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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ MOHAMED SEDDIK BEN YAHIA - JIJEL Faculté des Sciences et de la Technologie Département d’Automatique PROJET DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME MASTER EN AUTOMATIQUE OPTION : Automatique et Informatique industrielle Thème Réalisé par : Encadrant : BOUSSADI Salim OUCIEF Nabil BENDAOUD Yasser Co-encadrant : LABIOD Salim Année Universitaire 2020-2021 Automatisation et supervision de deux systèmes industriels virtuels Remerciements Avant tout nous remercions Dieu Le tout puissant de nous avoir donné le courage, la volonté, la patience, et la santé durant toutes ces années et que grâce à lui ce travail a pu être réalisé et qui nous accordé la chance de vivre ce jour pour voir le fruit de nos études. Nous tenons également à exprimer nos vifs remerciements à messieurs Salim labiod et Nabil Oucief qui nous ont proposé ce thème, et qui nous ont encadré et soutenu par leurs conseils, comprenions et encouragements. Nous tenons aussi à présenter nos remerciements aux membres de jury qui ont accepté de juger notre modeste travail. Tous les enseignants qui ont contribué de près ou de loin à notre formation sans oublier nos amis et collègues qui directement ou indirectement ont contribué à la réalisation de ce travail. Mille remerciements. Salim et Yasser Dédicaces Chaleureusement je dédie ce modeste travail : A la lumière de ma vie, mes chers parents en témoignage de leur amour et de leur sacrifices sans limites, à mon égard, je leurs souhaite une bonne santé, que dieu me les garde. A mes frères et mes sœurs, Pour ses soutiens moraux et leurs conseils précieux tout au long de mes études. A toute la famille Bousadi A tous mes amis plus particulièrement: A Mohamed Cherif. L A Amir. R A tous ceux qui m’ont aidé de près ou loin pour la réalisation de ce modeste travail. Salim Dédicace Je dédie ce mémoire : A ma très chère mère qui a été la lumière de ma vie A mes sœurs et mon frère qui m’ont encouragé et soutenu moralement. A toute ma famille A mon binôme, S. BOUSADI et toute sa famille A mes Amis: YOUCEF, SIDI MOHAMED, HEITEM, ABD SABOUR, S.HAROUZ, HATEM... Etc. A mes enseignants durant toutes les années d’études jusqu’au MASTER YASSER الملخص يشكم انتشغيم اآلني نهُظى انصُاعيت أسهىبا هايا نهقدرة انتُافسيت ٍبي انشزكاث ألَه يكفم إَتاجا أفعم وييسز انًهاو أو انخدياث وانزصد. قد بزيجُا في هذا انعًم َظايي انبزيجياث ITS PLC (َظاو فزس افتزاظي ، خهيط افتزاظي) كفهته آنيت صُاعيت قابهت نهبزيجت عهى وجه انخصىص siemens S7-300 يديجت في ان تطبيقSTEP 7 ٍي siemens ويحاكاة عهى وحدة انًعانجت انًزكشيت االفتزاظيت يع بعط اإلشزاف ٍي قبم واجهت ٍبي ٌاإلَسا واآلنت انتي تسًح نُا بًزاقبت و انتحكى في انُظاو باستخداو بزيجياث انًزَت .ويتيح هذا انعًم تطىيز قدراث استخداو بزايجياث يحاكاة انُظى اآلنيت واالختصاص في يجال بزيجت اانصُاعيت .وفي َهايت انًطاف ، تعزض َتائج انًحاة نُظى. : الكلمات المفتاحية،انتشغيم آلني وحدة انًعانجت انًزكشيت االفتزاظيت , Siemens,S7-300, step7, wincc flexible , ITS PLC, PLC SIM . Résumé L’automatisation des systèmes industriel est une technique important pour la compétitivité entre les entreprises car elle assure une meilleur production et faciliter les taches ou les services et la surveillance. Dans ce travail nous avons programmé les deux systèmes de logiciel ITS PLC (système de tri virtuel, mélangeur virtuel) assurée par un automate programmable industriel (API) en particulier le siemens S7-300 intégré à STEP 7 de siemens et simulé sur PLCSIM (CPU virtuelle) avec une partie de supervision par une interface homme-machine qui nous permet de Controller et commander le système à l’aide de logiciel wincc flexible. Ce travail permet de développer les capacités de l’utilisation des logiciels de simulation des systèmes automatisés et de la compétence dans le domaine de programmation des systèmes industriel. A la fin les résultats de simulation sont présentés. Mots clé : Automatiser, API, Siemens, S7-300, step7, wincc flexible, ITS PLC, PLC SIM Summary In this work we have programmed the two software systems ITS PLC (virtual sorting system, virtual mixer) ensured by an industrial programmable automaton (API) in particular the siemens S7-300 integrated in STEP 7 of siemens and simulated on PLCSIM (virtual CPU) with some supervision by a man-machine interface that allows us to Controller and control the system using flexible wincc software. This work allows to develop the capabilities of the use of simulation software of automated systems and competence in the field of programming of industrial systems. At the end the simulation results are presented. Key words: Automate, API, Siemens, S7-300, step7, wincc flexible, ITS PLC, PLC SIM. Table des matières 1 Table des matières Table des matières ....................................................................................................... 1 Table des figures .......................................................................................................... 4 Liste des tableaux ........................................................................................................ 7 Introduction générale .................................................................................................. 8 Chapitre 1: Généralité sur l’automatisation et la supervision industrielle .......... 10 1.1 Introduction .................................................................................................................................. 10 1.2 Systèmes automatisés ............................................................................................................... 10 1.2.1 Objectifs et atouts de l’automatisation ...................................................................... 10 1.2.2 C’est quoi un système automatisé ? ............................................................................. 