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Mémoire de projet de fin d’étude Présenté par OUSOUHA MUSTAPHA MARDOULI MERYEM

Mémoire de projet de fin d’étude Présenté par OUSOUHA MUSTAPHA MARDOULI MERYEM MBAIRA OLAYA En vue de l’obtention du diplôme Licence Universitaire en Sciences et Techniques Ingénierie et Management des Systèmes Industrielle Thème « Automate programmable industrielle À base d’Arduino » Encadré par: Mr. Houssine LIMOUNY Année Universitaire: 2021/2022 Remerciements Avant tout développement, il apparait opportun de commencer ce rapport de fin d’études par nous remerciements, à DIEU le tout puissant, à ceux qui nous a beaucoup appris au cours de ce projet de fin d’etude. Nous présentons nos vifs remerciements à Mr.Houssine LIMOUNY, notre encadrant pédagogique à la Faculté des Sciences et Technique d’Errachidia, pour sa grande disponibilité, sa rigueur, son enthousiasme et son soutien moral qui nous a permis de mener à bien ce travail. Aussi nos vifs remerciements s’adressent aux membres du jury et ainsi aux professeurs qui nous est énormément aidé avec leurs cours, ainsi que tout le corps administratif et professoral de la FSTE pour la qualité de la formation et services rendus aux étudiants. DEDICACES Nous dédions ce modeste travail à : NOUS parents, sœurs et toute famille pour leurs sacrifices A nous parents …Que nulle dédicace ne puisse exprimer ce que nous vous devons, pour votre bienveillance, votre affection, votre soutien et vos sacrifices…Que dieu vous garde et vous accorde santé et longue vie.  A nous frères et soeurs et Grande Famille…… A nous ami(e)s à la FSTE et tous ceux, qui nous a aimés et soutenus inconditionnellement A tous ceux qui nous aiment et nous encouragent … A tous celles et ceux qui, de près ou de loin, ont collaboré à la réalisation de ce travail. Nous vifs remerciements. MR. PROF Houssine LIMOUNY NOUS professeurs Tous nos amis(es) avec lesquels nous partageons les moments  Tous ceux qui nous ont aidés de près ou de loin pour la réalisation de ce travail  Tous ceux et celles que nous aimons et qui nous aiment Liste des figures Chapitre01: LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS Figure1.1: Technologies possibles pour la réalisation de la PC Figure1.2: API Figure1.3: API Compact S7-1200 Figure1.4: API Modulaire S7-300 Figure1.5: Architecture matérielle d’un API Figure1.6: Fonctionnement cyclique d’un API Chapitre02: DESCRIPTION DE L’ARDUINO Figure2.1: Arduino IDE Figure2.2: Arduino barre de menu Figure2.3: Arduino barre de programmation Figure2.4: Arduino uno Figure2.5: Les entrées/sorties numériques Figure2.6: Les entrées analogiques Chapitre03: CONTROLE ET SURBEILLANCE DE LA VITESSE D’UN MOTEUR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE AVEC ARDUINO Figure3.1: Brochage du capteur LM35DZ Figure3.2: Arduino UNO Figure3.3: LM35DZ Figure3.4: Transistor 2N222 Fidure3.7: Led Figure3.6: Condensateur Fifure3.5: Resistance 1KOhm Figure3.10: Moteur Figure3.9: Cable de connexion Fifure3.8: Fils de connexion Figure3.12: Diode 1N4007 Figure3.11: Plaque d’essai Figure3.13: Schéma du circuit Figure3.12: Montage réel Figure3.15: Programme Figure3.16: Résultats de mesure Liste des tableaux Tableau1.1: Prix d’un API Tableau2.1: Les types des cartes Arduino Tableau2.2: Prix des cartes Arduino Tableau3.2: Matériels Tableau3.1: Fonction des broches Sommaire INTRODUCTION GENERALE.....................................................................1 CHAPITRE 01: LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS INTRODUCTION..................................................................................................................................................2 I. Historique.........................................................................................................................................................3 II. API – Definition..............................................................................................................................................4 III. API – Domaines d’utilisation.........................................................................................................................5 IV. API – Avantages et inconvenients.................................................................................................................5 V. API – Différents catégories et Prix.................................................................................................................5 VI. Les types des automates..................................................................................................................................7 i. Aspect extérieur..........................................................................................................................................7 ii. Aspect interne …........................................................................................................................................8 