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Mémoire de Master Mention Électronique Signaux en Ingénierie des Système et Inf

Mémoire de Master Mention Électronique Signaux en Ingénierie des Système et Informatique Industrielle (SISII) présenté par BENDALI Manel & CHAOUAT Mohamed système de commande de démarrage d’une turbine à gaz à l’aide d’API et visualisation sur un HMI Proposé par : Mr. BENNILA NOUREDINE et Mme. BEDRANI IMENE Année Universitaire 2016-2017 الجـمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne démocratique et populaire وزارة التعليم الــعــالي و البحــث العــلمــي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique جــامعة سعد دحلب البليدة Université SAAD DAHLAB de BLIDA كلية التكنولوجيا Faculté de Technologie قسم اإللكترونيـك Département d’Électronique Remerciements Nous tenons à remercier tout d’abord le Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui nous a donné la force et la puissance d’accomplir ce modeste travail. En second lieu, Nous tenons à remercier notre promoteur Mr. BENNILA Noureddine pour l’intérêt qu’il a porté à notre travail en acceptant de nous encadrer. Sans oublie son soutien moral, sa disponibilité et son écoute. Nos vifs remerciements vont également à notre encadreur Mme BEDRANI IMENE de nous avoir donné l’opportunité de réaliser notre stage au sein de l’école technique de SONALGAZ, pour sa disponibilité, son aide, ses conseils précieux, ces critiques constructives, ses explications et ses suggestions pertinentes. Nous tenons également à remercier l’ensemble des personnes qui nous ont apporté leur aide pour la réalisation de ce travail et toutes les personnes qui ont partagés leurs connaissances pour nous permettre d’avancer dans notre travail. Nous tenons a remercié nos camarades, nos amis et toutes les personnes qui nous ont soutenue d’une façon ou d’une autre. On termine ces remerciements en saluant vivement les membres de jury pour l’honneur qu’ils nous font. Dédicace Je dédie ce travail à Mes très chers parents, Ma très chère sœur, Mes très chers frères, La mémoire de mon grand-père puisse Dieu l’accueillir dans son infinie miséricorde, Mon binôme qui m’a supporté toute ces années, Tous mes amis et collègues d’études, Et à tous ceux qui me sont chers. MANEL Je dédie ce travail à Mes très chers parents, MA très chère sœur, Mon binôme qui m’a supporté toute ces années, Tous mes amis et collègues d’études, Et à tous ceux qui me sont chers. Mohammed ملخص: عنفة ،غازية هي محرك الرئيسي يتحرك بحركة دورانية ذات احتراق داخلي مضافا إلى ضاغط ما ك انه مراقب من طرف المبرمج االليMARK 6 هدفنا هو وضع برنامج تطوير مراحل بدء التشغيل عنفة غازية باستخدامنا البرنامج TIA Portal المتوفرة من قبل شركة ،سيمنز وتنفيذها على جهازAPI . أما بالنسبة للمراقبة استعملنا برنامج WINCC لتمكين فهم سير تسلسل بدء التشغيل. :كلمات المفاتيح عنفة غازية, , سيمنس جهاز أبيي Résumé : Une turbine à gaz est une machine motrice à mouvement rotatif et à combustion interne. Accouplé à un compresseur, elle est contrôlé par l’automate programmable MARCK VI. Notre but est de développé un programme des séquences de démarrage de la turbine à gaz type 5001 de Boufarik à l’aide d’un API SIEMENS tel que le S7-300. En utilisant le logiciel d programmation TIA PORTAL et Pour la supervision nous avons utilisé le logiciel WINCC afin de permettre la compréhension du déroulement des séquences de démarrage. Mots clés : Turbine à gaz; SIEMENS; API. Abstract: The gas turbine is a main engine that moves in an internal combustion motion, in addition to a compressor. It is controlled by the programmer MARK 6, Our goal is to develop a gas turbine start-up program using the TIA Portal software provided by Siemens and implemented on a PLC device. As for monitoring, we used WINCC to enable understanding of the sequence of the startup sequence Keywords :gaz turbine,siemens,PLC, Listes des acronymes et abréviations SONELGAZ : Société nationale de l'électricité et du gaz. ETB : Ecole Technique de Blida. SIMATIC : Siemens Automatic. DCS: Système de contrôle distribué. TMR: Triple modulaire redondant. UDH: Magistrale de données de l’unité. IONET : C’est un réseau Ethernet utilisé pour communiquer les données entre la carte VCMI de communication dans le module de contrôle. ETERNET : Réseau locale avec un système de détection, utilisé pour relier plusieurs Ordinateurs entre eux. E/S : Entrée/Sortie. I/O: Input/output. IHM: Interface Homme Machine. MPI : Multi Point Interface. CPU : Central Processing Unit. API : Automate Programmable Industrielle. GRAFCET : Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. LIST : Le langage à instruction (machine). CONT : Le langage à contact. LOG : Le langage graphique. PROFIBUS : Bus de terrain propriétaire. PLC: Programmable Logic Controller. EEPROM : Programmable effaçable électriquement mémoire à lecture seule. RAM: mémoire à accès non séquentiel (Random Access Memory). S7-300: type des automates programmable SIEMENS. TOR : tout ou rien. SMC: emplacement pour carte mémoire (slot for Memory card). Table des matières Introduction générale.............................................................................................................................1 Chapitre 1 : Présentation et description de la centrale 1. 