Transcript Monsieur Gérard BLONDEAU - Club des Entrepreneurs Brenne 36

Sciences et Technologies de l’Industrie et du Développement Durable
CHATEAU D’EAU
CI10 : Validation de la commande d’un système
TP
1ère
STI2D
ET
CHATEAU D’EAU
1. Présentation du château d’eau
Le château d’eau est conçu pour
stocker l’eau. Grâce à des pompes,
l’eau est propulsée vers le haut du
château d’eau dans une énorme cuve.
Les plus grandes peuvent contenir
plusieurs dizaines de milliers de
mètres cube d’eau.
L’eau est ensuite envoyée dans un
réseau gravitaire qui va assurer son
acheminement vers l’ensemble des
habitations.
1.1. Principe de fonctionnement
L’eau est pompée des nappes phréatiques ou des stations de traitements par de gros moteurs via de
larges tuyaux. Cette eau aspirée remplit constamment le réservoir situé en hauteur (colline naturelle ou
artificielle). Cette eau constitue une importante réserve. Le château d’eau étant en hauteur, la pression
de sortie de l’eau est constante et, selon le principe des vases communicants, alimente par des tuyaux
plus fins, les différentes maisons de la région. C’est cette eau qui sort du robinet lorsqu’on l’ouvre.
La pression de l’eau qui est fournie à votre robinet est proportionnelle à la différence d’altitude qui
existe entre le niveau d’eau dans le château d’eau et votre habitation : 10 mètres de dénivelé équivalent
à 1 bar de pression, 20 mètres à 2 bars de pression, etc.
Les avantages d’une réserve comme celle-là sont nombreux :
 La réserve est calculée pour une consommation d’eau sur 24 heures. Ainsi, en cas d’accident à la
station d’épuration ou de nettoyage, le château d’eau permet une réserve de 24 heures en eau pure.
 L’eau étant stagnante, cela permet une décantation des éventuelles impuretés et un mélange
optimal avec des produits de traitement.
 Une pression constante est assurée dans le réseau, permettant des économies d’énergie, car les
pompes sont inutiles.
Note :
Il n’est pas rare que plusieurs châteaux d’eau soient reliés entre eux. En effet, les pressions sont
tellement importantes qu’un château peut en alimenter un autre rien qu’en tenant compte du
principe des vases communicants. Ainsi, plusieurs agglomérations peuvent être alimentées par
une seule nappe phréatique ou une seule station d’épuration.
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1.2. Présentation du système
Le niveau d’eau dans le bassin varie en fonction du débit d’approvisionnement d’eau et de la
consommation. Cette dernière fluctue énormément en fonction de l’habitude des gens. Prendre sa
douche le matin, faire à manger et la vaisselle le soir…
N1
N2
Poste de
supervision
Depuis château d’eau
Depuis autres châteaux d’eau
V
M1
Commande des pompes
M2
M3
Vers
consommateurs
Alimentation via une station
d’épuration
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2. Etude de la commande
Pour faire face aux fluctuations de consommation, le château d’eau que nous allons étudier est équipé
de 3 pompes qui fonctionnent en fonction du niveau d’eau dans le réservoir :

Niveau supérieur à N1 : Aucune pompe ne fonctionne.

Niveau entre N1 et N2 : La pompe n°1 se met en marche.

Niveau entre N2 et V :
Les pompes n°1, 2 et 3 se mettent en marche.

Niveau inférieur à V :
On allume un voyant appelé « surconsommation » HS au poste de
supervision et on maintient toutes les pompes en fonctionnement.
Remarque :
Si les capteurs envoient des informations contradictoires aucune pompe ne devra être
commandée et un voyant « défaut » HD devra être allumé sur le pupitre de supervision
des défauts de niveau. De plus une sirène SD devra émettre un signal sonore pendant 1
minute.
Q1. Faire la table de vérité du système permettant d’analyser la commande des 3 pompes, P1, P2 et P3
ainsi que la commande du voyant « surconsommation » HS et du voyant « défauts de niveau
d’eau » HD, en fonction des capteurs de niveau N1, N2 et V.
Table de vérité à remplir sur votre feuille :
N1
0
0
0
0
1
...
Rappels :
̅
N2
0
0
1
1
0
...
V
0
1
0
1
0
...
P2
P3
HS
HD
De plus :
̅
̅
Q2.
Q3.
Q4.
Q5.
Q6.
P1
̅
̅ ̅
̅
̅
̅
̅
̅
Donner l’équation de P2 et de P3.
̅̅̅̅ ̅̅̅̅.
Montrer que
Faire le logigramme de P2 sur votre feuille.
Télécharger sur le site le fichier « Chateaudeau.mdl», et l’ouvrir à l’aide de matlab.
Lancer la simulation, double cliquer sur le scope, et noter sur votre feuille a quelle niveau de
remplissage sont installés les capteurs N1,N2 et V.
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Q7. On précise que le temps sur l’axe des abscisses de notre simulation est en minute. Noter sur votre
feuille le période pendant laquelle P2 et P3 doivent être piloté. (de t=0 à 3min, on pilote, de …on
pilote pas)
Q8. Réaliser le logigramme de commande de P2 et P3, et raccorder le signale de commande à la
dernière entrée libre sur le scope. Lancer la simulation. Et validé votre réponse précédente.
APPELER LE PROFESSEUR POUR VALIDER LE FONCTIONNEMENT
Q9. Donner l’équation de P1
̅̅̅̅ ̅̅̅̅
Q10. Montrer que
.
Q11. Réaliser le logigramme de commande de P1, et raccorder le signale de commande à la dernière
entrée libre sur le scope. Lancer la simulation. Et validé votre réponse précédente.
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Q12. Exprimer P1 en fonction de P2.
Q13. Ajouté une entré à notre scope en indiquant que l’on souhaite avoir 6
axes pour observer P1.
Q14. Réaliser le logigramme complet de commande de P1 et de P2 P3,
et raccorder le signale de commande à la dernière entrée libre
sur le scope. Lancer la simulation. Et validé votre réponse
précédente.
(Objectif : Utiliser le moins de circuit intégré possible.)
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Q15. Donner l’équation du voyant « surconsommation » HS.
Q16. Faire le logigramme de HS.
Q17. Réaliser la simulation de HS.
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Q18.
Q19.
Q20.
Q21.
Exprimer HS en fonction de P2.
Donner l’équation du voyant « défaut » HD en fonction de N1, N2 et V.
Exprimer HD en fonction de P1 et HS.
Simuler le logigramme complet sur feuille du système en utilisant le moins de portes possible.
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