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Répu bli que Algé rie nne Dé moc rati que e t Popu laire Ministère de l'Enseign

Répu bli que Algé rie nne Dé moc rati que e t Popu laire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Univers ité Dr. Tahar Mou lay de Saïda Faculté des Sciences et de la Technologie Département d’Electronique Mémoire de fin d’Etude En vue de l’obtention du Diplôme de Master en ELECTRONIQUE Spécialité : Instrumentation Thème GESTION AUTOMATIQUE D'UN FEU DE SIGNALISATION DE TRAFIC URBAIN PAR UN API SIEMENS S7-300 Présenté par : Encadré par : HORCH Meriem Pr. DJELLOULI Bouaza Examiné par : Mr. AMARA Mohamed Mr. AARBOUCH Omar Promotion 2019-2020 i Dédicace Je dédie ce travail à la mémoire de mon cher père. Ô Allah bénissez-le avec miséricorde et pardon et accordez-lui Jannah ̎Amine ̎. Je le dédier aussi à ma mère, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux consiels. Qu’Allah la protége. A mes sœurs qui n’ont cessé d’etre pour moi des exemples de persévérence, de courage et de générosité. A mes neveux « Imad Eddine, Youness, Alaa et Maria ». A mon fiancé « Mohamed » et sa famille. Meriem HORCH إھداء أھدي ھذا اﻟﻌﻣل إﻟﻰ روح واﻟدي اﻟطﺎھرة، أﺳﺄل ﷲ أن ﯾﺗﻐﻣده ﺑرﺣﻣﺗﮫ وﻣﻐﻔرﺗﮫ وﯾﺳﻛﻧﮫ ﻓﺳﯾﺢ ﺟﻧﺎﻧﮫ " أﻣﯾن ". أ ھدي ھذا اﻟﻌﻣل أﯾﺿﺎ إﻟﻰ واﻟدﺗﻲ اﻟﺗﻲ ﻛﺎن ﻟﮭﺎ اﻟﻧﺻﯾب اﻷﻛﺑر ﻣن اﻟﺗﺿﺣﯾﺎت ﻣن أﺟل ﺗرﺑﯾﺗﻧﺎ وﺗﻌﻠﯾﻣﻧﺎ، أﺳﺄل ﷲ أن ﯾﺣﻔظﮭﺎ . إﻟﻰ ﺟﻣﯾﻊ أﺧواﺗﻲ اﻟﻠواﺗﻲ ﻻ ﯾزﻟن ﻟﻲ اﻟﻣﺛل اﻷﻋﻠﻰ ﻓﻲ اﻷﺧﻼق اﻟﻔﺎﺿﻠﺔ واﻟﺗرﺑﯾﺔ اﻟﺣﺳﻧﺔ . إﻟﻰ أﺑﻧﺎء اﺧواﺗﻲ » ﻋﻣﺎد اﻟدﯾن، ﯾوﻧس، أﻻء وﻣﺎرﯾﺎ «. إﻟﻰ ﺧطﯾﺑﻲ »ﷴ« وﻋﺎﺋﻠﺗﮫ . ﻣرﯾم ﺣرش ii Remerciements Nous remercions, Dieu, le tout-puissant pour nous avoir donné la foi qui nous a guidé jusqu’à la réalisation et l’aboutissement de ce projet. Je tiens à exprimer me remerciements les plus distingués : À notre promoteur « Mr CHAMI Nadir », et à mon encadreur « Mr DJELLOULI Bouaza ». De m’avoir fait l’honneur d’assurer l’encadrement de mon travail, je vous suis très reconnaissants d’avoir veil- lé à son élaboration en ne ménageant aucunement votre temps et vos conseils. Je tiens à remercier vivement messieurs les membres du jury d’avoir consacré de leur temps à la lecture de ce manuscrit, et d’accepter de juger et d’évaluer ce travail. Ainsi nous n’oublions pas à remercier tous les personnes administratives de l’université de Saïda pour leurs services pondant l’année d’études. Je voudrais remercier nos chers parents et Famille qui soutenus dans mes études. Finalement, je réserve un remerciment particulier à toutes les personnes qui ont contribué, d’une façon directe ou indirecte, continue ou ponctuelle, à l’achèvement de ce travail. Meriem HORCH iii Résumé La technique a toujours été au service de l’être humain. La gestion du trafic est généralement divisée en plusieurs domaines qui sont gérés par des solutions différentes, les caractéristiques du trafic, planification des transports, conception des infrastructures, contrôle, et maintenance : organisationnelle, administrative et matérielle.... Les feux de carrefours ont été inventés pour rendre la vie des gens dans les villes plus faciles, mais l’installation, la mise au point et la maintenance des feux de carrefours sont très délicates .L'idée de notre projet est venue en tant que solution à ce problème en améliorant l’installation et la mise au point des feux de carrefours par un automate programmable industriel. Vous trouverez également une description détaillée sur les automates programmables industriels et plus précisément le S7-300 de la firme SIEMENS, ainsi sur le logiciel STEP7 en mettant