Dossier Arcelor Bobineuse

Laleve Ludovic - Louisy Arthur Thme 2009

ARCELOR MITTALI.1.1 Groupe

N de la fusion entre trois grands producteurs europens, ARBED, ACERALIA et USINOR, ARCELOR est aujourdhui l'un des leader mondial de production dacier. Il sagit dun groupe international puisque le sige social se situe au Luxembourg, et que les entreprises qui le constituent sont implantes sur tous les continents dans plus de 60 pays et comptent plus de 310 000 employs.ARCELOR Mittal appartient au secteur de la sidrurgie et dlivre en produit fini de l'acier. Lacier est le deuxime matriau utilis dans le monde. La production du groupe est principalement destine aux marchs suivants : automobile, lectromnager, emballage, construction et industrie gnrale.

I.1.2 Historique d'Arcelor Mditerrane Fos-sur-Mer

1971= cration de lentreprise sous le nom de SOLMER.1988= changement de nom : SOLLAC FOS.1997= lentreprise intgre le groupe USINOR, et sappelle alors SOLLAC Mditerrane groupe USINOR.2002= fusion dARBED, USINOR et ACERALIA pour former le groupe ARCELOR. Prise du nom SOLLAC Mditerrane groupe ARCELOR.2006= cration du logo ARCELOR, commun toutes les entreprises du groupe. Un nouveau nom est alors adopt : ARCELOR Mditerrane Site de Fos-sur-Mer. Le groupe a t fond en 2006 suite la fusion dArcelor et de Mittal Steel. Le sige social dArcelor Mittal est tabli dans la ville de Luxembourg, ancien sige dArcelor.

I.1.3 Implantation d'Arcelor Mditerrane Fos-sur-Mer

Le site dARCELOR sur Fos-sur-Mer stend sur 1600 hectares, au coeur de la zone industrielle. Une moiti est consacre aux installations, lautre est constitue despaces naturels. Ce site fut choisi principalement en raison de son ouverture maritime, permettant lacheminement des matires premires en grande quantit. Mais galement en raison de la proximit de la gare de Miramas ainsi que des autoroutes A7 et A55, qui permettent lexpdition des produits.

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I.1.4 Installations du site

Lusine de Fos-sur-Mer se dcompose en plusieurs dpartements trs distincts, ayant chacun un rle important dans la chane de production. Nous distinguons au niveau production, trois dpartements :

- Fonte: constitu de la prparation des charges, du secteur cokerie et des hauts fourneaux - Acier: constitu de l'acirie et du secteur coule continue- Laminoir chaud: constitu du train bande et des finisseurs.

I.1.5 Activit / Production

Toutes les nuances dacier existantes, aux caractristiques trs diffrentes correspondent un usage particulier. Plus de 140 qualits diffrentes y sont produites. L'effectif de Fos-sur-mer d'environ 3500 personnes a produit en 2007, 4 173 000 tonnes de fonte, soit:

- 4 068 000 tonnes dacier, - 3 897 000 tonnes bobines.

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LA BOBINEUSEI.2.1 Prsentation du projet

Il s'agit de raliser une tude technico-conomique concernant le remplacement du moteur de rglage du wrapp 3 dune bobineuse de tle dacier.Ce moteur courant continu aimants permanents (3,7 kW 1150 tr/mn) est soumis des conditions svres et doit tre remplac tous les 6 mois.Son dmarrage se fait en 3 temps, par limination de rsistances en srie avec linduit.Son arrt se fait par freinage rhostatique sur les rsistances de dmarrage.Le nouveau moteur sera du type asynchrone cage. Il sera pilot par un variateur de vitesse communicant.

I.2.2 Objectif du projet

Le projet consiste :- choisir un nouveau moteur du type asynchrone cage- choisir le variateur de vitesse associ, dans la gamme ATV 71- simplifier linstallation- mettre jour les schmas (23 folios)- choisir les cbles de puissance du variateur ct rseau et ct moteur- mettre en uvre un variateur ATV 31 de puissance rduite, afin de valider les schmas, les rglages des paramtres et la communication avec lAPI centralisateur des dfauts.

