RAPPORT DE STAGE - DoYouBuzz · RAPPORT DE STAGE AUTOMATISATION DE LA REPARTITION STATION...
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GIRARDOT Alexis CIRA Lycée Jules Haag session 2014 /2015
RAPPORT DE STAGE AUTOMATISATION DE LA REPARTITION
STATION D’EPURATION DE PORT DOUVOT
GIRARDOT Alexis CIRA Lycée Jules Haag session 2014 /2015
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Remerciements
Je tiens à remercier tout particulièrement Monsieur Pothin, qui m’a accepté au sein de la
station pour permettre la réalisation de mon stage.
Merci également à Monsieur ZANGIACOMI Jean-François. Tout au long de mon séjour à la
station, il a su m’initier et m’aider dans cette expérience professionnelle. Je le remercie de
m’avoir assisté tout en me laissant une grande liberté dans mon organisation et dans la
réalisation de mon projet.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui, de près ou de loin, ont contribué à mon
intégration au sein de la station d’épuration de Port Douvot et pour l’aide qu’elles m’ont
apportée dans l’élaboration de mon rapport de stage.
Enfin, je tiens à remercier toute l’équipe pédagogique du lycée Jules HAAG pour m’avoir
permis de réaliser ce stage de 12 semaines au service des eaux et assainissement de la ville
de Besançon.
Par la disponibilité, la patience, l’aide et la confiance qu’ils m’ont accordées, ils ont permis la
réussite de mon stage.
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Résumé
Mon stage en entreprise d’une durée de 12 semaines s’est déroulé du 3 juin au 20
septembre 2013. Il a eu pour cadre la station d’épuration de Port Douvot appartenant à la
commune de Besançon, dans le Doubs. Mon projet consistait en l’amélioration de la
répartition des eaux venant des égouts ainsi que celles du bassin d’orage de la tranche 2.
Les deux premières semaines m’ont permis de me familiariser avec le logiciel de
programmation Unity Pro XL avec lequel j’ai effectué des tests (programmation d’un bouton
Auto/Manu…).
Dès la troisième semaine, avec les conseils de mon maître de stage et en me basant sur le
cahier des charges, j’ai commencé à rechercher sur l’ordinateur le matériel dont j’allais avoir
besoin, à le lister, en précisant la quantité souhaitée, la référence, le nom du constructeur…
Ensuite j’ai réalisé l’assemblage de l’automate avec les cartes analogiques et TOR sur le rack.
J’ai procédé à la mise sous tension de l’automate avec les cartes et la communication entre
lui et l’écran tactile sous réseau Ethernet.
J’ai effectué la programmation des régulateurs et le bornage des paramètres, en même
temps que je réalisais la supervision.
203 mots
Mots-clés : répartition, recherche, programmation, supervision
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Summary
My 12 weeks training period took place from June 3 to September 20, 2013. It was in Port
Douvot sewage treatment plant belonging to the Besançon town (Doubs). My project
consisted in improving the distribution of water from sewers as well as the storm pool of
Unit 2.
The first two weeks were used for familiarizing myself with the programming software Unity
Pro XL, with whom I carried out tests (programming an Auto/Manual button…).
From the third week, with the advice of my tutor and by basing on the specifications, I
started looking for on the computer hardware that was needed; I listed it, by specifying the
desired quantity, the reference, the name of the manufacturer…
Then I realized the assembly of the automation with analog cards on the Rack. I carried out
powering the automation and I put in the communication between it and the tactile screen
Ethernet network.
I programmed the regulators and the bounds of the parameters at the same time I was
doing the monitoring and control-system-center.
180 words
Keywords: sewage treatment plant, automaton, to program, monitoring and control-system-
center
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SOMMAIRE
1. Présentation de la station
1. 1 Situation géographique p 7
1. 2 Historique p 7
1. 3 Production et fonctionnement p 9
1. 4 Définitions : p 10
- réseau unitaire
- traitement par boues activées
1. 5 Répartition du personnel et normes p 10
1. 6 Conditions d’obtention des normes p 11
2. Assainissement de l’eau et gestion des boues
2. 1 Le dégrillage p 12
2. 2 Le dessablage / dégraissage p 13
2. 3 La décantation primaire p 16
2. 4 Le bassin d’aération p 15
2. 5 Les digesteurs de boues p 16
2.6 Le clarificateur p 17
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3. Mise en place d’une répartition et d’une régulation de débit des eaux brutes.
