2. Système de mesurage. Programmation PL7 Pro.bibing.us.es/proyectos/abreproy/3730/fichero/CAPITULO+2.pdf · API Micro. Pôle Électrique ... on utilise la programmation avec grafcet,

Superviseur Pôle EnR « La Baronnerie » Système de Mesurage Programmation de l’Automate

2. Système de mesurage. Programmation PL7 Pro. Dans cet partie du rapport, on explique tout ce qui a trait à la programmation et à la configuration de l’automate programmable. Également, ils sont décrits les différents appareils qui ont été utilisés pour l’acquisition de mesures. Donc on commence par la description de tous les modules des deux automates programmables qui ont été utilisées. Ensuite, est décrit l’appareil de mesure utilisé pour chaque grandeur. On identifie le chaîne de mesure pour traduire la valeur de tension correspondante à l’entrée de l’automate à la valeur correspondante de cette mesure en unités du système international. Finalement, on explique le code PL7 de l’automate utilisé en chaque cas.

Toute les information technique correspondant aux différents appareils de mesure et plans de l’installation utilisés dans cette partie sont ajoutées à la fin de cette rapport en annexe Documentation Technique des Appareils de mesure et Documentation technique de l’Installation. 2.1. Modules utilisés dans les automates.

Dans cette partie on va expliquer les différents modules utilisés par chaque automate afin d’assurer son fonctionnement correct. C’est la partie de Configuration de Matérielle du programme PL7 Pro. Toute l’information technique sur les modules utilisées par chaque automate est donnée dans l’annexe Documentation Technique des Automates.

2.1.1. API Micro. Pôle Électrique. Configuration de Matérielle.

Les modules utilisés par l’API Micro du Pôle Électrique sont les suivants, comme on peut observer sur la figure 2.1.

a) TSX 3722 V3.0: Module de base de l’automate programmable. Les caractéristiques les plus importantes sont :

- 3 emplacements sur la base - 8 Entrées Analogiques. - 1 Sortie Analogique. - 2 voies de 10 KHz. (On utilise la voie AUX pour faire la communication avec

le XBT et la voie TER est utilisée pour communiquer avec le PC afin de faire la programmation de l’automate)

Félix García Torres 11


Figure 2.1. Modules du API Micro. Pôle Électrique.

b) Module DMZ 64DTK : Module de 64 entrées et sorties digitales de 24 V.

c) Module AEZ 801 : Module de 8 entrées analogiques avec tension d’entrée de ±10V.

Figure 2 2.Configuration du module TSX Micro 3722.



Ensuite, if faut fixer la configuration de chacun des modules par le programme PL7 Pro. On lance le programme PL7, après un clic sur fichier et on choisit nouveau, on arrive à la fenêtre de la figure 2.2.

Donc, on choisit l’automate TSX Micro, avec le processeur TSX 3722 V3.0 sans

aucune carte de mémoire. De plus, on utilise la programmation avec grafcet, donc on appuiera sur oui. On arrive à la fenêtre du navigateur application, après avoir appuyé sur le bouton OK. On fait un simple click sur l’option Configuration de matérielle, et on arrive à la fenêtre de la figure 2.3. Maintenant, il reste seulement à faire un double clic sur le module avec la numération 1 et 2, module destiné aux entrées et sorties analogiques. On arrive à la fenêtre de la figure 2.4. Il reste seulement à choisir le module DMZ 64 TDK. De la même façon, on procède à la configuration du module d’entrées analogiques AEZ 801, sur le module nombre 3. On choisit le champ famille analogique, puis on choisit le module désiré. Voir figure 2.5

Figure 2.3. Configuration du matérielle de l’automate TSX Micro 3722 Donc, après avoir configuré tous le modules de l’automate, on obtient avoir la même configuration que cette apparaissant figure 2.1.



Figure 2.4. Choix du module TSX DMZ 64 TDK

Figure 2.5. Choix du module TSX AEZ 801

2.1.2. API Premium. Pôle Thermique. Configuration de Matérielle. Les modules utilisés par l’automate du pôle thermique sont les suivants, comme on peut le voir sur la figure 2.6.



Figure 2.6. Modules du TSX Premium. Pôle Thermique.

La façon d’effectuer la configuration du second automate est identique à celle utilisée le façon qu’on a fait avec l’autre automate donc ici on va seulement a décrire les différents modules utilisés.

Modules de l’automate Premium. Toute l’information technique de ces modules a été ajoutée sur l’annexe 1:

1) Module TSX 57103 : Les caractéristiques les plus importantes sont :

- 4 emplacements sur la base - 24 E/S Analogiques. - 512 E/S TOR. - 2 voies de 10 KHz. (On utilise la voie AUX pour faire la communication avec

le XBT et la voie TER est utilisée par communiquer avec le PC afin de faire la programmation de l’automate)

L’alimentation de ce module est la PSY 2600 comme on peut voir sur la figure 2.6.

2) Module DEY 08D2 : Bloc de 8 entrées de 24 Vcc. 3) Module DSY 08R5 : Module de 8 relais 50 VA. 4) Module AEY 414 : Module de 4 entrées analogiques multigammes. Ce module est

adapté à la gamme PT100 et il est utilisé pour l’acquisition de mesures de la température. La configuration de la gamme lorsque le module a été choisi est faite seulement en faisant double clic sur le module; on arrive à la fenêtre suivante:



Figure 2.7. Configuration du module TSX AEY 414.

Il suffit de faire un double clic sur la flèche du champ Gamme et on choisit Pt100. 5) Module SCY 21601. Module d’accueil PCMCIA. Module utilisé pour la

communication avec la liaison Modbus, avec le protocole de communication RS485. La configuration de ce module est exactement la même que celle utilisée avec l’interface OPC, de façon à établir une communication correcte avec entièrement compatible, voir figure 2.8.