Valeur ajoute : simplification de linstallation, conomies ralises chaque remplacement du moteur (2 fois par an), maintenance rduite.

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I.2.3 Synoptique du projet

Les wrapps assurent le guidage de la tte et de la queue de la bande. Ils sont au nombre de 3 par bobineuse. Ce sont des rouleaux motoriss qui assurent l'enroulement de la bande bobiner autour du mandrin de la bobineuse.Lors de l'arrive de la bande, les 3 wrapps se rapprochent du mandrin pour effectuer le frettage (3 5 tours) puis s'cartent nouveau. En fin de bande, seul le wrapp 1 se rapproche du mandrin. Le wrapp 3 est muni d'un dispositif de rglage de l'entrefer assur par une motorisation courant continu : dmarrage en 3 temps par limination de rsistances, freinage rhostatique. Cette fonction de rglage de l'entrefer est trs importante pour la qualit des produits bobiner.

I.2.4 Cahier des charges

- emplacement : ArcelorMittal Mditerrane Train bande- temprature ambiante : 40C- projection d'eau- distance moteur - armoire de commande : 150 m- moteur de rglage du wrapp3 : asynchrone cage 3,7 kW 1150 tr/mn- variateur du type ATV 71- du fait de son fonctionnement intermittent, le moteur est soumis de frquentes variations de temprature qui produisent une condensation importante : il est remplac tous les 6 mois

Donnes annexes :

moteur dentranement du mandrin de la bobineuse : courant continu 750 kW 680 tr/mn

moteurs dentranement des wrapps : courant continu 37 kW - 1000 tr/mn

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Organisation du projet

II.1 Dtermination du moteur: (par Louisy Arthur)

En ce qui concerne le moteur nous avions besoin d'un moteur de 3,7 kW tournant une vitesse de 1150 tr/min.N'ayant pas trouv de moteur de 3,7 kW nous avons donc choisi un moteur dans la gamme Leroy Somer ayant une puissance et une vitesse de rotation lgrement suprieures.

Le moteur choisi est donc le suivant : LS 112 M (4 kW ,4 ples,1500 tr/min)Ce moteur possde une protection IP55. Nous avons choisi une telle protection en raison de frquentes projections d'eau et afin de protger le moteur contre la poussire.Son encombrement est de : 350 x 220 x 250 (en mm)

II.2 Dtermination du variateur et de la liaison Modbus(par Laleve Ludovic)

Nous avons choisi un variateur chez le constructeur Schneider, dans la gamme de variateur ATV71.

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71Srie alltivar ATV


Nous choisissons un variateur correspondant la puissance de notre moteur soit 4kw.

Notre choix est donc le variateur :ATV71HU40N4Ce variateur possde une protection IP20.Son encombrement correspond T3 soit 155 x 20 x 187 (en mm)

Ce variateur possde un module Modbus intgr; pour le raccordement de celui-ci l'automate nous allons dterminer un cble modbus.

On choisit le module TSXSCP114 qui permettra la liaison Modbus.

Choix du cble de liaison:

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II.3 Aspect conomique(par Laleve Ludovic)

Le but de cette partie est de dterminer le temps de retour sur investissement de la future installation et les conomies qui vont tre ralises.

La socit Arcelor possde dj 2 moteurs courant continu. Il s'effectue donc un roulement tout les 6 mois: ds la dpose du moteur, celui-ci part en rvision pour tre prt remplacer son homologue en service.

Je suivrai la dmarche suivante:- Calcul du prix de l'ensemble de notre installation future (moteur/variateur)- Estimation de la valeur de l'installation en place

Application:prix indicatif du moteur MCC: 15000prix indicatif de la rvision du moteur dpos : 1000prix indicatif du moteur ASY: 2000prix indicatif du variateur: 1000

Le temps de retour sur investissement est donc estim 18 mois, au del de cette priode, la socit ralisera un bnfice de plus de 65% par an.

