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Analyse et solution d’automatisation d’une remplisseuse d’eau de 5L au niveau d

Analyse et solution d’automatisation d’une remplisseuse d’eau de 5L au niveau de CORDIAL Réalisé par : IBERRAKEN Sofiane KHENOUS Toufik Encadré par: Mr: TAZERART Farid Mr: TIAB Nabil Mr: TOUAHRI Djamel REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DEL’ENSEIGNEMENTSUPERIEUR ET DE LA RECHERCHESCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE BEJAIA FACULTE DE LA TECHNOLOGIE Département GENIE ELECTRIQUE Option Réseau Electrique Projet de fin du cycle En vue de l’obtention du diplôme de Master THEME Promotion 2014 REMERCIEMENTS Nous tenons à remercier tout premièrement Dieu le tout puissant pour la volonté, la santé et la patience, qu'il nous a donné durant toutes ces longues années. Aussi, nous tenons également à exprimer nos vifs remerciements à nos promoteurs Mr TAZERART et Mr TIAB. S pour leurs conseils, leur disponibilité et la confiance qu’ils nous ont accordés.et spécial remerciement à Mr TOUAHRI D. Nos remerciements à tous les membres du jury qui ont accepté d’examiner notre travail. nous adressons nos remerciements à tous membres de jury qui nous faisons le grand honneur en acceptant de juger ce travail, espérons qu’il soit digne de leurs intérêts. Nous tenons à remercier vivement toutes les personnes qui nous ont aidés à élaborer et réaliser ce mémoire, ainsi à tous ceux qui nous ont aidés de près ou de loin à accomplir ce travail. Dédicace La place de l’homme dans la vie est marquée non par ce qu’il sait, mais par ce qu’il veut et ce qu’il peut. A ma Tendre Maman A mon chère Père et ma grande mère A la mémoire de mes grands parents qui m’ont chère A mes chères Sœurs, Nadia et Karima A mes chers frères, Chafaa, Fateh et Nacer A Mes neveux Rayane, Amel et Cérine A Dyhia plus particulièrement et à toute sa famille A mon ami Toufik avec lequel j’ai eu le plaisir de travailler et à toute sa famille. A toute ma famille, cousins et oncles A mes Amis Et surtout un grand merci pour Djamel et Nabil Sofiane Dédicaces A mes très chers parents qui n’ont jamais cessé de me soutenir tout au long de mon parcours d’étude. A ma grande mère. A mon frère Karim. A mes sœurs Souad et Hakima. A Habiba plus particulièrement et à toute sa famille A mon ami du parcours Sofiane avec lequel j’ai eu le plaisir de travailler et à toute sa famille. Et mes copains Yazid et Nassim et a tout(e)s mes ami(e)s. Et surtout un grand merci pour Djamel et Nabil Que dieu, le tout puissant, vous préserve et vous procure santé et longue vie afin que je puisse à mon tour vous combler. Toufik Liste des symboles 1 PET : Poly téréphtalate d’éthylène. 2 S.A.R.L. : société à responsabilité limite. 3 AM : accompagnement moteur. 4 API : Automate programmable industriel. 5 MPI : Multi Point Interface. 6 NL : Niveau logique. 7 E/S : Entrée/ sortie. 8 SM : module entrée sortie. 9 TOR : Tout ou Rien. 10 CPU : Central processing unite. 11 PLC : Programmable Logico Controller. 12 I : adresse d’entrées. 13 Q : adresse de sorties. 14 TCP: Transmission control protocol. 15 IP: Internet protocol. 16 LD: Ladder Diagram. 17 IL: Instruction List. 18 ST: Structured text. 19 FBD: Function Bloc Diagram. 20 NF: Normalement fermé. 21 NO: Normalement Ouvert. 22 SB: Signal Board. 23 CB: Communication Board. 24 CM: Module de communication. 25 TAI: Totally integrated automation portal. 26 OB: Bloc Organisation. 27 FB : Bloc de fonction. 28 FC : Fonction. 29 DB : Bloc de données. 30 PG : cancelle programmation. 31 OP : pupitre operateur. 32 IHM : Interface Homme-Machine. 33 GRAFCET: Graf de Commande Etapes-Transition. 34 CTU : Comptage. Liste des figures Chapitre I Figure I.1: Organigramme de la SARL CORDIAL. ................................................................................... 4 Figure I.2: Vue générale d’une remplisseuse rotative................................................................................. 5 Figure I.3: Technique de soutirage.............................................................................................................. 5 Figure I.4: Remplisseuse linéaire................................................................................................................ 6 Figure I.5: Remplisseuse à niveau. ............................................................................................................. 7 Figure I.6: Remplisseuse à débitmètre........................................................................................................ 8 Figure I.7: Remplisseuse pondérale............................................................................................................ 9 Figure I.8: Remplisseuse rotative Mécanique volumétrique..................................................................... 10 Figure I.9: Remplisseuse linéaire Mécanique volumétrique..................................................................... 10 Figure I.10: Description schématique du système actuel.......................................................................... 12 Chapitre II Figure II.1: Fusible. .....................................................................................................................14 Figure II.2: Sectionneur porte fusible..........................................................................................14 Figure II.3: Relais thermique.......................................................................................................15 Figure II.4: Relais de protection. .................................................................................................15 Figure II.5: Le sectionneur ..........................................................................................................16 Figure II.6: Disjoncteur magnétothermique. ...............................................................................16 Figure II.7: Relais magnétique. ...................................................................................................17 Figure II.8: Relias temporisé. ......................................................................................................17 Figure II.9: Contacteur.................................................................................................................18 Figure II.10: Variateur de fréquences (variateurs de vitesses). ...................................................18 Figure II.11: Electrovanne...........................................................................................................19 Figure II.12: Utilisation d’un micro-ordinateur comme pupitre opérateur..................................19 Figure II.13: Bloc d’alimentation. ...............................................................................................20 Figure II.14: Transformateurs......................................................................................................20 Figure II.15: Redresseur. .............................................................................................................21 Figure II.16: Rôle d’un capteur. ..................................................................................................22 Figure II.17: Capteur tout ou rien................................................................................................23 Figure II.18: Capteur analogique.................................................................................................23 Figure II.19: Capteur numérique. ................................................................................................23 Figure II.20: La sonde..................................................................................................................24 Liste des figures Figure II.21: Moteur asynchrone. ................................................................................................25 Figure II.22: Vérin simple effet...................................................................................................26 Figure II.23: Vérin double effet...................................................................................................26 Figure II.24: Différents type de compresseur..............................................................................28 Figure II.25: Pompe.....................................................................................................................28 Figure II.26: Convoyeur. .............................................................................................................29 Figure II.27: Les boutons poussoirs.............................................................................................29 Figure II.28: Schéma de puissance. .............................................................................................30 Figure II.29: Connexion des moteurs et pompes avec l’API.......................................................30 Figure II.30: Les capteurs E/S TOR. ...........................................................................................31 Figure II.31: Les boutons de commande. ....................................................................................31 Figure II.32: Gestion de Niveau. .................................................................................................32 Figure II.33: Vue de la CPU 1212c. ............................................................................................32 Figure II.34: Module E/S (SM1223c)..........................................................................................33 Figure II.35: Connexion des vérins avec l’API. ..........................................................................33 Chapitre III Figure III.1: Structure interne d’une API ....................................................................................37 Figure III.2: Structure de fonctionnement d’un automate...........................................................37 Figure III.3: Automate S7-1200. .................................................................................................38 Figure III.4: Vue de la CPU 1212c..............................................................................................39 Figure III.5: Configuration des appareils ....................................................................................40 Figure III.6: Carte mémoire SIMATIC. ......................................................................................41 Figure III.7: Vue du portail. ........................................................................................................45 Figure III.8: Blocs de configuration............................................................................................48 Figure III.9: Structure d’un système automatisé. ........................................................................51 Figure III.10: Etape initiale, étape, étape active..........................................................................52 Figure III.11: Franchissement d’une transition. ..........................................................................53 Chapitre IV Figure IV.1: GRAFCET principale..............................................................................................55 Figure IV.2: Grafcet de la trémie.................................................................................................56 Figure IV.3: Grafcet de la cuve....................................................................................................57 Liste des figures Figure IV.4: Grafcet de défaut à l’entrée.....................................................................................58 Figure IV.5: Grafcet de défaut à la sortie. ...................................................................................58 Figure IV.6: Vue portail..............................................................................................................60 Figure IV.7: Choix d’un API. ......................................................................................................61 Figure IV.8: Configuration du matériel. ......................................................................................61 Figure IV.9: Table de variables. ..................................................................................................62 Figure IV.10: Choix des blocs. ....................................................................................................63 Figure IV.11: Paramètre du bloc FB1..........................................................................................66 Figure IV.12: Création d’une liaison. ..........................................................................................73 Figure IV.13: Table des variables................................................................................................74 Figure IV.14: Vue