11 1.2.3 Chaines fonctionnelles...................................................................................................... 11 1.2.4 Structure des systèmes automatisés .......................................................................... 12 1.3 Généralités sur les automates programmables industriels (API) ........................... 14 1.3.1 Définition ............................................................................................................................... 14 1.3.2 Principes de fonctionnement d’un API....................................................................... 15 1.3.3 Architecture d’un API ....................................................................................................... 15 1.4 Présentation de quelques API de la gamme SIMATIC S7 de Siemens .................... 17 1.4.1 SIMATIC S7 ........................................................................................................................... 17 1.5 Choix de l’API ................................................................................................................................ 19 1.5.1 Présentation de l’API choisi le S7-300 ....................................................................... 20 1.5.2 Structure de l’API S7-300 ................................................................................................ 20 1.6 Supervision ................................................................................................................................... 23 1.6.1 Avantages de la supervision ........................................................................................... 24 1.6.2 Constitution d’un système de supervision ............................................................... 24 1.7 Conclusion ..................................................................................................................................... 25 Chapitre 2: Logiciels STEP 7 et Wincc flexible ...................................................... 26 2.1 Introduction .................................................................................................................................. 26 2.2 Description du logiciel Step 7 ................................................................................................ 26 2.2.1 Présentation de Step 7...................................................................................................... 26 2.2.2 Gestionnaire de projets SIMATIC Manager .............................................................. 27 Table des matières 2 2.2.3 Langages de programmation ......................................................................................... 27 2.2.4 Structure générale d’un programme Step 7 ............................................................. 29 2.2.5 Éditeur des mnémoniques .............................................................................................. 30 2.2.6 Différents types des variables des programmes Step 7 ...................................... 31 2.2.7 Création d’un projet .......................................................................................................... 31 2.2.8 Barres de : titre, menu et outils de SIMATIC Manager ......................................... 34 2.2.9 Simulateur de programme PLCSIM ............................................................................. 34 2.2.10 Configuration matérielle ............................................................................................... 35 2.3 Le logiciel e supervision WinCC flexible ............................................................................ 36 2.3.1 Tâches d’un système HMI................................................................................................ 37 2.3.2 Étapes de création un projet WinCC ........................................................................... 37 2.4 Conclusion ..................................................................................................................................... 40 Chapitre 3: Automatisation et supervision d’un système de tri virtuel ............... 41 3.1 Introduction .................................................................................................................................. 41 3.2 Description du logiciel ITS PLC ............................................................................................. 41 3.2.1 Interface du logiciel ........................................................................................................... 41 3.2.2 Panneaux des Systèmes ................................................................................................... 43 3.2.3 Système de Navigation ..................................................................................................... 44 3.3 Description du système de tri de caisses ................................................................................ 47 3.4 Cahier des charges ...................................................................................................................... 51 3.5 Modélisation par Grafcet ......................................................................................................... 52 3.5.1 Grafcets auxiliaires ............................................................................................................ 52 3.5.2 Grafcet principal ................................................................................................................. 55 3.6 Réalisation du programme ...................................................................................................... 56 3.6.1 Interface du projet ............................................................................................................. 56 3.6.2 Table des mnémoniques .................................................................................................. 