1 Introduction .................................................................................................................................3 1.2 Présentation de l’organisme d’accueil .........................................................................................3 1.3 Organigramme Général de l’Ecole Technique de Blida « ETB » ..................................................4 1.4 Présentation de la centrale de Boufarik .......................................................................................5 1.5 Organigramme de la centrale électrique de Boufarik ..................................................................6 1.6 Généralités et notions d’énergie ..................................................................................................7 1.6.1 Choix du combustible …………………………………………………………………………………………………….8 1.6.2 Choix de centrale ………………………………………………………………………….………………..................8 1.6.3 Tableau de comparaison ………………………………………………………………………………………………10 1.7 Conclusion ……………………………………………………………………………………………………………………………10 Chapitre 2 : Conception général de la turbine à gaz 2. 1 Introduction ………………………………………………………………………………………………………. ........... …….11 2. 2 Type de turbine à gaz ……………………………………………………………………………………………… ………….11 2. 2. 1 Turbine mono-arbre …………………………………………………………………………………………………….11 2. 2. 2 Turbine bi-arbre …………………………………………………………………………………………………………..12 2. 3 Principe de fonctionnement …………………………………………………………………………………… …………..12 2. 4 Fonctionnement de la Turbine à Gaz de Boufarik ............ ………………………………………………………14 2. 4. 1 Système d’aspiration ……………………………………………………………………………………..…………….14 2. 4. 2 Système de démarrage………………………………………………………………………………………………….14 2. 4. 3 Fonctionnement du convertisseur de couple ............ ……………………………………………………15 2. 4. 4 L’Embrayage ………………………………………………………………………………………………………………...16 2. 4. 5 Le système de virage .……………………………………………………………………………………………………17 2. 4. 6 Réducteur auxiliaire ….………………………………………………………………………………………………….17 2. 4. 7 Compresseur ................................................................................................................ ……19 2. 4. 8 Système de combustion ................................................................................................... 21 2. 4. 9 La turbine .......................................................................................................................... 24 2. 4. 10 Système d’échappement ……………………………………………………………………………………………..25 2. 4. 11 Réducteur de charge ........................................................................................................ 25 2. 4. 12 Alternateur ....................................................................................................................... 26 2. 5 Système de Protection d'une Turbine à Gaz ............................................................................ 28 2. 5. 1 Protections de survitesses ................................................................................................ 28 2. 5. 2 Système de protection contre les vibrations .................................................................... 29 2. 5. 3 Système de protection contre excès de température ...................................................... 31 2. 5. 4 Système de protection et détection de flamme .............................................................. 31 2. 5. 5 Système de protection contre l’incendie ......................................................................... 32 2. 6 Définition et rôle du système Mark VI (SPEEDTRONIC) ........................................................... 33 2. 6. 1 Introduction . ..................................................................................................................... 33 2. 6. 2 Architecture du système. .................................................................................................. 34 2. 7 Conclusion …………………………………………………………………………………………………………………………...36 Chapitre 3 : Programmation de la séquence de démarrage 3. 1 Introduction ............................................................................................................................... 37 3. 2 Les automates programmables (API) ....................................................................................... 37 3. 3 La structure d’un API ................................................................................................................ 38 3. 4 Description des éléments d’un API ........................................................................................... 38 3. 5 Choix de l’automate ................................................................................................................. 39 3. 5. 1 Les modules de S7-300 .................................................................................................. 41 3. 5. 2 Les modules d’E/S ................................................................................................................ 42 3. 5. 3. Avantages de « S7-300 » ...................................................................................................... 44 3. 5. 4 Choix de CPU ........................................................................................................................ 45 3. 