générale..........................................................................................................74 Figure IV.15: Configuration des champs E/S..............................................................................75 Figure IV.16: Configuration de l’animation des éléments du processus.....................................75 Figure IV.17: Vue générale de notre banc d’essai.......................................................................77 Liste des tableaux Chapitre III Tableau III.1: Caractéristique technique de la CPU 1212C .............Erreur ! Signet non défini.3 Tableau III.2: Alimentation électrique...............................................Erreur ! Signet non défini. Tableau III.3:Types de variables utilisées en step7............................Erreur ! Signet non défini. Sommaire INTRODUCTION GENERALE Introduction générale.......................................................................................................................1 CHAPITRE I: Généralité sur les remplisseuses et description du système actuel I.1. Introduction...............................................................................................................................2 I.2.Présentation de l’entreprise........................................................................................................2 I.3. Les remplisseuses .....................................................................................................................5 I.3.1.Les remplisseuses rotatives.................................................................................................5 I.2.2.Les remplisseuses linéaires .................................................................................................6 I.4.Systèmes de remplissage ...........................................................................................................6 I.4.1.Remplisseuse à niveau ........................................................................................................7 I.4.2. Remplisseuse à débitmètre:................................................................................................8 I.4.3. Remplisseuse pondérale .....................................................................................................9 I.4.4. Remplisseuse volumétrique.............................................................................................10 I.4.4.1. Remplisseuse rotative mécanique volumétrique .................................................10 I.4.4.2. Remplisseuse linéaire mécanique volumétrique..................................................10 I.5.Description du fonctionnement du système actuel ..................................................................11 I.6.Problématique ..........................................................................................................................13 I.7.Cahier des charges ...................................................................................................................13 I.8.Conclusion ...............................................................................................................................13 CHAPITRE II : Identification des équipements et élaboration des schémas électriques II.1. Introduction ...........................................................................................................................14 II.2.Identification des équipements servant au bon fonctionnement de la remplisseuse d’eau ....14 II.2.1. Elément pour fonction de sécurité ..................................................................................14 Les fusibles .................................................................................................................14 Sectionneur porte fusible ............................................................................................14 Relais thermique .........................................................................................................15 Relais de sécurité ........................................................................................................15 II.2.2.Elément pour fonction de coupure...................................................................................16 Sommaire Le sectionneur.............................................................................................................16 Disjoncteur magnétothermique...................................................................................16 Protection par disjoncteur ...........................................................................................16 II.2.3.Elément pour fonction de commande ..............................................................................17 Relais électromagnétique (relais de commande) ........................................................17 Relais temporisé..........................................................................................................17 Contacteur...................................................................................................................18 Variateurs de fréquences.............................................................................................18 Les électrovannes........................................................................................................19 Micro-ordinateur.........................................................................................................20 II.2.4.Elément pour fonction d’alimentation .............................................................................20 Bloc d’alimentation.....................................................................................................20 Transformateurs ..........................................................................................................21 Redresseur...................................................................................................................22 II.2.5.Elément pour fonction de détection.................................................................................22 Définition....................................................................................................................22 Principales caractéristiques d’un capteur....................................................................22 Familles des capteurs ..................................................................................................23 II.2.5.1.Les capteurs