur de position de type incrémental). Les impulsions envoyées par le codeur seront simulées par un bouton poussoir IMP CODE appartenant à un boîtier de simulation déjà câblé et dont le schéma de câblage et de bornier vous seront distribués.

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 :

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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EVA

FcH

FcG



Coupe en PV

Retour en GVFcH

FcG FcD

FcB

10 impulsions entre chaque

passe

B ) Description du cycle de découpe de la pierre :

Les flèches indiquent les déplacements du disque par rapport au bloc de granit.

Disque

BLOCDE

G R A N I T

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 l’un des deux 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 - FOUR DE TRAITEMENT DE TEMPERATURE

A proximité de l’installation est placé un four de traitement thermique alimenté par un contacteur situé dans le coffret de contrôle-commande..

La température dans l’enceinte du sécheur est mesurée par un thermocouple de type J. La consigne de température est fixée à 500°C.

La régulation de la température est assurée par un régulateur, alimenté en 230V, avec commande en « mode Tout Ou Rien ».

Afin de prévenir les risques de brûlure il sera réalisé, une condamnation mécanique de l’ouverture de la porte tant que la température du four est supérieure à 50 °C.

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7 – 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.

La boucle de sécurité intégrera un module Préventa XPCAC512.

Les moteurs de disque MD et de poutre MP sont alimentés et contrôlés à partir d’un disjoncteur-contacteur combiné de type GV2M. Le variateur de vitesse du moteur du chariot MC est protégé par un disjoncteur magnétique de type GV2L. Le circuit de commande et les éléments chauffants du four sont protégés par des disjoncteurs.

L’armoire sera équipée d’une colonne lumineuse (feu blanc présence tension & feu vert système sous tension).

Pour des raisons de sécurité la commande sera en 24 V~. Elle devra disposer d’un système de marche / arrêt par BP, d’un arrêt d’urgence et d’une balise verte de mise sous tension.

La consigne de vitesse sera transmise au variateur par la sortie 0/10V de l’automate.

Le boîtier de simulation déjà câblé se termine par un connecteur mâle et comprend le BP « impulsion codeur », un arrêt d’urgence et 2 commutateurs simulant les capteurs droit/gauche, haut/bas. Il sera à relier au coffret par l’intermédiaire d’un bloc de jonction débrochable télémécanique AB1BD.

Des borniers sont à implanter sur la platine de câblage. A ces borniers, sont à relier :le câble d’alimentation de l’armoire, les câbles d’alimentation des moteurs, les fils d’alimentation des voyants et ceux reliant les boutons poussoirs positionnés sur la port,le câble multibrins de la boîte à boutons,le câble d’alimentation du four.

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7 – CARACTERISTIQUE REELLE DE L'INSTALLATION :

MOTEUR DE DEPLACEMENT DU CHARIOT MC :

CONSTRUCTEUR : LEROY SOMMERTYPE : LSFMV3 100LG4PUISSANCE : 2.2 kWFREQUENCE : 50 Hz / 60 HzVITESSE : 1500 tr/min / 1800 tr/minALIMENTATION : 230V / 400VINTENSITE : 10.7 A / 6.2 A

MOTEUR DE DEPLACEMENT DE LA POUTRE MP :

CONSTRUCTEUR : LEROY SOMMERPUISSANCE : 1 kWVITESSE : 1500 tr/minALIMENTATION : 230V / 400V à démarrage direct

MOTEUR DE DEPLACEMENT DU DISQUE MD :

CONSTRUCTEUR : LEROY SOMMERPUISSANCE : 7,5 kWVITESSE : 1000 tr/minALIMENTATION : 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.

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3x400V



Pour la partie étude du projet, les tâches de chacun sont distinctes : « puissance et variateur », « commande et automate » et « régulation de température » (cf désignation en annexe). 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 projetUn 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.

Le projet est à réaliser en équipe mais les responsabilités de chacun sont différentes dans le suivi du projet.

Deux étudiants (cf désignation en annexe) exercent une activité de type « bureau d’étude ». Ils sont responsables de la rédaction et de l’actualisation des documents à remettre au client : schémas, nomenclature, rapport…

Deux étudiants (cf désignation en annexe) exercent une activité de type « chantier ». ils sont responsables de l’organisation de la réalisation du coffret. Ils rédigent les fiches de travaux pour les exécutants, actualisent les plannings et préparent la réception du matériel.

Rapport intermédiaire

A la fin de la phase de conception, avant de faire réaliser le câblage du projet, il est nécessaire de faire valider les schémas.

C’est l’objet du rapport intermédiaire, à remettre au professeur, qui doit contenir :

Un dossier technique avec :Les schémas électriques (TraceElecPro) de la platine à câbler rédigés selon les règles de l’art. Ces schémas doivent inclure les repérages et la nomenclature.Les programmes pour l’automate.Les schémas des bancs de test avec identification des paramètres à régler.

Un dossier organisation avec :Planning de déroulement du chantierFiches de travaux pour les exécutants.

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Répartition des tâches



Organisation de la mise en oeuvre

Phase 1 : organisation et planification du chantier

Phase 2 : pilotage et réalisation du chantier 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.

