Cours:SAE Machine de transfert

SAE Machine de transfert - semestres S3 et S4

Présentation :

Cette SAE vous amènera à réaliser le rétrofit de la partie électrique/automatisme d'une machine industrielle de transfert. A partir d'un « cahier des charges client », vous devrez proposer une solution (pré étude) puis réaliser le câblage des différentes parties pour enfin effectuer des tests qui permettront de valider votre solution.

Organisation du travail :

Le temps à passer sur cette SAE est de 188 heures par apprenti, réparties sur 15 semaines soit un peu plus de 12,5 heures par semaine en moyenne.

L’évaluation de votre travail se fera au fur et à mesure du déroulement par des revues de projets qui seront faites avec vos enseignants.

Calendrier et Livrables :

mois de Novembre et Décembre : Pré-étude d'une armoire "pilotage" ou "alimentation" :

proposition d'une structure répondant au cahier des charges avec choix du matériel et schéma de câblage

de Janvier à Avril : Câblage et validation du fonctionnement
câblage des armoires et validation des différentes fonctions.

Livrables
Plan mécanique 2D avec localisation des capteurs, armoires, autres éléments importants de la machine... et nomenclature
Plans mécaniques 3D avec nomenclature
Plan de raccordement armoires
Plan de raccordement pneumatique
Plan de raccordement des réseaux numériques (câblage, adressage, masque, localisation...)
Dossier de l'armoire alimentation (schéma + nomenclature + notices + manuel utilisateur)
Dossier des armoires de pilotage (schéma + nomenclature + notices + manuel utilisateur)

Armoire alimentation testée
6 Armoires de pilotage testées
Distribution pneumatique testée
Raccordement des armoires + éléments périphériques + test de fonctionnement global

Manuel utilisateur

Compétences évaluées :

Travail individuel : Autonomie / Organisation / Efficacité

Travail de groupe : Coordination / Organisation / Efficacité

Compétences techniques : mise en œuvre des connaissances / aptitude à rechercher des informations

Cahier des charges client

On souhaite effectuer le rétrofit des parties électrique et automatisme d'une machine de transfert industrielle. Cette machine est destinée à transporter des objets fixés sur des « navettes » qui se déplacent entre différents postes de travail en fonction d'un process de production qui peut changer en fonction des objets transportés ou des opérations qui sont réalisées sur les différents postes de travail.

Une navette est un plateau équipé d’un système de bridage destiné à fixer un objet à transporter d’un poste de travail à un autre afin d’y subir les différentes opérations liées au process.

Fonctionnement de la machine de transfert

Le cheminement des navettes s’effectue autour d’un anneau principal sur lequel on trouve trois postes de travail et de trois anneaux auxiliaires, raccordés à l’anneau principal, sur chacun desquels on trouve un poste de travail. Le trajet des navettes est défini en fonction des opérations à effectuer sur les objets qu’elles transportent. Des aiguillages leurs permettent de passer de l’anneau principal aux anneaux auxiliaires et inversement. Le sens de déplacement est toujours le même sur tous les segments (déplacement dans le sens antihoraire pour tous les anneaux).

Les navettes sont posées sur le rail du système de transfert. Leur déplacement est assuré par le frottement du tapis motorisé sur la partie inférieure de la navette (par friction). Chaque tapis correspond à un segment du parcours. On dénombre 17 segments et autant de moteurs. Chaque navette est identifiée par un code unique. Le codage est réalisé par des pions métalliques qui sont fixés sur le côté de la navette. Le décodage est effectué à l’aide de capteurs inductifs.

Les six postes de travail correspondent à des emplacements où les navettes peuvent être immobilisées afin d’effectuer une opération manuelle ou automatique sur les objets transportés.

Travail à effectuer :

Le parcours des navettes sera découpé en six portions qui auront un fonctionnement et un matériel très similaires. Chaque portion sera contrôlée par une armoire électrique appelée par la suite « armoire de pilotage » qui permettra d'assurer le déplacement des navettes d’un poste de travail vers le poste suivant, en fonction du process. Les armoires de pilotage communiqueront entre elles pour définir la trajectoire des différentes navettes.

L'ensemble des armoires de pilotage sera alimenté par une « armoire alimentation ». Toutes les armoires auront pour dimensions 700x500x250.

