2. Rapport de stage
Stage effectué du 01 au 31 Aout 2012.
Option : 3éme année ingénierie des systèmes automatisés et contrôle qualité .
Lieu de stage : groupe Ciment de l’Atlas, à Ben Ahmed
Réalisé par : Encadré par :
Khouadri El Mahdi Idriss M. Mountassir Berrouk
Période de stage : Du 01/08/2012 au 31/08/2012
3.
4. Remerciement
Il m’est agréable de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de
toutes les personnes, dont l’intervention au cours de ce projet a favorisé son
aboutissement.
Tout d’abord, je tiens à exprimer mon gratitude, si grande qu’elle puisse
être, à mes chers parents pour tous leurs sacrifices qu’ils ont consenti et le
soutien qu’ils nous ont prodigué tout le long de ma vie.
Je tiens à remercier dans un premier temps, toute l’équipe pédagogique de
l’IGA .
Mes vifs remerciements sont aussi adressés non seulement comme devoir
mais par grand respect et gratitude profonde à mes chers professeurs.
Je tiens à exprimer mes sincères remerciements ainsi que toute mes
reconnaissance à mon encadrant M. Mountasir BERROUK, qui m’a fait
bénéficier de son savoir-faire, de ses conseils appréciables, de sa disponibilité
tout au long de ce stage et surtout ses judicieux conseils, qui ont contribué à
alimenter ma réflexion.
Je désire remercier aussi toutes les personnes avec lesquelles nous avons eu le
plaisir de collaborer et qui ont a pu par la même occasion m’aider durant toute
la durée d’apprentissage.
5. Table de matière
Remerciement ... ...1
Table de matière ... ..2
Résumé ... .7
Introduction ... ...8
CHAPITRE I ……………………………………………………………………………………………………………………………………9
I. Présentation du groupe Ciments de l’Atlas : ... ...1 0
I.1 Présentation générale : .....1 0
I.2 Organigramme Général de l’usine CIMAT Ben Ahmed ... .11
I.2.1 Organigramme du département maintenance ... .12
II. Processus de fabrication du ciment ... .13
II.1. Préparation des matières premières ... ...1 4
II.1.1. Exploitation de la carrière ... ...1 4
II.1.2. Concassage ... ..1 4
II.1.3. Pré homogénéisation ... .14
II.1.4. Broyage du cru ... .15
II.2. Production du Clinker ... ...1 5
II.2.1. Préchauffage ... .15
II.2.2. Cuisson ... ..1 5
II.2.3. Refroidisseur ... ...1 6
II.3. Mouture du ciment et expédition ... ...1 6
II.3.1. Silo à Clinker ... ..1 6
II.3.2. Broyage du ciment ... .17
II.3.3. Ensachage et expédition ... ..1 7
CHAPITRE II ……………………………………………………………………………………………………………………………….20
I. Architecture du système de contrôle et de commande... ..2 1
I.1. Introduction ... .21
I.2. Structure d'un système automatisé ... .21
6. II. Système de contrôle-commande ... ..2 2
II.1. Système 800XA d’ABB ... ...2 2
II.2. Architecture de système ... ..2 3
II.2.1. Système de Conduite du Concassage ... ..2 3
II.2.2. Système de Conduite de l’Ensachage ... ..2 4
II.2.3. Système de Conduite principal ... ..2 4
II.2.4. Serveurs de connectivite ... .25
II.2.5 Serveurs d’aspect ....25
II.2.6 Poste ingénieur ... ...2 5
II.2.7 Les serveurs ... ...2 5
II.2.8 Les poste opérateurs ... ..2 5
III. Réseaux de communication ... ...2 6
III.1. Réseau PROFIBUS DP : ... ..2 6
III.3.1 Introduction ... .27
III.3.2 Peson ... ...2 7
CHAPITRE III ……………………………………………………………………………………………………………………………….31
I. Généralité ... ...3 2
I.1. Introduction ... .32
II. Etude électrique ... ...3 5
II.1 crible vibrant ... ..3 5
II.2 Schéma électrique du moteur crible vibrant ... ...3 5
II.3 Cheminement de câble ... ..3 7
II.4 Schéma électrique ... ...3 8
III. Etude technico-économique ... ..4 0
CHAPITRE IV ……………………………………………………………………………………………………………..……………….42
I. Automates programmables ....43
I.1 Introduction : ... ...4 3
I.2 Types d’automates : ... ..4 3
I.3. La gamme SIMATIC S7: ... ...4 3
I.3.1 Composantes du S7-300 ... .44
I.3.2 Console de programmation ... .44
II. Présentation générale de logiciel STEP7 ... ...4 5
7. II.1 Définition du logiciel ... .45
II.2. Applications du logiciel de base STEP 7 ... ..4 6
Le logiciel Step7 met à disposition les applications suivantes :... .46
II.2.1 Editeur de programme ... ...4 6
II.2.2 Editeur de mnémoniques ... .47
III Application ... ..4 8
III.1 Procédure suivie pour la programmation du S7-300 ... ..4 8
III.1.1 Création de l’OB principale ... .48
III.1.3 Création d’une fonction (FC) ... ..4 8
III.2 Création de la bibliothèque sous Step7 ... ..4 9
III.2.1 les standards : ... ..4 9
III.3 Attribution des adresses ... ...5 1
IV. Programme ... ...5 2
IV.1 Subdivision du processus en tâches et zones... ...5 2
IV.2 Identification des zones du processus... ...5 2
V. La supervision ... ...5 4
V .1. Qu’est-ce qu’une supervision ? ... .54
V.2. Place de la supervision dans le système de production : ... ...5 4
V .3. Les fonctions de la supervision : ... ..5 5
V.4. L’intérêt de la supervision : ....55
VI. SIMULATION DE L’APPLICATION ... ..5 5
VI.1 Etablir une liaison directe : .....5 5
VI.2 Création de la table des variables: ... ...5 6
VI.3 Création des vues : ... ..5 7
VI.4 Création des alarmes:... .58
VI.5 SIMULATION ... ..5 9
BIBLIOGRAPHIE ET REFERENCE ......6 3
8. Liste des figures
Figure 1 : marché de ciment marocain ... .10
Figure 2 : localisation d’usine ... ...1 1
Figure 3 : Organigramme Général de l’usine CIMAT de Ben Ahmed ... ...1 1
Figure 4 : Organigramme du département maintenance ... .12
Figure 5: concasseur à marteaux ....14
Figure 6: Broyeur vertical ... ...1 5
Figure 7: la tour Préchauffage ... ..1 5
Figure 8: Four rotatif ... .16
Figure 9: Mouture du ciment ... ...1 6
Figure 10: Broyeur horizontal à boulets... ...1 7
Figure 11 : Les étapes de la production ... ...1 7
Figure 12 : structure d’un système automatisé ... .21
Figure 13 : l’échange d’informations d’un système automatisé ... ..2 2
Figure 14: architecture générale de Système de contrôle-commande ABB ... .23
Figure 15 : Echange entre ABB800xa et Siemens S7-300 ... ..2 4
Figure 16: Pont bascule Camion .....2 7
Figure 17: Radar ... ..2 8
Figure 18 : Vanne régulatrice ... ..2 8
Figure 19: Vanne doseuse ... ..2 9
Figure 20 : Vanne manuelle ... ...2 9
Figure 21 : capteur de position ... .29
Figure 22: Bloc Silo ... .32
Figure 23 : Aéroglissière ... ..3 2
Figure 24 : Filtres à manches ... .33
Figure 25 : Manche de chargement ... ...3 4
Figure 26 : Schéma électrique du moteur crible vibrant avec unité de freinage vrac1 ......3 5
Figure 27 : MCC type MS1<=15Kw ... .37
Figure 28 : Cheminement de câble avec Autocad ... ...3 7
Figure 29 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 1 ... .38
Figure 30 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 2 ... .38
