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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 Abderrahmane MIRA de Bejaia Faculté de Technologie Département d’Automatique, Télécommunication et Electronique MÈMOIRE DE FIN D’ÈTUDES En vue de l’obtention du diplôme de Master en Automatique THÈME  Réalisé par :  Encadré par :  Mr. MELLALI Sofiane  Mr. YOUSFI Lounis  Mr. H. HADDAR  Mr. S. BENMMAMAR Etude de l’automatisation et de la supervision d’un procédé de lavage de filtres Niagara à CEVITAL - TIA PORTAL V12 - ,, Promotion 2017 Remerciement De par le nom de Dieu tout miséricordieux et tout compatissant. Nous tenons tout d’abord à remercier Dieu tout puissant, de nous avoir armés de courage, de patience et santé pour y parvenir au bout de ce modeste travail. Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à notre promoteur Monsieur HADDAR de l’université de Bejaia pour nous avoir encadré durant notre projet de fin d’études et nous conseillé tout le long de notre travail. Nous tenons aussi à remercier chaleureusement les membres de jury pour l’honneur qu’ils nous ont fait en acceptent d’évaluer notre projet. Nous présentons enfin, notre profonde gratitude à notre famille, ainsi qu’à tous ceux qui nous ont aidés de loin ou de près à réaliser ce travail. Sofiane & Lounis Dédicace C’est avec profonde gratitude que je dédie cet humble travail : A mon père que j’aurais aimé qu’il soit parmi nous, que dieu l’accueil dans son vaste paradis. A ma petite famille, aucune dédicace ne saura exprimer ma reconnaissance pour tout ce qu’ils ont fait pour moi, pour les valeurs qu’ils m’ont inculqué, je dédie particulièrement ce modeste travail à ma très chers maman sans elle je ne serais pas là, pour son soutien et ses conseils judicieux qui m’ont éclairez le chemin, que dieu les protège tous pour moi. A toute ma famille et tous mes cousins et cousines. A tous mes amis(es) sans exception. Tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce modeste travail. Sofiane Dédicace En particulier à mes très chers parents qui ont toujours été là pour moi, et qui m’ont donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance. J’espère qu’ils trouveront dans ce travail toute ma reconnaissance et tout mon amour A toute la famille, pour leur soutien, sacrifice, patience, ainsi pour leurs conseils, que dieux les protèges et les entoure de bénédiction. A tous mes amis, mes collègues, mon binôme Sofien et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à réaliser ce travail. LOUNIS Sommaire Introduction générale Introduction générale.................................................................................................................. 1 Description du complexe CEVITAL 1. Présentation générale de l’entreprise...................................................................................... 2 2. Historique............................................................................................................................... 2 3. Situation géographique........................................................................................................... 2 4. Activités et unités du complexe CEVITAL ........................................................................... 3 5. Missions et objectifs............................................................................................................... 3 6. Différents organes constituant le complexe CEVITAL......................................................... 4 Chapitre I: Automates programmables et logiciels associés I.1 Introduction........................................................................................................................... 5 I.2 L’automatisme ...................................................................................................................... 5 I.2.2 Objectif de l’automatisation ........................................................................................... 5 I.2.3 Les systèmes automatisés............................................................................................... 5 I.2.3.1 La partie opérative (PO)........................................................................................... 6 I.2.3.2 La partie commande (PC) ........................................................................................ 6 I.2.3.3 La partie relation (PR) ............................................................................................. 7 I.3 Généralités sur les automates programmables...................................................................... 7 I.3.1 Historique ....................................................................................................................... 7 I.3.2 Définition de l’automate programmable ........................................................................ 7 I.3.3 Critères de choix d’un automate..................................................................................... 8 I.3.4 Avantages des automates programmables...................................................................... 8 I.3.5 Traitement du programme automate .............................................................................. 9 I.3.6 Langage de programmation pour API.......................................................................... 10 I.3.6.1 Le langage LD (Ladder Diagram).......................................................................... 10 I.3.6.2 Le langage IL (Instruction List)............................................................................. 10 I.3.6.3 Le langage FBD (Function Block Diagram).......................................................... 10 I.3.6.4 Le langage ST (Structured Text)............................................................................ 11 I.3.6.5 Le langage SFC (Sequential Function Chart), ou GRAFCET............................... 11 I.3.7 Architecture des automates programmables................................................................. 12 I.3.8 Structure interne des automates programmables.......................................................... 14 I.3.8.2 Les mémoires......................................................................................................... 15 I.3.8.3 Les modules d’entrées/sorties................................................................................ 15 I.3.8.4 L’alimentation........................................................................................................ 16 I.4 TIA Portal (Totally Integrated Automation)....................................................................... 17 I.4.1 Introduction .................................................................................................................. 17 I.4.2 Description du logiciel TIA Portal ............................................................................... 17 I.4.3 Les avantage du logiciel TIA portal ............................................................................. 17 I.4.3 SIMATIC STEP 7 ........................................................................................................ 18 I.4.4 Vue du portal et vue du projet ...................................................................................... 18 I.4.5 Adressage des E/S ........................................................................................................ 20 I.4.6 Les variables API ........................................................................................................ 