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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abderrahmane MIRA de Bejaia Faculté de Technologie Département de Génie Électrique MÈMOIRE DE FIN D’ÉTUDES En vue de l’obtention du diplôme de Master en Automatique et systèmes THÈME Réalisé par : Encadré par : M. LAOUADI Soufyane M. H. HADDAR M. GUETTAFI Abdelmadjid Examiné par : Mme.MEZZAH Mme.BELLAHSENE Promotion 2019 Etude et simulation sous TIA PORTAL V12 de la commande et la supervision d'un compresseur d'air (CEVITAL) Remerciement Nous tenons, tous d’abord à remercier en premier lieu et avant tous le Grâce au DIEU à tous puissant, qui nous donne la force, la patience de mener a bien ce modeste travail Nous présentant nos sincères remerciements à notre promoteur Mr H.HADDAR et notre encadreur au niveau de Cevital Mr S.BEN CHAALAL qui nous ont aidés le long de notre travail Tous les membres de jurys pour l'honneur qu'il nous ont fait en acceptent d'évaluer notre projet Tous les personnes qui nous ont aidés de prés ou de loin a réalisé se travail Toute la promotion MASTER Automatique et Systèmes 2018/2019 Tous ceux qui ont l’aimable volonté de feuilleter ce mémoire Dédicace Je dédie ce modeste travail : Aux deux êtres humains qui sont les plus chères dans ma vie A Ma lumière, celle qui m’adonnée la vie, l’amour, la tendresse et le courage, toi chère Maman Malika. Celui qui m’a soutenu et guidé afin que je puisse arriver à cette étape de ma vie, toi chère père Abdelkrim. A Mes chers frères: Nadir, Farouk, Nadjib. Ma chère sœur: Linda. A Ma future femme. A Toute ma famille. A Mon cher binôme Madjid. A Tous mes amis sans exception. A Mes amis de la Résidence Universitaire Targua-Ouzemour. A Toute la promotion Automatique et Systèmes. A Tous ceux que j'aime. A Tous ceux qui m'aiment. A Tous ceux qui m'ont aidé de près ou de loin. Soufyane Dédicace C’est avec une profonde gratitude que je dédie ce modeste travail : A Toutes les personnes les plus chers A Ma chère maman Saliha qui m’a encourager toute au long de ma vie et mon parcours A Mon père Abdelhamid qui était et l’est toujours un soutien durant ma vie A Mes sœurs Fahima, WIza qui ont été et seront un exemple de réussite et de succès, Maria, Lydia, Nekhela et mon petit frère Islem qui sont la meilleure famille A Ma grand-mère A Mes chers amis sans aucune exception A mon cher binôme Soufyane, avec lui on a vécu les pires et les plus beaux moments Et A Tous ceux qui ont contribués de près ou de lions à la réalisation de ce modeste travail. Madjid Sommaire Introduction générale Introduction générale .................................................................................................................1 Description du Complexe CEVITAL 1. Présentation générale de l’entreprise .....................................................................................2 2. Historique ..............................................................................................................................2 3. Situation géographique ..........................................................................................................2 4. Activités et unités du complexe CEVITAL ...........................................................................5 5. Missions et objectifs ............................................................................................................. 5 6. Présentation de l'unité de conditionnement d'huile ...............................................................6 7. Les lignes de production ....................................................................................................... 6 Chapitre I : Automates programmables et logiciels associés I.1 Introduction ......................................................................................................................... 8 I.2 Automatisation .....................................................................................................................8 I.2.1 Objectif de l’automatisation ........................................................................................ 8 I.2.2 Structure d’un système automatisé ............................................................................. 9 I.2.2.1 La partie commande (PC) ................................................................................ 9 I.2.2.2 La partie opérative (PO) ................................................................................... 9 I.2.2.3 La partie relation (PR) .................................................................................... 10 I.3 Généralités sur les automates programmables .................................................................. 10 I.3.1 Présentation d’un automate programmable ............................................................10 I.3.2 Principe de fonctionnement d’un automate ................................................................12 I.3.3 Langages de programmation pour API ..................................................................... 12 I.3.3.1 Le langage LD (Ladder Diagram) ........................................................... 12 I.3.3.2 Le langage IL (Instruction List) ........................................................... 13 I.3.3.3 Le langage FBD (Function Block Diagram) .......................................... 13 I.3.3.4 Le langage ST (Structured Text) ............................................................ 13 I.3.3.5 Le langage SFC (Sequential Function Chart), ou GRAFCET ................ 13 I.3.4 Critères de choix d’un automate ................................................................................ 13 I.3.5 Présentation de l'automate à utiliser S7-300 ............................................................. 14 I.4 TIA Portal (Totally Integrated Automation) ..................................................................... 15 I.4.1 Vue du portal et vue du projet ................................................................................... 15 I.4.1.1 Vue du portal .................................................................................................. 15 I.4.1.2 Vue du projet ...................................................................................................16 I.4.2 Création d’un projet et configuration d’une station de travail ...................................17 I.4.3 Configuration et paramétrage du matériel ................................................................. 17 I.4.4 Adressage des E/S ..................................................................................................... 18 I.4.5 Adresse Ethernet de la CPU ...................................................................................... 20 I.4.6 Compilation et chargement de la configuration matérielle ....................................... 