3.1 Cahier des charges p 18
3.2 Type de régulation à adopter p 18
3.3 Schéma TI p 20
3.4 Liste de matériel p 21
3.4.1 Débitmètres tranche 1 p 21
3.4.2 Débitmètres tranche 2 p 22
3.4.3 Automate Modicom M340 P 23
3.4.4 Logiciel Unity Pro XL p 26
3.4.5 Vannes p 27
3.5 Table de mots p 35
3.6 Programmation P 28
3.6.1 Régulateur PID p 28
3.6.2 Bornage des paramètres p 29
3.7 Supervision p 31
3.8 Communication entre l’ordinateur, l’automate Modicom M340 et l’écran
tactile p 35
4 Conclusion p 36
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1. Présentation de la station
1.1 Situation géographique
Besançon, « capitale » de la Franche Comté, est située dans le département du Doubs. Elle
fait partie de la communauté d’agglomération du Grand Besançon qui regroupe 177 000
habitants.
La station d’épuration est située à l’extrémité de la ville de Besançon et au bord du Doubs.
On y accède par le chemin d’Avanne à Velotte.
La mission de la station est de traiter les eaux usées (eaux de pluies et des égouts) grâce à un
réseau d’assainissement qui s’étend sur 280km (Grand Besançon ainsi que 25 communes
périphériques), permettant ainsi d’éliminer la charge polluante des eaux usées. Celles-ci
pourront ensuite être rejetées dans le Doubs. Le milieu naturel est donc préservé.
Les eaux usées sont collectées par un réseau de type unitaire et près de 8100 branchements, à Besançon, relient les propriétés privées aux égouts. La station d’épuration peut traiter jusqu’à 52 000 m³ d’eau par jour.
1.2 Historique
En 1969, les premiers travaux commencent à voir le jour. Sur la photo, ci-dessous,
on remarque les premiers bâtiments et les bassins en construction. A partir de cette
date, la station est dotée d’une capacité de 40 000 équivalents habitants.
Station d’épuration de Port
Douvot
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Durant l’année 1978, la station subit une nouvelle restructuration du site et sa
capacité d’assainissement s’élève à 120 000 équivalents habitants.
En 1992 a lieu la mise en service de la tranche 2, d’une capacité de 80 000
équivalents habitants. Dorénavant, la station se compose de deux tranches.
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Durant l’année 2005 la tranche 1 est remise à neuf du fait de son ancienneté.
1.3 Production et fonctionnement
La station fonctionne 24h/24, 7j/7 et 365 jours par an. Les effluents sont répartis sur deux
tranches distinctes : la tranche 1 refaite en 2005 et la tranche 2 mise en service en 1992.
Cette organisation permet d’effectuer des entretiens ou d’intervenir en cas de problème,
sans arrêter la station et le cycle d’assainissement de l’eau.
Les deux tranches fonctionnent selon le même type de traitement : un traitement par boues
activées.
Cependant avant d’arriver à la station d’épuration, les eaux de la commune circulent dans un
réseau d’assainissement qui collecte 2400 hectares urbanisés. Ce réseau d’assainissement
comprend des collecteurs qui acheminent les eaux usées ainsi que les eaux pluviales jusqu’à
la station d’épuration ; des ouvrages tels que des postes de relevage et des bassins d’orage
permettant de stocker les eaux pluviales lors de fortes pluies
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1. 4 Définitions
Réseau unitaire : les eaux des égouts et les eaux pluviales transitent dans les mêmes
conduites.
Traitement par boues activées : ce principe consiste à injecter de l’oxygène dans l’effluent et ainsi à favoriser la croissance et la multiplication d’une flore bactérienne. Ces bactéries ont aussi besoin des matières organiques biodégradables (pollution) qu’elles vont manger et ainsi éliminer de l’effluent.
1. 5 Répartition du personnel, et normes
Au sein même de la station, 16 personnes travaillent continuellement.