VII. Fonctionnement cyclique d’un API.............................................................................................................9 VIII. Caractéristiques d'automate programmable industriel...............................................................................9 IX. Le choix d'automate programmable industriel...........................................................................................10 X. Les langages de programmation..................................................................................................................10 CHAPITRE 02 : DESCRITION DE L’ARDUINO INTRODUCTION...............................................................................................................................................11 I. Arduino-Historique.................................................................................................................................12 II. Arduino logiciel.......................................................................................................................................12 i. Arduino IDE- Définition........................................................................................................12 ii. Comment obtenir l’IDE Arduino........................................................................................13 III. Arduino matériel.........................................................................................................................................15 i. Arduino-Prix: ........................................................................................................................16 ii. Matèriels et Logiciels derives................................................................................................17 iii. Matèriels et Logiciels libres...................................................................................................17 iv. Arduino et IoT.......................................................................................................................17 IV. Arduino uno..............................................................................................................18 i. Micro-contrôleur...................................................................................18 ii. Interface USB/Série..............................................................................18 iii. Alimentation.........................................................................................19 iv. Entrées/sorties.......................................................................................20 v. Topologie de la carte Arduino UNO R3……………………………...21 vi. Alimentation de la carte Arduino UNO R3…………………………..21 V. Protection de la carte Arduino....................................................................................22 i. Protection des entrées numériques........................................................22 ii. Protection du port USB.........................................................................22 iii. Protection des composants....................................................................22 iv. Circuit de puissance..............................................................................22 VI. Circuit de commande................................................................................................23 CHAPITRE03 : CONTROLE ET SURBEILLANCE DE LA VITESSE D’UN MOTEUR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE AVEC ARDUINO INTRODUCTION……………………………………………………………………….24 I. Matériels……………………………………………………………………………..25 i. Capteur de température LM35DZ……………………………………25 i.1. A propos du capteur………………………………25 i.2. Informations techniques sur LM35DZ……………25 i.3. Le brochage du capteur LM35DZ………………...26 ii. Les autres matériels…………………………………………………..26 II. Circuit…………………………………………………………………………………27 III. Fonctionnement du Circuit……………………………………………………………28 IV. Programme……………………………………………………………………………28 V. Explication du programme……………………………………………………………32 VI. Résultats de mesure…………………………………………………………………...33 VII. Conclusion…………………………………………………………………………….33 INTRODUCTION GENERALE Dans un monde industriel en pleine évolution ou la compétitivité est l'objectif essentiel, l'automatisation est une nécessite. C’est pourquoi l’homme s’est opté vers l’automatisation en fondant des usines intelligentes afin de réussir une communication continue et instantanée entre les différents outils et postes de travail intégrés dans les chaînes de production et d’approvisionnement, qui est le concept de l’industrie 3.0 Autrefois réserves aux applications spécialisées exigeant des volumes de traitement importants, les automates programmables industriels sont maintenant opérationnels dans de nombreux domaines, de l'aéronautiques jusqu'a l'électroménager. De par la simplicité de leur mise en œuvre et de leur implantation, ils occupent une place