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République Algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement sup

République Algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université ABDERAHMANE MIRA de Bejaia Faculté de Technologie Département Génie Electrique En vu de l’Obtention du Diplôme Master en électrotechnique Option : Automatismes industriels Thème : Commande et Contrôle d’un Compresseur d’Air Par Un Automate Programmable Mr. BENYOUB Youba Mr. A. MELAHI Mr. BENMOKHTAR Sofiane Mr. E. IDIR Remerciements Nous tenons à remercier Dieu tout puissant de nous avoir donné la force et la patience pour mener ce travail à terme. Nous tenons à exprimer vivement nos profondes reconnaissances à notre promoteur Mr A. MELAHI, qui nous a précieusement aidé et suivi durant la réalisation de notre modeste travail, qu’il trouve ici toute notre gratitude et notre reconnaissance pour la confiance qu’il nous a accordé. Nous remercions également notre encadreur au sein de la DRGB Mr E. IDIR, sans oublier l’ensemble du personnel technique. Notre sincère gratitude va aussi aux membres du jury, qui nous ont bien voulu nous faire l’honneur d’examiner et de juger ce présent travail. Nous remercions exceptionnellement nos professeurs qui nous ont suivis depuis le début de notre rentrée à l’université. Toute notre gratitude à tous ceux qui ont participé de prés ou de loin à l’élaboration de ce modeste travail. Dédicaces Louanges à Dieu, le seul et unique. Je dédie ce présent travail en signe de reconnaissance à mes très chers parents qui ont tout fait pour me donner une bonne éducation et me soutenir dans mes études, ainsi que leurs compréhensions et encouragements ont pu me porter pour pouvoir arriver au bout de mon travail, que Dieu les garde pour moi. A mes deux frères (Ghiles, Nabil) A mon grand père « jedi vrahem » A ma petite amie 3imou A toute ma famille A mon très cher binôme Sofiane Benmokhtar A mes amis de la chambre I410 (Bassof, Missi, Hafid) et à tous les gens de la chambre A515 (Karim, 3ami Ali, Ferhat, Mouhou) Dédicaces Louanges à Dieu, le seul et unique. Je dédie ce présent travail en signe de reconnaissance à mes très chers parents qui ont tout fait pour me donner une bonne éducation et me soutenir dans mes études, ainsi que leurs compréhensions et encouragements ont pu me porter pour pouvoir arriver au bout de mon travail, que Dieu les garde pour moi. A mes frères (Younes, Fateh, Khaled, Maamar, Hakim) A ma sœur Oualida et son mari Idris et ses deux fils (Farid, Hinda) A toute ma famille A mon très cher binôme Youba Benyoub A mes copains de chambre A515 (Karim, Ferhat, Abdelhak, Makhlouf, Ali, Mouhou). Sommaire Introduction générale .....................................................................................................................1 Chapitre I Description de système existant Introduction........................................................................................................................................2 I.1. Présentation générale de l’entreprise SONATRACH...............................................2 I.1.1. Historique................................................................................................................................2 I.1.2. Principales activités de la société .................................................................................3 I.1.2.1. Activités amont.................................................................................................................3 I.1.2.2. Activités aval .....................................................................................................................3 I.1.2.3. Activités commercialisation ........................................................................................3 I.1.2.4. Activités exploitation .....................................................................................................3 I.2. Description de la DRGB.......................................................................................................3 I.2.1. Le département maintenance ..........................................................................................3 I.2.1.1. Service Instrumentation.................................................................................................4 I.2.1.2. Service mécanique...........................................................................................................4 I.2.1.3. Service télécommunication..........................................................................................4 I.2.1.4. Service électricité.............................................................................................................4 I.2.1.5. Service Plan et méthode................................................................................................5 I.3. Description du terminal marin de Bejaia .......................................................................5 I.3.1 Terminal Nord........................................................................................................................5 I.3.2. Terminal Sud .........................................................................................................................5 I.4. Présentation de processus.....................................................................................................6 I.5. Description de compresseur ................................................................................................6 I.5.1. Moteur principal et éléments de compression..........................................................8 I.5.2. Moteur du ventilateur.........................................................................................................9 I.5.3. Pompe à l’huile.................................................................................................................. 10 I.5.4. Les filtres.............................................................................................................................. 10 I.5.4.1. Filtre d’aspiration d’air............................................................................................... 10 I.5.4.2. Filtre à l’huile ................................................................................................................. 11 I.5.4.3. Filtre d’entrée des sécheurs....................................................................................... 11 I.5.4.4 Filtre de sortie des sécheurs ....................................................................................... 11 I.5.5. Réfrigérants......................................................................................................................... 12 I.5.6. Séparateur d’humidité..................................................................................................... 12 I.5.7. Electrovanne de purge et de décharge...................................................................... 13 I.5.8. Les capteurs......................................................................................................................... 14 I.5.8.1. Détecteur de température........................................................................................... 14 I.5.8.2. Détecteur de pression (pressostats)........................................................................ 14 I.5.8.3. Transmetteurs de pression......................................................................................... 15 I.5.8.4. Détecteur de vibration................................................................................................. 15 I.5.8.5. Détecteur de niveau...................................................................................................... 15 I.5.9. contrôleur électronique................................................................................................... 