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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Année Universitaire 2017 / 2018 UNIVERSITE LARBI TEBESSI - TEBESSA FACULTE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE MEMOIRE DE FIN D'ETUDES POUR L'OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN AUTOMATIQUE ET SYSTEMES THEME Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Présenté par le binôme : - Aida DAGHMOUS - Houda LOUCIF Devant le jury : Dr. Lotfi HOUAM Président Dr. Toufik THELAIDJIA Examinateur Dr. Youcef SOUFI Rapporteur i Remerciements Louange à Allah le tout puissant qui m'a accordé la foi, le courage et la patience pour mener à bien ce travail. Je tiens à remercier infiniment mon encadreur, Dr. Youcef SOUFI, pour son aide, sans réserve, sa patience et ses conseils précieux qui m’ont été très utiles. Je remercie également les membres du jury qui m'ont honoré en acceptant de juger et d’enrichir ce travail. Ces remerciements vont aussi à toute ma famille, et tous mes amis pour leur aide et leur soutien. Je tiens à remercie également tous mes enseignants. Daghmous Aida Loucif Houda Dédicace A ma chère et adorable père ‘’Salah’ en témoignage de ma grande affection. A ma chère et adorable mère ‘’Saliha’’ en témoignage de ma grande affection. A mes soeurs: Dhikra et Douaa, pour leurs soutiens morales. A mon frère : Hamza, Abd elhake. A tous les membres de ma famille. A tous mes amis surtout : Sabre, Rahma, Khawla, A mon amie est aussi binôme « HOUDA » Mes camarades de la promotion 2017-2018. A tous les personnes que j’aime. Je dédiece travail. AIDA Dédicace A ma chère et adorable père ‘’Oumar’ en témoignage de ma grande affection. A ma chère et adorable mère ‘’Hneya’’ en témoignage de ma grande affection. A mes soeurs: Noura , Dalila, Houria, Chefia pour leurs soutiens morales. A mon frère : yousef A tous les membres de ma famille. A tous mes amis surtout : Rahma A mon amie est aussi binôme « AIDA» Mes camarades de la promotion 2017-2018. A tous les personnes que j’aime. Je dédiece travail. HOUDA SOMMAIRE Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Sommaire Sommaire Remerciements Dédicace Notations et abréviations i Liste des figures iv Liste des Tableaux ix Introduction générale Chapitre 1 I Généralités sur les Automates Programmables Industriels I.1 Introduction 1 I.2 Objectifs de l’automatisation 1 I.3 Structure d’un système automatisé 1 I.4 Description du système automatisé 2 I.5 Structure des systèmes 2 I.5.1 Notion de système 2 I.5.1.1 U Une partie opérative (P.C ) 3 I.5.1.2 Une partie commande (P.C) 5 I.5.1.3 Frontière PC – PO 5 I.5.1.4 Interface Homme Machine 5 I.6 L’automate Programmable Industriel 6 I.6.1 Introduction 6 I.6.2 L’automate programmable industriel (API) 6 I.6.3 La logique câble 8 I.6.3.1 Difficultés et problèmes de la logique câble 8 I.6.4 La logique programmée 8 Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Sommaire I.7 Architecture des automates programmables industriels 8 I.7.1 Structure extérieure 8 I.7.1.1 Type compact 8 I.7.1.2 Type modulaire 9 I.8 Choix d'un automate programmable 9 I.9 Présentation de l’automate S7 – 300 9 I.9.1 Modularité 10 I.9.1.1 Module d’alimentation 10 I.9.1.2 Unités centrales (CPU) 10 I.9.1.3 Coupleur (IM) 11 I.9.1.4 Module communication (CP) 11 I.9.1.5 Modules de fonctions (FM) 11 I.9.1.6 Modules de signaux (SM) 11 I.9.1.7 Modules de simulation (SM 374) 12 I.10 Architecture matérielle des API 12 I.10.1 Description générale 12 I.10.2 Cartes d’entrées TOR 13 I.10.3 Cartes de sorties TOR 13 I.10.4 Cartes d’entrées/sorties analogiques 16 I.10.5 Cartes d’entrées/sorties complexes 17 I.10.6 Les avantages d’un automate programmable industriel 18 I.11 Conclusion 18 Chapitre 2 II Le Grafcet et schémas électrique II.1 Introduction 19 II.2 Grafcet 19 Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Sommaire II.2.1 Description du GRAF 19 II.2.1.1 Les étapes 19 II.2.2 Les liaisons orientées 20 II.2.3 Notion des entrée /sorties 21 II.2.4 Les actions 21 II.2.5 Les réceptivités 21 II.3 Les règles d’évolution du GRAFCET 21 II.3.1 Règle N°1 – Condition initiale 22 II.3.2 Règle N°2 – Franchissement d’une transition 22 II.3.3 Règle N°3 –Evolution des étapes actives 22 II.3.4 Règle N°4 – Franchissement simultané 22 II.3.5 Règle N°5 – Conflit d’activation 22 II.4 Cahier de charge 23 II.4.1 L’installation comporte 23 II.4.1.1 L’opérateur dispose 23 II.4.2 Principe de fonctionnement 23 II.4.2.1 Pressostat B1 (manque d’eau) 24 II.4.2.2 Pressostat B2 et B3 24 II.4.2.3 Pressostat B4 24 II.5 le schéma de puissance et de commande 25 II.5.1 Le Schéma de puissance 25 II.5.2 Schéma de Commande 26 II.6 Les entrées et les sorties du programme 27 II.6.1 Les entrées 27 II.6.2 Les