Figure 31 : Schéma électrique moteur crible vrac 1 ... ...3 9
Figure 32 : Schéma électrique moteur crible vrac 2 ... ..3 9
9. Figure 33: la gamme SIMATIC S7 ....43
Figure 34 : Composant s7-300 ... ..4 4
Figure 35: console PG... ...4 5
Figure 36 : langage de programmation ... .46
Figure 37 : Configuration matérielle CPU 316-2DP ... .46
Figure 38 : Editeur de mnémoniques ... .47
Figure 39 : création d’un bloc d’organisation... .48
Figure 40: Diagramme correspond aux blocs de code à programmer ... ...4 9
Figure 41:Bloc moteur... ..5 0
Figure 42:Bloc séquence ... .50
Figure 43 : Bloc PID ... ...5 1
Figure 44 : Appel de FC dans l’OB1 ... .52
Figure 45 : Bloc du processus ... ..5 2
Figure 46 : Blocs fonctionnels ... ..5 3
Figure 47 : Place de la supervision dans le Système de Production ... .54
Figure 48 : logiciel de supervision ......5 5
Figure 49 : Création de table des variables ... .56
Figure 50 : Création de Vue ... ...5 7
Figure 51 : Création d’une alarme .....5 8
Figure 53 : Séquence démarré... ..5 9
Figure 52 : Démarrage des équipements ... .59
Figure 54 : Arrêt de la séquence .....6 0
Figure 55 : Vue d'une vanne ... ..6 0
Liste des tableaux
Tableau 1 : différentes compositions du cimen t .. . ...1 4
Tableau 2 : Débit en fonction de la longueur pour un réseau Profibus ... ..2 6
Tableau 3 : Compartiments silo .. ....3 4
Tableau 4 : Caractéristique et matériel du moteur .. . ..3 6
Tableau 5 : Fourniture nécessaire .....4 0
Tableau 6 : Fourniture existant ... ...4 0
10. Résumé
Ce rapport présente le travail que j’ai effectué lors de mon stage au sein de
CIMAT (Ciment Atlas). IL s’est déroulé du 1 Aout au 31 aout 2012 à l’usine de
BEN AHMED. Pendant la période de stage je me suis familiarisé avec un
environnement technique, durant ce stage j’ai fait des relations harmonieuses
avec mes encadreurs, ils étaient des gens informés et formés en la matière,
leurs formations, leurs expériences et leurs anciennetés dans le métier nous
ont été d'une grande utilité.
Le projet réalisé s’est avéré très intéressant et très enrichissant pour mon
expérience professionnelle. En effet, ma formation s’inscrit précisément dans
ce secteur (spécialisation sciences techniques et informatique
industrielle).Grâce à ce stage, j’ai travaillé sur des tâches qui m’ont permis
d’entrevoir en quoi consiste la profession d’ingénieur dans ce secteur
d’activité.
11. Introduction
Les systèmes automatiques ont beaucoup évolué ces dernières années. Ils sont
maintenant intégrés à l'informatique. Les centres d'usinage, les ateliers flexibles,
sont à base des systèmes mécaniques gérés par des ordinateurs à travers des
interfaces. Dans les petites et moyennes entreprises, de tels équipements
s'installent de plus en plus. Ils permettent une amélioration importante de la
production et de la qualité à des prix de plus en plus compétitifs.
L'évolution technologique de l'informatique, et des logiciels de programmation, est
parmi les facteurs qui ont participé à la propagation illimitée des systèmes
automatisés et des outils de maintenance.
Aujourd'hui, l’informatique industrielle et les systèmes automatiques se
marient harmonieusement pour répondre aux problèmes actuels de l'industrie et à
leur évolution prévisible. C'est ce qu'ont compris, sans nul doute, les chefs
d'entreprises en introduisant tels systèmes pour l’automatisation de leurs chaînes de
productions.
La fabrication du ciment est basée sur des procédures et des techniques
rigoureuses. Ainsi l’automatisation devient un levier important pour
l’amélioration de la productivité. Elle contribue efficacement dans la mise à
niveau du processus en conformité avec les exigences du marché.
Ce rapport, après une présentation de l’entreprise en première partie,
explicitera les différentes tâches que j’ai effectuées, puis démontrera leur
utilité.
13. I. Présentation du groupe Ciments de l’Atlas :
I.1 Présentation générale :
Le groupe Sefrioui, fort de son expérience réussie du groupe Addoha dans le secteur du
bâtiment, a voulu se diversifier et intégrer le secteur du ciment. Ainsi le groupe a pris la décision
de la construction et le lancement d’une entité juridique dénommée Ciments de l’Atlas, qui serait
dédiée à cette activité et se déploierait sur deux sites de production : un premier site de 500 ha
dans la région de Chaouia-Ouardigha, et un deuxième de 500 ha dans la région de Tadla-Azilal.
Le lancement des travaux a été de façon simultanés pour les deux unités de production avec un
investissement de 5 600 000 000,00 dirhams avec un décalage de 6 mois entre les deux usines,
prévu pour: Ben Ahmed le 15/04/08 et Beni Mellal le 15/10/08.
Suite à la réussite des projets de construction de deux cimenteries au Maroc et dans le cadre
du développement du Groupe, Monsieur Anas Sefrioui a décidé d’élargir ses activités au niveau
de l’Afrique. C’est dans ce contexte que Ciments de l’Afrique (CIMAF) a été créée en 2011.
CIMAF est aujourd’hui présente dans 2 pays d’Afrique de l’Ouest : Côte d’Ivoire et Guinée
Conakry. Dans chaque pays, CIMAF a lancé la réalisation d’un centre de broyage d’une capacité de
500,000 tonnes par an.
14. Figure 1 : marché de ciment marocain
Consistance du projet :
Construction de deux unités de production avec une capacité de 1’600’000 de tonnes ciment
chacune un premier site de 500 ha dans la région de Chaouia-Ouardigha, et un deuxième de 500 ha
dans la région de Tadla-Azilal.
15. Marché cible : les Ciments de l’Atlas adressera les régions du centre, Tadla-Azilal,
MarrakechTensift, voire Fès et Meknès
Impact socio-economique : Création de 1000 emplois (directs et indirects) dans des zones rurales.
I.2 Organigramme Général de l’usine CIMAT Ben Ahmed
Figure 2: localisation d’usine
Figure 3 : Organigramme Général de l’usine CIMAT de Ben Ahmed
16. I.2.1 Organigramme du département maintenance
Le service maintenance est constitué de plusieurs sections, qui travaillent en collaboration
afin de réaliser les objectifs
pour lesquels le service
existe. L’organigramme
suivant présente ces sections
qui sont liées à l’ingénieur
chef du service :
Figure 4 : Organigramme du département maintenance
17. II. Processus de fabrication du ciment
Histoire du ciment
En début de XIXe siècle, Louis Vicat (1876 -1861), jeune ingénieur des ponts et chaussées de 22
ans mène des travaux autour des phénomènes d’hydraulicité du mélange « chaux cendres
volcaniques ». Ce liant, déjà connu des Romains, restait jusqu’alors le seul matériau connu
capable de faire prise au contact de l’eau.