Figure 2.8. Configuration de module de communication SCY 21601.

La façon de procéder est identique: choisir le module et en cliquant deux fois sur le module, ouvrir la fenêtre de configuration. Les paramètres de la communication sont les suivants:

- Liaison Modbus - Vitesse 9600 bits/s - Délai entre caractères 25 ms. - Type de données : RTU 8 bits. - 1 bit de stop. - Sans parité.

Il faut remarquer que la sortie de la carte PCMCIA de l’automate utilisé avec cet

module utilise le protocole RS-485, comme on a signalé. Cette sortie doit communiquer avec le port série de l’ordinateur donc il faut un convertisseur RS485/RS232 pour la communication. Pour réaliser cela on a utilisé un convertiseur IC-485, dont la documentation technique est placée l’annexe 2 Documentation technique sur l’installation

2.2. Pôle Electrique.

On a été fait les différents mesures de courant, de tension et de puissance afin de pouvoir avoir toutes les variables de l’installation de façon directe ou indirect. On va étudier à continuation chaque une des composants de l’installation.



Figure 2.9. Schema unifilaire du Pôle Electrique. PROGRAMME API ELECTRIQUE SUR PL7.

a) Capteur de Courant des Panneaux.

On a fait les mesures des deux courants de sortie de chacun des régulateurs. Les appareils de mesure pour cette mission sont deux transducteurs LEM de référence HAL50-S. La valeur nominal de ce courant est de 40A. Les spécifications techniques son les suivants:

ENTRÉE SORTIE ± 50A ± 4V ± 125A ± 10V

Tableau 2.1. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL50-S

Donc on a le schéma de mesure suivant:



Figure 2.10.Schema de mesure avec le transducteur LEM HAL50-S

Les valeurs des entrées analogiques (IW) sont de 0 pour une tension d’entrée de 0V et de 10000 pour une tension d’entrée de 10 V. Donc, on a la suivant chaîne de mesure:

UIUI⋅=⇒

−−

=−− 5.12

4104

5012550 (2.1)

20001010000

1020

.IW%.U.IW%

U⋅=⇒= (2.2)

I = %IW0.2 / 80 (2.3) Si on veut enregistrer la valeur de la courant du panneau 1 dans la mot %MW50, on arrive à la ligne suivante.

Figure 2.11. Code PL7 pour la mesure du courant du panneau 1

De façon identique, on procède avec le courant du panneau 2 avec l’entrée analogique %IW0.3 et le mot %MW51. Cet mesure a été confirmé par la mesure de un multimètre FLUKE 867B

b) Tension des batteries.

La mesure se fait par l’intermédiaire d’un pont de résistances avec en entrée du pont 58V maximum (dépassement batteries), et en sortie une tension de 10V correspondant à la tension d’une entrée analogique d’automate, donc on a le schéma de mesure suivant:



Figure 2.12.Schema de mesure de la tension des batteries.

Les chaînes de mesure sont :

mebatme

bat UUVV

UU ⋅=⇒= 8.510

58 (2.4) 8.0%001.010000

103.0% IWUIW

Ume

me ⋅=⇒= (2.5) Ubat = %IW0.8 / 172 (2.6)

Donc, si on veut avoir la valeur de Ubat dans le mot %MW56 on écrit la ligne suivante en code PL7.

Figure 2.13. Code PL7 pour la mesure de la tension des batteries.

Cet mesure a été confirmé par la mesure de un multimètre FLUKE 867B

c) Capteur de courant aérogénérateur. Pour la courant de l’aérogénérateur avait été installé un transducteur LEM type efficace

vrai HA200-SRU avec les suivant spécifications :

ENTRÉE SORTIE ± 200A ± 10V

Tableau 2.2. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL200-SRU

On a le schéma de mesure suivant:



Figure 2.14.Schema de mesure avec le transducteur LEM HA200-SRU

Donc on arrive aux équations qui suivent pour faire la relation entre la courant d’entrée du capteur et l’entrée analogique %IW0.4.

UIU

I ⋅=⇒= 2010200 (2.7)

4.0%001.01000010

4.0% IWUIWU ⋅=⇒= (2.8)

5040.IW%I = (2.9)

Le mot où on va enregistrer la courant efficace de l’éolienne va être %MW77 comme on peut le voir avec le code PL7 correspondant.

Figure 2.15. Code PL7 pour la mesure du courant de l’aérogénérateur.

d) Capteur de courant du groupe électrogène.

On utilise un capteur de courant HAL100-S, dans la fiche technique de l’appareil on

peut trouver les spécifications techniques suivants :

ENTRÉE SORTIE ± 0A ± 0V ± 100A ± 4V

Tableau 2.3. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL100-S

On a le schéma de mesure suivant :



Figure 2.16.Schema de mesure avec le transducteur LEM HAL-100S

Les chaînes de mesurage dans ce case sont les suivantes :

UIUI ⋅=⇒= 254

100 (2.10)

5.0%001.01000010

5.0% IWUIWU ⋅=⇒= (2.11)

I= %IW0.5 / 40 (2.12)

Le registre du courant du groupe électrogène correspond au mot %MW53.

Figure 2.17.Code PL7 pour la mesure du courant du groupe électrogène.

e) Capteur de Courant de l’Onduleur Autonome.