II.4 Prix et dlais

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Quantit Dsignation Rfrence Dlai Marque Prix HT1 ATV71HU40N4 3j Schneider1 Carte PCMCIA TSXSCP114 2j Schneider 379,51 1 TSX SCP CM 4030 3j Schneider 63,27 1 LU9GC3 2j Schneider 81,52 1 Moteur asynchrone LS 112M 4Kw 7j

Variateur Altivar 1103,92

Cable liaison interconnecteur

Leroy Somer 2152,53

M.ASY+Variateur

Rvision MCC 2

3000

6 mois

12 18

2000

1000

1

2

3

Rvision MCC 1

1

2

3

0


Conception du projet

III.1 Documents techniques variateur(par Laleve Ludovic)

Pour ce chapitre, nous avons choisi de dissocier 2 parties de documents, la premire concernant l'ATV71, axe sur le domaine lectrique et la seconde concernant l'ATV31, axe sur le domaine de la programmation ncessaire pour le rglage de notre maquette.

ATV 71 Annexe 1A : Caractristiques des bornes de puissances ( Page 9/28 de la

documentation technique_Guide simplifi) Annexe 1B : Plan d'installation du variateur ( Page 13/28 de la

documentation technique_Guide simplifi) ATV 31 Annexe 3A : Programme Menu ( Page 12/77 de la documentation

technique_Guide programmation) Annexe 3B : Programmation de l'ATV ( Page 13/77 de la documentation

technique_Guide programmation) Annexe 3C : Liste des fonctions affectables aux entres/sorties ( Page

15,16/77 de la documentation technique_Guide programmation) Annexe 4 : Index des codes ( Page 54,55,56/64 de la documentation

technique_Variable de communication)

III.2 Dtermination du cble d'alimentation variateur(par Laleve Ludovic)

Calcul de la section de cble ( l'aide des documents Schneider Electric)

Lettre de slection (mode de pose) : C Facteur de correction K1 (cas d'installation) : 1,00 (autres cas)Facteur de correction K2 (disposition des cbles jointifs) : 1,00Facteur de correction K3 (temprature ambiante ) : 0,91 (40C PR)

K=K1 x K2 x K3 = 1 x 1 x 0,91 = 0,91

Iz'= Iz/K = 14,1/0,91 = 15,5 A

On trouve une section de 1,5 mm

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Cette section est bien infrieure la section maximum indiqu par le constructeur (documentation ATV71- annexe 1A).

Le variateur se situe dans l'armoire de puissance: la longueur du cble est infrieure 1m et de ce fait, la chute de tension est ngligeable.

Choix du cble d'alimentation

On choisit un cble blind 3P + TDistributeur RadiospareCode commande 514-3972 Prix 1,73 le mtre

Remarques : Pour des raisons de logistique, nous choisissons de prendre une section de cble unique, soit la section du moteur qui est plus importante, pour l'ensemble moto-variateur.

III.3 Dtermination du cble d'alimentation moteur(par Louisy Arthur)

Calcul de la section de cble ( l'aide des documents Schneider Electric)

Lettre de slection : B (caniveau)Facteur de correction K1: 0,95Facteur de correction K2: 1Facteur de correction K3: 0,91 (40C PR)

K=K1 x K2 x K3 = 0,95 x 1 x 0,91 = 0,86

Iz'= Iz/K = 8,3/0,86 = 9,6 ASection : 1,5 mm

La distance variateur-moteur est de 162m, de ce fait pour un courant de 9,6 A la chute de tension est :

Pour une longueur de cble de 100m la chute de tension est de : 5,2%c'est dire U=(5,2 x 400)/100= 20,8 V

Donc pour une longueur de 162m la chute de tension U est : (162 x 20,8)/100 = 32 V qui correspond 32 x 100 / 400 = 8 % (limite de la chute de tension pour la force motrice dans le cas d'un poste priv).On choisira donc la section immdiatement suprieure, soit 2,5 mm.

Choix du cble d'alimentation

On choisit un cble blind 3P + TDistributeur RadiospareCode commande 514-3887 Prix 2,26 le mtre

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IV.1 L es paramtres de rglage du moto-variateur (par Laleve Ludovic)

LAltivar 31 se connecte directement sur les bus Modbus ou CANopen, par un connecteur de type RJ45, qui supporte les deux protocoles.