Louis Vicat fut le premier à déterminer de manière précise les proportions de calcaire et de
silice nécessaires à l’obtention du mélange, qui après cuisson à une température donnée et
broyage, donne naissance à un liant hydraulique industrialisable: le ciment artificiel.
En affinant la composition du ciment mis au point par Louis Vicat, l’Ecossais Joseph ASDIN
(1778-1855) réussit à breveter en 1824 un ciment à prise plus lente. Il lui donna le nom de
Portland, du fait de sa similitude d’aspect et de dureté avec la roche du jurassique supérieur que l’on
trouve dans la région de Portland dans le sud de l’Angleterre. Mais, le véritable essor de l’industrie
du ciment coïncide avec le développement des nouveaux matériels de fabrication : four rotatif et
broyeur à boulets en tête.
Définition du ciment
Le ciment est une poudre minérale qui a la propriété de former, en présence de l’eau une pâte
capable de faire prise et de durcir progressivement, même à l’abri de l’air et notamment sous l’eau,
c’est un liant hydraulique.
Il est réalisé à partir du clinker, du calcaire, de la cendre et du gypse dosés et broyés finement.
Le clinker est un produit résultant de la cuisson des constituants du ciment, à la sortie du four et
avant broyage. Le clinker se présente sous forme de nodules durs et cristallisés. Le produit cru
(farine) est obtenu par broyage fin des matières premières composées essentiellement de calcaire
et d’argile.
Types de ciment
Le groupe CIMAT s’intéresse à la fabrication des trois catégories de ciments, à savoir :
CPJ35, CPJ45 et CPA55. En outre, les trois types de ciments se différencient selon des
pourcentages précis des ajouts au clinker.
18. Tableau 1 : différentes compositions du ciment
II.1. Préparation des matières premières
II.1.1. Exploitation de la carrière
La carrière en cimenterie constitue la source en matières premières qui subiront des
transformations pour fabriquer le produit-ciment.
L’extraction des roches se fait par abatage à l’explosif qui consiste à fragmenter le massif
exploité en procédant par : forage, mise en place de l’explosif et le sautage.
II.1.2. Concassage
Pour réduire les dimensions de la matière
première, et donc faciliter le stockage, on passe
19. par une opération de concassage qui consiste à
soumettre les matières premières à des efforts
d’impact, d’attrition, de cisaillement et de
compression. L’usine CIMAT dispose d’un
concasseur à marteaux d’un débit de 1200 T/h.
Figure 5: concasseur à marteaux
II.1.3. Pré homogénéisation
C’est l’étape qui suit le concassage et qui consiste à mélanger les différentes composantes de
la matière première ainsi que les ajouts qui entrent dans la composition du ciment, tout en
respectant les pourcentages de matières relatifs à chaque composant, pour obtenir à la fin une
composition chimique appelé le cru.
20. II.1.4. Broyage du cru
Le broyage du cru est une opération qui consiste à préparer
un mélange homogène
avec une bonne
répartition
granulométrique pour
assurer les meilleures
conditions de
cuisson de la farine, la
farine obtenue, qui est une
poudre fine,
est stockée dans des silos après avoir subi une opération
d’homogénéisation afin d’obtenir une composition chimique
régulière prête à la cuisson.
Figure 6: Broyeur vertical
II.2. Production du Clinker
II.2.1. Préchauffage
Etape incontournable dans les installations de la cuisson
modernes, le préchauffage
permet essentiellement de
préparer la farine du point de vue
chimique et thermique. Cette
préparation consiste à sécher,
déshydrater et décarbonater
partiellement la matière crue en réutilisant une partie de l’énergie
calorifique évacuée par les gaz d’exhaure du four.
Figure 7: la tour Préchauffage
II.2.2. Cuisson
Pièce maîtresse de la cimenterie, le four est un tube en acier, légèrement incliné par rapport à
son axe (4%) briqueté intérieurement et pouvant atteindre 64 mètres de longueur et 4.2 mètres de
diamètre. Dans le four, la matière préparée par l’échangeur subit deux transformations chimiques
principales :
Ø La décarbonatation qui commence dans la tour échangeur et qui se complète à l’entrée
21. du four.
Ø La clinkérisation qui s’effectue à une température voisine de1450°C quand la matière
atteint l’extrémité du four.
22. Figure 8: Four rotatif
II.2.3. Refroidisseur
Le rôle des refroidisseurs est de garantir la trempe de clinker pour avoir une structure
minéralogique et des dimensions de cristaux favorables et d’abaisser la température du clinker afin
de faciliter la manutention et le stockage.
II.3. Mouture du ciment et expédition
Figure 9: Mouture du ciment
II.3.1. Silo à Clinker
Le clinker, issu du four, est stocké dans le silo qui d’une part confère à l’atelier de broyage
ciment (étape suivante) une autonomie de marche en cas d’arrêt intempestif du four et d’autre part,
prémunit le clinker d’une dégradation physico-chimique que causerait un stockage prolongé à l’air
24. II.3.2. Broyage du ciment
Le clinker et les ajouts, qui sont des matériaux grossiers par rapport à la granulométrie du
ciment, sont introduits au niveau du broyeur, dans des proportions prédéfinies, pour subir des
efforts mécaniques du broyeur et produire ainsi le ciment qui est d’une finesse inférieure à 40
micros. L’atelier de broyage comprend le broyeur, le séparateur (qui sélectionne les particules
selon leur grosseur), et le dépoussiéreur du broyeur.
Figure 10: Broyeur horizontal à boulets
II.3.3. Ensachage et expédition
Les expéditions comprennent le stockage du ciment, son conditionnement (ensachage) en cas
de livraison par sacs et son chargement. C’est l’interface de l’usine avec le client.
En résumé, le processus de fabrication du ciment peut être présenté par la figure suivante :
26. Conclusion :
Après avoir présenté l’usine de CIMAT, le service d’accueil et le processus de fabrication du ciment, nous entamerons le
chapitre suivant qui donnera une description du système de contrôle et de commande de l’usine et de la partie
instrumentation de l’installation. Nous exposerons avant le cahier des charges et le travail à suivre pour la réalisation
du projet
27.
28. Une qualité optimale, des coûts réduits et une accélération de la remise sur le
marché constituent des défis pour l’industrie du ciment.
A cet effet CIMAT ne cesse d’améliorer ses technologies. Elle veille
particulièrement à éviter les ruptures des travaux et à assurer par la suite une
continuité de productivité, car les arrêts non programmés ne peuvent qu’avoir un
impact négatif sur la crédibilité de la société et lui infliger des pertes
considérables.
Ø Cahier de charge
La société a décidé d’installer deux cribles pour éviter la mauvaise qualité due à
l’apparition du ciment sous forme solide produite à cause de l’humidité dans les
compartiments et les intégrer dans la nouvelle installation réalisée par
l’automate SIEMENS S7-300.