Il s’agit de un capteur de courant HA200-SRU. Les spécification techniques de l’appareil de mesure sont données sur le tableau 2.2. Voir le schéma de mesure sur la figure 2.14. On arrive à la relation suivante entre le courant du capteur et l’entrée analogique %IW0.6 :

UIUI ⋅=⇒= 2010

200 (2.13)

60001010000

1060

.IW%.U.IW%

U⋅=⇒= (2.14)

I = %IW0.6 / 50 (2.15)

On utilise le mot %MW54 pour le courant de l’onduleur autonome donc on a le code PL7 :

Figure 2.18.Code PL7 pour la mesure du courant de l’onduleur autonome. Cet mesure a été confirmé par la mesure de un multimètre FLUKE 867B



f) Mesure de la puissance de l’onduleur autonome.

Figure 2.19.Schema de mesure avec le Wattmètre CSA-PSA 230V 0-5A/4mA-20mA

La mesure est faite avec un Wattmètre CSA-PSA 230V 0-5A/4mA-20mA. Compte tenu du la courant nominal de sortie de l’onduleur, on utilise un transformateur de courant 40/5A afin d’adapter les niveaux de courant, ref. 192T0540. De plus, on utilise une résistance de 500 Ω afin d’avoir la tension de 10V à l’entrée de l’automate, pour la valeur maximale de courant du wattmètre. La documentation technique de l’appareil de mesure est :

ENTRÉE SORTIE 0 A (0W) 4 mA

5 A (1150W) 20 mA

Tableau 2.4 Caractéristiques techniques du Wattmèttre CSA-PSA 230V 0-5A /4mA-20mA et le transformateur de courant de ref.192T0540

Les calculs qu’il faut faire pour avoir une relation entre l’entrée analogique %IW0.9 correspondant à l’acquisition de données et la valeur réelle de courant qui sort de l’onduleur sont les suivants.

mem

e PPPP

⋅=⇒= 8540 (2.16)

22 718755287

004002000040

11500 I.P

...IP

mm ⋅+−=⇒

−−

=− (2.17)

222

2

5001

5001 VIV

I =⇒= (2.18)

90001010000

1090 2

2 .IW%.V.IW%

V⋅=⇒= (2.19)

9.0%1021152300 IWP ⋅+−= (2.20)

En enregistrant la valeur de la puissance de l’onduleur autonome sur le mot %MW61, on arrive au code PL7 :



Figure 2.20.Code PL7 pour la mesure du puissance de l’onduleur autonome.

Ce mesure a été confirmé par la mesure de un wattmètre Analyst 2050

g) Mesure de la Puissance de l’Onduleur Réseau .

La mesure est fait de la même façon que pour l’onduleur autonome, mais dans ce cas il ne faut pas avoir un transformateur de courant a la sortie de l’onduleur. Pour retrouver l’expression de mesure il faut seulement diviser par huit l’expression antérieure et on arrive au code correspondant :

Figure 2.21.Code PL7 pour la mesure du puissance de l’onduleur réseau.

Cet mesure n’a pas été confirmé par un défaut actuelle de cet onduleur. h) Calcul du reste de Puissances.

Le reste de puissances sont obtenues directement en multipliant le tension des batteries

(%MW56) par la valeur correspondant du courant que cet courant soit efficace ou continu.

Figure 2.22.Code PL7 pour le calcul du reste de puissances.

i) Calcul de l’énergie produit ou fournie par élément.

Pour obtenir la valeur de l’énergie, on utilise la méthode de trapèze, du fait que la fonction intégration n’est pas définie au niveau de l’automate.

Donc on va faire le mesure de deux valeur de puissance entre deux instants consécutifs

on fait la moyenne entre ces valeurs et après on multiplie par l’incrément de temps entre les deux mesures. De plus, si on fixe la valeur du tempo sur un seconde la valeur sera directement la puissance moyenne.



Figure 2.23. Graphe indicative de l’utilisation du méthode du trapèze pour le calcul d’énergie.

∫=∆

=∆⋅≈⋅=⇒=m

st

m PtPdtPEdtdEP 1 (2.21)

Ensuite, on fait, la mesure de l’énergie en utilisant accumulateurs des watts par

seconde produits ou fournis selon le cas, watts heure et kilowatts heure. Le programme PL7 pour le calcul de l’énergie pour le premier groupe de panneaux solaires est :

Figure 2.24.Code PL7 pour le calcul des énergies.

La liste de variables utilisée est : %MW65 : Registre de Puissance P1(W). %MW66 : Registre de Puissance P2(W).



%MW57 : Puissance panneaux 1(W). %MW67 : Energie produite pendant une seconde par les panneaux 1(Ws). %MW68 : Accumulateur de Ws panneaux 1(Ws). %MW69 : Accumulateur de Wh panneaux 1(Wh). %MW70 : Accumulateur de KWh panneaux 1 (KWh). Le pseudocode sera : Chaque seconde faire :

Introduire la valeur de la puissance dans le registre P1 Introduire la valeur du registre P1 dans le registre P2 Energie produite pendant cette seconde = (P1+P2)/ 2 Accumulateur de Watt par seconde =

Accumulateur de Watt par seconde + Energie produit pendant cet seconde Si l’Accumulateur de Watt par seconde > 3600 Accumulateur de Wh = Accumulateur de Wh + 1 Accumulateur de Ws = Accumulateur de Ws – 3600 Si l’Accumulateur de Wh > 1000 Accumulateur de KWh = Accumulateur de KWh + 1 Accumulateur de Wh= Accumulateur de KWh – 1000.

j) Vitesse du vent

+

Figure 2.25.Schema de mesure avec l’anémomètre SOMFY

La vitesse du vent est donnée par un anémomètre SOMFY; cet appareil nous donne une information TOR par l’intermédiaire d’un contact ILS. Il fournit quatre impulsions par tour. Dans les spécifications techniques de l’appareil de mesure, on trouve la suivant équation de relation entre fréquence et vitesse du vent en Km/h.