La communication donne accs aux fonctions de configuration, de rglage, de commande et de surveillance du variateur.

Le guide d'exploitation "Variables de communication" dfinit les processus de commande du variateur ainsi que les variables du variateur accessibles par ces bus. Voici quelques adresses de variables importantes:

Code Adresse Modbus Adresse CANopen Nom

ACC 9001 203C / 2 Temps de la rampe dacclration

Add 6001 201E / 2 Modbus : adresse du variateur

AI1C 5242 2016 / 2B Valeur de l'entre analogique AI1

AI2C 5243 2016 / 2C Valeur de l'entre analogique AI2

AI3C 5244 2016 / 2D Valeur de l'entre analogique AI3

AIPC 5241 2016 / 2A Valeur de l'entre analogique AIP

AO1R 5261 2016 / 3E Valeur de la sortie analogique

CrH3 4444 00E / 2D Valeur pour la grande vitesse HSP

CrL3 4434 200E / 23 Valeur pour la petite vitesse LSP

Ctd 11001 2050 / 2 Seuil de courant moteur

dEC 9002 203C / 3 Temps de la rampe de dclration

dSP 11502 2055 / 3 Moins vite (potentiomtre motoris)

FrH 3203 2002 / 4 Rfrence de frquence avant rampe

FRHD 8605 6043 Rfrence de vitesse avant rampe

FrS 9602 2042 / 3 Frquence nominale moteur

Ftd 11003 2050 / 4 Seuil de frquence moteur

HSP 3104 2001 / 5 Grande vitesse

LCr 3204 2002 / 8 Courant dans le moteur

LSP 3105 2001 / 6 Petite vitesse

nCr 9603 2042 / 4 Courant nominal moteur

nSP 9604 2042 / 5 Vitesse nominale moteur

OPr 3211 2002 / C Puissance moteur

Otr 3205 2002 / 6 Couple moteur

SMAL 8609 - 8610 6046 / 2 Vitesse maxi

SMIL 8607 - 8608 6046 / 1 Vitesse mini

ULn 3207 2002 / 5 Tension rseau

VCAL 3012 2000 / D Tension du variateur

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IV.2 Le protocole MODBUS

La liaison qui relie matre et esclave est une liaison srie RS-485 de type asynchrone, diffrentielle qui permet un dbit lev (jusqu' 10 Mbits/s) sur une distance importante (jusqu' 1200m)

Elle dispose de deux bornes D(B) et D (A) qui servent la fois pour l'mission et la rception

Le format des changes est : - 9600 bits/s - 8 bits, sans parit, 1 bit de STOP - type half-duplex

Les messages sont composs : - de l'adresse de l'esclave concern ( 1 octet ) - d'une instruction ( cod sur 1 octet ) - d'une donne - d'un contrle CRC - d'un silence de 2 caractre ( fin de dtection du message )

IV.3 La carte PCMCIA

Les automates TSX Micro disposent sur le processeur d'un emplacement pour carte de communication PCMCIA type III.

La carte PCMCIA type III est utilis pour la connexion des automates TSX aux bus de communication et pour la liaison de type srie asynchrone.

La carte est constitue : - d'un capot de protection- d'un capot amovible avec vis de fixation permettant l'accs au connecteur miniature (20 contacts)- Deux voyants de signalisation : ERR (dfaut carte, dfaut liaison,...) COM (mission/rception de donnes)

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IV.4 Mise en uvre de la communication

Chaque automate TSX Micro utilise 64 mots interne conscutif %MW pour changer les donnes priodique. Les 32 premiers mots sont rservs pour transmettre les informations au gestionnaire, les 32 suivants sont rservs pour recevoir les informations en provenance du gestionnaire.