sorties 27 II.7 Table des mnémoniques 28 II.8 Câblage des entrées et sorties aux définit adresses attribués 28 II.9 Conversion du schéma électrique établi en langage à contact 30 II.10 Graphcet de point de vue commande 32 Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Sommaire II.11 Modélisation du processus de station de pompage 34 II.11.1 graph 7 de la station de pompage 34 II.12 Conclusion 36 Chapitre 3 III Le Grafcet et schémas électrique (Etude du cas Considéré) III.1 Introduction 37 III.2 Programmation de l’automate S7 – 300 37 III.2.1 Logiciel de programmation 37 III.2.2 Les langages de programmation 37 III. 2.2.1 Le langage à CONT 37 III.2.2.2 Le langage LOG 38 III.2.2.3 Le langage LIST 38 III.3 Création d’un projet avec STEP7 38 III.4 Installation du logiciel STEP 7 39 III.5 Transfert du programme dans l'automate programmable 39 III.5.1 Mise en œuvre du système automatisé 40 III.6 Programmation sous Step 7 40 III.6.1 Démarrage de Step 7 40 III.6.2 Création d’un nouveau projet 41 III.6.3 Configurations matérielles 41 III.6.4 Création de tables des mnémoniques 43 III.6.5 Les tables des mnémoniques 44 III.6.6 Création d’un bloc de donnée ’DB’ 45 III.6.6 Tableau de bloc de donnée d’instance 45 III.7 Création d’un bloc d’organisation ‘OB’ 46 III.7.1 création d’une Fonction ‘FC’ 47 III.7.2 Création d’une fonctionnel ‘FB’ 48 III.7.3 Gestionnaire de projet SIMATIC 48 III.7.4 Organisation générale du programme 49 III.8 Simulation du programme avec S7-PLCSIM 49 Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Sommaire III.8.1 Présentation de S7-PLCSIM 49 III.8.2 Chargement du programme 50 III.8.3 Configuration du simulateur 50 III.8.3.1 Exécution du programme 51 III.9 Langages de programmation des API 52 III.9.1 Le langage LADER (LD) 52 III.9.2 Les composants du langage 53 III.10 Simulation du programme élaboré par langage a contact 53 III.10.1 Commande et signalisation de la station de pompage considérée 53 III.10.2 Simulation du bloc fonctionnel FB du programme 57 III.11 Simulation du programme élaboré par graph 58 III.12 Conclusion 61 Chapitre 4 IV Supervision du système étude par Wincc IV.1 Introduction 62 IV.2 La supervision 62 IV.2.1 Présentation de logiciel Wncc Flexible 62 IV.2.2 Critères de choix de Wincc Flexible 62 IV.2.3 Intégration de Wincc Flexible dans le STEP7 62 IV.2.4 La mise en route de Wincc Flexible 63 IV.3 Programmation sous Wincc Flexible 63 IV.3.1 Démarrage de Wincc Flexible 63 IV.3.2 Création d’un projet « Wincc Flexible » 63 IV.3.2.1 Démarrez Wincc Flexible 63 IV.3.3 Enregistrement du projet 64 IV.3.4 Sélection du pupitre 65 IV.3.5 Création des variables 66 IV.3.6 Création des éléments d’entrées et sorties 67 IV.4 Elaboration de la supervision de station de pompage 68 IV.5 Conclusion 69 Conclusion générale Commande et supervision d’un système industriel par Automate programmable Notations et abréviations i Notations et Abréviations Automate Programmable Industriel : API Interface Homme Machine : IHM Partie Opérative : P.O Partie Interface : P.I Partie Commande : P.C Tout ou Rien : TOR Central Processing Unit : CPU Carte de Communication (Communication Processors) : CP Entrée/Sortie : E/S Power Sapply (Alimentation) : PS Digital Input (Entrées TOR) : DI Digital Output (sortie TOR) : DO Analog Input (Entrée Analogique) : AI Analog Input (Sortie analogique) : AO Programmation Logiciel Controller : PLC Alternatife Current : AC Dierct Curent : DC Convertisseur Analogique Numérique : CAN Convertisseur Numérique Analogique : CNA Moteur Asynchrone : MAS Commande et supervision d’un système industriel par Automate programmable Notations et abréviations ii Interface Module (Coupleur) : IM Signal Module : SM transitions : tr Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition : GRAFCET Etape : Xi Condition : C Delay : D limité : L Bloc d’organisation : OB Bloc Fonctionnel : FB Fonction : FC Blocs de Données : DB Bloc Fonctionnel Système : SFB Ladder Diagram : LD Structured Text : ST Fonction Système : SFC langage à contacts : CONT Langage Liste : LIST portes logiques : LOG Step7 : S7 Lompe : H Commande et supervision d’un système industriel par Automate programmable Notations et abréviations iii Pompe : PPE Mémentos (lecture dans la mémoire interne) : M Instruction List : IL Fontion Bloc Diagram : FBD Commande et Supervision d’un système industriel par Automate programmable Liste des figures iv Liste des figures Figure Titre Page Chapitre 1 Figure. I.1 : Structure d’un système automatisé. ……………………………………………… 1 Figure. I.2 : Le schéma fonctionnel PC-PO du système ……………………………………… 2 Figure. I.3 : Système automatisé ………....................................................………………… 2 Figure. I.4 : uploads/Geographie/ automate.pdf