21 I.4.7 WinCC sur TIA portal ............................................................................................... 24 I.5 Conclusion ......................................................................................................................... 25 Chapitre II : Description et fonctionnement du compresseur II.1 Introduction .....................................................................................................................26 II.2 Généralités sur l'air comprimé......................................................................................... 26 II.2.1 Notion sur l’air comprimé ...................................................................................... 26 II.2.2 Avantages de l’air comprimé ................................................................................. 26 II.2.3 Inconvénients de l’air comprimé ........................................................................... 27 II.2.4 Le Compresseur ..................................................................................................... 27 II.2.5 Les types des compresseurs ....................................................................................27 II.3 Compresseur à étudier .......................................................................................................27 II.3.1 Les parties essentielles du compresseur ................................................................. 29 II.3.1.1 La partie électrique ................................................................................... 29 II.3.1.2 La partie pneumatique .............................................................................. 33 II.3.1.3 La partie thermique ....................................................................................34 II.3.1.4 Partie commande ....................................................................................... 35 II.3.2 Principe de fonctionnement ....................................................................................37 II.3.3 Fonctionnement de chaque élément du compresseur ............................................. 39 II.3.3.1 Système de régulation .............................................................................. 39 II.3.3.2 Fonctionnement du moteur principal ........................................................ 40 II.3.3.3 Fonctionnement de pompe à eau ............................................................... 41 II.3.3.4 Fonctionnement de pompe à huile ............................................................ 42 II.3.3.5 Fonctionnement de la tour de refroidissement ...........................................43 II.3.3.6 Fonctionnement du sécheur d'air ............................................................... 45 II.3.3.7 Fonctionnement des électrovannes de purge ............................................. 45 II.4 Problématique .................................................................................................................. 46 II.5 Solution ............................................................................................................................ 47 II.6 Conclusion ....................................................................................................................... 47 Chapitre III : Programmation et supervision III.1 Introduction ..................................................................................................................... 48 III.2 Création du programme .................................................................................................. 48 III.2.1 Création d’un projet dans TIA PORTAL V12 .....................................................48 III.2.2 Configuration matériel (hardware) ...................................................................... 49 III.2.3 Les variables ........................................................................................................ 50 III.3 Les blocs ......................................................................................................................... 50 III.3.1 Bloc d’organisation (OB) ...................................................................................... 51 III.3.2 Blocs fonction (FC) ............................................................................................... 53 III.3.3 Bloc fonctionnelle (FB) ......................................................................................... 56 III.3.4 Bloc de donnée (DB) .............................................................................................56 III.4 Création de l’IHM ........................................................................................................ 57 III.4.1 Introduction ...................................................................................................... 57 III.4.2 L’IHM MP 377 15’’ Touch .............................................................................. 57 III.4.3 Etablissement de la liaison IHM ...................................................................... .58 III.4.4 Variables IHM .................................................................................................. 59 III.4.4.1 Tables des variables IHM .....................................................................59 III.4.5 Les vues ............................................................................................................ 59 III.4.6 Configuration des vues ......................................................................................60 III.4.6.1 Configuration des électrovannes ..........................................................60 III.4.6.2 Configuration des pompes ................................................................... 61 III.4.6.3 Configuration des boutons .................................................................. 61 III.4.7 La hiérarchie des vues ...................................................................................... 62 III.4.7.1 Vue principale ..................................................................................... 62 III.4.7.2 Vue des consignes de la mise à l’échelle .............................................64 III.4.7.3 Vue des consignes des températures, pressions et temps .................... 65 III.4.7.4 Vue des consignes des alarmes et des arrêts ...................................................66 III.4.7.5 Vue des alarmes ...............................................................................................66 III.5 Compilation et simulation ............................................................................................... 67 III.5.1 PLCSIM ............................................................................................................... 67 III.5.2 RUNTIME ........................................................................................................... 