L’objectif est de préparer les éléments nécessaires pour la réalisation du
projet cité à savoir :
ü Mettre en oeuvre l’installation des deux cribles et réalisé ses
schémas électriques.
ü automatisation du chargement vrac situé au silo ciment avec
l’automate Siemens s7-300.
ü Réaliser la supervision du système avec Wincc flexible.
30. I. Architecture du système de contrôle et de commande
I.1. Introduction
La fabrication du ciment est basée sur des procédures et des techniques rigoureuses. Ainsi
l’automatisation devient un levier important pour l’amélioration de la productivité.
Elle contribue efficacement dans la mise à niveau du processus en conformité avec les
exigences du marché. Le système de contrôle et de commande a donc pour but d’optimiser le
processus de fabrication à l’échelle de l’usine. Il assure la conduite des installations depuis une
salle de contrôle, ceci permettra de garantir la qualité du produit, de diminuer la main d’oeuvre et
de réduire ainsi les couts de production.
I.2. Structure d'un système automatisé
Figure 12 : structure d’un système automatisé
Un système automatisé ou automatique est un système réalisant des opérations et pour
lequel l'intervention humaine est limitée à la programmation du système et à son réglage
préalable.
La notion de système automatisé peut s'appliquer aussi bien à une machine isolée qu'à une unité
de production, voir même à une usine ou un groupe d'usines. Il est donc indispensable, avant toute
analyse, de définir la frontière permettant d'isoler le système automatisé étudié de son milieu
extérieur.
On peut décomposer fonctionnellement un système automatisé de production en deux
parties.
Chaque système automatisé comporte deux parties :
31. Figure 13 : l’échange d’informations d’un système automatisé
ü une partie opérative (PO) dont les actionneurs (moteur électrique, vérin
hydraulique, …) agissent sur le processus automatisé,
ü une partie commande (PC) qui coordonne les différentes actions de la partie
opérative.
Les émissions d'ordres ou de signaux de commande vers la partie opérative sont transmises par
les pré-actionneurs, les comptes rendus sont fournis à la partie commande par les capteurs.
L’évolution fulgurante de la technologie a permis donc la mise au point de certains
équipements capables de gérer l’exécution et le contrôle des tâches techniques effectués par des
machines sans intervention humaine, ou au moins à l’aide d’une intervention réduite. De nos
jours le composant de base des équipements automatisé est le contrôleur automatique encore
appelé Automate Programmable Industriel.
Le but d'un système automatisé est de :
réaliser des tâches trop complexes ou dangereuses pour l'homme
faire des tâches répétitives et pénibles
II. Système de contrôle-commande
II.1. Système 800XA d’ABB
Le système de control commande 800xA d’ABB est adapté aux grosses architectures
nécessaires pour une ligne complète de cimenterie.
Ce système fonctionne sous environnement Windows XP et SERVER 2003, gage de
fiabilité et d’adaptabilité étendu.
Système centralisé, il permet de conduire et de contrôler l’exploitation, mais également, à
partir de l’interface utilisateur et des données temps réel du système, de gérer la production,
32. d’optimiser le procédé à partir d’outils de régulation avancée, d’intégrer la configuration et la
conduite d’équipements tels que moteurs, variateurs de vitesse ou transmetteurs.
Système centralisé ne veut pas dire pour autant fermé sur l’extérieur, différent protocole de
communication sont supportés comme Ethernet, Profibus ainsi que des couches applicative
OPC, permettant l’ouverture sur des stations de travail extérieur, englobant des logiciels
dédiés.
II.2. Architecture de système
Figure 14: architecture générale de Système de contrôle -commande ABB
Cette architecture est totalement modulaire et permet de s’adapter aux besoins des
différents sites. Pour les cimenteries de CIMAT, l’architecture se décomposera en 3 systèmes.
ü Un système pour le Concassage
ü Un système pour l’ensachage
ü Un système principal pour le reste de la ligne de production.
Les 3 systèmes sont indépendants, cette indépendance permettra aux ateliers concassage et
expédition de préserver la production, en cas de rupture de la communication.
Le réseau automate sera commun pour effectuer des échanges entre automates.
II.2.1. Système de Conduite du Concassage
Le Système de Conduite du Concassage sera assuré par un PC qui servira de poste
Client/serveur (Standalone). Ce poste sera en liaison avec l’automate chargé de remonter les
informations du site.
33. L’automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866,
récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les informations, via PROFIBUS, de tous les
équipements communiquant type variateur, doseurs, centrale de mesure, relais de protection et
automates embarqués. Ce poste permettra aussi d’assurer le développement et les
modifications du programme de cet atelier.
II.2.2. Système de Conduite de l’Ensachage
Le Système de Conduite de l’Ensachage sera assuré par un PC qui servira de poste
Client/serveur. Ce poste sera en liaison avec l’automate chargé de remonter les informations du
site.
L’automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866,
récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les informations, via PROFIBUS, de tous les
équipements communiquant type variateur, doseurs, centrale de mesure, relais de protection et
automates embarqués. Ce poste permettra aussi d’assurer le développement et les
modifications du programme de cet atelier.
Figure 15 : Echange entre ABB 800xa et Siemens S7 - 300
II.2.3. Système de Conduite principal
Le Système de Conduite principal sera assuré par trois clients raccordés sur les serveurs
connectivité et aspect, une station ingénieur et un poste training pour la formation du
personnel. Ces postes permettront de conduire les ateliers suivant :
• Matières première
• Broyeur cru, amont four
• Aval four, refroidisseur, broyeur charbon
• Broyeur clinker 1
34. II.2.4. Serveurs de connectivite
Les serveurs CONNECTIVITE permettront l’archivage des données et les liaisons OPC.
Les serveurs CONNECTIVITE seront redondants, et seront en liaison avec les 5 automates
chargés de remonter les informations du site. Chaque automate, par l’intermédiaire d’une unité
centrale dernière génération ABB PM866, récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les
informations, via PROFIBUS, de tous les équipements communiquant type variateur, doseurs,
centrale de mesure, relais de protection et automates embarqués.
II.2.5 Serveurs d’aspect
Les serveurs ASPECT permettront l’animation des objets et la détention des licences
d’exploitation. Les serveurs ASPECT seront redondants.
II.2.6 Poste ingénieur
Ou la console de programmation, dont laquelle tout est établi avec le système 800xa :
Programmes, graphiques, communication, architecture système, configuration matérielle.
Cette station subit toujours des modifications et des mises à jour avant de les charger dans les
automates ou dans les serveurs, en revanche cette station ne pourra pas modifier les
programmes des ateliers concassage et ensachage qui sont indépendants.
II.2.7 Les serveurs
Ce sont les stations qui récupèrent les données, telles que les valeurs analogiques pour les
courbes, la marche des moteurs …, depuis tous les automates de la ligne afin de pouvoir les
rendre disponibles sur les stations de visualisations et de conduites.
II.2.8 Les poste opérateurs
Ou de conduite, c’est à ce niveau que se fait le contrôle, la supervision, le diagnostic en
temps réel de tout le processus. L’opérateur peut agir sur les régulateurs, augmenter ou
diminuer la température, le débit, la pression…
L’usine possède deux types d’automates les automates ABB principale sous le système
800xa et les automates SIEMENS S7-300 secondaire liées entre eux par réseau.