777.1 +⋅= vf (2.22)

Si on substitue f en fonction des 4 impulsions par tour qu’il va fournir on arrive à l’expression suivante.



7717477714

.impvv.

simp −⋅

=⇒+⋅=⋅ (2.23)

L’anémomètre a été câblé sur la voie de comptage rapide de l’automate (%ID0.11),

On utilise, les variables suivantes de l’automate : %MW15 :Calcul vitesse du vent Km/h %MW16 :Calcul vitesse du vent m/s On arrive ensuite au code PL7

Figure 2.26.Code PL7 pour la mesure de la vitesse du vent.

Le pseudocode du programme est le suivant : Chaque seconde faire : Compter le nombre de impulsions de l’anémomètre Faire le calcul de la vitesse en km/h selon les impulsions reçus Faire la transformation en m/s Mise à zéro du comptage rapide Calcul de la vitesse moyenne. On va réaliser le calcul de la vitesse moyenne du vent sur 10 secondes. Le code PL7 utilisé est le suivant :



Figure 2.27.Code PL7 pour la mesure de la vitesse moyenne du vent.

%MW17 : Accumulateur pour le calcul vent moyen. %MW18 : Vitesse moyenne du vent %MW19 : Comptage 10s. %M20: Front montant du signal d’un seconde réalisée pour le bit du système %S6. Le pseudocode est : Chaque seconde faire : Accumulateur de Vitesse = Accumulateur de Vitesse + 1 Compteur de Temps = Compteur de Temps + 1 Si le compteur de temps > 10 Vitesse Moyenne = Accumulateur de Vitesse / 10 Accumulateur de Vitesse = 0 Compteur de Tempo = 0

k) Vitesse Génératrice et Vitesse Hélice.

Figure 2.28.Schema de mesure de la vitesse hélice et vitesse génératrice.



Les appareils installés pour faire la mesure on été deux capteur inductif de trois fils conformes aux recommandations NAMUR, ref. XS1 NO8 PA349, dans un disque denté avec 6 dents.

Le capteur de la génératrice est directement connecté à l’entrée de comptage rapide

%ID0.12 de l’automate et le capteur de l’hélice sera connecté à l’entrée TOR %I3.1.

Le façon de procéder pour faire le calcul de la vitesse de la génératrice, égal que pour l’hélice est faire le comptage du nombre d’impulsions qu’on reçoit chaque seconde sur l’entrée de comptage rapide. Par chaque tour on a six impulsions, donc la relation entre la vitesse en tour par seconde et le nombre d’impulsions est :

6ºimpulsionsn=ω (2.24)

Donc, il faut seulement faire la transformation correspondant pour avoir la vitesse en tour par minute. Le code PL7 utilisé pour

Figure 2.29.Code PL7 pour la mesure de la vitesse de la génératrice.

Les variables utilisées ont été :

%MW31: Vitesse génératrice en tour par seconde. %MW32 : Vitesse génératrice en tour par minute. %S6 : Générateur de pulses internes de un seconde. %M22 : Bit pour la détection du flanque montant de %S6. %Q0.12 : Activation du comptage rapide %ID0.12. %Q0.12.1 : Mis à zéro du comptage rapide %ID0.12.

Le pseudocode également que pour le cas antérieur : Chaque seconde faire : Compter les impulsions données par le capteur Calcul de la vitesse en tour par seconde



Calcul de la vitesse en tour par minute Mis a zéro le compteur. Pour la vitesse de l’hélice on n’avait plus entrées de comptage rapide on utilisé une entrée TOR et on fait un compteur moyennant code PL7.

l) Position de la Nacelle.

On utilise un système composé de deux capteurs inductifs décalés d’un quart de tour autour de l’axe du mât et de un demi-disque du mât. Ce système permet de compter le nombre de quarts de tour de la nacelle en obéissant à une loi comparable à celle d’une table de GRAY, c’est dire qu’il n’y a qu’un seul capteur qui change d’état par quart de tour.

Figure 2.30.Schema de mesure de la position de la nacelle. .

Le pseudocode PL7 utilisé %MW132 : Étape position de nacelle prochaine %MW133 :Étape position de nacelle actuelle %I1.5 : Info rotation nacelle + (N5) %I1.6 : Info rotation nacelle – (N6) %S1 : 1 = reprise à chaud (reprise secteur sans perte de données) %S13 : 1= premier cycle après mise en RUN. %MW80 : Position de la nacelle.(P) %MW81 : Signe de la position de la nacelle.(S) %MW82 : Valeur efficace de la position de la nacelle.(E) Étape actuelle = 60

Si N5=0 et N6=0 étape prochaine = 61 Si N5=0 et N6=1 étape prochaine = 67 Si N5=1 et N6=0 étape prochaine = 64 Si N5=1 et N6=1 étape prochaine = 70



Étape actuelle = 61

Si N5=1 et N6=0 étape prochaine = 62 Si N5=0 et N6=1 étape prochaine = 63







Si l’étape actuelle = 62 ou étape actuelle = 63 => étape prochaine= 73 Si l’étape actuelle = 65 ou étape actuelle = 66 => étape prochaine= 74 Si l’étape actuelle = 68 ou étape actuelle = 69 => étape prochaine= 75 Si l’étape actuelle = 71 ou étape actuelle = 72 => étape prochaine= 76 Si les bits du système %S1 ou %S13 sont à niveau haut ou étape actuelle = 73 ou 74 ou 75 ou 76 étape prochaine = 60 Si l’étape actuelle = 62 ou 66 ou 68 ou 71 => P=P+1 Si l’étape actuelle = 63 ou 65 ou 69 ou 72 => P=P –1 Étape prochaine = Étape actuelle P<=1 => E=P*-1 S=1 P>=0 => E=P S=0 Pour voir le code PL7 voir annexe IV, Programme PL7 des automates Micro et Premium.

m) Position des Pales Dans le vérin est intégré un codeur incrémental. Celui-ci informe de la position du vérin en envoyant des impulsions. Il envoie 8 impulsions par tour, soit 8 impulsions par 4 mm, sur une course totale de la tige du vérin de 100mm.



