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MINI PROJET n°1Atelier de production de sulfate de

magnésium

PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM

Récolte du sel à Salin de Giraud

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1 – MISE EN SITUATION :

L’usine des Salins du Midi, située à Salin de Giraud (Camargue), extrait le sel de l’eau de mer. Dans cette eau de mer sont présents des produits annexes que sont la magnésie et le sulfate de magnésie.

L’étude qui suit concernera l’atelier de production de sulfate de magnésium de l’usine de Salin de Giraud.

2 – PROBLEME POSE : (voir le document n°2 page 3)

A partir d’une eau pompée riche en magnésie, on obtient après précipitation, une boue de magnésie composée d’eau et de sulfate de magnésium. Le process industriel doit permettre :

- de séparer l’eau et le sulfate de magnésium (à l'aide d'une centrifugeuse).

La boue de magnésie étant présente dans des réservoirs d’entrée (cette partie n'étant pas gérée par l'atelier) il s'agit d'alimenter une centrifugeuse, pour séparer l’eau et le sulfate de magnésium qui constituent la boue de magnésie.

- de sécher le sulfate de magnésium (à l'aide d'un four).

Le tapis avançant à vitesse constante il ne faudra pas dépasser une certaine épaisseur (ou densité) de sulfate pour que le séchage soit complet. Il faut donc contrôler l’arrivée de matières dans la centrifugeuse (capteur S7), de telle manière que la bonne quantité de sulfate de magnésium soit déposée sur le tapis T1.

Si la densité de sulfate est faible (S7 non actionnée) la pompe fonctionne en grande vitesse. Au contraire, si la densité de sulfate est élevée ( S7 actionnée ) la pompe fonctionne en petite vitesse.

Ce contrôle s'effectue par une régulation de débit de la pompe d'alimentation principale ( M4, P1). Cette régulation de débit consiste à réguler la vitesse du moteur de la pompe qui fonctionne soit en petite ou en grande vitesse.

- de conditionner en sac ce sulfate de magnésium (à l'aide de la trémie et du tapis d’ensachage T3). Partie hors étude.

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ATELIER DE PRODUCTIONDE SULFATE DE MAGNESIUM

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PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM : SYNOPTIQUE GENERAL

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Ecoulement deseaux usées

Document n°2

BOUE

DE

MAGNESIE

(réservoir d’entrée)

P1

S7 capteur de densité

Four de séchage

Y1

Trémie d’ensachage

Tapis T3

S8

S9

M3M2M1

Centrifugeuse

M4

M5

Variateur Interface

Pupitre decommande

Alimentation électrique

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ETUDE PARTIELLE DE L’AUTOMATISATIONDE CETTE PRODUCTION DE SULFATE

3 – FRONTIERE DE L'ETUDE :L’étude sera limitée à l’automatisation de la pompe P1 et des tapis T1 et T2, en mode de production

normale (ou continue) et en marche de réglage.

La gestion du moteur de la centrifugeuse M5 (fonctionnement continu), des résistances de chauffage des fours, du tapis d'ensachage T3 et de la trémie d’ensachage ne fera pas partie de l’étude. De même, la phase d’arrêt d’urgence ne sera pas étudiée.

La gestion des résistances de chauffage par un régulateur est traitée uniquement par les équipes composées de 5 étudiants.

4 – CARACTERISTIQUE DE L'INSTALLATION : MOTEUR DE POMPE M4 :

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 TAPIS ROULANT M1 et M2 :CONSTRUCTEUR : LEROY SOMMERPUISSANCE : 1 kWVITESSE : 1500 tr/minALIMENTATION : 230V / 400V à démarrage direct

AUTOMATE :TELEMECANIQUE TSX 17 ou TSX MICRO (à définir par le professeur)

VARIATEUR DE VITESSE :ALTIVAR 18, ALTIVAR 28 ou ALTIVAR 31 (à définir par le professeur)

FOUR DE SECHAGETRIPASE, COUPLAGE ETOILE, 4kW

REGULATEUR STATOP CHAUVIN ARNOUX ou EUROTHERM 2116 (à définir par le professeur)

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5 – DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT :Le coffret électrique est à équiper en tête d’installation d’un interrupteur-sectionneur.

Les moteurs M1 et M2 sont alimentés et contrôlés à partir d’un disjoncteur-contacteur combiné de type GV2. Le variateur de vitesse du moteur M4, le circuit de commande et les éléments chauffants du four sont protégés par des disjoncteurs. Le moteur M5, considéré comme toujours alimenté, est hors étude.

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.

Des borniers sont à implanter dans le coffret. A ces borniers, sont à relier :le câble d’alimentation de l’armoire, les câbles d’alimentation des moteurs, les fils d’alimentation de la balise et ceux reliant les boutons poussoirs positionnés sur la port,le câble de la boîte à boutons + capteur S7,le câble d’alimentation du four.

