2. Système de mesurage. Programmation PL7 Pro.

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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)
11
Félix García Torres
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.
12
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.
13
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.
14
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:
15
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.
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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.
17
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
± 50A
± 125A
SORTIE
± 4V
± 10V
Tableau 2.1. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL50-S
Donc on a le schéma de mesure suivant:
18
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:
I − 50
U −4
=
⇒ I = 12.5 ⋅ U
(2.1)
125 − 50 10 − 4
U
10
=
⇒ U = 0.001 ⋅ % IW 0.2 (2.2)
% IW 0.2 10000
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:
19
Figure 2.12.Schema de mesure de la tension des batteries.
Les chaînes de mesure sont :
U bat = 58V ⇒U bat =5.8⋅U me (2.4)
U me 10V
U me = 10 ⇒U me =0.001⋅%IW0.8
%IW0.3 10000
Ubat = %IW0.8 / 172
(2.6)
(2.5)
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.
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
± 200A
SORTIE
± 10V
Tableau 2.2. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL200-SRU
On a le schéma de mesure suivant:
20
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.
I = 200 ⇒ I = 20⋅U
(2.7)
U 10
U = 10 ⇒U =0.001⋅%IW0.4
(2.8)
%IW0.4 10000
% IW 0.4
I=
(2.9)
50
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
± 0A
± 100A
SORTIE
± 0V
± 4V
Tableau 2.3. Caractéristiques techniques du Transducteur LEM HAL100-S
On a le schéma de mesure suivant :
21
Figure 2.16.Schema de mesure avec le transducteur LEM HAL-100S
Les chaînes de mesurage dans ce case sont les suivantes :
I =100 ⇒ I =25⋅U
(2.10)
U
4
U = 10 ⇒U =0.001⋅%IW0.5
%IW0.5 10000
I= %IW0.5 / 40
(2.12)
(2.11)
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 :
I = 200 ⇒ I =20⋅U (2.13)
U 10
U
10
=
⇒ U = 0.001 ⋅ % IW 0.6 (2.14)
% IW 0.6 10000
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.
22
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
0 A (0W)
5 A (1150W)
SORTIE
4 mA
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.
Pe 40
=
⇒ Pe = 8 ⋅ Pm
(2.16)
5
Pm
Pm − 0
I 2 − 0.004
=
⇒ Pm = −287.5 + 71875 ⋅ I 2
(2.17)
1150
0.020 − 0.004
I 2 = 1 ⇒ I 2 = 1 V2
(2.18)
V2 500
500
V2
10
=
⇒ V2 = 0.001 ⋅ % IW 0.9 (2.19)
% IW 0.9 10000
P =−2300+115 ⋅%IW0.9
(2.20)
102
En enregistrant la valeur de la puissance de l’onduleur autonome sur le mot %MW61,
on arrive au code PL7 :
23
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.
24
Figure 2.23. Graphe indicative de l’utilisation du méthode du trapèze pour le calcul d’énergie.
P=
dE
∆t =1s
⇒ E = ∫ P ⋅ dt ≈ P ⋅ ∆t = P
m
m
dt
(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).
25
%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.
f =1.77⋅v+7
(2.22)
Si on substitue f en fonction des 4 impulsions par tour qu’il va fournir on arrive à
l’expression suivante.
26
4 ⋅ imp
4 ⋅ imp − 7
= 1.77 ⋅ v + 7 ⇒ v =
(2.23)
s
1.77
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 :
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 :
27
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 :
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.
28
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 :
ω=
nºimpulsions
6
(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 :
Compter les impulsions données par le capteur
Calcul de la vitesse en tour par seconde
29
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
30
Si l’étape actuelle = 62 ou étape actuelle = 63 => étape prochaine= 73
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.
31
Alim 1
Carte
Com m ande
Vérin
M oteur
Vérin
EM BASE API
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
32
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.
1lux
L
=
V2 10 ⋅ 10 − 6V
(2.25)
Ve
10
=
⇒ Ve = 0.001 ⋅ % IW 0.2
% IW 3.1 10000
(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
2.3.
(2.28)
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.
33
Capteur solaire2,6
kW
EAU CHAUDE
T1
T0
EAU
CHAUD
E
T01
Régulateur
1
T10 T11
EAU
Th0
FROIDE
D1
ECHANGEU
T
RHERMIQU
E
P1
2
T21
T20
2'
T0
ECHANGEU
THERMIQU
R
E
3
D2
Liaison hydraulique
3'
T00
D3
D0
EAU
FROIDE
Liaison électrique
Ti,j:Capteur de
température
i: N°circuit
J:* 0 froid
* 1 chaud
Thi: thermostat
Di:Capteur de débit
Pi:Pompe de
circulation
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.
34
3
GROUPE ELECTROGENE
6
P11
Th1
0
P8
Th8
T51
Th7
P7
P2
GE
Th2
P5
8
2
VC
1 kW
T50
8'
D5
2'
3'
CHARGE
Liaison
hy
draulique
Liaison
6'
BATTE
Echangeur direct casse
i 1
Figure 2.34. Circuit Groupe Électrogène.
él t i de
Ti,j:Capteur
température
i:
J:*
N° 0i it
f roid
*1
Thi: h d
Di:Capteur
thermostat de
Pi:Pompe de
débit
i l ti
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.
35
Capteur
l i
PISCINE
T4
6
Régulateur
2
T40 T41
D4
T91
P6
Th6
8
P10
P4
ECHANGEUR
THERMIQUE
8'
Afficheu
6'
Echangeur direct casse
i 2
T9a
T90
Réchauffe
P9
PISCIN
Liaison
hLiaison
d
li
électrique
Thi:
Ti,j:Capteur
th
t t de
t
Di:Capteur
é t de
Pi:Pompe de
débit
T9
Filtre
Doseur
chlor
D9
i: N°circuit j: 0
f 1id
h d
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.
36
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
37
-
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 D5 : %I1.4 (Pas encore installé)
On peut vérifier que ces entrées sont cohérents avec l’information technique du
module TSX DEY 08D2.
38
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.
39
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.
40
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.
41
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 :
42
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.
43
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.
E =0.25L /imp*4.18J / gºC*∆T(ºC)
(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.
44
%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).
45
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.
46
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
47
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
Travail
Cycle de non
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 :
1imp → 0.25 L
1heure → 3600 sec .
T=
0.25L 1h 3600s 4.5s
⋅
⋅
=
imp 200 L 1h
imp
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.
48

2. Système de mesurage. Programmation PL7 Pro.

Transcription

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