Commande dun ascenseur par un automate programmable siemens S7 200

Introduction:

On se propose dans ce mini projet de raliser la commande dun ascenseur trois tages. Diffrents mthodes de commandes sont possibles raliser notre but. De ces mthodes on peut citer: Commande laide dun schma cbl (mthode classique) Commande base dun microprocesseur. Commande laide dun microcontrleur. Commande laide dun automate programmable.Aprs une tude dtaill de la mthode convenable, on a choisit de commander lascenseur avec un automate programmable Siemens S7-200 pour diminuer les circuits dinterfaages utiliss (dans le cas dun micro processeur par exemple) et pour avoir une puissance suffisante pour contrler le mouvement du moteur. Aussi lautomate Siemens S7-200 est mis notre disposition dans les laboratoires dautomatique. Gnralits sur les ascenseurs1- Dfinition et historiqueDfinitionLascenseur est un dispositif assurant, dans les btiments, le transport vertical de personnes.HistoriqueAu dbut du XIXme sicle ils appariaient les premires montes charges vrin hydraulique, le vrin tait rempli par de leau. Puis lapparition des premiers monte-charge actionns par des machines vapeur.En 1829:Apparition du contrepoids. La ncessit de construire de plus en plus haut, de faire dplacer les cabines plus vite et la limite impose par les tambours, ceux-ci devant contenir l'entiret des cbles de traction, imposa assez rapidement l'ide d'utiliser une poulie de traction et de contrebalancer le poids de la cabine par un contrepoids. L'ascenseur prit partir de ce momentUn essor certain, mais quelques accidents mortels se produisirent suite la rupture des cordes de traction, provoquant la chute mortelle des occupants de la cabine.En 1867:Lingnieur franais Lon Edoux prsente l'exposition de Paris, les deux premiers ascenseurs vrin hydraulique telle que nous les connaissons aujourd'hui. En 1878:Invention du premier limiteur de vitesse. Celui-ci provoque l'arrt de l'appareil en cas de vitesse exagre ou de rupture des cbles de traction.En 1880:Apparition du premier ascenseur lectrique qui tait amlior ensuite en utilisant un moteur courant continu.Aprs 1925:La technologie donne la possibilit tous de piloter la cabine, et en arrivant aux annes 1990, les ascenseurs ont subit une nouvelle volution, ils sont devenus plus rapide, plus scurise et plus confortable grce la micro-informatique.

Figure 1: Ascenseur modle 1931

1- Aspect technique:Lascenseur est form dune cabine supporte dans une structure paralllpipdique, appele trier, se translatant verticalement dans une gaine.La cabine est quipe de:

Portes afin d'liminer tout risque de coincement lors des dplacements. Boutons denvoi indiquant les numros des tages souhaits. Boutons douverture et de fermeture des portes. Bouton darrt durgence. Les signalisations indiquant les numros des tages et la direction de lascenseur (monte ou descente).A lextrieur de la cabine on trouve les boutons dappel qui servent appeler lascenseur depuis un tage diffrent de celui o il existe.3- Les diffrents types des ascenseurs3-1- Ascenseurs traction lectriqueUn motorducteur lectrique actionne une poulie qui entrane par adhrence une nappe de cbles auxquels sont suspendus la cabine et son contrepoids.Avantage: 1/3 consommation nergie hydraulique. Prsence dun contrepoids dont la charge vaut 50 % de l'ensemble cabine- cble- charge utilisateurs (rduit la charge que doit mettre en mouvement la motorisation).3-1- Ascenseurs hydrauliques:La cabine est dans ce cas propulse (absence de contrepoids), directement ou par une suspension mofle, par le piston d'un vrin aliment par de l'huile sous pression provenant d'une centrale olo lectrique.Avantage:Cette technique favorise l'installation d'ascenseurs dans des espaces rduits et dascenseurs de charge de forte capacit.Inconvnients: Gros consommateurs dnergie. Courants de dmarrage lev. Effort de mise en pression de lhuile par la pompe lev car pas de contrepoids.Dans notre projet on va utiliser lautomate programmable industriel Siemens S7-200 pour commander un ascenseur lectrique. Le dplacement de lascenseur est assur par un moteur courant continu.LAutomate Programmable Industriel (SIEMENS S7200 dans notre cas)1- Dfinition:Un Automate Programmable Industriel (API), est une machine lectronique programmable et destin piloter en ambiance industrielle et en temps rel des procds ou parties opratives.2- Siemens S7-200:Avant 1969, la commande tait assure par des armoires relais lectromagntiques.la premire apparition dun API a t en 1969-1970 aux tas unis dans le secteur de lindustrie auto mobilire. Actuellement, ils ont dpass le simple remplacement des armoires relais, ils assurent les fonctions dautomatismes squentiels, commande daxes, rgulation PID , communication, diagnostique, etc..