Fonctionnement de l’« armoire alimentation »

Elle sera raccordée au réseau électrique 230V / 50Hz et permettra :

alimentation des armoires de pilotage

1- D’assurer l’alimentation et la coupure en 230 VAC des six armoires de pilotage par une commande à boutons poussoirs "Marche" et "Arrêt"
2- De couper les alimentations 230VAC mais pas le 24 VDC des armoires de pilotage lors d’une action sur un des arrêts d’urgence de la machine. Cette fonction sera réalisée à partir d’un relai de sécurité.

sécurité

3- D’informer les six armoires de pilotage lorsqu’un arrêt d’urgence est demandé

4- D’informer le personnel sur l’état des alimentations par une colonne lumineuse à trois voyants :

• Un voyant signalera la présence de 230VAC sur les armoires de pilotage
• Un voyant signalera la présence de 24VDC sur les armoires de pilotage
• Un voyant signalera un arrêt d’urgence
  
  

5- Un éclairage de l’intérieur de l’armoire permettra de faciliter les manœuvres ou les opérations de maintenance.
6- Une coupure générale avec consignation par cadenas sera possible depuis l’extérieur de l’armoire.
7- Une coupure du 230VAC qui alimente les armoires de pilotage avec consignation par cadenas sera possible depuis l’extérieur de l’armoire.

8- L'ouverture d'une porte devra provoquer l'arrêt du convoyage sur l'ensemble de la machine ET l'arrêt de la partie opérative sur le module en question.

Fonctionnement des « armoires de pilotage »

Les armoires de pilotage seront toutes alimentées en 230VAC et en 24VDC par une seule et même armoire appelée armoire alimentation.

Les armoires de pilotage devront permettre :

1- De commander les moteurs qui assurent le déplacement des navettes à une vitesse définie en fonction du process. La vitesse d’avance sera réglable soit à l’aide d’un potentiomètre, soit par commande numérique en utilisant le protocole Modbus RTU.

2- De contrôler les actionneurs qui permettent de définir les déplacements des navettes (avance, direction, arrêt).

3- D’échanger des informations avec les autres armoires de pilotage et une supervision afin de contrôler le process. La communication s’effectuera via un réseau Ethernet

Protections / accessoires :

4- Une coupure avec consignation par cadenas des alimentations 230VAC sera possible à l’extérieur de l’armoire.

5- Une coupure avec consignation par cadenas de l’alimentation 24VDC sera possible de l’extérieur de l’armoire.

6- L’armoire sera équipée d’une prise de courant (PC) 230VAC à l’intérieur, d’une PC extérieure et d’un éclairage intérieur pour les opérations de maintenance

7- Une colonne lumineuse à trois voyants permettra d’informer le personnel sur l’état de fonctionnement :

• Un voyant signalera la présence de 230VAC
• Un voyant signalera le bon déroulement du process
• Un voyant signalera un arrêt du process ou un défaut

8- Un voyant supplémentaire, situé dans l’armoire, signalera la présence du 24V DC

Commandes / contrôle

9- Une boite à boutons fixée en façade de l’armoire permettra d’effectuer la mise sous tension et la mise hors tension manuelle des actionneurs

10- Une boite à boutons déportée permettra d’effectuer certaines commandes non automatisées du process

Répartition des tâches du 23/11 au 15/12/2023

		Matériel	Documentation
AKCHA	YANIS	Variateur + Modbus	Dessin 3D poste 3
DA SILVA	QUENTIN	Codesys + automate	Algorithme de test armoire pilotage
DOSNE	GABRIEL	Switch	Dessin 3D postes 4 à 6
GAUTHEY	ZORANN	Relais de sécurité	Schéma armoire alimentation
GAUTHIER-DEMANGE	ELIOT	Switch	Dessin 3D poste 3
GOBIN-RUELLE	FLAVIEN	Pneumatique	Schéma pneumatique
GOFFINET	MARIE-EMILIE	Codesys + automate	Dessin 3D poste 2
GRANDCHAMP	MICKAEL	Codesys + automate	Schéma raccordement armoires
MATINGOU	ALAN	Alimentation + disjoncteurs	Schéma armoire alimentation
MENEY	PAUL	Alimentation + disjoncteurs	Dessin 3D poste 1
PAULINO	PEDRO	Switch	Schéma Raccordement armoires
PIERLOT	ALAN	Pneumatique	Dessin 3D Général
PIQUET	FLAVIEN	Relais de sécurité	Dessin 3D postes 4 à 6
RAGOT	EMILIEN	Switch	Schéma armoire pilotage
SOIDE	MAXIME	Codesys + automate	Schéma armoire pilotage
VEBER	ROMAIN	Variateur + Modbus	Algorithme de test armoire pilotage

^{Commentaires / explications :}

Colonne « Matériel » :

Objectif : être capable de fournir à un tiers les informations permettant de mettre en œuvre le matériel dans le contexte du projet. Par la suite vous aurez le statut de « référent » sur ce matériel.