La configuration de la carte consiste indiquer :

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2

1

3 4

5

6

1 - le type de carte ( TSX........ ): TSX SCP 114- le numro de voie ( 0 ou 1 ): Voie 1- le type ( maitre ou esclave ): Matre- la vitesse de transmission ( 9600 bits/s ): 9600 bits/s- le nombre de bits de STOP ( 1 bit ou 2 bits ): 1 bit de STOP- la parit ( paire ou impaire ): Parit paire

2

345

6


IV.5 Principe de la variation de vitesse(par Laleve Ludovic)

Le but est de faire varier la vitesse du moteur tout en gardant le couple maximal disponible. Pour cela, une action sur la frquence et la tension dalimentation du moteur est ncessaire.

Un variateur de vitesse fournit partir du rseau alternatif frquence fixe f=50Hz, une tension alternative triphase de valeur efficace et de frquence variables. Il se compose de deux modules :

- module de contrle- module de puissance

Il existe deux mthodes de variation de vitesse :- contrle V / f ou contrle scalaire- contrle vectoriel de flux.

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Module de

contrle

Module de

Puissance

Moteur

Le module de contrle permet de commander toutes les fonctions du variateur grce un microprocesseur.

Ce dernier exploite les rglages et les ordres de loprateur ou de lautomate, ainsi que les rsultats de mesures telles que vitesse, courant, tension Il gre galement les rampes dacclration ou de dclration, la limitation de courant, et surtout gnre la commande du module de puissance.

La gnration de la tension de sortie est obtenue par dcoupage de la tension redresse au moyen dimpulsions. Celles-ci sont de dure et de largeur variable et sont modules de manire ce que le courant de sortie gnr se rapproche le plus possible dune sinusode. Cette mthode est plus connue sous le nom de MLI, Modulation de Largeur dImpulsion ou PWM en anglais. Ces impulsions sont des ordres de commande calculs au pralable, puis envoys sur le pont onduleur afin dobtenir la tension de sortie souhaite.


IV.6 Structure d'un variateur(par Laleve Ludovic)

Le variateur est constitu dun redresseur et dun onduleur. Le redresseur est un pont de Gratz suivi dun circuit de filtrage. Il transforme la tension rseau alternative en tension continue. Londuleur est compos de six semi-conducteurs et de six diodes en antiparallle. Les semi-conducteurs sont des interrupteurs statiques de puissance (IGBT), fonctionnant en tout ou rien et prenant les tats : bloqu ou satur.

Le redresseur :

Le circuit intermdiaire :

L'absorbeur: permet de dissiper l'nergie dans la rsistance (freinage)

L'onduleur :

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En entre :

En entre : En sortie :

En entre : En sortie :


IV.7 La machine asynchrone(par Louisy Arthur)

La machine asynchrone est une machine lectrique courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor. Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de ces machines n'est pas forcment proportionnelle la frquence des courants qui les traversent.

La machine se compose de deux pices principales :- le stator est reli au rseau ou un variateur de vitesse- le rotor est constitu de conducteurs en court-circuit qui sont parcourus

par des courants induits par le champ magntique cr par les courants statoriques.

La machine asynchrone est la machine lectrique la plus utilise dans le domaine des fortes puissances car elle offre le meilleur rapport qualit prix, et cela notamment depuis l'apparition dans les 1970 de variateurs permettant de faire varier la frquence de rotation du moteur dans une large gamme.

Le stator d'une machine asynchrone triphase est constitu d'un cylindre ferromagntique entaill d'encoches permettant d'y loger les bobinages. En ce qui concerne le rotor on en distingue 4 types :

- cage: c'est le plus frquent. Ces rotors sont constitus de tles ferromagntiques et de barres conductrices rgulirement rparties la priphrie du rotor. Ce procd permet de diminuer la variation de la rluctance du circuit magntique au cours de la rotation du rotor et de diminuer ainsi les oscillations de couple. C'est cette inclinaison des encoches qui donne l'ensemble barres plus anneaux de court-circuit la forme d'une cage d'cureuil dforme.

- double cage: le rotor est construit suivant le principe du rotor cage simple, mais avec deux cages lectriquement indpendantes. Ce procd permet d'avoir un couple plus important au dmarrage.

