torréfacteur industriel -...

LP SARI – parcours AS

TP d'automatismes : Torréfacteur Industriel

durée : 6h

Torréfacteur IndustrielTorréfacteur Industriel

1 Présentation du système

◦ Partie opérative

La partie opérative à automatiser consisté en une machine à torréfier le café, reproduisant à échelle réduite, unfonctionnement industriel :

fig.1 : Synoptique

Le système comporte une cuve au sein de laquelle vont se dérouler le chauffage et le brassage du café. Uncouvercle motorisé permet le chargement des grains par le haut.

Une pale rotative commandée en vitesse variable permet de réaliser le brassage de la matière d’œuvre, tandisqu'une résistance chauffante à ailette disposée sous la cuve assure son chauffage.

fig.2 : vue de profil du malaxeur

IUT de Toulon département GEII LP SARI

Machine à torréfierMachine à torréfier

- Choix recette

- Chauffage

- Brassage

- Chargement / évacuation

Grains de Café Verts

Café torréfié

LP SARII - TP3 : Torréfacteur Industriel - S2

Les éléments mis en jeu au niveau de la P.O sont synthétisés dans le tableau suivant :

Désignation Repère Rôle Fonction

Moteur Triphasé M1 Mise en rotation des pales du malaxeur actionneur

Moteur Triphasé M2 Montée descente du couvercle actionneur

Résistance Triphasée R Chauffage de la cuve actionneur

Ailettes Diffusion de la chaleur produite par la résistance effecteur

Couvercle Isolation du contenu de la cuve effecteur

Pâle Brassage des grains effecteur

Sonde PT 100 PT100 Mesure de la température de chauffe capteur

Fin de course FDC Haut Détection de la butée haute du couvercle détecteur

Fin de course FDC Bas Détection de la butée basse du couvercle détecteur

Fin de course FDC Haut Détection de la butée haute du couvercle détecteur

Cellule photo électrique Cellule Niveau Détection « niveau plein » atteint dans la cuve détecteur

Capteur inductif Position pâle Détection de la position de la pâle permettantl'ouverture du couvercle

détecteur

→ Le schéma électrique de la partie puissance est disponible en annexe. 1

◦ Partie commande

La P.C est bâtie autour d'un API M340 avec la configuration suivante :

• Rack 4 emplacements : XBP 0400

• Alimentation DC 24V / 0,45A : CPS2000

• CPU Modbus/ethernet : P 34 2020 v2.10 – Adresse IP : 192.168.0.180

• Carte 16 e TOR DC 24V : DDI 1602

• Carte 16 S TOR à Relais : DRA 1605

• Carte 2E analogiques universelles / AMI 0410

◦ Partie Relation

Le pupitre opérateur regroupe :

• un ensemble de commandes et signalisation (voyants, B.P et Inter). Ceux-ci permettent le pilotagemanuel de chaque actionneur (lorsque le mode manuel est sélectionné) et la visualisation rapide desdétecteurs du système

• Une IHM tactile Magelis STU655 (IP : 198.168.0.181) : Cette interface permet à l'opérateur le choix dumode de fonctionnement : Manuel ou Automatique. Dans ce dernier cas, l'utilisateur peut choisir entre 3recettes prédéfinies. Le mode manuel duplique les commandes et signalisations du pupitre et permet devisualiser la température de chauffe ainsi que la vitesse de rotation de la pâle.

→ Les pages disponibles sur l'IHM sont données en annexe 2.

IUT de Toulon département GEII 2/13


fig.3: Pupitre de commande

L'implantation électrique des équipements mis en jeu est faite dans deux armoires distinctes : l’armoire « P.O » etl'armoire « P.C/P.R ».

Deux paires de connecteurs DB9 et DB15 reliées par une nappe de fils permettent de relier la P.O à la P.C.

Le lien entre l'IHM et la P.C est assuré par le réseau ethernet selon un protocole Modbus TCP.

2 Cahier des charges

Le système prend en charge deux modes de fonctionnement : manuel et automatique.

◦ Mode manuel :

En sélectionnant ce mode avec la touche adéquate de l'IHM, l'utilisateur peut :

- Piloter la montée/descente du couvercle via les touches correspondantes sur l'IHM, les deux boutonspoussoirs du pupitre ou encore les deux boutons poussoirs de la P.O (Si le sélecteur « Maintenance » estactivé).