35. III. Réseaux de communication
III.1. Réseau PROFIBUS DP :
Les racks d’entrées/sorties sont connectés à la CPU par un réseau Profibus DP à 1,5Mbit/s.
Profibus (Process Field Bus) est le nom d'un type de bus de terrain inventé par Siemens et
devenu peu à peu une norme de communication dans le monde de l'industrie.
Le bus PROFIBUS-DP (Decentralised Peripheral) est utilisé pour la commande de
capteurs, d'actionneurs ou d'automates programmables par une commande centrale.
Ce réseau est du plus simple à mettre en service et présente une très grande facilité
d’utilisation vu qu’il permet de transmettre des données à des distances et des vitesses très
grandes. Il permet d’interconnecter plusieurs rack d’entrées/sorties déportées ou
décentralisées sur le même réseau et contrôlé par le même automate, il permet aussi de
rapprocher les entrées/sorties du lieu de collecte de données et comme ça éloigner l’automate
de toute source de poussière ou de température, c’est pour cela qu’il est appelé aussi Bus de
terrain.
Les distances autorisées en fonction de la vitesse de transmission sont présentées dans le
tableau suivant:
Tableau 2 : Débit en fonction de la longueur pour un réseau Profibus
III.2. Réseau ETHERNET
L’automate utilise un coupleur ETHERNET 10Mbit/s pour communiquer avec les stations
WinCC de la salle de contrôle.
Sur le réseau Ethernet du système contrôle commande de la ligne 2, on peut distinguer 2
réseaux :
- Le réseau Process Bus : Ce réseau regroupe tous les automates de la ligne, les 3 serveurs et le
poste ingénieur, il leur permet d’échanger ou d’y transférer les données c’est pour cette raison
qu’il est appelé réseau de processus.
- Le réseau Terminal Bus : Ce réseau regroupe les stations de conduite ou
terminaux de conduite avec les 2 serveurs et le poste ingénieur, ainsi ces terminaux
peuvent
récupérer les vues, les courbes…. depuis les serveurs.
36. III.3 Partie instrumentation
III.3.1 Introduction
Un capteur est un organe de prélèvement d’information qui élabore à partir d’une grandeur
physique une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette
grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de
commande. Dans cette étude, nous allons classifier les capteurs selon le signal de sortie, il
existe trois types :
Ø Les capteurs analogiques : La sortie est une grandeur physique dont la valeur est
proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur. L’amplitude du signal de
sortie peut prendre une infinité de valeurs dans un intervalle donné.
Ø Les capteurs numériques : L’amplitude de la grandeur physique ne peut prendre qu'un
nombre fini de valeurs. En général ce nombre fini de valeurs est une puissance de 2.
Ø Les capteurs logiques : Le signal de sortie informe sur un état bivalent d'un système.
III.3.2 Peson
Le peson électronique est un dispositif qui permet la pesée en transformant une force en
électrique, il est constitué de quatre résistances dont une jauge de contrainte disposées pour
former un pont de Wheatstone .On alimente le pont par un courant électrique ; quand le peson
n'est soumis à aucun effort, le pont est à l'équilibre. En revanche, lorsqu'on lui applique une
force, la résistance électrique d'une jauge de contrainte est modifiée par la déformation. Cette
résistance se mesure alors par équilibrage du pont, et on peut ainsi déterminer l'effort subi par
le peson.
§ Le peson utilisé dans le silo 1 est de type statique:
Figure 16: Pont bascule Camion
37. III.3.3 Mesure de niveau (par ondes acoustiques) :
Principe de mesure :
En mesure continue, on utilise un
transducteur fonctionnant
successivement en émetteur et en récepteur.
Ce transducteur placé au
sommet du silo émet, dans un cône de
faible ouverture, des trains
d’ondes acoustiques qui, après réflexion sur
la surface de la matière,
retournent vers le transducteur, les convertit en signal électrique.
L’intervalle de temps Δt séparant l’émission de la réception du train
d’ondes réfléchies est proportionnel à la distance entre le transducteur et
la surface de la matière : le critère de mesure est dans le niveau
(Voir Annexe 2 : p.68)
Figure 17: Radar
III.3.4 Vanne régulatrice :
Figure 18 : Vanne régulatrice
III.3.4.1 Vanne doseuse
Les vannes doseuses assurent la fermeture des sorties de silo et l'évacuation contrôlée de
produits secs, tels que ciment, chaux, plâtre, cendres volantes etc...
La vanne doseuse est généralement installée dans un tronçon d'aéroglissières dans lequel
39. Il est recommandé d'installer une trappe
d'isolement avant la vanne doseuse, afin de pouvoir
effectuer sans danger des travaux d'entretien sur la
vanne doseuse.
Figure 19: Vanne doseuse
III.3.4.2 Vanne manuelle (Trappe).
Cet appareil est utilisé en vanne d'isolement, il
permettra à son utilisateur de le fermer très
rapidement et de pouvoir intervenir sans risque en
aval de la vanne.
Utilisée en vanne de process, elle permet de
dégager d'un silo, trémie ou autre, une certaine
quantité de produit uniquement.
Figure 20 : Vanne manuelle
III.3.5 Capteur de position
Un détecteur de proximité inductif
détecte sans contact tous les objets de
matériaux conducteurs.
Depuis sa face active (3), le
détecteur de proximité inductif génère
des champs électromagnétiques alternants.
L'approche d'un matériau conducteur
(6) provoque une
modification de ces champs magnétiques, et le capteur délivre alors
un signal.
40. 1: Câble.
2: Corps fileté.
3: Face active.
Figure 21 : capteur de position
4: Led de visualisation.
5: Ecrous de fixation.
6: Objet conducteur à détecter.
41. Conclusion :
L’objectif de ce chapitre est de donner l’architecture du système ainsi que les
instruments présents dans l’atelier du silo
44. I. Généralité
I.1. Introduction
Après le broyage, les ciments sont envoyés dans des silos. Un silo ne peut recevoir
qu’une qualité de ciment bien définie. La capacité courante est de l’ordre de 2000 à
5000 tonnes, mais peut varier selon les usines et les produits à conserver.
Le ciment est ensuite commercialisé, en vrac, pour les demandes de grande quantité
par camion soit en sacs pour la vente en détail.
I.2 Description du bloc Silo
Figure 13: Bloc Silo
I.2.1 Elévateur alimentation Silo
Transport vertical des produits (granuleux ou fin) : Permet le transport des différents
types de matières tel que le calcaire, farine, ciment et clinker du bas vers le haut
avec un débit important. (Voir annexe).
46. L’aéroglissières est
constitué par deux
chambres: supérieure
et inférieure. Les
chambres sont
séparées par une toile
de fluidisation. L'air à
basse pression
introduit dans la
chambre inférieure
diffuse par les ouvertures extrêmement fines des pores de la toile de fluidisation et
s'écoule dans la chambre supérieure.
L'inclinaison, plus l'air à basse pression agissant comme lubrifiant, réduisent le
coefficient de frottement ce qui permet d'utiliser la gravité pour faire descendre le
produit sur une distance quelconque.
I.2.3 Filtre de dépoussiérage
Figure 24 : Filtres à manches
Dans une cimenterie à voie sèche, le processus de fabrication fait appel à un mélange
gaz -
matière pour transport de la matière par des aéroglissières).