importante dans les technologies utilisées en automatisation. Cependant, le prix de ces derniers est remarquablement très élevé. D'où le besoin d'un substituant qui cout pas très cher et réalisé les mêmes fonctions des automates programmables industriels. L'un des substituant des automates programmables industriels les plus connus est l'Arduino. Ce sont des cartes a base des microcontrôleurs qui réalisent les mêmes tâches d'automatisation que les automates programmables industriels et qui sont affordables pour tout le monde. On vise à travers cette étude la présentation des automates programmables industriels et de l'Arduino afin de traiter une application d'une fonction ou les APIs est utilisé et la réaliser avec l'Arduino. En étant des personnes passionnées par la programmation et l’innovation technologique, on a décidé donc d’approfondir nos recherches sur ce sujet, en fixant un plan qui sont réparties en plusieurs chapitres 1 Résume L’objet de notre étude d’une application de l’automate programmable industriels qui nous peuvent remplacer par l’Arduino, avant de tout ça ont faire une étude détailler sur des outils Software et Hardwarede l’automates programmable industriels et ça remplacent Arduino et particulièrement Arduino de type UNO Notre projet sera composé de trois chapitres : Chapitre01: on a donné un aperçu détaille sur les automates programmables industriels Chapitre02: Dans ce chapitre on a étudié l'Arduino, les types des cartes, les microcontrôleurs utilises dans chaque model, les prix et beaucoup d'autres choses. Chapitre03: Ce chapitre est consacré à l'étude et la réalisation d'une application par l’Arduino qui est généralement faite par les automates programmables industriels dans le train. 2 CHAPITRE 01: LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS INTRODUCTION : Les progrès technologiques de ces dernières années ont abouti au développement des automates programmables industriels (En anglais : Programmable Logic Controller (PLC)) et à une révolution conséquente de l’ingénierie de contrôle/commande. Actuellement, l’industrie des automates programmables connait un développement technologique remarquable, et suivant la bôme technologique des systèmes à microprocesseur. Ces avancées affectent non seulement la conception des automates programmables, mais aussi l’approche philosophique de l’architecture du système de contrôle. Alors, c’est quoi un automate programmable industriel ? Qui sont ses caractéristiques, ses domaines d’utilisation, sa structure, … ? Comment programmer un-API? …….. 3 I. Historique Les automatismes séquentiels ont été réalisés, depuis longtemps, à base de relais électromagnétiques. L’inconvénient c’est qu’il s’agit d’un système câblé ce qui impose la refonte complète du câblage et ceci pour la moindre modification dans l’ordonnancement des séquences. En 1966, l’apparition des relais statiques a permis de réaliser des divers modules supplémentaires tel que le comptage, la temporisation, le pas à pas ... Cependant cette technologie avait le même problème : technologie câblée. En 1968 et à la demande de l’industrie automobile nord-américaine, sont apparus les premiers dispositifs de commande logique aisément modifiable : Les PLC (Programmable Logic Controller) par Allen Bradley, Modicom et Digital Equipement. Le premier dispositif français était le PB6 de Merlin Gerin en 1973. Avant: utilisation de relais électromagnétiques et de systèmes pneumatiques pour la réalisation des parties commandes. ⇒ logique câblée Inconvénients: cher, pas de flexibilité, pas de communication possible. Solution: utilisation de systèmes à base de microprocesseurs permettant une modification aisée des systèmes automatisés . ⇒ logique programmée Les ordinateurs de l'époque étant chers et non adaptés aux contraintes du monde industriel, les automates devaient permettre de répondre aux attentes de l'industrie. Contraintes du monde industriel :  influences externes: - poussières 4 Figure1.1: Thechnologies possibles pour la realisation de la PC - température - humidité - vibrations - parasites électromagnétiques  Personnel : - mise en œuvre du matériel aisée (pas de langage de programmation complexe) - dépannage possible par des techniciens de formation électromécanique - possibilité de modifier le système en cours de fonctionnement  Matériel : - évolutif - modulaire - implantation aisée II. API – Définition Norme NFC 63-850: « Appareil électronique qui comporte une mémoire programmable par un utilisateur automaticien (et non informaticien) à l’aide d’un langage adapté, pour le stockage interne des instructions composant les fonctions d’automatisme pour commander, mesurer et contrôler au moyen de modules d’entrées et de sorties (logiques, numériques ou analogiques) différentes sortes de machines ou de processus, en environnement industriel. » C’est donc une machine électronique uploads/Geographie/ memoire-de-projet-2022.pdf