- Activer la rotation de la pâle en petite, moyenne ou grande vitesse grâce au sélecteur 4 positions dupupitre.

- Observer la température de chauffe ainsi que la vitesse de rotation de la pâle.

- Visualiser l'état des détecteurs .

◦ Mode automatique :

En sélectionnant ce mode avec la touche adéquate de l'IHM, l'utilisateur peut choisir entre quatre recettes ayantles caractéristiques résumées dans le tableau suivant :

Recette Durée de chauffe Température de chauffe Vitesse de brassage

Mocha 3 mn 55 °C MV

Arabica 4 mn 30 s 60 °C PV

Robusta 2 mn 75 °C GV



Une fois la recette choisie, la séquence opérée est la suivante :

- L'opérateur appuie sur « BP_Malaxeur_On », la régulation de température est alors enclenchée

- Une fois la température de consigne atteinte , le couvercle s'ouvre

- Le système attend que la cuve soit remplie et que l'opérateur appuie sur le B.P de fermeture du pupitre

- Le couvercle est refermé

- La pâle est mise en rotation pendant la durée définie

- La régulation est stoppée et la pâle arrêtée dans une position rendant possible l'ouverture du couvercle.

- Le système attend que la température soit redescendue en dessous de 40°C pour pouvoir débuter unnouveau cycle

A tout moment, le passage en mode manuel ou l'appui sur un arrêt d'urgence provoque la réinitialisation dugrafcet gérant le mode automatique.

3 Préparation

Q1) Sur la partie puissance du schéma électrique du système fournis en annexe, relevez les différentspréactionneurs de ce système et indiquez pour chacun : leur désignation, leur rôle et leur fonctionnement.

Q2) Repérez les arrêts d'urgence du système. Sur quelles parties du système agissent-ils ? Indiquez tous leséquipements concernés.

Q3) D'après la présentation de la P.O précédente et les schémas électriques donnés en annexe, expliquezquelles sont les sécurités mises en œuvre lors de la montée/descente du couvercle ?

Q4) A l'aide du schéma, donnez les équations logiques des contacteurs correspondants en fonction de cessécurités et des sorties de l'API %Q0.2.8 (« monter couvercle ») et %Q0.2.10 (« descendre couvercle »).

Q5) Établir le grafcet correspondant au fonctionnement automatique de ce système, en utilisant la syntaxe SFCet les noms de variables proposés en annexe 3.



4 Travail à réaliser

L'application à réaliser comprendra 5 sections de programme :

Nom Langage Tâche Description

Sorties LD MAST . Gère le pilotage des différentes sorties. Chaque sortie est lerésultat d'une équation logique dépendant :

- du mode de fonctionnement (Auto ou Manu)- Des B.P du pupitre et des bits de l'IHM (mode manu)- Des ordres de commande du grafcet (si mode autoactif)

. Gère le positionnement d'un bit « Auto_Manu » ('1' si modeautomatique, '0' sinon)

GPN SFC MAST . Gère le grafcet de production normale. Il s'agit d'un grafcetlinéaire correspondant à la séquence décrite dans le cahier descharges. Les paramètres de recette sont mémorisés à la sortiede l'étape initiale.Ce programme pilote des bits internes qui seront utilisés par« Sorties » pour activer les sorties correspondantes lorsque lemode « Auto » est actif.

Secu FBD MAST . Bloc chargé de réinitialiser GPN en cas d'arrêt d'urgence

Regul ST FAST(100ms)

. Assure une régulation de température TOR par hystérésis à ±0,3°C autour de la consigne, lorsque le bit « régulation detempérature » est activé dans GPN. La sortie de ce bloc est unbit interne qui sera utilisé par « Sorties » pour piloter larésistance chauffante.

Calc ST MAST . Calcule la température en degrés (variable « temperature ») etla vitesse en Tr/mn (variable « info_vitesse_pale ») à afficherdans l'IHM.


Annexe 1 : Schémas électriques (1)

Transmetteur PT100 :

0,1 V / °C


Annexe 2 : Écrans de l'IHM


Écran d'Accueil Cycle Automatique

Mode manuel


Annexe 3 : Variables• Entrées :

• Sorties :

• Internes (Liens avec IHM) :


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