EM BASE API

Alim 1 Carte Com m ande Vérin

M oteur

Vérin

Figure 2.31.Schema de mesure de la position des pales.

.

Figure 2.32.Code PL7 pour la mesure de la position des pales.

La liste de définition de toutes les variables utilisés dans cette partie de l’automate est la suivant :

%X21 : Étape de remise en service (ON) %I1.2 : Impulsions codeur. Position vérin.(I) %Q2.1 : Orientation +(O+) %Q2.2: Orientation – (O-) %I1.7: Inform. commande vérin +.(I+) %I1.8 : Inform. commande vérin -.(I-) %C0 : Position vérin pâle .(P) %C0.P :199 %M2 : Capteur vérin.(C) %MW0 :Angle des pales en degrés.(A) Le pseudocode utilisé est le suivant Si ON=1 P=199 Si ON=0 et I=1



Si ( O+ = 1 et O- = 0 ) ou ( I+ = 1 et I- =0) => P=P+1 Si P<200 et P>=1 et (O- = 1 ou I- = 1) => P=P+1

A=P*9/20

n) Luxmètre L’éclairement extérieur a été fait par un luxmètre Almemo type FLA613VL. La plage de mesure du appareil est de 0 à 260 Klux. Le valeur de l’éclairement extérieur peut arriver jusqu’à 200 Klux en plein soleil à midi.

Vlux

VL

62 1010

1−⋅

= (2.25)

20001010000

1013

.IW%.V.IW%

Ve

e ⋅=⇒= (2.26)

%MW45=%IW3.1*1000 (2.27)

Pour éviter problèmes de débordement de l’automate on va réaliser le calcule directement Klux, lorsque la équation final va rester de la façon suivante

%MW45=%IW3.1 (2.28) 2.3. Pôle Thermique.

Le pôle thermique comptait avec trois circuit clairement différences où on a fait les échanges d’énergie. On va décrit les circuits pour une meilleure compression du programme. CIRCUIT EAU CHAUDE SANITAIRE : On a emploie surtout ce circuit pour le production de l’eau chaude sanitaire dans le bâtiment B.T.S. Electrotechnique du Lycée « La Baronnerie ». Les courants d’eau qui circulent chez cet circuit sont les suivants :

- Courant 0 : Il s’agit précisément de la courant d’eau pour l’use sanitaire. On le designe comme circuit eau chaude sanitaire secondaire.

- Courant 1 : C’est la courant avec la quelle on fait les échanges d’énergie d’un côté avec les deux capteurs solaires planes et d’autre côte dans l’échangeur thermique. On le designe comme circuit eau chaude sanitaire primaire.



ECHANGEURTHERMIQUE

ECHANGEURTHERMIQUE

T10 Th0

D1

T0

Capteur solaire2,6 kW

T00 EAU FROIDE

EAU CHAUDE

P1

EAU FROIDE

T01

2 2'

3 3'

T20 T21

D2

T11

Ti,j:Capteur de température

Di:Capteur de débit Pi:Pompe de circulation

T1

T0

Thi: thermostat

EAU CHAUDE

Régulateur 1

Liaison hydraulique Liaison électrique

D3 D0

i: N°circuit J:* 0 froid * 1 chaud

Figure 2.33. Circuit Eau Chaude Sanitaire.

La circulation de débit par cet circuit est contrôlé par une pompe et un régulateur, lorsque

le régulateur détecte une différence de température déterminée entre la température du capteur et la température dans l’échangeur thermique il mit en ouvre la pompe P1 et pourtant la circulation de débit 1. Donc le fonctionnement du débit 1 n’est pas continu et par le débit 0 il dépende de l’use.

S’il a un excès d’énergie, cette énergie est récirculée vers le circuit group électrogène avec

le courant 2. CIRCUIT GROUPE ELECTROGÈNE : Le groupe électrogène n’a pas encore été installé. Mais il s’agit de cogénérer la chaleur restant du circuit 1 afin de produire électricité.



VC 1 kW

BATTECHARGE Echangeur direct casse i 1

2

2'

3'

3 6

6'

P11

P7

P2 Th7

Th10

Th2 P5

GE

Th8 P8

8

8' D5

T50

T51

GROUPE ELECTROGENE

Ti,j:Capteur de température

Di:Capteur de débitPi:Pompe de i l ti

Thi: thermostat

Liaison hy drauliqueLiaison él t ii: N° i itJ:* 0 f roid * 1 h d

Figure 2.34. Circuit Groupe Électrogène.

Les courants qui font partie de cet circuit sont les suivants :

- Courant 2 : On le désigne comme circuit groupe primaire. Il s’agit de la courant qui sort du échangeur eau chaude sanitaire et va vers l’échangeur direct casse, comme on voit sur la figure 2.3.2.

- Courant 5 : On le désigne comme circuit groupe secondaire. C’est seulement le courant qui sort de l’échangeur direct casse et va vers le groupe électrogène pour produire l’électricité.

CIRCUIT PISCINE: Il s’agit du circuit pour faire le chauffage de piscine.