Le rôle du filtre à manches est principalement la séparation de la matière « fine
» des gaz/air de façon à :
ü récupérer la matière fine pour la remettre au niveau du circuit matière
47. ü rejeter à l’air libre un gaz/air épuré des poussières respectant les normes de
rejet
des poussières
ü Réduire les émanations de poussières de façon à garder une enceinte de
travail et de marche des équipements aussi propre que possible. On distingue
principalement deux filtres à manches :
ü Des filtres à manches destinés au process de fabrication de
ciment. ü Des filtres à manches destinés au dépoussiérage
48. I.2.4 Compartiments silo :
Constitués de quatre compartiments et c’est l’emplacement où on emmagasine le
ciment la chambre 1 ou trémie centrale est le compartiment centrale entourée de
trois chambres radiale extérieur, chaque chambre possède 3 sortie ou plus A, B et C.
Tableau 3 : Compartiments silo
I.2.5 Manche de Chargement
Le chargement du ciment en vrac se fait soit dans des camions ou wagons citerne
grâce à
un manche télescopique .Un système de pesage automatisé permet le contrôle du
chargement.
50. II. Etude électrique
II.1 crible vibrant
Le crible est un outil permettant de filtrer des solides de différentes tailles.
Un crible vibrant, de conception proche de la grille de décochage, est constitué de
plusieurs tables superposées qui comportent des perforations (ou passages) de
dimensions dégressives. Des plus grandes sur la table supérieure aux plus fines sur celle
du bas. L’ensemble des tables étant incliné, le mouvement oscillatoire met en
mouvement les matériaux à trier ; les plus petits tombant sur la grille du dessous et
ainsi de suite. Les matériaux sont automatiquement évacués en bout de table, chacun
dans sa trémie ou transporteur. CIMAT posséde un crible vibrant VRM de VIMEC.
II.2 Schéma électrique du moteur crible vibrant
51. Figure 26 : Schéma électrique du moteur crible vibrant avec unité de freinage
52. Pour faire tourner le moteur électrique il fallait d’une part dans la partie commande
avoir l’ordre de marche mais tout d’abord vérifier l’existence de la disponibilité, pas
de défaut et pas de freinage et d’autre part assurer la fermeture des disjoncteurs Q1 et
Q2.
L’ordre de marche provenant du système excite le relais KA1 qui permet de fermer
le contact ouvert KA1 (marche) et ouvrir le contact KA1 (freinage) ce qui excite le
relais KM1 qui ferme de son tour le contact KM1 et puis l’allumage de H1.
Lorsqu’on a plus l’ordre de marche le contact KA1 reprend son état normal,
KA1
(freinage) devient fermer et celui du marche ouvert ce qui excite le relais KM2
puis la
fermeture de KM2 dans la partie puissance et allumer H2 dans la partie de signalisation.
Tableau 4 : Caractéristique et matériel du moteur
ü moteur crible :
Les caractéristiques du moteur crible mentionner dans la plaque
signalétique est représenter comme suit :
On va tout d’abord calculer le couple utile, glissement :
La puissance utile égale 4Kw, Nr = 1200 tr/mn, Ns=1500 tr/mn, U=400V et f=50 HZ
ü Le couple utile : Cu = Pu*60/ (2*pi*Nr)
= 31.83 Nm
ü Le glissement : g = (Ns-Nr)/Ns
= 0.2 = 20%
54. ü Terroir coffret MCC (Motor Conctrol Center)
Figure 27 : MCC type MS 1 ≤ 15Kw
Le courant nominal du moteur est de 12 A donc on va calibrer le relais
thermique
programmable TeSys : 12A * 1.2 = courant de coupure = 14.4 A donc la protection
du
coffret est de 14.4 A.
II.3 Cheminement de câble
On propose dans cette étude une longueur de câble suffisante pour brancher les deux
55. cribles avec un cout optimal à cet égard on va tirer un seul câble de la salle électrique
P 17 vers la boite jonction « 1-p17-JD-1 » et après tirer les câbles correspondantes vers
la partie de puissance des équipements. Pour un seul crible il faut avoir plus de dix fils
selon le schéma électrique du crible vrac 1 et encore quatre fils pour la partie moteur
du crible vrac 1. Pour cela on a proposé dans un premier temps un câble 30 paire vu le
nombre suffisant de fils et vu sa disponibilité dans le magasin de l’usine CIMAT.
Figure 28 : Cheminement de câble avec Autocad
56. A l’aide du logiciel AUTOCAD, la distance du chemin du câble peut aller à 110
mètre et pour avoir une marge plus sécurisé on va ajouter 20 mètre de plus.
La puissance du moteur est de 4 KW avec un courant nominal de 12A avec un
câble de longueur de 130 mètre donc on peut choisir la section de 2.5 mm².
II.4 Schéma électrique
Figure 29 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 1
60. III. Etude technico-économique
Dans cette partie on va essayer de donner les prix de quelques équipements qui
sont nécessaire à la mise en service des deux cribles qui vont être branché avec le
système 800xa et de donner une approximation sur le coût du projet qui demande
une somme de plus de 409467,7 DH.
ü Fourniture nécessaire pour le système ABB
Tableau 5 : Fourniture nécessaire
ü Fourniture existant au magasin CIMAT
62. Conclusion :
Le gain apporté de cette installation n’est pas un gain illicitement monétaire mais dépend essentiellement de
fidéliser les clients par une bonne qualité de ciment et faire face à la concurrence nationale et internationale.
63.
64. CHAPITR
E
IV
Description des logiciels et
des
matériels de programmation
et de supervision
65.
66. I. Automates programmables
I.1 Introduction :
L'Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique
programmable, adapté à l'environnement industriel, qui réalise des fonctions
d'automatisme pour assurer la commande de pré-actionneurs et d'actionneurs à partir
des informations logiques, analogiques ou numériques.
I.2 Types d’automates :
Les automates peuvent être de type compact ou modulaire.
Ø De type compact, on distinguera les modules de programmation
(LOGO de
Siemens,..) des micro-automates. Il intègre le processeur, l'alimentation, les
entrées
et les sorties. Selon les modèles et les fabricants, il pourra réaliser
certaines
fonctions supplémentaires (comptage rapide, E/S analogiques ...) et
recevoir des
extensions en nombre limité, ils sont généralement destinés à la
commande de
petits automatismes.
Ø De type modulaire, le processeur, l'alimentation et les interfaces d'entrées /
sorties
résident dans des unités séparées (modules) et sont fixées sur un ou plusieurs
racks.
Ces automates sont intégrés dans les automatismes complexes
I.3. La gamme SIMATIC S7:
68. I.3.1 Composantes du S7-300
Figure 34 : Composant s 7-300
Un système d’automatisation S7-300 comprend les composantes indiquées dans le
tableau Ci-dessus.
69. Tableau 7 : Composante S7 -300
I.3.2 Console de programmation
PG 740:
Console de programmation portable, outil idéal pour toutes les applications implémentées dans le cadre d‘un
projet d‘automatisation, mais aussi ordinateur industriel extrêmement performant.
70. Figure 14: console PG
Caractéristiques PG 740:
ü Puissance élevée
ü Écran couleur TFT
ü Robustesse
ü Présence de toutes les interfaces SIMATIC.
