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Tout d'abord nous tenons à remercier Dieu le tout puissant pour la volonté cour

Tout d'abord nous tenons à remercier Dieu le tout puissant pour la volonté courage qu'il nous a donné afin de pouvoir finir ce travail. Nous exprimons notre sincère remerciement à toutes les personnes qui nous ont aidés, Monsieur GAHAM responsable du projet et notre encadreur au sein du centre de développement des technologies avancées (CDTA) Baba Hassen et Mademoiselle Tebani notre co-promotrice qui nous a aidée durant toutes cette période du travail. Nous les remercions pour leur orientation, la confiance et la patience qui ont été d'un apport considérable sans lequel ce travail n'aurait pas abouti. Nous tenons également à remercier Monsieur Kara, notre promoteur qui nous a soutenu pour réussir ce travail, et pour la confiance qu’il nous a donnée ainsi que pour sa collaboration et ses précieux conseils. 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 et une pensée sincère à nos amis (es), ainsi qu’à tous ceux qui nous ont soutenues de loin ou de près pour réaliser ce travail. Dédicaces C’est avec une grande émotion, Je dédier ce modeste travail de fin d’étude aux êtres les plus chères : Mon père et ma mère qui m’ont soutenu durant mon parcourt d’étude, A mes sœurs : Farida, Samia, Lynda ; A mes frères : Mourad et Boussaad ; Et à toute la famille. Et je dédie aussi à tous mes amis et collègues (Celia, Sonia, Lila….) SMAHI Nora Dédicaces A la mémoire de mon cher et regretté père A ma mère ; A mon frère et à mes sœurs; A tous mes proches ; A mes professeurs ; A mes amis et à toutes les personnes qui me sont chères. OURAD Houria Résumé La mise en place d’une plateforme d’assemblage robotisée nécessite des phases de validation en environnement émulé appelée « Hardware In the Loop », ça veut dire tester les éléments de commande (contrôleurs SIEMENS : S7-1500 et ET 200 SP) sur une plateforme virtuelle conçue sur un logiciel simulateur appelé Flexsim. Donc l’établissement d’une communication du type socket entre la partie virtuelle et physique en temps réel est nécessaire. Le lancement du système et la surveillance d’état de connexion se fait par un écran IHM IFP 2200 . Mots clefs: Hardware In the Loop, flexsim, socket. SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS ............................................................................................ 3 I Introduction : ......................................................................................................................... 3 I.1 Présentation des systèmes automatisés : ........................................................................... 3 I.1.1 Définition : .................................................................................................................... 3 I.1.2 Objectif de l’automatisation des chaines de production : ........................................ 3 I.1.3 La structure d’un système automatisé : ..................................................................... 4 a- La partie commande (PC) : .......................................................................................... 4 b- La partie dialogue (PD) : .............................................................................................. 4 c- La partie opérative (PO) : ............................................................................................ 4 I.2 Généralités sur les automates programmables : .............................................................. 6 I.2.1 historique des systèmes automatisés : ............................................................................ 6 I.2.2 Définition d’un automate programmable industriel : .............................................. 6 I.2.3 Structure d’un API : .................................................................................................... 6 I.2.4 Choix d’un automate programmable industriel : ..................................................... 7 I.2.5 Les différentes marques des automates programmables industriels : .................... 7 I.3 Conduite et surveillance d'un système automatisé : ........................................................ 9 I.4 Architecture de pilotage des systèmes automatisés : ....................................................... 9 I.4.1 Les automatismes centralisés : .................................................................................. 10 I.4.2 Les automatismes décentralisés : .............................................................................. 10 I.4.3 La décentralisation des entrées/sorties et de la périphérie d’automatisme : ........ 11 I.5 Communication : .............................................................................................................. 12 I.5.1 Définition des réseaux de terrain industriels: .......................................................... 12 I.5.2 Avantages des réseaux de terrain : ........................................................................... 12 I.6 Supervision des systèmes automatisés : .......................................................................... 14 I.6.1 Définition de la supervision : ..................................................................................... 14 I.6.2 Fonctionnalités d’un système de Supervision : ........................................................ 14 a. la commande : .............................................................................................................. 