- Le responsable traitement eaux usées : il est le chef de la station.
- Le responsable technique : il coordonne les équipes de maintenance et
d’exploitation. Il conseille et assure la production et le développement technique de
l'entreprise
- La responsable process et laboratoire : elle effectue des analyses et dirige une
équipe de laborantins
- 1 chef d’équipe exploitation : il veille au bon fonctionnement des installations de
traitement des eaux usées, c’est-à-dire des vannes, des pompes et des filtres.
- 1 chef d’équipe maintenance. Il assure également l’entretien et le nettoyage des
installations.
- Les agents de maintenance, laboratoire, exploitation
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1. 6 Conditions d’obtention des normes
La station d’épuration de Port Douvot a obtenu trois normes: ISO 9001, ISO 14 000, BS
OHSAS 18000 (British Standard Occupational Health and Safety Assessment Series)
Pour l’obtention de la norme ISO 9001, il faut assurer aux clients une qualité de produit
conforme aux spécifications par le fonctionnement maîtrisé des processus de
production. La norme comprend aussi la qualité du personnel de l’entreprise qui doit
avoir les qualifications requises.
La station devra s’assurer de contrôler à chaque étape le traitement de l’eau.
Pour l’obtention de la norme 14 001, il faut mettre en place une politique dans laquelle
l’entreprise s’engage à prévenir la contamination de l’environnement et à se conformer à
la législation environnementale. De plus, l’entreprise se doit de procéder à une
identification des effets environnementaux néfastes que peuvent occasionner ses
activités ainsi que les obligations légales qui lui incombent. Des mesures s’imposent
donc, comme l’élaboration d’un ou plusieurs plans d’urgence, la mise en œuvre d’un
programme de formation du personnel, la circulation des informations préventives.
BS OHSAS 18001 (British Standard Occupational Health and Safety Assessment Series) est
une certification reconnue mondialement pour les systèmes de gestion de la santé et de
la sécurité au travail.
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2. Assainissement de l’eau et gestion des boues
2.1 Le dégrillage :
Les eaux brutes entrent dans la station et subissent un premier traitement : le passage entre
deux grilles. Les interstices sont à intervalles de 5cm pour l’une et de 1,5 cm pour l’autre.
Entre ces deux grilles, des vis de relevage sont placées pour emporter les eaux jusqu’à la
grille suivante.
Ce premier traitement permet d’enlever les plus gros déchets (branches, papiers, feuilles
mortes…).
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2.2 Le dessablage / dégraissage :
L’eau poursuit son chemin jusqu’au bassin de dessablage. Les sables tombent au fond du
bassin et sous l’action de l’air, les graisses remontent en surface. Ces dernières sont
récupérées par raclage puis incinérées.
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2.3 La décantation primaire :
L’eau est emportée dans un bassin, où le phénomène de décantation peut avoir lieu grâce à
l’ajout de chlorure ferrique. Les boues tombent au fond du bassin et sont ensuite évacuées
vers les digesteurs.
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2.4 Le bassin d’aération :
Les eaux décantées vont ensuite subir un traitement biologique dans des bassins d’aération.
Ces bassins sont équipés de diffuseurs de fines bulles d’oxygène qui vont permettre la
croissance des bactéries aérobies. Elles se nourrissent des particules polluantes (carbone,
azote, phosphore). Il s’agit d’un traitement biologique.
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2.5 Les digesteurs :
Les boues produites par les différentes étapes de traitement sont chauffées entre 35° et 37°.
Une partie des matières organiques se transforment en gaz grâce à l’action des bactéries
anaérobies.
Les gaz sont ensuite valorisés en énergie électrique pour l’alimentation des installations de la
station. Les boues restantes sont ensuite déshydratées et répandues dans des champs pour
favoriser les cultures.
2.6 Le clarificateur :
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2.6 Le clarificateur
Cette étape permet de séparer l’eau épurée et les boues avant de les traiter.
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3. Mise en place d’une répartition et d’une régulation de débit des eaux brutes.