- double encoche: ce sont des rotors cage qui utilisent l'effet de peau dans les conducteurs afin de faire varier la rsistance du rotor en fonction de la vitesse de fonctionnement de la machine. L'effet de peau est un phnomne lectromagntique qui fait que plus la frquence des courants augmente, plus le courant a tendance ne circuler qu'en surface des conducteurs. Ces topologies de rotor permettent un dmarrage avec couple plus important lorsque la machine est alimente par une source de tension fixe (sans variateur)

- bague: le rotor d'une machine bague est constitu de trois bobines. Chaque bobine est relie une bague. Les bagues permettent d'avoir une liaison lectrique avec les bobines du rotor. Ce type de rotor a t conu pour permettre la variation de rsistance du rotor en insrant des rsistances en srie avec les bobines afin de raliser un dmarrage rotorique.

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IV.8 Comparatif des machines lectriques(par Louisy arthur)

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Conception du projet

V.1 Procdure d'essai partiel de le partie communication(par Louisy Arthur)

Pour vrifier la communication entre l'automate et le variateur on va se servir de l'interface PC en rcuprant les informations de l'automate, suivre le droulement suivant :

Relier l'automate et l'ordinateur Ouvrir le programme ATV31 sous PL7 Pro Transfrer le programme l'automate, connecter et mettre en RUN Faire dmarrer l'application Crer une table d'animation avec PL7 Pro Entrer la valeur lire (pour notre cas nous choisissons de lire le courant soit le mot %MW30 dfini au pralable) La valeur du courant moteur apparat alors dans la table d'animation

Les valeurs proposes par le variateur ( partir de son afficheur) et par la table d'animation sont similaires. Ce qui dmontre bien le bon fonctionnement de la communication variateur automate PC.

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V.2 Premire mise sous tension du moto-variateur(par Laleve Ludovic)

Aprs la mise sous tension, pour rgler les paramtres du variateur, il ne faut pas d'ordre de marche au moteur.

Suivre la procdure suivante:

Les paramtres principaux sont maintenant rgls, il est possible d'accder au menus rglages, contrle moteur, entres/sorties, commande, fonctions, dfauts, communication, surveillance sur le mme principe que la dmarche ci-dessus et ainsi configurer le variateur selon les besoins.Par exemple pour lire le courant :

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DCY

ENT

drC-ENT

ESC

bFr = 50 hz

Effectuer l'autorglage, cette opration peut durer 1 2 sec :tUn = YEStUs = DONE

Vrifier ensuite les paramtres suivant ( pour notre application) : Uns = 230vFrS = 50 hznCr = 1,7AnSP = 1381 RPMCOS = 0,6

XXX

Appuyer sur la touche ENT pour entrer dans les menus.Appuyer sur la touche ESC pour revenir au menu prcdent.Faire dfiler les menus grce aux flches du pupitre du variateur

Contrle moteur

SEt-ENT

ESCACC = 3sDEC = 3sLSP = 0 HzHSP = 50 Hz

ItH = 1,7 A

XXX

Rglages

ENT

ESC

SUP-ENT

ESC

LCR

Surveillance

L'afficheur donne alors le courant moteur


V.3 Le programme sur PL7 pro(par Louisy Arthur)

Ce programme est ralis pour la maquette du lyce prenant en compte les demandes de l'entreprise.

Partie du programme concernant le double sens de rotation:

Partie du programme concernant la rception d'informations:

La syntaxe de la fonction de communication READ_VAR se prsente sous la forme suivante:

READ_VAR(ADR#0.0.6, `%MW', 100, 10, %MW10:10, %MW40:4)

Le tableau suivant dcrit les diffrents paramtres de la fonction.

ADR#0.0.6 Adresse de l'entit destinataire de l'change

`%MW' Chane de caractres spcifiant le type d'objet lire

100 Double mot indiquant l'indice du premier objet lire

10 Mot spcifiant le nombre d'objets lire

%MW10:10 Tableau de mots contenant la valeur des objets lus

%MW40:4 Paramtres de gestion

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VI.1 Explication des schmas d'Arcelor Mittal

L'ancienne installation:

Actuellement, en ce qui concerne la bobineuse B2, le centre de puissance CP51 alimente larmoire CL , qui transforme le 380 V alternatif en 230 V continu. Larmoire NH de la bobineuse, est alimente, pour la partie puissance et la partie commande en 110V alternatif par l'armoire CL.Le moteur est aliment par larmoire NH en 230 V alternatif. Les contacteurs sont commands via des sorties relais 24 V de lautomate.

