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i BELAZRAG MOHAMED Dédicace Je dédie ce travail A mon père A ma mère A mes frèr

i BELAZRAG MOHAMED Dédicace Je dédie ce travail A mon père A ma mère A mes frères et mes sœurs A mes chers amis A tous ceux que j’aime et qui m’aiment ii A mon binôme Mohamed A tous mes enseignants tous les techniciens et les opérateurs. Lattrach HAMZA Remerciements Il nous parait maintenant que ce modeste travail est achevé. Peu de mots peuvent traduire notre profonde gratitude envers toutes les personnes qui nous ont aidés à la réalisation de ce travail à STEG usine GPL de Gabes. Nous tenons à exprimer nos profondes gratitudes et nos immenses respects à nos encadrant Mme Jabri Sana de l’usine GPL et Mme Rafika Elharabi à l’institut Supérieur de Système Industriels du Gabes pour leur qualité de son encadrement, ses disponibilités, ses hautes qualités morales et scientifiques et ses encouragements continus durant l’exécution de notre projet afin de le bien réaliser. iii Egalement nous tenons à exprimer notre profonde gratitude aux membres des jurys qui acceptent de juger notre travail. Aussi, à l‘issue de trois ans agréables, nous adressons nos remerciements à toute l’équipe d’enseignantes pour la qualité de l’enseignement qui nous a été fourni et à la direction de l’institut pour leur effort continu à favoriser les bons conditions de travail aux étudiants. STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 4 Sommaire Liste des figures........................................................................................................................................7 Liste d’abréviations ..................................................................................................................................9 INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................10 Chapitre 1 : Présentation de l’usine GPL et étude du système pompage ...............................................12 1. Introduction ....................................................................................................................................12 2. Présentation de l’usine ....................................................................................................................12 2.1. Présentation générale de la STEG ......................................................................................... 12 2.2. Présentation générale de l’usine GPL .................................................................................... 12 2.3. Principe de fonctionnement de l’usine GPL .......................................................................... 13 3. Présentation de système étudiée .....................................................................................................14 3.1. Description et fonctionnement global ................................................................................... 14 3.2. Equipements .......................................................................................................................... 15 3.2.1. Réservoirs et raccordement du pressostat .......................................................................... 15 3.2.2. Pompe ................................................................................................................................ 17 3.2.3. Moteur électrique............................................................................................................... 18 3.2.4. Contrôleur .......................................................................................................................... 19 3.2.5. Autres composants............................................................................................................. 20 4. Problème et solution .......................................................................................................................22 4.1. Avantages .............................................................................................................................. 22 4.2. Inconvénients de contrôleur MPA 6000 ................................................................................ 22 4.3. Solutions ................................................................................................................................ 23 4.4. Cahier de charge .................................................................................................................... 23 5. Conclusion ......................................................................................................................................23 Chapitre 2 : Commande de la pompe à base de l’automate S7 300 .......................................................24 1. Introduction ....................................................................................................................................24 2. Commandes de la pompe................................................................................................................24 2.1. Commande manuelle : ........................................................................................................... 24 STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 5 2.2. Commande automatique ........................................................................................................ 24 2.3. Autres commandes ................................................................................................................ 25 3. Généralités sur les automates programmables industriels ..............................................................25 3.1. Définition............................................................................................................................... 25 3.2. Architecture des automates.................................................................................................... 25 3.2.1. Aspect extérieur ................................................................................................................. 25 3.2.2. Principe de fonctionnement ............................................................................................... 26 3.2.3. Caractéristiques techniques ............................................................................................... 26 3.2.4. Unité centrale .................................................................................................................... 26 3.2.5. Mémoire ............................................................................................................................ 