Automatisation du malaxeur
Abstract
Actuellement élèves en DUT Génie électrique et Informatique Industrielle à Mulhouse, nous avons dû réaliser un projet de fin d’années. Nous avons choisi de remettre en service le malaxeur présent dans la salle B6, avec du matériel Siemens.
Introduction
Le projet du malaxeur nous a tout de suite intéressé, car il reprend de nombreuses notions étudié pendant l’année, notamment :
- Etude et conception de schéma électrique
- Câblage d’armoire électrique
- Automatisation
- Paramétrage de variateur
- Création de vues sur l’IHM
Présentation du Sujet
Le malaxeur fonctionne sur un principe simple : On doit rendre un sable humide, sec.
Pour se faire, on rempli une cuve par du sable humide. Cette cuve est placée sur une plaque chauffante, qui fera évaporer l’eau. Pour accélérer le processus d’assèchement, un axe de montée et de descente permet le postionnement d’une pale, qui viendra mélanger le sable en cours de processus.
Cahier des Charges
- Remplacer le matériel Schneider par du matériel Siemens
- Recâbler l’armoire électrique avec ces nouveaux composants
- Installer une IHM (Interface Homme-Machine)
- Mettre à jour les schémas électriques
- Automatiser le poste
Ce pourrait être un projet réalisable en industrie, endroit où il est courant de changer de matériel d’automatisation quand ce dernier est obsolète.
Gestion de Projet
Pour réaliser au mieux ces différentes tâches, et optimiser notre temps de travail, nous avons établi un planning prévisionnel.
Néanmoins, l’étude du schéma électrique, ainsi que la réalisation du câblage fut plus longue que prévue.
Développement
Sécurité :
Une bobine de sécurité laissant passer le triphasé 400V est piloté par tous les éléments de sécurité disponibles sur la machine, comprenant : les arrêts d’urgence et l’ouverture de la porte de l’armoire électrique. A chaque fois que ces éléments ne sont pas en sécurité, la bobine de sécurité ne sera plus actionné. Il faudra alors la réarmer.
Voici le schéma de mise en service de la machine :
Pour réarmer la mise en service, il faudra alors : Activer le shunt de porte et réarmer les arrêts d’urgences.
Shunt de porte Arrêt d’urgence sur armoire Arrêt d’urgence sur partie opérative
Il faudra ensuite ouvrir la porte de l’armoire électrique, tourner le bouton de la bobine de sécurité et la clé de mise en service.
Bobine de sécurité Clé de mise en service
La machine est en service lorsque la lampe »barres sous tension » est allumé.
Cette procédure étant plutôt longue, et devant être la plus rare possible, nous ne pouvions pas mettre la sécurité de la porte sur la même boucle de sécurité que les arrêts d’urgence. En effet, cela impliquerait qu’à chaque fois qu’un opérateur change la cuve, il devrait réarmer la bobine de sécurité.
Nous avons donc fait le choix de piloter avec ce contact les sorties de bobines des contacteurs. Ainsi, même si les sorties de l’automates sont pilotés, les bobines ne seront pas activent.
Implantation matériel :
Il fallait remplacer un automate et un variateur Schneider par un automate et variateur Siemens.
Schéma électrique :
Les schémas électriques connaissaient certaines erreurs, tel que la mauvaise appellation de certains fils.
Nous avons donc dû refaire un schéma électrique complet.
Le schéma électrique a été développé sous le logiciel Trace Elec Pro. Les schémas comprennent la partie puissance, sécurité, câblage des voyants et de l’automate.
Le changement d’automate implique l’écriture d’un nouveau programme.
Câblage de l’armoire :
Après avoir refait les schémas électrique nous avons donc commencer par décâbler toute la partie commande de l’armoire électrique puis nous l’avons recâbler avec les nouveaux équipements Siemens, pour ce faire nous avons dût aussi mettre ajours une partie du câblage de puissance et changer l’un des sectionneur car le variateur Schneider était alimenté en 230V monophasé alors que le variateur Siemens est alimenté en 400V triphasé.
Nous avons ensuite repérer quels bornes était relier a quels capteur dans la partie opérative du malaxeur pour pouvoir câbler les entrée de notre automate.
Grace a cet automates nous allons commander les bobines commandant la montée et la descente de la pâle, le chauffage, les paramètre du variateur de vitesse pour la rotation de la pâle, ainsi que l’allumage de la lumière rouge sur la colonne lumineuse signalant un défaut.
Automatisation :
Nous disposons d’une CPU 314 PN-DP, avec 4 entrées et 2 sorties analogiques, et 16 entrées/sorties tout ou rien. Il est programmable avec le logiciel TIA portal. Il prend en charge les fonctions de grafcet, contrairement à certains automates de la gamme 1200.
De plus, l’ajout d’une IHM (Interface Homme Machine) doit permettre le changement des temps de malaxage, ainsi que de différents modes de marche : Automatique (le malaxeur tourne automatiquement), manuel (l’opérateur peut piloter chaque éléments à sa guise) et initialisation (le malaxeur revient à sa position initiale).
Le moteur de la pale est piloté par un variateur G120C, qui doit être paramétré par le biais d’une console de programmation.
Au final, voilà le synoptique réseau de notre installation :
La liaison avec l’IHM se fera à l’aide d’un câble Profibus, qui est l’ancien mode de communication des appareils industriels Siemens, aujourd’hui remplacé par les câbles Profinet, utilisés par notre variateur.
Perspectives
Suite a ce projet nous pourrons nous servir de cette armoire électrique pour faire des habilitation, des test ou des TP sur du matériel Siemens.
Bilan
Ce projet nous a permis de nous familiariser avec le travail d’équipe et le découpement des tâches.
Il nous a aussi permis de nous familiariser encore plus avec certains logiciels, tel que TraceElecPro ou encore TIA portal.
Conclusion
Seul le mode de marche en manuel est disponible, car le temps de paramétrage à l’automatisation de la rotation de la pale malaxeur aurait été bien trop long. Néanmoins, le projet est presque arrivé à terme : Nous avons bon espoir que les prochains étudiants pourront l’utiliser à leur guise pour des futurs TP en automatisme.