Alimentation:Cest lalimentation de lautomate avec le rseau monophasBornes dentres:On trouve sur cet automate 8 lignes dentres (de I0.0 jusqu I0.7), chaque ligne ne peut prendre quun tat logique haut 1 correspondant 24 Volt ou un tat bas 0 correspondant 0 Volt.On contrle ces lignes selon nos besoins.Le nombre des entres peut atteindre 24 entres selon le type de lautomate.Bornes de sorties:Sur ce type on trouve 6 lignes de sorties, chaque ligne ne peut prendre quun tat logique haut 1 correspondant 24 Volt ou un tat bas 0 correspondant 0 Volt.Slecteur de mode:Run: pour ltat MarcheStop: pour ltat ArrtInterface de programmation:Cest la liaison entre lautomate et lordinateur par exemple, elle sert charger le programme existant sur lordinateur dans lautomate.Pour ce type dautomate (CPU 222) la liaison est de type RS-485

3- langage de programmation:L'automate est livr avec un logiciel qui permet une programmation conviviale sur un ordinateur puis un transfert du programme excutable vers l'automate. Le logiciel propose trois langages de programmations : langage schma contacts langage liste d'instructions langage Grafcet Langage schma contact:

Dans l'exemple ci-dessus, on peut constater que pour raliser : un ET logique, il suffit de placer les contacts en srie un OU logique, il suffit de placer les contacts en parallles Dans notre cas, pour lautomate Siemens S7-200 on utilise le logiciel STEP 7 pour raliser notre programme.Application:Dans notre application, on va utiliser un automate programmable industriel S7-200. L'automate est livr avec le logiciel step7 qui permet de : Contrler l'automate distance (transfrer le programme vers l'automate ou le rcuprer, lancer l'automate et l'arrter). Crer le programme avec un environnement convivial.

1- Description du fonctionnement de lascenseurEn mode test, l'ascenseur effectue une monte au dernier tage, puis descend au premier tage et s'arrte. Le voyant "automate sous tension" clignote pendant toute la priode ou l'ascenseur est en mouvement puis s'teint.En mode auto, l'ascenseur se positionne au premier tage, puis attend un appel intrieur ou extrieur vers l'tage demand. Il se positionne alors l'tage demand et y reste jusqu'au prochain appel.

2- GRAFCET

3- Les quations de grafcet

X1= (po*e1*(b+c+d))*X0+(X1*( ++))X20=pf*(bpm2+b)*X1+(X20*)X21=pf*(bpm3+c)*X1+(X21*)X22=pf*(bpm4+d)*X1+(X22*)X30= (po*e2*X20)+(X30*( + +)+ (po*e2*X44)+( (po*e2*X48)X31= (po*e3*X21)+(X31*( ++)+ (po*e3*X47)+( (po*e3*X42)X32= (po*e4*X22)+(X32*( ++)+ (po*e4*X43)+( (po*e4*X46)X41=pf*(bpd1+a)*X30+(X41*)X42=pf*(bpm3+c)*X30+(X42*)X43=pf*(bpm4+d)*X30+(X43*)X44=pf*(bpd2+b)*X31+(X44*)X45=pf*(bpd1+a)*X31+(X45*)X46=pf*(bpm4+d)*X31+(X46*)X47=pf*(bpd3+c)*X32+(X47*)X48=pf*(bpd2+b)*X32+(X48*)X49=pf*(bpd1+a)*X32+(X49*)S0=X0S1=X1+X30+X31+X32S2=X20S3=X21+X42S4=X22+X43+X46S5=X41+X45+X49S6=X44+X48S7=X47

4- Description (capteurs/actionneurs):

3 capteurs magntiques e1, e2 et e3 dtages. 6 boutons poussoirs d'appel intrieur (BPM2, BPM3, BPM4) et extrieur (b, c, d). 1 moteur asynchrone 1kW 380V. 1 bouton poussoir de rarmement.

5- Affectation des entres/sorties de lautomate:Les E/S de l'automate sont affectes conformment au tableau ci-dessous :

6-Programme:

Conclusion

Les ascenseurs sont trs prsents dans notre vie quotidienne. On voit donc tout lintrt de la ralisation de la programmation de cet automate. Cela nous permet en effet de programmer et de comprendre un exemple que lon rencontre frquemment dans notre vie quotidienne et que lon pourrait peut tre avoir faire dans notre vie professionnelle. Si nous avions dispos de plus de temps nous aurions pu corriger le problme lorsquil ya trop dappels.Il existe dautres possibilits pour contrler un ascenseur. Les ascenseurs peuvent galement possder des boutons de secours dappel, ouvertures des portes, etc.

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