6 Cahier de charges ..................................................................................................................... 46 3. 7 Etude de la séquence de démarrage ......................................................................................... 47 3. 7. 1 Conditions de contrôle......................................................................................................... 47 3. 7. 2 Permissive de démarrage .................................................................................................... 47 3. 7. 3 Séquence de lancement....................................................................................................... 48 3. 7. 4 Contrôle vannes des gaz ..................................................................................................... 49 3. 8 Logiciel de programmation des API SIEMENS "TIA PORTAL" ................................................... 52 3. 8. 1 Présentation du logiciel : ....................................................................................................... 52 3. 8. 2 Création du projet .................................................................................................................. 52 3. 8. 3 Configuration de la station de travail .................................................................................. 53 3. 8. 4 Table des variables API .......................................................................................................... 55 3. 8. 5 Langages de programmation ................................................................................................. 57 3. 8. 6 Blocs du programme utilisateur ........................................................................................... 57 3. 8. 7 Description de programme ................................................................................................... 59 3. 8. 8 Le simulateur des programmes PLCSIM ............................................................................... 66 3. 9 Conclusion…………………………………………………………….………………………………………………..…………..67 Chapitre 4 : Interface de supervision des séquences de démarrage 4. 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................ 68 4. 2 Interface homme-machine (IHM) ................................................................................................... 68 4. 1. 1 Définition ............................................................................................................................... 68 4. 2. 2 Le choix de l’IHM ................................................................................................................... 69 4. 2. 3 Les fonctions de système IHM ............................................................................................... 69 4. 3 Logiciel de programmation WinCC ................................................................................................. 70 4. 3. 1 Définition ............................................................................................................................... 70 4. 3. 2 Avantage ................................................................................................................................ 71 4. 3. 3 L’interface HMI configurée par « WinCC » ............................................................................. 71 4. 4 Réalisation de l’interface de supervision des séquences de démarrage ………………….……………..….74 4. 4. 1 Vue principale ........................................................................................................................ 74 4. 4. 2 Vue des alarmes : ................................................................................................................... 74 4. 4 .3 Vue de permissive de démarrage .......................................................................................... 75 4. 4. 4 Vue de partie des auxiliaires .................................................................................................. 76 4. 4. 5 Vue démarrage turbine ......................................................................................................... 76 4. 4. 6 Vue démarrage alternateur ................................................................................................... 78 4. 5 Conclusion ..................................................................................................................................... 78 Conclusion générale..............................................................................................................................79 Table de figure : Figure 1.1. Organigramme de « ETB ». .................................................................................................... 4 Figure 1.2. plan de masse ........................................................................................................................ 5 Figure 1.3. turbine de la centrale électrique de Boufarik ....................................................................... 6 Figure 1.4. Organigramme de la centrale électrique de Boufarik ........................................................... 6 Figure 1.5. les phases pour aboutir à la production de l’énergie électrique .......................................... uploads/Geographie/ untitled-11.pdf