15 I.6. Cahier des charges................................................................................................................ 16 I.6.1. Démarrage............................................................................................................................ 16 I.6.2. Régulation de pression.................................................................................................... 16 I.6.3. Arrêt ....................................................................................................................................... 17 I.6.4. Arrêt d’urgence.................................................................................................................. 17 I.7. Réseau d’air ............................................................................................................................ 17 I.8. Système de lubrification .................................................................................................... 18 I.9. Système de régulation......................................................................................................... 20 I.9.1. Circulation de l’air à la mise à vide........................................................................... 20 I.9.2. Circulation de l’air à la mise en charge ................................................................... 21 I.10. Problématique...................................................................................................................... 22 I.11. Solution.................................................................................................................................. 22 Chapitre II Généralités sur l’automatisme Introduction..................................................................................................................................... 23 II.1. Caractéristiques d’un automatise.................................................................................. 23 II.2. Généralités sur l’automatisme ....................................................................................... 23 II.3. Structure d’un automatisme............................................................................................ 24 II.4. Mise en œuvre d’un automatisme ................................................................................ 25 II.5. Automate programmable industriel............................................................................. 25 II.5.1. Caractéristiques générales ........................................................................................... 26 II.5.2. Architecture d’un automate programmable industriel ..................................... 26 A. Aspect extérieur ...................................................................................................................... 26 B. Aspect intérieur ....................................................................................................................... 28 II.6. langages de programmation des API .......................................................................... 30 II.6.1. GRAFCET ou SFC......................................................................................................... 30 II.6.1.1. Structure graphique du GRAFCET et représentation................................... 30 II.6.1.2. Les macro-étapes......................................................................................................... 32 II.6.1.3. GRAFCET hiérarchisé.............................................................................................. 32 II.6.1.4. Règles d’évolution...................................................................................................... 32 II.6.2. Les diagrammes à relais ou schéma à contacts................................................... 33 II.6.3. Schéma par bloc ou FBD............................................................................................. 35 II.6.4. Texte structuré ou ST .................................................................................................... 35 II.6.5. Liste d’instructions ou IL............................................................................................. 35 II.7. Programmation des automates....................................................................................... 35 II.8. Critères de choix d’un automate................................................................................... 35 Conclusion....................................................................................................................................... 36 Chapitre III Elaboration des GRAFCETs Introduction..................................................................................................................................... 37 III.1. Elaboration des GRAFCETs ........................................................................................ 37 III.1.1. Présentation de logiciel AUTOMGENE 8.......................................................... 37 III.1.1.1. Le navigateur d’AUTOMGEN ............................................................................ 38 III.1.1.2. Ajouter un nouveau folio........................................................................................ 38 III.1.1.3. Dessiner un programme .......................................................................................... 39 III.1.1.4. Exécution d’un programme ................................................................................... 40 III.1.1.5. Mettre fin à l’exécution........................................................................................... 40 III.1.1.6. La norme utilisée dans le logiciel AUTOMGEN 8 ..................................... 40 III.1.2. GRAFCET du compresseur ...................................................................................... 42 III.1.2.1. GRAFCET de la mise en marche et l’arrêt de compresseur .................... 43 III.1.2.2. GRAFCET de fonctionnement global............................................................... 44 III.1.2.3. GRAFCET de la séquence d’arrêt ...................................................................... 45 III.1.2.4. GRAFCET pour le moteur principal ................................................................. 46 III.1.2.5. GRAFCET de la pompe à huile........................................................................... 47 III.1.2.6. GRAFCET des ventilateurs................................................................................... 47 III.1.2.7. GRAFCET des trois modes de fonctionnement............................................ 48 III.1.2.8. GRAFCET des électrovannes de décharge..................................................... 49 III.1.2.9. GRAFCET des électrovannes de purge............................................................ 49 III.1.2.10. GRAFCET de l’arrêt d’urgence........................................................................ 50 III.2. Simulation des GRAFCETs.......................................................................................... 50 Conclusion....................................................................................................................................... 51 Chapitre IV Programmation et simulation Introduction..................................................................................................................................... 52 IV.1. Présentation du logiciel de programmation STEP 7........................................... 52 IV.1.1. Utilisation du STEP 7.................................................................................................. 52 IV.1.1.1. Bloc utilisateur ........................................................................................................... 