27 3.3. Objectifs de l’automatisation ................................................................................................. 27 3.3.1. De point de vue financement ............................................................................................. 27 3.3.2. Améliorer la sécurité et la disponibilité ............................................................................. 27 3.4. Critères de choix d’un API .................................................................................................... 27 4. Présentation de l’API Siemens S7-300 utilisé ................................................................................28 4.1. Etude de la partie matérielle .................................................................................................. 28 4.1.1. Unité centrale CPU 314 ..................................................................................................... 29 4.1.2. Alimentation PS 307.......................................................................................................... 29 4.1.3. Modules d’entrée/sortie (E/S) ............................................................................................ 30 4.1.4. Rack ................................................................................................................................... 33 4.2. Etude de la partie logicielle (SOFTWARE) .......................................................................... 33 4.2.1. Etude de programmation (langage ladder) ........................................................................ 34 4.2.2. Illustration d’un réseau à contacts ..................................................................................... 37 4.3. Transfert du programme ........................................................................................................ 38 5. Conclusion ......................................................................................................................................38 Chapitre 3 : Automatisation et simulation ..............................................................................................39 1. Introduction ....................................................................................................................................39 2. Grafcet de fonctionnement du contrôleur .......................................................................................39 STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 6 2.1. Mode manuel ......................................................................................................................... 39 2.2. Mode automatique ................................................................................................................. 40 2.3. Mode test ............................................................................................................................... 40 2.4. Grafcet globale ...................................................................................................................... 41 Dans notre solution, nous avons deux grafcet de fonctionnement .................................................... 41 Grafcet de démarrage ........................................................................................................................ 41 3. Programmation de l’automate ........................................................................................................43 3.1. Configuration de l’automate .................................................................................................. 44 3.2. Création du projet dans SIMATIC Manager ......................................................................... 45 3.3. Configuration de matériel (Partie Hardware) ........................................................................ 47 3.4. Création des mnémoniques.................................................................................................... 50 3.5. Elaboration du programme S7 (Partie Software) .................................................................. 51 4. Simulateur des programmes PLCSIM ............................................................................................52 5. Exécution de la partie pratique .......................................................................................................53 5.1. Câblage de l’automate ........................................................................................................... 53 5.2. Câblage des différents équipements ...................................................................................... 54 6. Conclusion ......................................................................................................................................55 Enfin, on a donné une idée sur la partie pratique où les câblages de l’automate. ..................................55 CONCLUSION GENERALE ................................................................................................................56 Références bibliographiques ..................................................................................................................57 ANNEXES .............................................................................................................................................58 STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 7 Liste des figures Figure ‎ 1.1: Usine GPL ............................................................................................................. 13 Figure ‎ 1.2 : Plan de l’usine GPL .............................................................................................. 14 Figure 1.3 : Schématisation du system étudie .......................................................................... 15 Figure ‎ 1.4 : Bac d’eau .............................................................................................................. 16 Figure 1.5: Montage de raccordement du pressostat à une pompe d’incendie......................... 16 Figure ‎ 1.6 : pompe d’incendie .................................................................................................. 17 Figure 1.7: Croquis d’un ancrage de socle typique .................................................................. 18 Figure ‎ 1.8: contrôleur ............................................................................................................... 19 Figure 1.9: Sprinkler ................................................................................................................ 