RAPPORT DE STAGE - DoYouBuzz · RAPPORT DE STAGE AUTOMATISATION DE LA REPARTITION STATION...

GIRARDOT Alexis CIRA Lycée Jules Haag session 2014 /2015

RAPPORT DE STAGE AUTOMATISATION DE LA REPARTITION

STATION D’EPURATION DE PORT DOUVOT


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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


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.


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.


30


31

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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