3.1 Cahier des charges
Objectif
Mise en place d’une répartition de débit hydraulique des eaux brutes (non traitées) sur les
deux tranches de la station de traitement des eaux usées de la ville de Besançon
Contexte et définition du problème
Du fait de l’augmentation de l’essor démographique (177 000 habitants) et de l’ancienneté
des installations, la régulation datant de l’année 2005 n’est plus en mesure d’offrir un débit
régulier pour les deux tranches de la station.
En effet, la station traite les eaux issues des égouts mais aussi des intempéries, ce qui
augmente les débits des deux tranches même s’il est prévu des bassins d’orage (stockage
des eaux de pluie). La régulation actuelle est un système de plage indiquant les débits que
l’on désire. De nos jours, ce sont des employés qui supervisent l’ouverture des vannes. Les
mesures des débits des eaux usées entrant dans la station d’épuration sont prises par deux
capteurs. En 2005, un capteur radar de la marque VEGA a été installé pour la tranche 1. Pour
la tranche 2, il s’agit d’un capteur hauteur vitesse par effet doppler, installé depuis 2011.
Mon projet consiste donc à réfléchir à une nouvelle méthode de régulation de partage des
eaux usées, à sa future installation ainsi qu’à toutes les programmations qu’elle entraîne.
3.2 Type de régulation à adopter
A cause des capacités maximales de chaque tranche, un choix très simple s’est imposé à moi.
Seule une régulation de rapport peut correspondre avec le bon fonctionnement de la
station d’épuration. La tranche 1 peut traiter les eaux usées avec seulement une capacité
maximale de 120 000 équivalents habitants, alors que la tranche 2 a une capacité de 80 000
équivalents habitants. Au total, la station a donc une capacité maximale de 200 000
équivalents habitants.
La station souhaite uniquement réguler le débit entrant de la tranche 2 et laisser la vanne de
la tranche 1 ouverte. Mais un autre régulateur est quand même placé à la répartition de la
tranche 1 pour réguler le débit et fermer la tranche 1 en cas de réparation.
La station d’épuration de port Douvot traite par jour un volume total de 52 000m3.
Si on ouvre les deux vannes à 100 %, nous aurons un volume de 26 000 m3 pour les deux
tranches.
La capacité totale de la station d’épuration est de 200 000 EH, donc cela revient 100%.
Quelle proportion équivaut à 120 000 EH pour la tranche 1 ? Quelle proportion pour la
tranche 2 ?
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Ouverture des vannes Capacité des tranches de la station (en
Equivalents-Habitants)
100% 200 000
60% 120 000
40% 80 000
Détermination du volume circulant dans la tranche 1 par jour :
Volume Ouverture de la vanne tranche 2
52 000 m3 100,00%
V1 = ? 60,00%
V1 = (52000 x 60) /100 = 31 200 m3
Détermination du volume circulant dans la tranche 2 par jour :
V2 = (52 000 x 40) /100 = 20 800 m3
Volume Ouverture de la vanne tranche 2
52 000 m3 100,00%
V2 = ? 40,00%
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3.3 Schéma TI
Légende :
: Vanne et son actionneur électrique ROTOK IQ
: Débitmètre (VEGAPULS WL 61) sur la tranche 1
: Le bloc FY effectue le rapport k= Qa/Qb qui sert de mesure au régulateur
FIC1
M
FT 1
% FY
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Quantité Fabricant Désignation Référence
1 Schneider Automate M340
1 Schneider Alimentation BMX CPS 2000
1 Schneider Processeur BMX P34 2020
2 Schneider Entrées (Tout Ou Rien) BMWDDI 1602
2 Schneider Sorties (Tout Ou Rien) BMXDDO 1602
1 Schneider Entrée analogique x4 BMXAMI 0410
1 Schneider Sortie analogique x4 BMX AMO 0410
1 Moxa Switch EDS-G205-4POE-T
1 Legrand interrupteur sélectionneur vistop 4 pôles et 9 modules avec poignée rouge et plastron jaune0 225 46
1 Astel Sensor modem radio (à placer sur site) WIM S42E
1 Astel Sensor modem radio (à placer en salle de contrôle) WIM S42E
1 Astel Sensor antenne type Bazooka ANT 15BZ
1 Astel Sensor antenne 1/2 onde ANT 16T
1 Astel Sensor cable de rallonge (femelle) (comunication antenne-modem de la salle de contrôle : 10 m) R-SMAF-SMAM
1 Legrand Alimentatioon 24VCC 0 470 20
1 Legrand Transformateur 230V/400V 0 428 03
1 Schneider Pupitre opérateur tactile XBTGT 5330
1 Schneider Coffret inox Atlantic
2 Rotork vanne élèctrique IQ 35 (taille 3)
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3.4 Liste de matériel
Pour réaliser ce projet, il faut rédiger une liste comprenant différents éléments tels que
l’automate, une interface homme-machine, c’est-à-dire un écran tactile qui communiquerait
avec l’automate.