5.1 - Fonctionnement en production normale : (commutateur deux positions =>S2)

Le système de production de sulfate de magnésium peut être décomposé en deux taches principales.

- La première tâche correspond à l’alimentation en sulfate de la trémie d'ensachage à partir de la commande des moteurs M4 (M4PV et M4GV), Ml, et M2.

- La seconde tâche consistera à gérer le remplissage des sacs. Seule la première tâche sera étudiée dans un premier temps.

Conditions initiales de la tâche d’alimentation :

Trémie d’ensachage non pleine. Si la trémie d'ensachage est pleine, l’alimentation en produit (M4) s’arrêtera, ainsi que les tapis.

Le choix de la petite ou grande vitesse se fera par l’état du capteur de densité S7 (haute densité S7 et faible densité S7 ).

Après un appui sur le départ cycle (S1), si les conditions initiales sont respectées et si le commutateur S2 est à 1, les moteurs de la pompe et des tapis se mettent en marche.

Pendant toute la durée du fonctionnement, le capteur S7 permettra de commander la petite ou grande vitesse du moteur.

Lors d’un arrêt normal obtenu par un appui sur S3, le tapis un s’arrêtera trois minutes après M4 et le tapis 2 au bout de 5 minutes après M4.

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5.2 - Fonctionnement en mode de réglage ( commutateur deux positions => )

Lorsque le commutateur est en position mode réglage ( S 2 ) on peut faire fonctionner indépendamment le moteur M4 en PV (appuis sur S4) ou en GV (appui sur S5), ainsi que les moteurs M1 et M2 simultanément (appui sur S6).

L’arrêt du mode de réglage est obtenu lorsque le commutateur est en position S2.

5.3 -Régulation de température

Le four de séchage est chauffé par des éléments résistifs contrôlés par un contacteur électromécanique.

La température dans l’enceinte du sécheur est mesurée par un thermocouple de type J.La régulation de la température est assurée par un régulateur, alimenté en 230V, avec commande

en « mode Tout Ou Rien ».

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6 – TRAVAIL DEMANDE :

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.

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3x400V

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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)

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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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 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):

oIl devra au préalable, avoir reçu les consignes (bilan, avancement des travaux, suivi…) du responsable de la semaine précédente,

oCompléter la fiche de suivi journalier (qui sera rendue au professeur). oSuivre l’avancement des autres membres du groupe oPrévoir les approvisionnements nécessaires,oActualiser les schémas avec TraceElecProoActualiser le planning réaliséoTransmettre les consignes au responsable suivant

Remarque : Une évaluation individuelle de cette activité sera effectuée.

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PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM 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 XDéterminer 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 XIdentifier 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 XJustifier le choix du variateur X XIdentifier les paramètres de réglage du variateur X XDéfinir la méthode de sélection de vitesse X XDéfinir la procédure d‘essais partiels du variateurConcevoir les schémas électriques du circuit de puissance et carnet de câbles du coffret électrique X XRédiger le schéma d’implantation de la platine de câblage et de la boite à boutons X XRechercher dans les documents constructeurs les caractéristiques précises du régulateur de température XChoisir le régulateur de température (référence) et le capteur de températureIdentifier les paramètres de réglage du régulateur de température XConcevoir les schémas électriques nécessaires au raccordement du régulateur de température XRédiger le tableau d’affectation des E/S de l’automate X X

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PRODUCTION DE SULFATE DE MAGNESIUM étudiant 1 étudiant 2 étudiant 3 étudiant 4 étudiant 5

Rédiger le schéma de câblage de l’automate (entrées + alimentation) X XConcevoir la gestion du mode de production continue X XConcevoir la gestion du mode de réglage X XJustifier les choix et réglages du matériel de protection et de commande X X X X XEtablir la nomenclature du matériel (tableau) avec caractéristiques complètes des composants X X X X XSuivre et mettre à jour le planning X X X X XParticiper aux réunions de suivi de travaux X X X X X

Mise en oeuvre du projetRéceptionner le variateur de vitesse. Le tester sur platine séparée avec 2 commutateurs (Marche/Arrêt PV/GV) et un moteur

X

Réceptionner le régulateur de température et le tester sur une platine séparée avec le four XConfigurer l’automate XSaisir la table des symboles XProgrammer le grafcet de réglage XRéceptionner l’automate et le tester sur une platine séparée la communication entre le PC et l’automate XProgrammer le grafcet de production continue XCâbler la boîte à boutons avec le capteur. La raccorder au bornier du coffret électrique. XRaccorder les connecteurs des câbles de puissance (câbles d’alimentation du coffret, du moteur et du four) XCâbler les circuits de puissance et de commande X X X X X

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 X

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