Lquipement lectrique de la bobineuse B2, est insr dans larmoire NH. Cette armoire se compose de deux parties, puissance et commande.La mise sous tension de la partie puissance est matrialise par lenclenchement des relais 78M3, 78A3. Elle est protge en amont par un disjoncteur fusibles 89M3. Un relais magnto-thermique 76TM3 est insr dans la boucle moteur. Il permet de louvrir en cas de surchauffes ventuelles du moteur ainsi que de surintensits.

Deux contacteurs de boucle 54AVM3 et 54ARM3 ont pour fonction douvrir et de fermer la boucle moteur. Ils permettent aussi dinverser la tension moteur pour assurer les deux sens de marche. Deux rsistances effaables R1M3 et R2M3 en srie assurent le dmarrage progressif du moteur, mais servent aussi de rsistances de freinage. Le circuit de freinage se fait par un interrupteur 84M3. Il permet dviter les surintensits sur le rseau, larrt du moteur. La partie commande est plus complexe. Elle comprend plusieurs circuits.

Le relais 78M3 assure la protection moteur. En cas de dfaut de linterrupteur de tte, et / ou du relais 76TM3, il interdit la validation des ordres de commande. Deux relais 5AV3 et 5AR3 command par les ordres de lautomate permettent denclencher les contacteurs de boucle.

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Partie puissance avec inversion de sens et rsistance de dmarrage et freinage.


La future installation:

La partie puissance situe Folio 06 illustre la partie de l'alimentation du variateur, celle-ci est compose d'un sectionneur porte fusible Q1, d'un contacteur 89M3, de fusible ultra rapide FUR89M3 avec percutteur et d'inductances de ligne, qui permettent le dcouplage entre le rseau et le variateur.La tension 110V alternatif, servant alimenter la partie commande, est rcupre par une source externe, cette partie ne concerne pas notre tude.

Le variateur situ Folio 07 est un ATV71HU40N4. Le contact NO R1A - R1C est un contact programmable du variateur envoy vers l'automate afin de visualiser les dfauts l'aide d'un voyant. La rsistance de freinage branche sur les bornes PA/+ et PB du variateur permet de dissiper la puissance active renvoye par le moteur sur le bus courant continu du variateur lors de la phase de freinage. Les protections thermiques servant protger le moteur sont intgres dans le variateur.

Le Folio 08 est la partie commande de l'installation, alimente par la tension 110V alternatif. Cette partie commande est compose des protections du variateur ainsi que du voyant prsence tension.Si les fusibles 89M3 ( Folio 06 ) et le contacteur ( Folio 07 ) l'autorise, le contact associ 89M3 va se fermer et alimenter la bobine 78M3 ( Folio 08 ). Une fois la bobine aliment le contact associ cette bobine va galement se fermer et alimenter le voyant de prsence tension signe de bon fonctionnement de la partie puissance.

Le Folio 19 est la partie Bornier. Elle sert sparer toute la partie lectrique situ dans l'armoire des lments externes, tel que le moteur ou la rsistance de freinage.

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Partie puissance avec variateur ATV71


VI.2 Les essais

Le courant moteur

Nous utilisons une pince amperemtrique (voie 1 de l'oscilloscope), place sur une phase du moteur.Aprs les rglages d'amplitude ( 2V/div ) et de base de temps ( 10ms/div ), le signal obtenu correspond la figure1 (courant sinusodal). Ce signal a une amplitude de 4,2 V et une frquence de 20 Hz

La trame MODBUS

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VARIATEUR ATV31

M

Figure 1: relv du courant moteur

VARIATEUR ATV31

Automate TSX MICRO

Interconnecteur LU9GC3

D(B) D(A)

Bornieroscilloscope

oscilloscope


Nous avons branch l'oscilloscope sur le bornier aux bornes correspondant D(B) et D(A) de l'interconnecteur: ainsi nous avons pu relever le signal de la trame modbus envoye par l'automate.Pour cet essai nous avons utilis une sonde de rapport 1/10.