3.4.1 Débitmètres tranche 1
Utilisation du capteur radar VEGA
Depuis 2005, la station d’épuration a décidé d’installer un VEGAPULS WL 61. Pourquoi ce
débitmètre ? En fait, cette décision a été très vite prise car il convient parfaitement dans le
traitement de l’eau et notamment pour la mesure de débit dans les canaux ouverts avec une
grande précision. Ce capteur n’est pas influencé par les intempéries.
Principe de mesure par impulsion radar
Des impulsions radars courtes d’une durée de 1 ns environ sont envoyées par l’antenne du
capteur. Elles sont réfléchies par le produit et réceptionnées par l’antenne sous forme
d’échos. La durée des impulsions radar de l’envoi à la réception est proportionnelle à la
distance donc à la hauteur de remplissage. La hauteur de remplissage ainsi déterminée est
transformée au signal de sortie, et est émise comme valeur de mesure.
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VEGAPULS WL 61 est un capteur de type deux fils avec en sortie un signal de 4-20 mA. Sa
plage de mesure s’élève jusqu’à 15m. Le VEGAPULS WL 61 peut être raccordé de différentes
manières. A la station d’épuration de Port Douvot, les techniciens ont opté pour le système
de raccordement direct à un système de contrôle Application Programming Interface, aussi
appelé API.
3.4.2 Débitmètre Tranche 2
Utilisation du débitmètre hauteur-vitesse sans contact pour des canaux ouverts (AVFM-5.0)
Depuis 2011, la station a décidé d’installer un capteur hauteur-vitesse sans contact.
Pourquoi ce débitmètre ?
L’AVFM-5.0 permet d’obtenir une mesure de débit à travers des canaux ouverts ou
conduites partiellement remplies. Il s’adapte très bien pour les eaux de récupération ou
encore les eaux usées.
L’AVFM-5.0 à la particularité d’être associé avec un capteur à ultrason immergé, afin de
mesurer de manière continue à la fois la vitesse et le niveau. Le capteur résiste à
l’encrassement, à la corrosion ainsi qu’à la l’abrasion. Le capteur ultrasonique est monté à
l’intérieur du tuyau ou fond du canal à l’aide d’un support de montage en acier inoxydable.
Aucun outils ou matériel spécifique n’est requis.
Le capteur est complètement scellé sans aucun orifice ni altération de la conduite.
API
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Principe de fonctionnement du capteur à ultrason avec effet Doppler
Le capteur transmet en continu le son à de hautes fréquences (640 kHz) dans l'eau circulant
dans la tranche 2. Le son est réfléchi vers le capteur grâce aux bulles d'aires dans l'eau. Si le
liquide est mouvement, les échos reviennent à une fréquence différente de celle envoyée
par le capteur. Cette fréquence est proportionnelle à la vitesse d'écoulement.
Ce débitmètre mesure donc en permanence ce décalage de fréquence pour calculer le débit.
3.4.3 Automate Modicom M340
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Cet automate fait partie de la dernière génération, la plus performante conçue de nos jours.
Il est solide, puissant et compact. Son utilisation est idéale dans différents domaines tels que
le textile, l’imprimerie, l’agroalimentaire ou dans notre cas : la gestion de l’eau. Le choix de
l’utilisation de cet automate s’explique par le fait qu’il est assez récent sur le marché et qu’il
donne donc à la station un côté moderne.
Le M340 est doté d’une mémoire et d’une performance importantes, soit 4 Mo de mémoire
programme, 7 K instructions/ms, 70 K instructions. Il est suffisamment résistant aux chocs,
vibrations, et a une immunité électrique.