Ø Partie programmation
II. Présentation générale de logiciel STEP7
II.1 Définition du logiciel
Step7 fait partie de l’industrie logiciel SIMATIC STEP7. Il représente le logiciel de base
pour la configuration et la programmation de système d’automatisation.
Les tâches de bases qu’il offre à son utilisateur lors de la création d’une
solution d’automatisation sont :
• La création et gestion de projet
• La configuration et le paramétrage du matériel et de la communication
• La gestion des mnémoniques
• La création des programmes
• Le chargement des programmes dans les systèmes cibles
• Le teste de l’installation d’automatisation
• Le diagnostique lors des perturbations des l’installation.
71. II.2. Applications du logiciel de base STEP 7
Le logiciel Step7 met à disposition les applications suivantes :
• Le gestionnaire de projet La configuration du matériel
• L’éditeur de mnémoniques
• L’éditeur de programmes CONT, LOG et LIST
• La configuration de la communication NETPRO
• Le diagnostique du matériel.
II.2.1 Editeur de
programme Les langages de base
proposés sont :
Le schéma à contact (CONT), langage graphique similaire aux schémas de circuit à
relais, il permet de suivre facilement le trajet du courant
Liste d’instruction (LIST), langage textuel de bas niveau, à une instruction par
ligne, similaire au langage assembleur
Le logigramme (LOG), langage de programmation graphique qui utilise les
boites de l’algèbre de Boole pour représenter les opérations logiques.
L’éditeur de programme permet aussi la visualisation et forçage de variables.
Figure 36 : langage de bases proposées
II.2.3 Configuration matériel
Figure 37 : Configuration matérielle CPU 316 - 2DP
72.
73. II.2.2 Editeur de mnémoniques
Il permet la gestion de toutes les variables globales. En effet il définit des désignations
symboliques et des commentaires pour les signaux du processus (entrées/sorties), les
mémentos, les blocs de données, les temporisations et les compteurs.
La table des mnémoniques qui en résulte est mise à disposition de toutes les
applications. La modification de l’un des paramètres d’une mnémonique est de ce
fait reconnue automatiquement par toutes les applications.
75. III Application
Dans cette partie on va présenter le programme élaboré gérant le
fonctionnement automatique du chargement vrac réalisé sous Step7.
III.1 Procédure suivie pour la programmation du S7-300
III.1.1 Création de l’OB principale
Le bloc d’organisation (OB1) constitue l’interface entre le système d’exploitation
et le programme qu’on a élaboré. Il est appelé par le système d’exploitation qui gère le
traitement de programme cyclique, ainsi que le comportement à la mise en route
de l’automate programmable et le traitement des erreurs.
76. Figure 39 : création d’un bloc d’organisation
III.1.2 Création d’un Blocs fonctionnels (FB)
Un bloc fonctionnel contient un programme qui est exécuté quand ce bloc
fonctionnel est appelé par un autre bloc de code. Les blocs fonctionnels facilitent la
programmation de fonctions complexes souvent utilisées.
III.1.3 Création d’une fonction (FC)
Après avoir décrit physiquement chaque appareil à commander, vous devez
créer des diagrammes d'entrées/sorties pour chaque appareil ou zone.
77. Figure 40: Diagramme correspond aux blocs de code à
Les fonctions font partie des blocs du programme. Une fonction FC est un bloc de
code sans mémoire. Ces données sont perdues à l'achèvement de la fonction.
Comme une fonction ne dispose pas de mémoire associée, on doit toujours
indiquer des paramètres effectifs pour elle.
III.2 Création de la bibliothèque sous Step7
La création d’une bibliothèque sous Step7 se manifeste dans la création des fonctions,
des
blocs fonctionnels et des blocs de données avec l’une des langages de base (CONT,
LIST...).
III.2.1 les standards :
Le but de créer un standard est de minimiser la programmation répétitive, on crée un
bloc
fonctionnelle programmé en Ladder qu’on peut utiliser pour tout les équipements qui
de
même principe qu’on va faire appel à chaque fois qu’on a besoin dans le bloc
d’organisation
OB1.
III.2.1.1 Bloc moteur
Tout d’abord on programme en langage Ladder le block fonctionnel (FB), dans
l’interface IN/OUT on introduit les entrées et sorties déclarées comme variables,
déclarant aussi d’autre bits internes dans la zones TEMP qui vont être traité à l’intérieure.
Puis on obtient un bloc qu’on déclare comme fonction qu’on paramètre par la suite
et on le fait appel dans le bloc d’organisation OB1.
78. Figure 41:Bloc moteur
III.2.1.2 Bloc séquence :
L’intérêt de ce bloc est d’organiser le démarrage et l’arrêt des équipements avec
une temporisation choisis de 10 secondes.
La figure suivante présente à gauche le bloc fonctionnel de la séquence vrac 2 et à
droite l’espace pour la programmation du standard d’une séquence vrac.
80. III.2.1.3 Bloc PID :
Les blocs fonctionnels (FB) de régulation PID comprennent les blocs pour
régulation continue (CONT_C) et pour régulation pas à pas (CONT_S) ainsi que
le bloc pour la modulation de largeur d’impulsions (PULSEGEN).
Le type de PID utilisé dans ce projet est « CONT_C » présenté par le bloc FB 41 qui
sert à régler des processus industriels à grandeurs d’entrée et de sortie continues sur les
automates programmables SIMATIC S7.
L’appel du PID peut se faire dans le bloc d’organisation (OB1) comme il peut être
appelé dans le bloc (OB35).
Figure 43 : Bloc PID
III.3 Attribution des adresses
Après la création de la bibliothèque il faut par la suite affectés les adresses des
différents capteurs, actionneurs et pré- actionneur réalisée, et pour que l’automate soit en
liaison avec la partie opérative et coordonner la succession et le déroulement des étapes
81. il faut qu’il y un échange d’informations en permanence avec la partie opérative et ce à
travers les différents capteurs et pré actionneurs qu’on doit relier à l’automate dans des
emplacements spécifiques qui correspondent à des adresses physiques sur les modules
entrées / sorties.
(Voir annexe 1 )
III.4. Domaine d'application
Une fonction contient un programme qui est exécuté quand cette fonction est appelée
par un autre bloc de code. On peut faire appel à des fonctions pour :
Ø Renvoyer une valeur de fonction au bloc appelant (exemple :
fonctions
mathématiques),
Ø Exécuter une fonction technologique (exemple : commande individuelle
avec
combinaison binaire).
82. Figure 44 : Appel de FC dans l’OB1
IV. Programme
Le programme de commande du chargement vrac est élaboré en langage de
programmation LADDER qui est le plus exploité en industrie.
IV.1 Subdivision du processus en tâches et zones
Un processus d'automatisation est constitué de différentes tâches. Il est possible de
définir même le processus le plus complexe en déterminant des zones cohérentes
au sein du processus et en subdivisant ces dernières en tâches partielles plus petites.
IV.2 Identification des zones du processus
84. Une fois le processus à commander défini, décomposez le projet en groupes ou
zones
apparentées. Comme chaque zone est à son tour subdivisée en tâches plus petites, les
tâches
nécessaires pour commander la partie correspondante du processus ne sont pas
très
complexes.