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 2 commutateurs (Marche/Arrêt) (Avance/Arrière) + 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 commutateuractivation 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 équipé d’un verrou de sécurité, régle les paramètres du régulateur et câble le boîtier de simulation

Phase 3 : réception et contrôle du chantier

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, de la partie automatisme ou de la régulation de température)

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 avec schéma,- tableau de planification des tâches,

La partie, réalisation de la partie puissance, doit comporter :

- Présentation du variateur - Explication de la réalisation PV / GV- Schéma du banc de test- Paramètres à régler

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- Schéma de puissance (TraceElecPro)- Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau)- Calculs justifiant le choix de toutes les protections et du variateur de vitesse- Schéma d’implantation à l’échelle du matériel dans l’armoire

La partie, réalisation de la partie commande, doit comporter :

- Présentation de l’automate- Présentation des cycles de production- Tableau d’affectation des entrées / sorties- Justification du choix de l’automate et des modules d’entrées/sorties- Schéma du banc de test- Explication de la configuration matérielle- Explication de la configuration de la communication- 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 partie, réalisation de la régulation de température, doit comporter :

- Présentation de boucle de régulation de température - Schéma du banc de test- Paramètres à régler- Schéma électrique (TraceElecPro)- Nomenclature du matériel avec caractéristiques (sous forme de tableau)- Calculs justifiant le choix de toutes les protections et du régulateur de température- Schéma d’implantation à l’échelle du matériel dans la boîte à boutons déportée

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.

Chaque partie est à séparer de la précédente par insertion d’une page de garde.

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DEBITEUSE GRANITAIRE étudiant 1

étudiant 2

étudiant 3

étudiant 4

étudiant 5

Organisation du projet

Lire le dossier et le cahier des charges X X X X XIdentifier les éléments constitutifs de la chaîne de production X X X X XRédiger le schéma de principe avec les actionneurs, capteurs et organes de commande

X X X X X

Déterminer les caractéristiques principales du variateur de vitesse et le principe de la commande PV/GV

X X

Identifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le variateur de vitesse avec sa commande et pour automatiser son fonctionnement.

X X

Déterminer les caractéristiques principales du régulateur de température XIdentifier les tâches à exécuter pour mettre en œuvre le régulateur de température

X

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.

X X X X X

Déterminer les délais de réalisation X X X X XPositionner les différentes tâches sur le planning prévisionnel X X X X X

Conception du projetRechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du variateur de vitesse

X X

Justifier le choix du variateur X XIdentifier les paramètres de réglage du variateur X XDéfinir la méthode de réglage de la vitesse X XDéfinir la procédure d‘essais partiels du variateur (schéma banc de test + paramètres à régler)Concevoir les schémas électriques du circuit de puissance du coffret électrique

X X

Rédiger le schéma d’implantation de la platine de câblage X XRechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du régulateur de température

X

Choisir le régulateur de température (référence) et le capteur de température

X

Identifier les paramètres de réglage du régulateur de température XConcevoir les schémas électriques nécessaires au raccordement du régulateur de température

X

Rédiger les schémas d’implantation et de raccordement de la boite à boutons

X

Concevoir le carnet de câbles du coffret électrique XRédiger le tableau d’affectation des E/S de l’automate X XRédiger le schéma de câblage de l’automate (entrées + alimentation) X XRédiger le schéma d’implantation à l’échelle du matériel sur la porte de l’armoire

X X

Concevoir la gestion des modes MANU, AUTO et TEST X XJustifier les choix et réglages du matériel de protection et de commande

X X X X X

Etablir la nomenclature du matériel (tableau) avec caractéristiques complètes des composants

X X X X X

Suivre et mettre à jour le planning X X XB.T.S 1 ère année

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DEBITEUSE GRANITAIRE étudiant 1

étudiant 2

étudiant 3

étudiant 4

étudiant 5

Rédiger les fiches de travaux pour les exécutant X XParticiper aux réunions de suivi de travaux X X X X XRédiger le rapport intermédiaire avec schémas, nomenclature, planning d’organisation de la phase mise en œuvre…

X X X X X

Préparer la mise en œuvre du projet par la concertation et la transmission des documents nécessaires

X X X X X

Mise en oeuvre du projetRéceptionner le variateur de vitesse. Le tester sur platine séparée avec 2 commutateurs (Marche/Arrêt Avant/Arrière), un potentiomètre et un moteurRégler les paramètres du variateur de vitesse.Réceptionner le régulateur de température et le tester sur une platine séparée avec le four. Régler les paramètres du régulateur.Câbler la boîte à boutons . La raccorder au bornier du coffret électrique.Configurer l’automateProgrammer le grafcet de réglageRéceptionner l’automate et le tester sur une platine séparée (1 commutateur, 1 voyant de test, 1 sortie analogique commandée en 0/5V) Saisir la table des symbolesProgrammer les grafcetsCâbler les circuits de puissance et de commande dans les règles de l’artRaccorder les connecteurs des câbles de puissance (câbles d’alimentation du coffret, du moteur et du four)

Mise sous tension et testsMettre en sécurité la zone avant la première mise sous tension X X X X XMettre sous tension successivement chaque départ X XTester les entrées automate X XTélécharger les programmes dans l’automate X XTester les sorties automate XMettre au point l’ensemble X X X X XRéaliser les essais de validation X X X X XRédiger le rapport X X X X X

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Annexe 1 Boîtier de simulation de la débiteuse granitière Annexe 2 Répartition nominative du matériel et des responsabilités

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FcH FcB

FcG FcD

impulsion codeur

Automateet

preventa

10

1

Bornier prof

10

1

Bornier étudiant

5

6

7

8

1

2

3

4

9

10Imp.

FcB

FcH3 4

3 4

3 4

Annexe 1 : boitier de simulation de la debiteuse granitière

FcD

FcG 3 4

3 4

Au21 2

Au21 2

Au2

Boîtier de simulation comprenant :les 4 capteurs de fin de courses,

le BP simulation impulsion codeur,le second arret d’urgence.



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