Il est capable de fonctionner en totale synergie avec d’autres appareils à partir du moment
où il est connecté avec eux.
Il a en tout 1024 entrées/sorties TOR et 256 entrées/sorties analogiques.
L’automate en lui-même est constitué de différents éléments :
- Une alimentation
Son réseau d’alimentation est de 100-240 V en alternatif. La puissance totale du module est
de 20 W.
- Un processeur
Il exécute les programmes que l’on a préalablement transférés grâce au logiciel Unity Pro XL.
Il collecte les informations et les transmet sur un écran tactile. Une carte mémoire est
intégrée dans le processeur.
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- Un module d’entrée « Tout Ou Rien »
Son activité est simple, il se charge des retours de défauts (boutons d’arrêt d’urgence,
défauts des vannes, retour de marche...) et des interfaces avec l’utilisateur (commutateurs
auto/0/manu, boutons ouverture et fermeture...)
- Un module de sortie « Tout Ou Rien »
Sa fonction est de commander les voyants (0/1), il commande à distance
l’ouverture/fermeture des vannes, les tops de prélèvement des effluents...
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- Un module d’entrée analogique
Retour de la position des vannes en format 4-20mA. Donne la position réel de vanne à
l’instant t.
- Un module de sortie analogique
Il s’occupe des signaux de sortie. C’est-à-dire le signal 4-20mA pour l’ouverture des vannes.
3.4.4 Logiciel Unity Pro XL
Pour programmer l’ouverture des vannes automatiquement ou en manuel, il a fallu se poser
plusieurs questions :
Avec quel logiciel pouvons-nous programmer l’automate pour qu’il fonctionne en
autonomie ?
Le logiciel Unity Pro XL correspond parfaitement car c’est le seul compatible avec l’automate
M340.
Il s’agit d’un logiciel multitâche qui offre les fonctionnalités suivantes :
Logiciel « Tout Ou Rien »
5 langages de programmation
Librairie de blocs fonctions (DFB)
Simulateur automate sur PC pour valider le programme avant installation
Tests et diagnostics intégrés en cas de problèmes
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3.4.5 Vannes
J’ai choisi la vanne Rotork IQ 35 pour réaliser mon projet car la station d’épuration se fournit
toujours chez eux. Donc, toutes les vannes de la station sont de type IQ 35. En cas de
problèmes, les techniciens peuvent échanger une vanne défectueuse avec une autre et ainsi
ne pas interrompre le processus d’assainissement de l’eau.
Il s’agit d’un actionneur électrique de vanne multi-tours avec une gamme de sortie de
couple de 34 Nm direct à 3000 Nm
Son entretien est simple et il est étanche.
On peut le configurer à distance au moyen d’une télécommande infrarouge.
3.5 Table de mots
Pour programmer mon projet sur Unity Pro, il a fallu très vite établir un tableau récapitulant
tous les bits de mot dont j’allais avoir besoin et réserver de la place pour d'éventuels rajouts
ultérieurs émanant de la station.
Les bits de mot s'écrivent en utilisant le signe pourcentage suivides lettres m et w. On y
adjoint un nombre.
Par exemple, si on suit les instructions précédentes, nous obtenons l’écriture %mw100.
Tout au long de mon projet et pour permettre une meilleure efficacité dans la
programmation de l'automate modicom M 340, j’ai décidé de réserver un certain nombre
de bits de mot pour définir les paramètres de mes régulateurs.
Si je reprends l'exemple précédent , %mw100 correspondrait a la consigne de mon
régulateur 1 sur tranche 1.