Vous devez :

• Etudier la documentation du produit
  
• Produire un schéma permettant de mettre en œuvre le produit dans le but de le tester
  
• Réaliser un banc de test
  
• Après validation du banc de test par un enseignant, tester le matériel pour valider son fonctionnement dans le contexte du projet
  
  

Précisions :

• Variateur + Modbus : mise en œuvre du variateur + tests de pilotage en Modbus
  
• Codesys + automate : prise en main du logiciel Codesys + mise en en œuvre d’un automate + tests
  
• Switch / Relais de sécurité / Alimentation + disjoncteurs : mise en en œuvre + tests
  
• Pneumatique : recensement des éléments pneumatiques présents sur la machine et de leur rôle + vérification du fonctionnement
  
  
  

Colonne « Documentation » :

Objectif : Produire un document exploitable et de qualité industrielle qui sera intégré dans la documentation du projet.

Précisions :

• Dessin 3D poste n et Dessin 3D Général : dessin à l’échelle réalisé avec le logiciel Vention io
  
• Algorithme de test armoire pilotage : algorithme définissant les opérations pour effectuer la validation du fonctionnement de toutes les fonctions réalisées par l’armoire de pilotage
  
• Schéma armoire alimentation / armoire de pilotage: schéma électrique et d’implantation de l’armoire réalisé avec QElectrotech
  
• Schéma pneumatique : schéma pneumatique de la machine réalisé avec QElectrotech
  
• Schéma raccordement armoires : schéma représentant les liaisons électriques entre les différentes armoires de la machine
  

Période mars 2024 / Travail à effectuer :

A- Câblage et test des armoires

B- Programmation sur CODESYS

A- Câblage et test des armoires

Chacun d’entre vous devra câbler et tester une partie d’une armoire selon le tableau ci-dessous.

• Le câblage doit respecter les préconisations suivantes :

o Respect de l’implantation fournie et schéma unifilaire fourni

o Repérage de chaque conducteur à chaque extrémité par un numéro. La méthode utilisée sera le repérage équipotentiel : tous les conducteurs reliés au même potentiel doivent porter le même numéro.

o Un embout à chaque extrémité

o Respect des couleurs suivantes (fils et bornes):

• 230V : phase en rouge / Neutre en bleu
  

• 24V : +24V en Orange / 0V en Noir
  

o Alimentations sur bornes de couleur placées à gauche sur bornier inférieur de l’armoire

• Réalisation d’un schéma électrique correspondant au câblage effectué avec QElectrotech. Chaque conducteur devra être numéroté sur le schéma conformément au câblage effectué par vos soins.

• Rédaction d’une procédure de vérification HORS TENSION de votre câblage

• Rédaction d’une procédure de vérification SOUS TENSION de votre câblage

• Rédaction d’une fiche de validation des tests pour votre câblage

Répartition du travail de câblage

	ARMOIRE ALIMENTATION
A	Circuit 230 V + Alim 24V + éclairage intérieur
B	Relais de sécurité + KM3 + API + Switch

	ARMOIRE COMMANDE
C	Circuit 230V ( D1 inclus , KM1 exclus) + éclairage armoire + L1
D	IS2 + L + DJ4 + DJ5 + KM1 + KM3
E	DJ1 à DJ3 + API + VAR + moteurs

Répartition des armoires

Coffret
1	AKCHA – GOFFINET - SOIDE
2	DA SILA – MATINGOU - VEBER
3	DOSNE – MENEY
4	GAUTHIER DEMANGE – PAULINO
5	GOBIN RUELLE– PIERLOT
6	GRANDCHAMP - RAGOT
7	PIQUET - GAUTHEY

IMPORTANT : vous êtes responsables du matériel et des outils qui correspondent à votre armoire (chaque élément est numéroté)

Calendrier pour le câblage

	15/03	18/03 et 21/03	22/03 et 25/03	26/03 et 27/03
A	PIQUET
B		GAUTHEY
C	AKCHA – DA SILVA – DOSNE – GAUTHIER GOBIN RUELLE - GRANDCHAMP
D		GOFFINET – MATINGOU – MENEY – PAULINO PIERLOT - RAGOT
E			SOIDE - VEBER

B- Programmation sur CODESYS

Afin de vous préparer à la programmation de l’automate de votre armoire, vous devez effectuer le parcours de formation suivant :

1. Visualiser des tutoriels et le simulateur CODESYS pour apprendre à

• a. configurer un automate WAGO
  

• b. utiliser les entrées / sorties TOR
  

• c. utiliser une sortie TOR
  

2. Réaliser une maquette de tests constituée de l’automate destiné à VOTRE armoire de commande, un disjoncteur, une alimentation 24VDC

3. Effectuer des tests physiques avec des entrées et des sorties TOR et une sortie analogique

4. Effectuer des tests de contrôle du variateur en utilisant les commandes TOR du variateur et en contrôlant la vitesse du moteur par son entrée analogique

5. Effectuer des tests de communication sur réseau Ethernet entre deux API (échange de variables binaires et de mots)

6. Effectuer des tests de communication en Modbus entre l’automate et le variateur.

7. Effectuer des tests de communication en Modbus entre l’automate et l’alimentation 24V.