20 I.4.6.1 Adresses symbolique et absolue ............................................................................ 20 I.4.6.2 Table des variables API ......................................................................................... 21 I.4.7 Liaison avec l’automate................................................................................................ 21 I.4.8 Adresse Ethernet de la CPU ......................................................................................... 21 I.4.9 WinCC sur TIA portal.................................................................................................. 22 I.10 Conclusion ........................................................................................................................ 22 Chapitre II : Les unités de traitement du sucre liquide II.1 Introduction ....................................................................................................................... 23 II.2 Présentation et fonctionnement de l’unité sucre liquide.................................................... 23 II.2.2 Description générale ................................................................................................... 23 II.2.3 Conditions de stockage et durée de vie....................................................................... 23 II.2.4 Les unités de sucre liquide.......................................................................................... 24 II.2.5 Description des étapes de l’unité sucre liquide........................................................... 25 II.3.2 Description de l’unité.................................................................................................. 26 II.3.3 Les équipements principaux de l’unité ....................................................................... 27 II.3.4 Principe de fonctionnement de l’unité ........................................................................ 28 II.3.4.1 Le traitement du produit par charbon................................................................... 28 II.3.4.2 L'élimination du charbon...................................................................................... 28 II.4 Identification des éléments de l’unité................................................................................ 28 II.4.1 Capteurs ...................................................................................................................... 28 II.4.1.1 Indicateurs de pression......................................................................................... 29 II.4.1.2 Transmetteurs de pression.................................................................................... 29 II.4.1.3 Indicateur et transmetteur de pression.................................................................. 30 II.4.1.4 Transmetteurs de pression différentielle .............................................................. 30 II.4.1.5 Transmetteur de niveau ........................................................................................ 30 II.4.1.6 Transmetteur de température................................................................................ 31 II.4.1.7 Débitmètre............................................................................................................ 31 II.4.2 Actionneurs................................................................................................................. 32 II.4.2.1 Les vanne.............................................................................................................. 32 II.4.2.2 Les moteurs .......................................................................................................... 34 II.4.2.3 Les Pompes .......................................................................................................... 34 II.5 Conclusion......................................................................................................................... 35 Chapitre III : Structure et fonctionnement du filtre NIAGARA III.1 Introduction ......................................................................................................................36 III.2 Présentation du filtre Niagara...........................................................................................36 III.2.1 Caractéristiques du filtre............................................................................................37 III.2.2 Appareil associé.........................................................................................................38 III.3 Cycle de fonctionnement..................................................................................................38 III.3.1 Etape Initial................................................................................................................38 III.3.2 Etape précouche.........................................................................................................38 III.3.3 Etape remplissage......................................................................................................38 III.3.4 Etape production........................................................................................................38 III.3.5 Etape recirculation.....................................................................................................39 III.3.6 Etape vidange ............................................................................................................39 III.3.7 Etape séchage ............................................................................................................39 III.3.8 Etape vibration des plaques .......................................................................................39 III.3.9 Etape lavage...............................................................................................................40 III.3.9.1 Lavage vertical....................................................................................................40 III.3.9.2 Lavage horizontal................................................................................................41 III.3.9.3 Décompression....................................................................................................41 III.4 Elaboration des GRAFCETS ...........................................................................................43 III.4.1 GRAFCET fonctionnement filtre A .........................................................................44 III.4.2 GRAFCET fonctionnement filtre B .........................................................................47 III.4.3 GRAFCET fonctionnement filtre C .........................................................................50 III.5 Conclusion........................................................................................................................53 Chapitre IV : Programmation et supervision IV.1 Introduction......................................................................................................................54 IV.2 Programmation.................................................................................................................54 IV.2.1 Configuration matériel (hardware)............................................................................54 IV.2.2 Les variables..............................................................................................................55 IV.2.2.1 Entrées ................................................................................................................56 IV.2.2.2 Sorties .................................................................................................................56 IV.2.2.3 Mémento.............................................................................................................56 IV.3 Les blocs ..........................................................................................................................57 IV.3.1 Bloc d’organisation (OB) ..........................................................................................57 IV.3.2 Blocs fonctionnelles (FB)..........................................................................................58 IV.3.3 Blocs de données (DB)..............................................................................................58 IV.3.4 Bloc fonction (FC).....................................................................................................58 IV.4 Création du programme ...................................................................................................59 IV.4.1 Les blocs FB..............................................................................................................59 IV.4.3 Les fonctions FC .......................................................................................................60 IV.5 Création de la supervision................................................................................................64 IV.5.1 Introduction ...............................................................................................................64 IV.5.2 Etablissement d’une liaison HMI..............................................................................64 IV.5.3 Variables HMI...........................................................................................................64 IV.5.3.1 Table de variables HMI ......................................................................................65 IV.5.4 Les vues.....................................................................................................................65 IV.5.5 Configuration des éléments des vues ........................................................................66 IV.5.5.1 Configuration des vannes ...................................................................................66 IV.5.5.2 Configuration des pompes ..................................................................................66 IV.5.5.3 Configuration des boutons..................................................................................67 IV.5.5.4 Configuration agitateurs .....................................................................................67 IV.5.5.5 Affichage du nom de l’étape active....................................................................67 IV.5.6 La hiérarchie des vues ...............................................................................................68 IV.5.6.1 Vue initial ...........................................................................................................68 IV.5.6.2 Vue global...........................................................................................................69 IV.5.6.3 Vue filtre A.........................................................................................................70 IV.5.6.4 Vue filtre B .........................................................................................................71 IV.5.6.5 Vue filtre C .........................................................................................................72 IV.6 Compilation et simulation................................................................................................73 IV.6.1 PLCSIM....................................................................................................................73 IV.6.2 : RUNTIME...............................................................................................................73 IV.7 Conclusion .......................................................................................................................74 Conclusion générale Conclusion générale ................................................................................................................. 75 Références bibliographiques Références bibliographiques. ………………………………………………………………...76 Liste des figures Figure 1 : Situation géographique du complexe Cevital. ………………………………….…. 2 Figure 2 : Organigramme du complexe Cevital. ………………………………………………4 Figure I.1 : Structure d’un système automatisé. ………………………………………………6 Figure I.2 : Fonctionnement cyclique d’un automate. …………………………………………9 Figure I.3 : Automate SIEMENS S7 300. ……………………………………………………12 Figure I.4 : Automate Programmable Industriel SIEMEN. ………………………………….13 Figure I.5 : Structure interne d’un API………………………………………………………14 Figure I.6 : Vue du portal. …………………………………………………………………...18 Figure I.7 : Vue du projet. ……………………………………………………………………19 Figure I.8 : Adressage des E/S. ……………………………………………………...………20 Figure I.9 : Vue SIMATIC HMI. ……………………………………………………………22 Figure II.1 : Les unités de sucre liquide. ………………………………………………….....24 Figure II.2 : Indicateur de pression. …………………………………………………………29 Figure II.3 : Transmetteur de pression. ………………………………………………………29 Figure II.4 : Indicateur et transmetteur de pression. …………………………………………30 Figure II.5 : Transmetteurs de pression différentielle. ………………………………………30 Figure II.6 : Sonde de niveau. ……………………………………………………………….31 Figure II.7 : Transmetteur de température. …………………………………………………..31 Figure II.8 : Débitmètre magnétique. ………………………………………………………..32 Figure II.9 : Vanne avec bras. ………………………………………………………………..33 Figure II.10 : Vanne avec robinet. …………………………………………………………..33 Figure II.11 : Vanne pneumatique. ………………………………………………………….34 Figure II.12 : Pompes centrifuges. …………………………………………………………..35 Figure III.1 : Filtre à précouche « NIAGARA ». …………………………………………….36 Figure III.2 : Schéma du filtre Niagara. ……………………………………………………..37 Figure III.3 : Lavage vertical. ……………………………………………………………….40 Figure III.4 : Lavage horizontal. ………………………………………………………….…41 Figure III.5: GRAFCET filtre A. ……………………………………………………………46 Figure III.6: GRAFCET filtre B. ……………………………………………………………49 Figure III.7: GRAFCET filtre C. ……………………………………………………………52 Figure IV.1 : Configuration des appareils. ………………………………………………….55 Figure IV.2 : Exemple de quelque variable de programme. ………………………………...56 Figure IV.3 : Réseau 1 dans l’OB 1. …..…………………………………………………….57 FigureIV.4 : Bloc de donnée DB1. ………………………………………………………….58 FigureIV.5 : GRAFCET maitre(FB4). ………………………………………………………59 Figure IV.6 : Les transitions GRAFCET maitre. ……………………………………………60 FigureIV.7 : Bloc de fonction FC1. ………………………………………………………....61 FigureIV.8 : Bloc de fonction FC2. …………………………………………………………61 FigureIV.9: Bloc de fonction FC3. ………………………………………………………….62 Figure IV.10 : Bloc FC4. ……………………………………………………………………62 Figure IV.11 : Bloc FC5. …………………………………………………………………....63 Figure IV.12 : Bloc FC6. ……………………………………………………………………63 Figure IV.13 : Liaison PLC_HMI. ………………………………………………………….64 Figure IV.14 : Partie de la table de variables HMI. ………………………………………....65 Figure IV.15 : Animation d’une vanne. ……………………………………………………..66 Figure IV. 16: évènement liée à un bouton. …………………………………………………67 Figure IV.17 : La visibilité de l’afficheur. …………………………………………………..67 Figure IV.18: hiérarchie des vues. …………………………………………………………..68 Figure IV.19 : Vue initial. …………………………………………………………………...68 Figure IV.20: vue Global. uploads/Geographie/ etude-de-l-x27-automatisation-et-de-la-supervision-d-x27-un-procede-de-lavage-de-filtres-niagara-a-cevita.pdf