Capteur l i

ECHANGEUR THERMIQUE

D4

T40

PISCIN Filtre

D9

T90

T41 T91

6

6'

P4

P6

Th6 P10

Ti,j:Capteur de t é tDi:Capteur de débitPi:Pompe de

Thi: th t t

Liaison h d liLiaison électrique

Echangeur direct casse i 2

8'

8

T4

T9

Régulateur 2

P9

PISCINE

i: N°circuit j: 0 f id 1 h d

Réchauffe

Doseur chlor

T9a

Afficheu

Figure 2.35. Circuit Piscine.

Les courant participants en cet circuit sont :

- Courant 4 : On le désigne comme piscine primaire. Il s’agit de la courant qui sort du capteur solaire chinoise ou de tubes vers l’échangeur direct casse. Le débit de cet courant est aussi contrôlé par régulateur.

- Courant 9 : On va la designer comme piscine secondaire. C’est seulement la courant qui sort de l’échangeur et va vers la piscine pour réaliser le chauffage.

Une partie de la chaleur restant de l’eau solaire sanitaire est récirculée avec le courant

8 vers le deuxième échangeur, afin de profiter de cette énergie.

De chacun des courants de chaque circuit on fait les mesures des températures d’entrée et de sortie, et aussi du débit afin de pouvoir calculer l’énergie et la puissance produite par chaque courant. Aussi on fait une mesure sur la température extérieur.



On va décrit les différents appareil de mesure pour voir comme ses mesures sont

intégrées dans le programme. a) Capteurs de tempèrature.

Comme on a explique chaque circuit a une température de entrée et une température de sortie. Les deux températures ont été mesurés moyennant sondes PT100, directement introduites dans les circuits d’eau, comme on voit sur la figure 2.36. Il s’agit de thermorésistances variables qui présentent une résistance de 100Ω à 0ºC. Ce valeur augmente avec la température et vice versa. Comme on observe sur la figure 2.3.2. les sondes PT100 sont composés de 4 fils, deux pour l’alimentation et deux pour la mesure. La précision qu’on va obtenir avec ces sondes est de une dixième de grade celsius.

Sonde PT100

Figure 2.36. Sonde PT100

Les sorties de ces sondes sont connectés au module AEY 414 avec l’inconvénient d’avoir seulement 4 voies et avoir un total de 13 températures. La solution, a été en faire un système d’acquisition de températures pas continuos et en utilisant de contacteurs pour chaque température.

Donc, comme on peut vérifier sur le folio 5 des planes de l’installation à l’annexe II.

Pourtant, on a 4 buses connectés sur le module AEY 414. Les différents connexions on peut les voir sur le folio 6 des planes de l’installation annexe II. Donc le façon de faire les mesurage sur les différentes températures est.

- Le premier bus est toujours connecté à la sonde de mesurage de la température

extérieur. Entrée %IW3.0


- Le deuxième bus est connecté aux sondes de mesurage des températures de entrée. Entrée %IW3.1


- Le troisième bus est connecté aux sondes de mesurage des températures de sortie. Entrée %IW3.2.

- Le quatrième bus ne va pas être connecté.

On vérifie que les entrées sont cohérents avec l’information technique du module AEY 414. Voir Annexe I.

b) Débitmètres :

Les calcules du débit sont mis en ouvre moyennant émetteurs à impulsions type ILS (Interrupteurs Lame Souple) étalonnés pour fournir une impulsion chaque 0.25L en tous les circuits sauf le circuit 9 où a été étalonné pour fournir une impulsion chaque 250L. La précision selon la documentation technique de l’appareil est du 0.5%.

Figure 2.37. Compteurs de débit.

Les différents compteurs de débit ont été connectés sur les entrées TOR du module TSX DEY 08D2. La façon de connecter chaque débitmètre on peut la voir sur le folio 6 des planes de l’installation sur l’annexe II. L’entrée de chaque débitmètre sur le automate Premium sera pourtant :

- Débitmètre D0 : %I1.0 - Débitmètre D1 : %I1.1 - Débitmètre D2 : %I1.2 - Débitmètre D4 : %I1.3 - Débitmètre D5 : %I1.4 (Pas encore installé) - Débitmètre D9 : %I1.5

On peut vérifier que ces entrées sont cohérents avec l’information technique du

module TSX DEY 08D2.



PROGRAMME API THERMIQUE SUR PL7

1. Températures.

Le programme de mesures sur le pôle électrique a été fait par six étapes de un même grafcet, une pour chaque courant d’eau. Dans chaque étape on va être un minute. Pendant cette minute on active les sorties de l’automate pour alimenter les différents contacteurs avec lesquels on fait le mesure des températures.

Comme on peut voir sur le folio nombre 4 des planes de l’installation annexe II, on le

suivant relation sorties de l’automate, contacteurs. Avec le folio nombre 5 on la relation entre les contacteurs et l’acquisition de température

Sortie de l’automate Contacteur Température

%Q2.1 KA2 T10 %Q2.2 KA4 T20 %Q2.3 KA6 T00 %Q2.4 KA8 T40 %Q2.5 KA10 T50 %Q2.6 KA12 T90 %Q2.1 KA3 T11 %Q2.2 KA5 T21 %Q2.3 KA7 T01 %Q2.4 KA9 T41 %Q2.5 KA11 T51 %Q2.6 KA13 T91

Tableau 2.5.Relation températures, sorties de l’automate, contacteurs.

Donc, on commence pour créer les grafcets avec lesquelles on contrôle l’acquisition de températures. Pour créer les grafcets on lance le navigateur application en cliquant sur programme, tâche mast, et avec le bouton droit en section, créer, on arrive à la fenêtre de la figure 2.38 où on choisit le langage G7.