53 IV.1.1.2. Bloc système pour fonctions standard et fonction système ..................... 54 IV.1.1.3. Langage de programmation STEP 7 ................................................................ 54 IV.1.1.4. Mémentos .................................................................................................................... 54 IV.1.1.5. Mnémoniques ............................................................................................................ 55 IV.1.1.6. Différents types de variables contenues dans STEP 7 ............................... 55 IV.1.2 Operations des CPU S7 .............................................................................................. 56 IV.2 Programmation ................................................................................................................... 56 IV.2.1 Schéma à contact ........................................................................................................... 56 IV.2.2. Exemple de programmation en LADDER ......................................................... 57 IV.3. Simulation du programme avec S7-PLCSIM ...................................................... 70 IV.3.1. Présentation du S7-PLCSIM ................................................................................... 70 IV.3.2. Ouverture de l’API de simulation et chargement du programme élaboré .............................................................................................................................................................. 70 IV.3.2.1. Ouverture de l’AP S7-PLCSIM ......................................................................... 70 IV.3.2.2. Chargement du programme................................................................................... 71 IV.3.2.3. Configuration de l’AP de simulation ............................................................... 71 IV.3.3. Exécution du programme........................................................................................... 72 IV.3.3.1. Choix du mode d’exécution ................................................................................. 72 IV.3.3.2. Démarrage de l’exécution du programme....................................................... 72 Conclusion....................................................................................................................................... 73 Conclusion générale Conclusion générale .................................................................................................................... 74 Liste des figures Chapitre I Figure I.1. La structure de département maintenance .....................................................4 Figure I.2. Terminal marin de Bejaïa ......................................................................................5 Figure I.3. Les différents composants du compresseur ...................................................7 Figure I.4. Moteur d’entrainement du compresseur ........................................................8 Figure I.5. Moteur d’entraînement du ventilateur .............................................................9 Figure I.6. Pompe à huile .......................................................................................................... 10 Figure I.7. Filtre d’aspiration d’air ....................................................................................... 11 Figure I.8. Filtre à l’huile ......................................................................................................... 11 Figure I.9. Réfrigérant d’air .................................................................................................... 12 Figure I.10. Séparateur d’humidité ...................................................................................... 13 Figure I.11. Electrovanne ......................................................................................................... 13 Figure I.12. Transmetteur de pression ................................................................................ 15 Figure I.13. Tableau de commande ...................................................................................... 16 Figure I.14. Réseau d’air .......................................................................................................... 17 Figure I.15. Système de lubrification ................................................................................... 19 Figure I.16. Système de régulation ..................................................................................... 20 Chapitre II Figure II.1. Structure d’un système automatisé .............................................................. 24 Figure II.2. Situation de l’automate dans un système automatisé de production .............................................................................................................................................................. 25 Figure II.3. Automate de type compact (siemens) ......................................................... 27 Figure II.4. Automate type modulaire (siemens)............................................................. 27 Figure II.5. Structure interne d’un automate programmable ..................................... 28 Figure II.6. Représentation d’un GRAFCET ................................................................... 31 Figure II.7. Eléments constitutifs : contacts (entrées) .................................................. 33 Figure II.8. Eléments constitutifs : bobine (sorties) ...................................................... 34 Figure II.9. Exemples utilisant les fonctions logiques de base ................................. 34 Chapitre III Figure III.1. Fenetre principal du logiciel AUTOMGEN 8 ....................................... 38 Figure III.2. Ajout d’un folio .................................................................................................. 39 Figure III.3. Dessin avec l’assistant ..................................................................................... 39 Figure III.4. GRAFCET de compresseur (vu d’ensemble) ........................................ 42 Figure III.5. GRAFCET de mise en marche et de l’arrêt ............................................ 43 Figure III.6. GRAFCET de fonctionnement global ...................................................... 44 Figure III.7. GRAFCET de la séquence d’arrêt .............................................................. 45 Figure III.8. GRAFCET de moteur principal ................................................................... 46 Figure III.9. GRAFCET de la pompe à huile ................................................................... 47 Figure III.10. GRAFCET des ventilateurs ........................................................................ 47 Figure III.11. GRAFCET des trois modes de fonctionnement ................................. 48 Figure III.12. GRAFCET des électrovannes de décharge .......................................... 49 Figure III.13. GRAFCET des électrovannes de purge .................................................. 49 Figure III.14. GRAFCET d’arrêt d’urgence ..................................................................... 50 Figure III.15. Simulation sous AUTOMGEN (vue d’ensemble) ............................. 50 Chapitre IV Figure IV.1. GRAFCET de fonctionnement global ....................................................... 57 Figure IV.2. Fenêtre de chargement et de simulation du programme .................... 71 Figure IV.3. Démarrage de l’exécution du programme................................................ 72 Liste des tableaux Tableau I.1. Caractéristiques de uploads/Geographie/ commande-et-controle-d-x27-un-compresseur-d-x27-air-par-un-automate-programmable 1 .pdf