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table de mots
Interface IHM %mw50 → %mw100
(%mw50 → %mw59 : bit ; %mw60 → %mw79 : mot vanne 1 ; %mw80 → %mw100 : mot vanne 2)
IHM_V1_PID_Manu_Auto %mw50.0
IHM_V2_PID_Manu_Auto %mw50.1
IHM_Acq_defaut %mw50.2
Debit_Eau_Use_T1 %mw60
Debit_Eau_Use_T2 %mw80
Régulation vanne tranche 1 %mw100 → %mw200
SP %mw100
OUT_Man %mw101
KP %mw102
TI %mw103
TD %mw104
TS %mw105
OUT_MAX %mw106
OUT_MIN %mw107
PV_DEV %mw108.0
NO_BUMP %mw108.4
PV_SUP %mw109
PV_INF %dw111
PV_MMI %dw113
SP_MMI %dw115
PID_Out_T1 (hauteur de la vanne tranche 1) %mw150
Régulation vanne tranche 2 %mw200 → %mw300
SP %mw200
OUT_Man %mw201
KP %mw202
TI %mw203
TD %mw204
TS %mw205
OUT_MAX %mw206
OUT_MIN %mw207
PV_DEV %mw208.0
NO_BUMP %mw208.4
PV_SUP %mw209
PV_INF %dw211
PV_MMI %dw213
SP_MMI %dw215
PID_Out_T2 (hauteur de la vanne 2) %mw250
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3.6 Programmation
3.6.1 Régulateur PID
Pour programmer mon automate Modicom M340, il a fallu penser au type de régulateurs
qui pourraient convenir à la répartition de la station d’épuration. Après mûre réflexion et
avec l’approbation de mon maître de stage, mon choix s’est porté sur le régulateur PID
pour les deux tranches. L’objectif à atteindre est simple : si une perturbation a lieu, comme
par exemple lorsque le débit entrant dans la tranche 1 augmente, il faut fermer la vanne
Tranche 2 pour que la capacité ne dépasse pas 200 000 équivalents habitant. Il faut donc
que la réponse soit rapide et précise. Avec le PID, toutes les conditions sont réunies (voir
tableau ci-dessous).
Le bloc régulateur PID Tranche 1 se présente ainsi avec le logiciel Unity Pro XL.
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Le bloc est situé dans la bibliothèque du logiciel.
Tag : nom du régulateur
Unit : unité en sortie du régulateur (pourcentage)
PV : mesure faite par le débitmètre
Auto : automatique ou manuel
Para : entrée des paramètres du régulateur
Out : sortie du régulateur (ouverture de la vanne)
Avec le consentement de mon maitre de stage, j’ai repris les paramètres déjà mis en place
sur d’autres régulateurs et qui ont prouvé leur efficacité.
3.6.2 Bornage des paramètres
Pour une bonne régulation des tranches 1 et 2, il faut définir les limites des paramètres.
C’est-à-dire : si l’opérateur décide de mettre une consigne de 100 000 et que la consigne du
PID ne peut dépasser les 10 000, alors d’office, la consigne se place à la limite maximale du
régulateur PID. C’est le meilleur moyen pour permettre une bonne régulation et empêcher
que la station voit ses installations déborder et être inondées par l’arrivée massive d’eau non
traitée.
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Le bornage se présente ainsi : un bloc compare avec un bit de mot, par exemple, %mw100
pris dans ma table de mot vue précédemment. Ici, il s’agit de la consigne SP du régulateur.
Avec ce bit de mot, on place un des deux signes « < » ou « > » pour indiquer que la consigne
de l’opérateur a dépassé la limite prescrite par le logiciel suivi de la limite en question (voir
ci-dessus l’exemple). On relie le bloc compare à un bloc operate. Dans ce bloc, on place le bit
de mot %mw100 avec deux points, un signe « = » suivi de la limite à ne pas dépasser.
Le même travail est effectué pour le régulateur de la tranche 2.
3.7 Supervision
En parallèle avec la programmation de l’automate pour la régulation des deux tranches, j’ai
créé une supervision qui me permettra d’observer en temps réel le fonctionnement du
procédé mis en place dans l’automate M340.
La supervision est une technique industrielle de suivi et de pilotage informatique très utilisée
pour des fabrications automatisées. Les entreprises y ont recours très souvent.
Pour mon projet, j’ai choisi un écran Magellis tactile de chez Legrand.
Voici l’écran ci-dessous :
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Pour créer cette supervision, on a besoin d’un logiciel. J’ai donc choisi le logiciel Vijeo
Designer. Il s’agit du logiciel que la station d’épuration utilise pour leur interface IHM.
Dans ce logiciel, les pages sont appelées« synoptique ».