TOR................................................................................................23 II.2.5.2.Capteurs analogique ............................................................................................23 II.2.5.2.Capteur numérique ..............................................................................................24 Choix d’un capteur......................................................................................................24 II.2.6.Elément pour fonction des actionneurs............................................................................25 Moteur asynchrone......................................................................................................25 II.2.6.2.Le vérin pneumatique linéaire.............................................................................25 II.2.6.3.Les distributeurs pneumatiques...........................................................................27 II.2.6.4.Générateur d’air comprimé .................................................................................27 II.2.6.5.Les compresseurs ................................................................................................27 II.2.6.6.Pompes ................................................................................................................28 II.2.6.7.Convoyeurs..........................................................................................................29 II.3. Eléments du pupitre...............................................................................................................29 II.3.1. Boutons poussoirs et voyants ................................................................................29 II.4. Elaboration des schémasélectrique de l’installation..............................................................30 Sommaire II.4.1.Schéma de puissance de notre installation.......................................................................30 II.4.2.Schémas de commande....................................................................................................31 II.5.Conclusion..............................................................................................................................34 CHAPITRE III : Automate programmable S7-1200 et logiciels associés III.1 Introduction...........................................................................................................................35  Historique......................................................................................................................35  Définitions.....................................................................................................................36 III.1.1 Architecture des automates.............................................................................................36 III.1.2 Principe de fonctionnement d’un automate…………………………………………. 37 III.1.3Présentation de l’automate S7-1200................................................................................38 III.1.3.1Présentation de la CPU S7-1212C ......................................................................39 III.1.3.2Modes de fonctionnement de la CPU .................................................................39 III.1.3.3Configuration des appareils ................................................................................40 III.1.3.4Langages de programmation...............................................................................41 Liste d’instructions (IL : Instruction List) ..................................................................41 Langage à contacts (LD : LadderDiagram) ................................................................41 Blocs Fonctionnels (FBD : Function Bloc Diagram) .................................................42 III.1.3.5Caractéristiques technique de la CPU S7-1200 .................................................43 III.2Description du logiciel STEP 7..............................................................................................44 III.2.1Présentation des différentes opérations utilisables en S7 :..............................................45 III.2.2Utilisation de STEP7 .......................................................................................................46 III.2.2.1Types de variable utilisées en STEP7.................................................................46 III.2.2.2 Adressage absolu et adressage symbolique .......................................................46 III.2.2.3 Mnémoniques.....................................................................................................47 III.2.2.4 Mémentos...........................................................................................................47 III.2.2.5 Blocs utilisateurs................................................................................................47 III.2.3 Organisation d’un programme utilisateur.......................................................................48 III.2.4 Interface MPI (interface multipoint)...............................................................................49 III.3 Description du WinCC..........................................................................................................49 III.3.1 La supervision.................................................................................................................49 III.3.2Représentation du process ...............................................................................................49 Sommaire III.3.3 Commande du processus ................................................................................................49 III.3.4Vue des alarmes...............................................................................................................49 III.4 Systèmes automatisés............................................................................................................50 III.4.1 Définition de l’automatisation........................................................................................50 III.4.2 Objectif de l’automatisme ..............................................................................................50 III.4.3 Structure d’un système automatisé.................................................................................50 uploads/Geographie/ analyse-et-solution-d-x27-automatisation-d-x27-une-remplisseuse-d-x27-eau-de-5l-au-niveau-de-cordial.pdf