Nous obtenons un signal carr correspondant aux figure 2 et 3, en figure 2 nous avons plusieurs trames qui se succdent, en figure 3 nous avons la premire partie d'un trame. Ces deux signaux ont une amplitude de 4,4 V et une frquence de 62 Hz

La MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion)

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Partie d'un trame

Figure 3: premire partie de la trameFigure 2 : la trame MODBUS

VARIATEUR ATV31

M

Bornier

Trame complte

oscilloscope


Nous avons branch l'oscilloscope sur le bornier aux bornes correspondant deux phases en sortie du variateur, nous avons relev alors le signal MLI en sortie du variateur.Pour cet essai nous utilisons une sonde diffrentielle de rapport 1/10.

Nous obtenons une MLI d'amplitude 255 V et de frquence 24 Hz correspondant la figure 4

Oscillogrammes de U et I pour 2 vitesses

La courbe verte reprsente la tension MLI en entre moteur et le signal sinusodal en jaune reprsente lui le courant. On s'aperoit que le changement de vitesse est li la frquence comme on peut le voir sur les figures 6 et 7.Grce aux figures 6 et 7 on peut dterminer les vitesses:

figure 6: calibre temps = 10 ms/div soit 20ms la priode.Frquence = 1/ temps = 1/ 20 ms = 50 Hz

figure 7: calibre temps = 10 ms/div soit 90ms la priode.Frquence = 1/ temps = 1/ 90 ms = 10 Hz

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Une priode 1

2

Figure 4 : le signal MLI Figure 5 : la MLI

Figure 6 : premire vitesse Figure 7 : deuxime vitesse


Communication avec le logiciel

Pour montrer le bon fonctionnement de la communication nous allons transmettre partir du programme PL7 une information qui changera la fonctionnement du moteur. Nous avons choisi de changer la valeur des rampes d'acclration et de dclration. Ces valeurs apparaissent alors dans le variateur aprs que la partie PRL du programme soit termine. Pour relev les rampes nous nous servirons de la tachymtrie sur le moteur.

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3 sec

Pour mettre le temps des rampes 3 secondes, nous avons mis les variables %MW50 et %MW51 a 30 soit le temps multipli par 10.

%MW50 = acclration%MW51 = dclration

Pour mettre le temps des rampes 10 secondes, nous avons mis les variables %MW50 et %MW51 a 100 soit le temps multipli par 10.

%MW50 = acclration%MW51 = dclration

Figure 8 : rampes 3 secondes

Figure 9 : rampes 10 secondes

10 sec


Planning du projet

Ce planning a t effectu avec le logiciel OpenWorkbench. Les dates prvues ont t respect.

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ConclusionCe dossier technique retrace l'tude technico-conomique que nous avons effectu dans l'optique d'un futur projet envisag par Arcelor Mittal, visant rendre le positionnement de l'entrefer de la bobineuse plus simple d'utilisation, d'entretien et surtout amliorer l'aspect financier.

Notre travail s'est notamment port sur une maquette reposant sur un modle simple PC Automate ATV Moteur asynchrone. Cette maquette est destine approcher au maximum le futur dispositif qui sera mise en place lors de l'amlioration. Nous avons labor une analyse sur le variateur et la communication utilise ( MODBUS ).

Durant cette tude nous avons rencontr quelques obstacles comme par exemple la dfaillance de notre variateur ou la vtust de notre boite boutons, tout deux ont t remplacs. Concernant le programme nous n'avons pas rencontr de problme majeur, ils provenaient de simples erreurs de paramtrage auxquelles nous avons remdi.

Aprs 4 mois de travail, la maquette et l'tude peuvent servir de support pour le projet Arcelor Mittal.

Ce travail nous a permis de dcouvrir une activit d'quipe, de rechercher les complmentarits entre les diffrents tudiants et chacun dans notre domaine, cela nous a permis d'illustrer la thorie acquise au cours nos tude en lectrotechnique.

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