56 3.6.3 Contenu de bloc fonctionnel FB1 ................................................................................. 58 3.6.4 Contenu des fonctions FC (FC1, FC2) ......................................................................... 63 Bloc d’organisation OB1 ............................................................................................................. 65 3.6.5 Simulation du programme par PLC-SIM .................................................................... 65 3.7 Présentation de la partie HMI ................................................................................................ 66 3.7.1 Variables du HMI ................................................................................................................ 66 3.7.2 Vue principale ...................................................................................................................... 68 3.8 Simulation ...................................................................................................................................... 69 Table des matières 3 3.8.1 Simulation du programme sous WinCC flexible et PLCSIM ............................... 69 3.8.2 Simulation générale (avec les trois logiciels en parallèles) ............................... 70 3.9 Conclusion ..................................................................................................................................... 71 Chapitre 4: Automatisation et supervision d’un mélangeur de peinture ............ 72 4.1 Introduction .................................................................................................................................. 72 4.2 Description du système ............................................................................................................ 72 4.2.1 Structure du mélangeur ................................................................................................... 72 4.2.2 Partie opérative ................................................................................................................... 73 4.3 Cahier des charges ...................................................................................................................... 75 4.4 Programmation ........................................................................................................................... 76 4.4.1 Modélisation par Grafcet ................................................................................................. 76 4.4.2 Interface de projet .............................................................................................................. 76 4.4.3 Table des mnémoniques .................................................................................................. 78 4.4.4 Contenu du bloc fonctionnel FB1 ................................................................................. 79 4.4.5 Contenu des fonctions FC (FC1, FC2, FC3, FC4) ..................................................... 81 4.5 Elaboration de l’HMI .................................................................................................................. 83 4.5.1 Table des variables ............................................................................................................ 83 4.5.2 Vue Principale du système .............................................................................................. 83 4.6 Conclusion ..................................................................................................................................... 84 Conclusion générale .................................................................................................. 85 Bibliographie .............................................................................................................. 86 Table des figures 4 Table des figures Figure ‎ 1.1 : Schéma simplifié d’un système automatisé. ......................................................... 11 Figure ‎ 1.2 : Chaine d’information. .................................................................................................... 12 Figure ‎ 1.3 : Chaine d’énergie. ............................................................................................................. 12 Figure ‎ 1.4 : Structure d’un système automatisé. ........................................................................ 13 Figure ‎ 1.5 : Dialogue entre la partie commande et la partie opérative. ............................ 14 Figure ‎ 1.6 : Cycle de fonctionnement de l'API. ............................................................................ 15 Figure ‎ 1.7 : Structure interne d’un API. .......................................................................................... 17 Figure ‎ 1.8 : API Siemens S7-200. ...................................................................................................... 17 Figure ‎ 1.9 : API Siemens S7-300. ...................................................................................................... 18 Figure ‎ 1.10 : API Siemens S7-400..................................................................................................... 18 Figure ‎ 1.11 : API Siemens S7-1200. ................................................................................................. 19 Figure ‎ 1.12 : API Siemens S7-1200. ................................................................................................. 19 Figure ‎ 1.13 : L'automate S7-300 et son environnement. ........................................................ 20 Figure ‎ 1.14 : Les modules de l'API S7-300. ................................................................................... 21 Figure ‎ 1.15 : Module CPU de S7-300 (modèle CPU 315 2PN/DP). uploads/Industriel/ m-aut-inf-in-2021-02.pdf