21 Figure ‎ 1.10 : Poteau d’incendie ................................................................................................ 22 Figure 1.11 : RIA ..................................................................................................................... 22 Figure 2.1 : Automate Siemens S7-300 ................................................................................... 28 Figure 2.2 : Eléments principaux de la tension d'alimentation et de la CPU .......................... 29 Figure 2.3 : Schéma de branchement des PS 307; 5 A ............................................................ 30 Figure 2.4: Schéma de branchement et de principe du SM 321 ; DI 16 x UC 24/48 V ........... 31 Figure ‎ 2.5 : Schéma de branchement et de principe................................................................. 32 Figure ‎ 2.6: Schéma de branchement et de principe du module SM 322 ; DO 32 x 24 V cc/0,5 A ............................................................................................................................................... 33 Figure ‎ 2.7: Fenêtre du logiciel SIMATIC STEP7 V5.5 ........................................................... 34 Figure ‎ 2.8: présentation des E/S ............................................................................................... 35 Figure ‎ 2.9 : Interface de programmation ................................................................................. 37 Figure ‎ ‎ 2.10: étapes de programmation d’un API .................................................................... 38 Figure ‎ 3.1 : Automate Programmable Industriel SIEMENS ................................................... 44 Figure 3.2: création de projet .................................................................................................. 45 Figure 3.3: titre de projet .......................................................................................................... 46 Figure 3.4: insertion d’un nouvel objet « station SIMATIC 300 » .......................................... 46 Figure ‎ 3.5: choix du RAK ........................................................................................................ 47 Figure ‎ 3.6 : choix du CPU et d’alimentation ........................................................................... 48 Figure ‎ 3.7: choix des embases d’E/S ....................................................................................... 49 Figure ‎ 3.8: Hiérarchie du programme STEP7 .......................................................................... 49 Figure ‎ 3.9: Création des mnémoniques .................................................................................... 50 Figure ‎ 3.10 : Table des mnémoniques du projet ...................................................................... 50 Figure ‎ 3.11: création du bloc d’organisation .......................................................................... 51 Figure ‎ 3.12: choix du langage CONT ...................................................................................... 52 Figure ‎ 3.13: Interface de simulation PLCSIM ......................................................................... 53 Figure ‎ 3.14 : câblages de l’automate ........................................................................................ 54 STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 8 Liste des Tableaux Tableau ‎ 1.1 : Caractéristiques techniques de la pompe ......................................................................... 18 Tableau ‎ 1.2: Caractéristiques techniques du moteur électrique ............................................................ 19 Tableau ‎ 1.3 : Caractéristiques techniques de contrôleur ....................................................................... 20 Tableau ‎ 1.4 : Tableau récapitulatif des températures de déclenchement en fonction de la couleur de l’ampoule ............................................................................................................................................... 21 Tableau ‎ 2.1: type de variable................................................................................................................. 36 Tableau ‎ 2.2: Exemples des symboles .................................................................................................... 36 STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 9 Liste d’abréviations SNDP : Société Nationale de Distribution des Pétroles BGT : Société British Gaz Tunisie SUD GAZ : entreprise de distribution de gaz naturel TM : Tonnes Métriques = Tonnes STEG Stage de fin d’études Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG Page 10 INTRODUCTION GENERALE Contexte du projet L’automatisation d’un processus industriel ou d’une chaîne industrielle consiste à assurer le fonctionnement par un système technologique. Ce système doit être capable de prendre en compte les résultats en provenance des capteurs et les éventuelles consignes données par un opérateur et le fournir en retour au processeur des commandes et des informations à l’operateur. Ainsi, elle représente un facteur essentiel de la productivité et elle est un élément important de l’amélioration de la qualité en utilisant des automates programmables industrielles. Dans ce contexte, la sécurité et la suret de fonctionnement sont des tâches d’une grande importance en particulier dans l’Usine Gaz Pétrole Liquéfie (GPL) a cause de nature de matière primaire et les produits finis qui sont très inflammables, pour cela la GPL fait une stratégie de sécurité : est avant tout de prévenir les fuites de GPL. Si elle a lieu, il s’agit de la limiter au plus vite et de limiter les sources d’inflammation. Si la fuite s’enflamme, il s’agit de circonscrire au plus vite l’incendie pour éviter le phénomène de BLEVE alors la présence d’un groupe de pompage d’eau incendie dans l’usine à travers d’un réseau de tuyauterie. Alors une stratégie d’automatisation à base des API est demandée par responsables instrumentation et automatisme de l’Usine Gaz Pétrole Liquéfie (GPL) de Gabès pour assurer le bon fonctionnement de système pompage d’eau incendie. Objectifs du projet Notre Projet Fin d’Etudes porte sur l’étude et la conception d’un contrôleur de commande de fonctionnement d’une pompe incendie électrique à base d’un Automate Siemens S7-300. Organisation du rapport Dans le premier chapitre, une présentation générale de l’usine GPL sera donnée. Puis, une description du principe de fonctionnement du système du pompage sera abordée en mettant l’accent sur les problèmes rencontrés et en proposant une solution convenable. uploads/Industriel/ rapport-station-de-pompage.pdf