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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 Theme « 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 Liste des figures Chapitre01: Les Automates Programmales Industriels Figure1.1: Thechnologies possibles pour la realisation de la PC Figure1.2: API Figure1.3: API Compact S7-1200 Figure1.4: API Modulaire S7-300 Figure1.5: Architecture materielle 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 entrees/sorties numeriques Figure2.6: Les entrees analogiques Chapitre03: Application 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: Risistance 1KOhm Figure3.10: Moteur Figure3.9: Cable de connection Fifure3.8: Fils de connection Figure3.12: Diode 1N4007 Figure3.11: Plaque d’essai Figure3.13: Schema du circuit Figure3.12: Montage reel Figure3.15: Programme Figure3.16: Resultats de mesure Liste des tableaux Tableau1.1: Prix d’un API Tableau2.1: Les types des carts Arduino Tableau2.2: Prix des cartes Arduino Tableau3.2: Materiels Tableau3.1: Fonction des broches Sommaire INTRODUCTION GENERALE.....................................................................1 CHAPITRE 1: 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 – Differents categories et Prix................................................................................5 VI. Les types des automate.................................................................................................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 2 : DESCRITION DE L’ARDUINO INTRODUCTION..............................................................................................................11 I. Arduino-Historique.................................................................................................12 II. Arduino logiciel......................................................................................................12 i. Arduino IDE- Definition.......................................................................12 ii. Comment obtenir l’IDE Arduino.......................................................13 III. Arduino matériel........................................................................................................15 i. Arduino-Prix: .......................................................................................16 ii. Materiels et Logiciels derives...............................................................17 iii. Materiels 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 CHAPITRE 3 : CONTROLE ET SURBEILLANCE DE LA VITESSE D’UN MOTEUR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE AVEC ARDUINO INTRODUCTION……………………………………………………………………….24 I. Mareriels……………………………………………………………………………..25 i. Capteur de temperature 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 materiels…………………………………………………..26 II. Circuit…………………………………………………………………………………27 III. Fonctionnement du Circuit……………………………………………………………28 IV. Programme……………………………………………………………………………28 V. Explication du programme……………………………………………………………32 VI. Resutlats de mesure…………………………………………………………………...33 VII. Conclusion…………………………………………………………………………….33 INTRODUCTION GENERALE Dans un monde industriel en pleine evolution ou la competitivite est l'objectif essentiel, l'automatisation est une necessite. Autrefois reserves aux applications spacialisees exigeant des volumes de traitement importants, les automates programmables industriels sont maintenant operationnels dans de nombreux domaines, de l'aeronitiques jusqu'a l'electromenager. De par la simplicite de leur mise en ouvre et de leur implantation, ils occupent une place importante dans les technologies utililsees en automatisation. Cependant, le prix de ces derniers est remarquablement tres eleve. D'ou le besoins d'un substituant qui cout pas tres cher et realise les memes fonctions des automates programmables industriels. L'un des substituant des autommates programmables industriels les plus connus est l'Arduino. Ce sont des cartes a base des microcontroleurs qui realisent les memes taches 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 utilise et la realiser avec l'Arduino. Notre projet sera composé de trois chapitres : Chapitre1: on a donné un aperçu detaile sur les automates programmables industriels Chapitre2: Dans ce chapitre on a etudie l'Arduino, les types des cartes, les microcontroleurs utilises dans chaque models, les prix et beaucoup d'autres choses. Chapitre3: Ce chapitre est consacre a l'etude et la realisation d'une application par l'arduino qui est generalement faite par les automates programmables industriles dans le terain. CHAPITRE 1: 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 le 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 atomate programmable industriel? Qui sont ses caracteristiqes, ses domaines d’utilisation, sa strecture, …? Comment programmer un API? …….. I. Historique Les automatismes séquentiels ont été réalisés, depuis longtemps, à base de relais électromagnétiques. L’inconvénient c’est qu’il s’agit d’une système câblée 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 Figure1.1: Thechnologies possibles pour la realisation de la PC 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 - 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 – Definition 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 qui se place entre deux grands courants: la logique câblée et le calculateur universel Ils peuvent être considérés en termes simples comme des ordinateurs industriels dotés des interfaces d’Entrées/Sorties et des fonctions spécialement conçues. La figure 1.2 illustrée le diagramme conceptuel d’un système à base d’API Figure 1.2: API III. API – Domaines d’utilisation On utilise les API dans tous les secteurs industriels pour la commande des machines (convoyage, emballage ...) ou des chaînes de production (automobile, agroalimentaire ... ) ou il peut également assurer des fonctions de régulation de processus (métallurgie, chimie ...). Il est de plus en plus utilisé dans le domaine du bâtiment (tertiaire et industriel) pour le contrôle du chauffage, de l'éclairage, de la sécurité ou des alarmes. IV. API – Avantages et inconvenients Par rapport à un ordinateur industriel, un automate programmable industriel présente un certain nombre d’atouts indéniables:  Praticité : Le dispositif réagit immédiatement aux indications données par les capteurs. Pour cause, il dispose de circuits électroniques optimisés qui assurent un temps d’exécution minimal.  Facilité de maintenance : Les modules obsolètes peuvent très facilement être remplacés. De plus, l’automate redémarre sans problème après des travaux d’entretien ou de maintenance.  Robustesse : Les composants de l’appareil sont suffisamment solides pour pouvoir fonctionner dans des environnements particulièrement hostiles (variations de température, vibrations des supports, perturbations électromagnétiques, etc.)  Fonctionnement sécurisé : Le dispositif est conçu pour se protéger contre tout éventuel dommage occasionné par les coupures d’alimentation intempestives. Lors de la réalimentation, l’appareil assure un démarrage correct, avec une reprise à chaud ou à froid. En contrepartie, ils sont plus chers que des solutions informatiques classiques à base de microcontrôleurs par exemple mais restent à l'heure actuelle les seules plateformes d'exécution considérées comme fiables en uploads/Geographie/ memoire-de-projet-de-fin-d.pdf