Dans ce projet on va donc créer 4 blocs fonctionnels ou programmer dans une
fonction au lieu d’utiliser un bloc :
• Bloc commande séquence
• Bloc commande moteur 1 sens.
• Bloc vanne
• Bloc PID pour réguler la position de la vanne
Figure 46 : Blocs fonctionnels
85.
86. Ø Partie supervision
V. La supervision
V .1. Qu’est-ce qu’une supervision ?
Une supervision est un système informatique plus ou moins complexe, qui a pour
objectif principal la collecte des informations du processus à surveiller. Ces
informations sont le plus souvent issues des automatismes et capteurs intelligents.
Les écrans de supervision sont placés aux postes de pilotage de la chaine
de fabrication et permettent aux opérateurs de conduire celle-ci. Ce pilotage s’effectue par
le bras d’un ou plusieurs écrans rafraîchis en temps réel.
Ø Dans l'industrie: La supervision est une technique de suivi et de
pilotage
informatique de procédés de fabrication automatisés. La supervision concerne:
Ø L’acquisition de données ; La modification manuelle ou automatique des
paramètres
de commande des processus généralement confiés à des automates
programmables.
Ø En informatique industriel: La supervision permet de surveiller et/ou de
contrôler
l'exécution de tâches du procédé.
V.2. Place de la supervision dans le système de production :
On peut déduire la place de la supervision à partir de la figure suivante :
87. Figure 47 : Place de la supervision dans le Système de Production
88. V .3. Les fonctions de la supervision
:
— piloter une ligne
— Faciliter le travail de la maintenance par :
• La gestion d’écran de conditions manquantes
• L’ horodatage et archivage des défauts
— Modifier et visualiser les recettes
V.4. L’intérêt de la supervision :
— Avoir une plus grande facilité pour adapter le poste de
conduite — Obtenir un gain de temps sur le dépannage de
l’installation
Le système de supervision industrielle est développé par différents logiciels nous citons :
Induscreen est un logiciel Monitor est un logiciel de
développé par ordinal technologie supervision de Schneider Electric.
Le logiciel de supervision Simatic PcVue est le logiciel superviseur
WinCC est le superviseur de Siemens d’ARC informatique
Figure 48 : logiciels de supervision
VI. SIMULATION DE L’APPLICATION
VI.1 Etablir une liaison directe :
Dans une première approche, on a créé une liaison directe entre WinCC et notre
automate S7. Ceci dans le but que WinCC puisse aller lire les données qui se trouvent
dans la mémoire de l’automate. Après avoir créé le projet WinCC, cliquant sur l’onglet
liaison afin de créer une nouvelle liaison.
89. VI.2 Création de la table des variables:
Maintenant que notre liaison entre notre projet WinCC et notre automate est
établie. Il nous est possible d’accéder à toutes les zones mémoire de l’automate.
• Mémoire entrée/sortie
• Mémento
• Bloc de données
Afin de faire la correspondance entre les données du projet Step7 et les données du projet
WinCC, il est possible de faire une table de correspondance des données via l’onglet Variable.
Chaque ligne correspondant à une variable de WinCC. Elle est spécifié par :
• Son nom
• La liaison vers la station
• Son type
• Son adresse
• et le taux de rafraichissement de celle-ci
Le taux de rafraichissement est le temps que doit mettre WinCC entre deux lectures
dans la mémoire de l’automate.
Après avoir suivre les numéros qui montrent successivement le chemin pour pouvoir
ouvrir la table des variables, il suffit par la suite de remplir les lignes et colonnes de
cette table par les variables utilisées dans projet.
2
91. VI.3 Création des vues :
Pour créer une vue, on insère dedans les objets dont on a besoin à l’aide de la
fenêtre d’outils, pour pouvoir représenter le process. On configure les objets en
fonction des exigences de notre process. Une vue peut être composée d'éléments
statiques et d'éléments dynamiques.
Les éléments statiques, p. ex. le texte et le graphique, ne changent pas
au ‘Runtime’.
Les éléments dynamiques varient en fonction de la procédure.
On visualise les valeurs de process actuelles à partir de la mémoire de
l'automate programmable.
La figure ci-dessous montre les étapes de la création d’une vue. Il suffit de suivre
dans la les indicateurs numérique est appuyer successivement sur les lieux qu’ils montrent.
93. VI.4 Création des alarmes:
WinCC surveille les changements de front de variables binaires sélectionnées et les
utilise comme événements de déclenchement d'alarmes.
Ce système d'alarmes permet le classement par ordre chronologique d'alarmes
en provenance des divers automates. L’affichage et la sélection des alarmes pour
l'archivage peuvent être modifiés et adaptés aux exigences de l'utilisateur.
La figure ci-dessous montre un exemple de réalisation d’une alarme ‘Arrêt d’urgence.
Création des Alarmes
Figure 51: Création d’une alarme
94. VI.5 SIMULATION
La simulation est faite par le logiciel de la supervision (Wincc flexible) après sa
liaison avec le programme du step7.
Le démarrage de l’installation du chargement en vrac se montre comme celui-ci
dans la figure suivante après que l’automate assure le près à démarrer (Rfs).
Figure 52 : Démarrage des équipements
96. L’arrêt des équipements peut se faire en tout moment et à partir du dernier équipement
mis en marche .
Figure 54 : Arrêt de la séquence
A travers cette vue générale des vannes ou à travers chaque vue à part d’une vanne on
peut commander le débit du ciment soit avec un grand débit de 70% ou un petit débit de
30% de l’ouverture de la vanne sinon l’opérateur peut entrer la valeur manuellement
98. Conclusion :
Ce chapitre présente le système d’automatisation depuis la création des blocs standards sous step 7 jusqu’à la
simulation de l’application avec Win CC
99.
100. Conclusion
générale
C’est avec enthousiasme que j’ai effectué ma formation en système
automatisés, contrôle de qualités et l’informatique industrielle à la
grande école de l’ingénierie IGA. L’intérêt que je porte à l’informatique
industrielle et aux nouvelles technologies mon permis de joindre CIMAT.
Pendant le déroulement de mon stage, j’ai eu l’opportunité de travailler
sur différents aspects avec deux équipes différentes. Le travail réalisé
s’est avéré très enrichissant pour mon expérience professionnelle aussi
bien en ce qui concerne le domaine technique que l’aspect humain.
Lors de ce stage de 4 semaines, j’ai pu mettre en pratique mes
connaissances théoriques acquises durant ma formation, de plus, je me
suis
confronté aux difficultés réelles du monde du travail et du
management
d’équipes. En effet ce stage m’a permis de découvrir le monde de
fabrication de ciment, de se familiariser avec les automates
programmables, les nouveaux équipements et instruments vue la
nouveauté de l’usine et d’apprendre certains outils.
Cette expérience nous a été en tout point très bénéfique, puisque nous
étions confrontés aux exigences de la vie professionnelle et de voir en
quoi consistait le travail d’ingénieur au sein d’une structure comme
CIMAT.
101.
102. BIBLIOGRAPHIE ET REFERENCE
www.automation.siemens.com
http://support.automation.siemen
s.com/
http://fr.wikipedia.org/wiki/
https://www.swe.siemens.com/france/
Guide et help SIMATIC
Siemens Documents de
l’usine
Flowsheet
Documents polysius