14 b. la surveillance : ............................................................................................................... 15 I.7 Conclusion : ....................................................................................................................... 15 CHAPITRE II : LA SIMULATION D’UNE PLATEFORME D’ASSEMBLAGE EN ENVIRONNEMENT ÉMULÉ II Introduction : ...................................................................................................................... 17 II.1.1Un convoyeur : ........................................................................................................... 17 II.1.2 Des capteurs : ............................................................................................................ 18 II.1.3 Des robots : ................................................................................................................ 18 II.2 Fonctionnement de la cellule : ........................................................................................ 19 II.2.1 Présentation d’un modèle de la cellule et son fonctionnement : .......................... 19 II.3Lestechniques de validation en environnement émulé (Hardware-in-The Loop) : ... 20 II.3.1 Definition de Hardware-in-the-loop (HIL): ............................................................... 21 II.3.2 L’intérêt de la simulation HIL : .............................................................................. 21 II.3.3Spécification sur le rôle des techniques HIL dans notre projet : .......................... 21 II.4 Simulation : ...................................................................................................................... 22 II.5.1 Définition de la simulation : ..................................................................................... 22 II.4.2 Les avantages et les inconvénients de la simulation : ............................................ 23 a. Avantages de la simulation : .......................................................................................... 23 b. Les inconvénients de la Simulation : ............................................................................. 23 II.4.3 FlexSim ...................................................................................................................... 23 a. Définition du logiciel flexsim : ....................................................................................... 23 b. Historique : ..................................................................................................................... 24 c. Présentation de logiciel Flexsim : .................................................................................. 25 d. Les avantages du flexsim: .............................................................................................. 26 e. La mise en place de la plateforme simulée : ................................................................. 26 II.5 La communication socket : ............................................................................................. 29 II.6 Conclusion : ..................................................................................................................... 30 CHAPITRE III: IDENTIFICATION DES COMPOSANTS DE LA CELLULE DU CDTA (coté hardware) .......................................................................................................... 32 III INTRODUCTION : .......................................................................................................... 33 III.1 Identification les éléments de la cellule existante dans le laboratoire : .................... 33 III.1.1 Présentation l’automate SIMATIC S7_1500 : ..................................................... 33 1) Unité central CPU 1515-2PN (6ES7515-2AM01-0AB0): ..................................... 34 2) Les caractéristiques de la CPU 1515-2PN : ........................................................... 35 3) L’alimentation et les modules d’entree/ sortie de l’automates S7-1500 : ........... 35 III.1.2 Présentation d’ET 200 SP : .................................................................................... 36 1) Unité central CPU 1512-SP1PN (6ES7512-1DK01-0AB0) : ................................ 37 2) Les caractèristiques de la CPU 1512-SP1 PN : ..................................................... 37 3) Les modules d’entree/ sortie de l’automates ET 200 SP et son alimentation : .. 38 III.1.3 Une IHM SIEMENS IFP2200 Touche Ext écran "22" : ..................................... 38 1) Caractéristiques du SIMATIC IFP2200 (Industrial Flat Panel) : ......................... 39 III.2 Logiciel Totally Integrated Automation Portal ‘’TIA Portal V14 ‘’ : ...................... 39 III.2.1 Vue du portail et vue du projet : ........................................................................... 40 III.2.1.1 Vue du portail : ................................................................................................. 40 III.2.1.2 Vue du projet : .................................................................................................. 41 III.2.2 Création d’un projet et configuration d’une station de travail .......................... 42 III.2.3 Configuration et paramétrage du matériel ........................................................... 42 III.2.4 Adressage des E/S : ................................................................................................. 43 III.2.5 WinCC sur TIA portal : ......................................................................................... 