Un logiciel de supervision fonctionne généralement sur un ordinateur en communication, via
un réseau local ou distant industriel, avec un ou plusieurs équipements : Automate
Programmable Industriel, ordinateur, carte spécialisée.
Grâce au logiciel de supervision, j’ai créé d’une part, deux boutons qui permettent de placer
les régulateurs en automatique, d’autre part deux tableaux récapitulant les paramètres et
pouvant éventuellement modifier ces derniers, par un simple appui sur la case
correspondante. La création des commutateurs s’effectue de la manière suivante :
On clique sur l’icône commutateur, la page « Paramètre du commutateur » apparait.
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Ensuite je dois remplir la case « Destination » avec le choix proposé (mode _auto).
Il suffit juste de dessiner un rectangle pouvant servir de bouton
J’ai aussi dessiné une synoptique montrant les Tranches 1 et 2 à la Répartition, c’est-à-dire
les deux canalisations avec les deux vannes comme dans le schéma TI. Nous pouvons ainsi
observer l’ouverture des vannes.
J’ai dû aussi prendre en compte les éventuels problèmes qui peuvent se produire suite à des
défauts, donc, sur l’écran j’ai créé un tableau appelé « résumé d’alarme » (voir image ci-
dessous).
Prenons un exemple : la vanne ne se ferme pas. Dans ce cas, on procède aux réparations et
on acquitte le défaut inscrit dans le résumé des défauts.
Le résumé des alarmes s’obtient en cliquant sur cette image
située dans la barre d’outils du logiciel.
On effectue un double-clic sur le résumé d’alarme, la fenêtre « Propriétés » s’affiche.
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Dans la rubrique « liste d’alarmes », on choisit « Journal ».
Pour la création des boutons, la programmation se passe ainsi : on commence par dessiner
un cercle pouvant servir de bouton ou on peut tout simplement chercher dans la
bibliothèque d’images, le logiciel proposant de nombreux modèles. Ensuite, il suffit
d’associer le bouton au bit de mot choisi pour cette fonction. Dans ma table de mots,
%mw50.1 représente le bit de mot réservé pour le passage en automatique ou en manuel
du régulateur de la Tranche 2.
On clique sur le bouton, la page des paramètres du commutateur s’affiche. Le bit de mot
doit être écrit dans la case cible en bas de l’image. Il suffit juste ensuite de sélectionner sur
« OK »
Auto_man
%mw50.1
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3.8 Communication entre l’ordinateur, l’automate Modicom M340 et l’écran tactile
La première action réalisée pour mon projet a été de les relier entre eux pour qu’ils
communiquent.
L’automate M340 communique sous le Réseau Ethernet Modbus/TCP avec l’écran tactile au
moyen d’un câble Ethernet
L’ordinateur est, quant à lui, relié avec le processeur de l’automate grâce à un raccordement
type USB.
Câble Ethernet
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4. Conclusion
Au terme de ces 12 semaines passées à la station d’épuration de Port Douvot, je dresse un
bilan positif car ce stage m’a été enrichissant à plusieurs niveaux.
Bilan technique :
Ce stage m’a permis de mettre en pratique les notions vues en cours et ainsi de mieux les
maîtriser. Il fut bénéfique pour moi car j’ai approfondi mes connaissances dans le domaine
de l’automatisme et de la régulation, matières qui m’intéressent. J’ai appris pour la première
fois à programmer les pupitres opérateurs. J’ai ainsi pris de l’avance dans mes études de 2ème
année. J’ai pensé et mené mon projet, même si les essais en situation n’ont pu être
effectués du fait d’une vanne défectueuse.
Cependant, le projet que j’ai effectué ne verra le jour que dans 3 ans car la ville de Besançon
doit effectuer un remaniement du personnel et des travaux pour une nouvelle organisation
des bureaux.
Bilan personnel :
Ce stage m’a appris à travailler en autonomie. En effet, on m’a laissé une grande liberté dans
mon travail et les employés ont pu me faire confiance. J’ai également apprécié de découvrir
les installations d’une station d’épuration et d’approcher le travail des techniciens dont la
mission de service public est de veiller au bon fonctionnement de ces dernières en vue
d’offrir une 2ème vie aux eaux usées et ainsi de les valoriser.
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Annexes
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