On crée 6 grafcets, un par chaque pair de températures. Dans chaque grafcet on reste

un minute. Pendant cette minute qu’on est dans l’étape du grafcet correspondante on génère la sortie correspondant pour faire l’acquisition de données de la température correspondante.

Une fois, que le minute d’acquisition a fini on active la condition pour passer à la

étape suivante du grafcet.



Figure 2.38. Configuration section des grafcets.

Figure 2.39. Disposition des Grafcets.

Dans le tableau 2.6, on donne la relation entre étapes, les températures de mesure dans l’étape et la condition de passage à l’étape suivante.



Étape Températures Condition de Sortie 100 T10,T11 %M126 101 T20,T21 %M127 102 T00,T01 %M128 103 T40,T41 %M129 104 T90,T91 %M130 105 T50,T51 %M131

Tableau 2.6. Relation entre les étapes du grafcet, températures de mesure, et condition de passage.

On va expliquer le code PL7 correspondant à l’acquisition de températures du circuit 1; pour le reste des circuits, la façon de procéder est identique. Voir figure 2.3.9.

Figure 2.40. Code PL7 pour l’acquisition de températures T10 et T11.

Les variables PL7 utilisées sont les:

%X100 : Etape 100. %M126 : Bit pour la condition de passage à l’étape 101. %Q2.1 : Bit de sortie pour les contacteurs KA2 ET KA3.

%IW3.1 : Entrée analogique dans cette étape : mesure de T10. %MW300 : Mot de registre du valeur de T10. %IW3.2 : Entrée analogique dans cette étape : mesure de T11. %MW301 : Mot de registre du valeur T11. Le pseudocode de cette partie du programme serait le suivante : Si c’est l’étape 100 Pendant une minute

Activer la sortie pour les contacteurs KA2 et KA3 Faire l’acquisition de températures T10 et T11.



A la fin de la minute passer á la étape 101.

On doit faire aussi le commentaire de que la précision des sondes PT100 est de décimes de seconde donc les régistres températures sont en dixième de dégrée Celsius.

2. Débits

Comme on a dit, les débitmètres donne une impulsion chaque 0.25 L pour tous les

circuits sauf pour le circuit 9 où on va avoir une impulsion chaque 250 L.

Il y a assez entrées TOR pour faire une acquisition continue des débits. La façon de procéder pour le calcule de débit est mesurer le temps qui passe entre deux impulsions (timp) donc le débit (Q) sera

Q = 0.25 / timp (L/s) (2.29)

On va expliquer seulement le code du circuit 1 et du circuit 9 qu’on a utilisé pour faire le calcul du Q (L/s) et après le passer à unités de L/h. Sur la figure 2.3.10 on montre le code PL7 du débit D1

Figure 2.41. Code PL7 du débit D1.

Les variables PL7 utilisées pour cette partie du code sont : %I1.1 : Entrée débitmètre D1. %S5 : Bit interne du system qui génère un pulse chaque décime de seconde. %M1 : Bit pour faire le front montant de %S5. %MW400 : Compteur de temps entre impulsion du débitmètre D1. %MW401 : Compteur d’impulsion du débitmètre D1. %MW302 : Mot de registre du débit Q1. %MW420 : Temps fixe entre impulsions. Donc le pseudocode du programme est :



Pour chaque impulsion du débitmètre D1 incrémenter le compteur d’impulsions du débitmètre D1. Pour chaque décime de seconde incrémenter le compteur de tempo entre impulsions du débitmètre D1. Si le compteur de impulsions est égal à 1 : Temps fixe de impulsion = Compteur de temps entre impulsion. Compteur de impulsion = 0 Compteur de temps entre impulsion = 0 Pour chaque impulsion faire : Débit 1 (L/h) = 0.25 L/impulsion* 1impulsion / timp(ds)*36000 ds / 1h = 9000 / timp Si le compteur de tempo entre impulsion est supérieur à 5 secondes Débit 1 (L/h) = 0 Si le compteur de tempo entre impulsion est supérieur a 30000 décimes de seconde.

Compteur de tempo entre impulsion = 30000 /*On fait cette opération pour éviter le débordement dont limite est 32768*/

Pour le débit du circuit 9 on a le code du programme PL7. (Figure 2.42)

Figure 2.42. Code PL7 du débit D9.

La logique est presque pareil sauf qu’on utilise %S6 (bit interne du système qui produit une impulsion chaque seconde) en lieu de %S5.



Aussi, pour faire la calcule du débit la formule utilisé sera : Chaque impulsion du débitmètre D9 : Q9 (L/h) = 250L / impulsion * 1impulsion / timp(s) * 3600s / 1heure = 900000 / timp On monté aussi la temps limite pour rendre le débit égal à 0 s’il n y pas aucune impulsion pendant 2000 secondes.

3. Calcul des énergies.

Le calcul d’énergies, est réalisé a partir des débits et températures. Sur l’équation (2.30) on peut voir comment ce a été fait le calcul d’énergie, pour chaque impulsion de 0.25 L.

)(º*º/18.4*/25.0 CTCgJimpLE ∆= (2.30)

Sur la figure 2.43, on peut voir le code PL7 pour le calcul de l’énergie du circuit 4.

Figure 2.43. Code PL7 pour le calcul de l’énergie du circuit 4.

Liste de variables utilisées : %MW427 : Différence de températures T41 et T40. %MW332 : Température de sortie T41. %MW331 : Température d’entrée T40. %I1.3 : Entrée TOR du débitmètre D4. %MW446 : Calcule de l’énergie en Ws.



