Numérisation d’une carte électronique

LOMBART Thierry Université de Nice Sophia-AntipolisMaster Electronique, Système et Télécommunication Tuteur : AMERY Xavier

Sommaire

Présentation de l’entreprise-ArcelorMittal-Site de Fos-sur-Mer

Présentation du projet-Situation au sein de l’entreprise-Fonctionnements des cartes

Travail effectué-Simulations-Choix du support de développement-Programmation-Adaptation

Conclusion

Présentation de l’entreprise ArcelorMittal

Leader de la production mondial d’acier-113 millions de tonnes d’acier -230 000 salariés dans 60 pays

Présentation de l’entreprise Site de Fos-sur-Mer

-3 sites en France, Dunkerque, Florange et Fos-sur-Mer

- Service d’accueil A2E (Automatisme, Electronique et Electrotechnique)

-Maintenance niveau 2 (expertise)

•Mise en service en 1975•1600 Hectares dont 600 occupés•4,5 millions de tonne par an•Chiffre d’affaires de 1,34 milliards d’euros •2500 membres du personnel •1500 cotraitants

Présentation du projetSituation au sein de l’entreprise

Conception carte numérique -Système plus fiable

Présentation du train à bande

Présentation du projetSituation au sein de l’entreprise

Les cages à finisseurs fonctionnes grâces à des variateurs de vitesses, commandés par une dizaine de cartes principales

Un module Silco (General Electric) est composé d’un Rack + partie pont de puissance (thyristors), vielles installations

4 modules Silco nécessaire au bon fonctionnement des cages à finisseurs

Cages Finisseuses [1] RACK

Présentation du projetSituation au sein de l’entreprise

Configuration physiqueChaque cage du finisseur est équipée de 4 silco (A à D).Constitué de 12 ou 24 ponts de Graëtz montés en parallèle.

Caractéristiques électriques de l’alimentation :

Tension : 700 V.Courant : 14000 A.

SYNOPTIQUE PONTS A THYRISTORSPOUR UNE CAGE FINISSEUSE

SILCO A SILCO B SILCO C

6en

7en

E F

SILCO D1A

2A3A1B

2B3B

13C2C

1C3D2D1D

6en

7en

6en

6en

Soit 3192 thyristors pour les 7 cages

63 kV

700 V

SYNOPTIQUE PONTS A THYRISTORSPOUR UNE CAGE FINISSEUSE

SILCO A SILCO B SILCO C

6en

7en

E F

SILCO D1A

2A3A1B

2B3B

13C2C

1C3D2D1D

6en

7en

6en

6en

Soit 3192 thyristors pour les 7 cages

63 kV

700 V

Moteurs

Réseau électrique

Présentation du projetSituation au sein de l’entreprise

Quelques données techniques :-Moteurs situés entre les modules Silco et les cages finisseurs

Type 2 Moteurs à courant continu en série Induits communs, excitations indépendantes

Modèle GE MCF Vitesse de base 200 RPM Vitesse maxi 460 RPM I nominal induit 7350 A*2 Tension nominale d’induit 700 V Di/dt Max 20 In/s Flux maxi courant d’excitation 114 A Flux mini courant d’excitation 35 A Surcharge 1.25 In 2 heures Surcharge 2 In 5 s Induit (E+F) R=1,42 L=40,5 H Inducteur R=1,73 Ohm L=6,5 H

Présentation du projetFonctionnements des cartes

Cartes étudiées -TPGE (Gate Pulse Generator Circuit)

-TBAA (Buffer Amplifier Circuit)

-Espacement 3.3 ms/20ms -Largeur 220 µs-Temps de montée < -Offset < 0.3 v-Amplitude > 5 v-Décalage 60 °

Présentation du projetFonctionnements des cartes

TPGE-Génération des trames-Tension de commande Uc (Image de l’angle de retard à l’amorçage

du moteur)

TBAA-Niveau TTL-Interruptions

-Ajout extension/décroché aux impulsions

Travail effectuéAttente du système

Synchronisation très rapide Système fiable Des traitements de données rapides

Caractéristique critique : la précision-Peut engendrer de lourdes répercussions

Travail effectuéSimulations

ISIS Proteus : Simulations électriques-Compréhension du fonctionnement des cartes-Pas assez précis pour la tension de commande

Simulink Matlab : Détermination/Quantification du déphasage via Uc-Calcul de la fonction de transfert -Implantation dans un microcontrôleur-Pas suffisamment proche de la réalité

Travail effectuéChoix du support de développement

Utilisation de microcontrôleur

Caractéristiques requises -30 broches entrées/sorties-Vitesse d’acquisition élevée -Périphériques ADC/DAC/Timer Counter-Adaptation facile au système précédant

-Faible coût-Délai de livraison rapide

Travail effectuéChoix du support de développement

-Solutions évoquées :

Utilisation des microcontrôleurs PIC (PIC16F – 8bits)-Possibilité d’être simuler via ISIS Proteus

-Larges gammes/plusieurs modèles-Peu coûteux/échantillons gratuits

Résultats obtenus -Acquisitions/traitements pour 2 tensions de références-Génération d’impulsions-Déphasage linéaire du UC

Gamme PIC16 pas adaptée

Autres microcontrôleurs : PIC24/32, dsPIC30/33 (16bits), autres constructeurs

Travail effectuéChoix du support de développement

Carte de développement : Xplained Pro Microcontrôleur : SAM4SD32C

Quelques avantages : -Rapidité de traitement des données Fmax : 120 MHz-ADC/DAC sur 12 bits, 1 MSPS, fonctionnent de manières autonome

-Précision de 100 ns à plusieurs ms via les différents TC et leurs registres.-79 broches d’entrées/sorties

Livraison rapide

Travail effectuéProgrammation

Acquisition des sinusoïdes-Initialisation des broches d’entrées-Configuration du Mode Registre (trigger, startup…) de l’ADC-Test du buffer

Travail effectuéProgrammation

Fonction Zero Crossing Detector-Tension de référence sur site pas stable-Seuil de déclenchement : ((VampliMax – VampliMin)/2)-Sens de la sinusoïde

Travail effectuéProgrammation

Déphasage du à la tension de commande-Lecture valeurNum, modification registres Ra/Rc (associés au Timer

Counter)

Configuration du Dac-Changements des sorties-Modifications liées au Timer Counter

Différentes interruptions -Provenant des cartes Lockout -Basculement des sorties Dac

Travail effectuéAdaptation

Inconvénients rencontrés -2 sorties DACC pour Le SAM4S-Ajouts de parties analogiques

Schéma électronique d’un bloc d’adaptation, Level Shifter et carte Xplained Pro

Conclusion Cette stage m’a beaucoup apporté tant sur le plan technique que sur le

plan personnel.

-Presque tous les objectifs fixés atteints (Uc non linéaire, interruption, carte de développement avec 3 microcontrôleurs)-Diversité des supports de développement : Microcontrôleur PIC, SAM4S, l’élaboration d’une plateforme de test, l’études schémas électriques.-Ce stage fut l’occasion de mettre en application les compétences acquises durant mon parcours scolaire et d’en acquérir de nouvelles par mes propres moyens ou grâce aux échanges avec les différents membres composant le service.

-Cela m’as permis d’avoir une nouvelle approche du monde du travail, univers dans lequel il faudra évoluer dès à présent.

Références [1] http://

www.arvedi.it/acciaieria/fr/120/Led-eacute%3Bveloppementduproced-eacute%3B-eacute%3Bdeproduction.htm

[2] Atmel SMART Microcontrollers SAM4S Xplained Pro USER GUIDE- Datasheet