44 III.2.6 Les blocs de programme : ...................................................................................... 45 1) Les blocs d’organisation (OB) : .............................................................................. 45 2) Les blocs de fonctions (FC) : ................................................................................... 45 3) Les blocs fonctionnels (FB): .................................................................................... 46 4) Blocs de données d’instance (DB): ......................................................................... 46 III.2.7 Les langages de programmation : ......................................................................... 46 a) CONT et LOG – Langages de programmation graphiques : .............................. 46 b) SCL (Structured Control Language) – Programmation d’algorithmes complexes : ....................................................................................................................... 46 c) LIST – Liste d’instructions : ................................................................................... 47 d) GRAPH (SFC) - Programmation de chaînes séquentielles : ................................. 47 III.3 Conclusion : ................................................................................................................... 48 CHAPITRE IV : PILOTAGE ET SUPERVISION DE LA CELLULE SIMULÉE IV Introduction : .................................................................................................................... 50 IV.1 Architecture de pilotage de la cellule et système de communication : ...................... 50 IV.1.1 Réseau PROFINET : ............................................................................................... 50 a. Définition de PROFINET : ............................................................................................ 50 b.Spécification sur le PROFINET IO : ............................................................................. 51 IV.1.2 Communication SOCKET : ................................................................................... 53 IV.1.2.1 La création d’une interface socket sur flexsim :................................................ 54 IV.1.2.2 La création d’une interface socket sur l’ET 200 SP: ........................................ 55 IV.1.3 Communication S7 : ................................................................................................ 58 IV.2 Pilotage de la cellule : .................................................................................................... 61 IV.2.1 Grafcet de l’application : ........................................................................................ 61 IV.2.2 La structuration du programme : ......................................................................... 62 IV.3 La supervision de la plateforme : ................................................................................. 64 IV.3.1 Variable HMI : ........................................................................................................ 64 IV.3.2 Table des variables HMI : ...................................................................................... 64 IV.3.3 les vues : ................................................................................................................... 64 IV.3.3.1 La hiérarchie des vues : ....................................................................................... 65 IV.3.3.2 La vue initiale : ..................................................................................................... 65 IV.3.3.3 La vue globale : ..................................................................................................... 65 IV.3.3.4 La vue de réseau : ................................................................................................. 66 IV.4 Conclusion ...................................................................................................................... 67 Conclusion générale ............................................................................................................... 68 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................ 69 ANNEXE 1: GRAFCET ANNEXE 2 : FlexSim LISTE DES ABREVIATIONS Tia Portal V14 : Totally Integrated Automation Portal V14. CDTA : Centre de Développement des Technologies Avancées PC : Partie Commande. PO : Partie Opérative. SAP : Systéme Automatisé de Production API : Automate Programmable Industriel. PLC : Programmable Logic Controller. CPU: Central Processing Unite. TOR : Tout Ou Rien E/S : Entrée/Sortie RLI : Réseau Local Industriel HIL : Hardwar-In-tn-Loop ED : Entreprise Dynamics TCP : Transmission Control Protocol IP : Internet Protocol UDP : User Datagram Protocol IFP :Industriial Flat Panel IO : Input Output IRT : Isochronous Real Time DVI-D : Digital Visuel Interface PC : Personale Computer LED : light-emitting diode IHM : Interface Homme Machine GRAFCET : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape-Transition Table des figures Figure I.1 : Les parties d’un système automatisé 4 Figure I. 2 : structure d’un SAP 5 Figure I.3 Automate Programmable Industriel SIEMENS 7 Figure I.4:Les automatismes centralisés 10 Figure I.5 : Les automatismes décentralisés 11 Figure I.6 : La décentralisation des E/S et de la périphérie d'automatisme 11 Figure I.7: Système de contrôle direct 12 Figure I.8: Réseau de terrain 13 Figure II.1. uploads/Geographie/ ouradhouria-smahinora-pdf.pdf