%MW64 : Accumulateur de Ws produits. %MW447 : Accumulateur de Wh produits. %MW1 : Accumulateur de KWh produits. %MW25 : Accumulateur de MWh produits. Donc le pseudocode de programmation pour l’énergie du circuit 4 est le suvant. Différence de Températures (dºC) = T41 – T40 Si la différence de températures > 0 Pour chaque impulsion Énergie (Ws)

= 0.25 L * 4.18 Ws / gºC * ∆T(dºC) * 1ºC / 10dºC*1000g/L Si le différence de Températures <= 0 Énergie (Ws) = 0 Pour chaque impulsion Accumulateur de Ws = Accumulateur de Ws + Énergie (Ws) Si l’Accumulateur de Ws >= 3600

Accumulateur de Wh = Accumulateur de Wh + 1 Accumulateur de Ws = Accumulateur de Ws – 3600

Si l’Accumulateur de Wh >= 1000

Accumulateur de KWh = Accumulateur de KWh + 1 Accumulateur de Wh = Accumulateur de Wh – 1000

Si l’Accumulateur de KWh >= 1000

Accumulateur de MWh = Accumulateur de MWh + 1 Accumulateur de KWh = Accumulateur de KWh – 1000

Pour le reste des circuits sauf pour le circuit 9, la procédure reste identique sauf qu’on

n’arrive pas à l’accumulation de MWh parce que l’ordre de production d’énergie est inférieur. Pour le circuit 9, on a le suivant code PL7 (figure 2.44).



Figure 2.44. Code PL7 pour le calcul de l’énergie du circuit 9.

La logique du programme est la même que dans le cas antérieur, sauf que maintenant on a une impulsion chaque 250 L, donc la façon de faire le calcul de l’énergie devient : Chaque impulsion : Energie (KWs) = 250 L*4.18 Ws/gºC*1000g / 1L* ∆T(dºC)*1ºC/10dºC*1000Ws/KWs On a directement l’énergie en KWs.

4. Calcul de la puissance.

Pour le calcul de la puissance, on divise seulement l’énergie par impulsion par le temps entre impulsions. Pour les circuits 4 et 1 le fonctionnement des débits est contrôlé par un régulateur donc ce fonctionnement discontinu, donc on fait aussi le calcul de puissance moyenne par cycle de fonctionnement.

Donc on va commencer par expliquer le calcul de puissance du circuit 4 pour être le

plus général. Le calcul de puissance du circuit 1 est complètement identique et le reste semblable sauf qu’on ne fait pas le calcul de puissance moyenne. Voir figure 2.45.



Figure 2.45. Code PL7 pour le calcul de Puissance et Puissance Moyenne du circuit 4.

Liste de variables PL7 utilisées : %I1.3 : Entrée Débitmètre D4. %MW14 : Calcul de la Puissance P4 en W. %MW446 : Calcul de l’énergie W4 en Ws. %MW426 : Tempo fixe entre impulsions du débitmètre 4 %MW15 : Compteur d’impulsions. %MW335 : Calcul de la Puissance Moyenne du circuit 4. %MW18 : Registre d’accumulateur de Puissance. %MW17 : Compteur d’impulsions pendant un cycle de travail. %MW19 : Registre du compteur de temps pendant cycle de travail. %MW16 : Accumulateur de Puissance en W. %MW12 : Compteur de tempo pendant cycle de travail. %MW406 : Compteur de tempo entre impulsion. %M4 : Bit pour faire le front montant de %S5. %MW13 : Compteur de tempo pendant cycle de non travail. Le pseudocode correspondant sera : Pour chaque impulsion Puissance (W) = Énergie (Ws) par impulsion / Tempo entre impulsions (ds) * 10 ds / s Si le compteur d’impulsions >=1 et il y a une impulsion Compteur d’impulsions = Compteur d’impulsions + 1 Si le compteur d’impulsions = 0 et il y a une impulsion

Puissance moyenne = Puissance Accumulée / Compteur d’impulsions pendant cycle travail * Tempo de cycle de travail /Tempo total par cycle Puissance Accumulée = 0 Compteur de Tempo pendant cycle de travail = 0



Compteur d’impulsions = 1 Pour chaque impulsion Accumulateur de Puissance = Accumulateur de Puissance + Puissance. Si le compteur de temps entre impulsion < = 50 par chaque dixième de seconde Compteur de Temps de travail = Compteur de Temps de Travail + 1 Registre d’impulsions = Compteur d’impulsions. Si le compteur de temps entre impulsions > 50 par chaque dixième de seconde Incrémenter une unité le Compteur de Temps de Non Travai

Compteur d’impulsions = 0 Registre de l’Accumulateur de Puissance = Accumulateur de Puissance Registre du Temps de Travail = Compteur de Temps de Travail.

Finalement, on explique le fonctionnement des pompes et débitmètres qui régulent et mesurent les débits des circuits 4 et 1.

Impulsions D4

Cycle de Cycle de non Travail Travail

Figure 2.46. Impulsions du débitmètre D4

Comme on peut voir sur la figure 2.46, pendant le fonctionnement de la pompe P4, on va avoir une série d’impulsions. Le débit est de 200L/h pour les circuits primaires. Donc nous avons :

.secheureL.imp

360012501

→→

imps.

hs

Lh

impL.T 54

13600

2001250

=⋅⋅=

Selon le débit nominal de fonctionnement de la pompe, le temps entre ces impulsions

est inférieur a 5 secondes. C’est la raison pour laquelle on considère que le cycle de non travail commence lorsqu’on n’a plus d’impulsion pendant plus de 5 secondes.


Documents

2. Système de mesurage. Programmation PL7 Pro.bibing.us.es/proyectos/abreproy/3730/fichero/CAPITULO+2.pdf · API Micro. Pôle Électrique ... on utilise la programmation avec grafcet,