67 III.6 Conclusion ...................................................................................................................... 69 Conclusion générale Conclusion générale ............................................................................................................... 70 Références bibliographiques Références bibliographiques ………………………………………………………………...71 Liste des figures Complexe CEVITAL Figure 1. Aperçu global de l'unité de production CEVITAL ....................................................3 Figure 2. Organigramme du complexe CEVITAL ....................................................................4 Figure 3. L’organigramme de l’unité de conditionnement d’huile ...........................................6 Figure 4. Emplacement des compresseurs sur les lignes de production ....................................7 Chapitre I Figure I.1. Structure d'un système automatisé ...........................................................................9 Figure I.2. Représentation d’un automate programmable industriel .......................................10 Figure I.3. Automate Programmable Industriel SIEMENS .....................................................11 Figure I.4. Différentes étapes de fonctionnement d’un automate ............................................12 Figure I.5. Constitution d’API S7-300 ....................................................................................14 Figure I.6. Vue du portal .........................................................................................................15 Figure I.7. Vue du projet .................... ....................................................................................16 Figure I.8. Création d’un projet ...............................................................................................17 Figure I.9. Configuration et paramétrage du matériel .............................................................18 Figure I.10. Configuration et paramétrage du matériel .......................................................... 19 Figure I.11. Adressage des E/S ................................................................................................20 Figure I.12. Adresse Ethernet de la CPU .................................................................................21 Figure I.13. Compilation et chargement de la configuration matérielle ..................................22 Figure I.14. Compilation et chargement de la configuration matérielle ..................................23 Figure I.15. Compilation et chargement de la configuration matérielle ..................................24 Figure I.16. Compilation et chargement de la configuration matérielle ..................................24 Figure I.17. Vue SIMATIC HMI .............................................................................................25 Chapitre II Figure II.1. Le compresseur ATLAS COPCO CREPELLE ....................................................28 Figure II.2. Capteur de température d’air ...............................................................................29 Figure II.3. Capteur de température d’eau ..............................................................................30 Figure II.4. Capteur de pression d’air .....................................................................................30 Figure II.5. Capteur de pression d’huile ..................................................................................30 Figure II.6. Capteur circulation d'eau ..................................................................................... 31 Figure II.7. Electrovanne de purge ..........................................................................................31 Figure II.8. Moteur principal du compresseur ........................................................................ 32 Figure II.9. Moteur de la pompe à eau ....................................................................................32 Figure II.10. Pompe à eau ........................................................................................................33 Figure II.11. Réservoir de pression ..........................................................................................33 Figure II.12. Séparateur de condensats ....................................................................................34 Figure II.13. Réfrigérant ..........................................................................................................34 Figure II.14. La tour de refroidissement ..................................................................................34 Figure II.15. Le sécheur d’air comprimé..................................................................................35 Figure II.16. Tableau des instruments .....................................................................................35 Figure II.17. Premier temps .....................................................................................................37 Figure II.18. Deuxième temps .................................................................................................38 Figure II.19. GRAFCET de régulation ...................................................................................39 Figure II.20. GRAFCET du moteur principal .........................................................................40 Figure II.21. GRAFCET de pompe à eau ................................................................................41 Figure II.22.GRAFCET de pompe à huile ..............................................................................42 Figure II.23. GRAFCET de la tour de refroidissement .........................................................44 Figure II.24. GRAFCET du sécheur d'air ...............................................................................45 Figure II.25. GRAFCET des électrovannes de purge .............................................................46 Chapitre III Figure III.1. Mise en route du projet .......................................................................................48 Figure III.2. Configuration matériel de l’automateS7300 .......................................................49 Figure III.3. Table de variables ...............................................................................................50 Figure III.4. Réseaux du bloc OB ..........................................................................................51 Figure III.5. Schéma contact de démarrage moteur du compresseur ......................................51 Figure III.6. Schéma contact de démarrage des auxiliaires du compresseur ...........................51 Figure III.7. Schéma contact des défauts ...............................................................................52 Figure III.8. Schéma contact uploads/Industriel/ memoire-massi.pdf