en avant les étapes pour la création d’un projet d’automatisation. Mots-clés : trafic routier, feu de trafic, Automate programmable industriel, automatisation, Step7 300, system HMI, simatic manager. Abstract Technology has always been at the service of human beings. Traffic management is generally divided into several areas, which are managed, by different solutions, traffic characteristics, transport plan- ning, infrastructure design, control, and maintenance: organizational, administrative and material.... Crossroad lights were invented to make life easier for people in cities, but the installation, development and maintenance of crossroad lights are very delicate. The idea for our project came as a solution to this problem by improving the installation and development of intersection lights by an industrial programma- ble controller. You will also find a detailed description on the industrial programmable controllers and more specifically the S7-300 of the SIEMENS firm, as well as on the STEP7 software by highlighting the steps for the creation of an automation project. Keywords: road traffic, traffic light, programmable logic controller, automation, Step7 300, HMI system, simatic manager. ﻣﻠﺧص ﻛﺎﻧت اﻟﺗﻛﻧوﻟوﺟﯾﺎ داﺋﻣًﺎ ﻓﻲ ﺧدﻣﺔ اﻟﺑﺷر . ﺗﻧﻘﺳم إدارة ﺣرﻛﺔ اﻟﻣرور ﺑﺷﻛل ﻋﺎم إﻟﻰ اﻟﻌدﯾد ﻣن اﻟﻣﺟﺎﻻت اﻟﺗﻲ ﺗﺗم إدارﺗﮭﺎ ﻣن ﺧﻼل ﺣﻠول ﻣﺧﺗﻠﻔﺔ، وﺧﺻﺎﺋص اﻟﻣرور، وﺗﺧطﯾط اﻟﻧﻘل، وﺗﺻﻣﯾم اﻟﺑﻧﯾﺔ اﻟﺗﺣﺗﯾﺔ، واﻟﺗﺣﻛم واﻟﺻﯾﺎﻧﺔ : اﻟﺗﻧظﯾﻣﯾﺔ واﻹدارﯾﺔ واﻟﻣﺎدﯾﺔ .... ﺗم اﺑﺗ ﻛﺎر أﺿواء ﻣﻔﺗرق اﻟطرق ﻟﺟﻌل اﻟﺣﯾﺎة أﺳﮭل ﻟﻠﻧﺎس ﻓﻲ اﻟﻣدن، وﻟﻛن ﺗرﻛﯾب وﺗطوﯾر وﺻﯾﺎﻧﺔ ﻣﺻﺎﺑﯾﺢ ﻣﻔﺗرق اﻟطرق ﺣﺳﺎﺳﺔ ﻟﻠﻐﺎﯾﺔ . ﺟﺎءت ﻓﻛرة ﻣﺷروﻋﻧﺎ ﻛﻣﺎ ﯾﻠﻲ ﺣل : ھذه اﻟﻣﺷﻛﻠﺔ ﻋن طرﯾﻖ ﺗﺣﺳﯾن ﺗرﻛﯾب وﺗطوﯾر أﺿواء اﻟﺗﻘﺎطﻊ ﺑواﺳطﺔ وﺣدة ﺗﺣﻛم ﻗﺎﺑﻠﺔ ﻟﻠﺑرﻣﺟﺔ اﻟﺻﻧﺎﻋﯾﺔ . ﺳﺗﺟد أﯾﺿًﺎ وﺻﻔًﺎ ﺗﻔ ﺻﯾﻠﯾًﺎ ﻋن وﺣدات اﻟﺗﺣﻛم اﻟﻘﺎﺑﻠﺔ ﻟﻠﺑرﻣﺟﺔ اﻟﺻﻧﺎﻋﯾﺔ وﺑﺷﻛل أﻛﺛر ﺗﺣدﯾدًا س7 - 300ﻟﺷرﻛﺔ ﺳﯾﺎﻣﻧس ﺑﺎﻹﺿﺎﻓﺔ إﻟﻰ ﺑرﻧﺎﻣﺞ ﺳﺗﯾب 7ﻣن ﺧﻼل ﺗﺳﻠﯾط اﻟﺿوء ﻋﻠﻰ ﺧطوات إﻧﺷﺎء ﻣﺷروع أﺗﻣﺗﺔ . HMIاﻟﻛﻠﻣﺎت اﻟرﺋﯾﺳﯾﺔ : ﺣرﻛﺔ اﻟﻣرور ﻋﻠﻰ اﻟطرق، إﺷﺎرة اﻟﻣرور، ﺗﺣﻛم اﻟﻣﻧطﻖ اﻟﻘﺎﺑل ﻟﻠﺑرﻣﺟﺔ، ا ﻷﺗﻣﺗﺔ، س7 - 300 ،ﻧظﺎم ﺳﯾﻣﺎﺗﯾك ﻣﺎﻧﺎﺟر . iv Table des matières Introduction générale 1 Chapitre 1 La gestion du trafic routier 3 1.1 Bref aperçu historique………………………………………………………………………………………………………………….. 3 1.2 La problématique du trafic routier……………………………………………………………………………………………….. 4 1.2.1 La congetion routière…………………………………………………………………………………………………………… 4 1.2.2 Conséquence de la congetion du trafic routier…………………………………………………………………….. 6 1.2.2.1 Conséquences économiques…………………………………………………………………………………… 6 1.2.2.2 Conséquences sociétales…………………………………………………………………………………........ 6 1.2.2.3 Consqéuences environnementales………………………………………………………………………… 6 1.3 Pourquoi y a-t-il des bouchons sur les routes ?................................................................................. 7 1.4 Plans de gestion du trafic……………………………………………………………………………………………………………… 7 1.4.1 Définition d’un PGT…………………………………………………………………………………………………………….. 7 1.4.2 Principe d'un PGT……………………………………………………………………………………………………………….. 8 1.4.3 Contexte et applications……………………………………………………………………………………………………… 8 1.4.3.1 Les centres d’ingénierie et de gestion du trafic……………………………………………………….. 8 1.4.3.2 Les intersections……………………………………………………………………………………………………… 8 1.4.3.3 Les voies spéciales…………………………………………………………………………………………………… 8 1.4.3.4 Le stationnement…………………………………………………………………………………………………….. 9 1.4.3.5 Les ronds-points………………………………………………………………………………………………………. 9 1.4.3.6 La sécurité……………………………………………………………………………………………………………….. 10 1.5 Règles de conception d’un carrefour……………………………………………………………………………………………. 10 1.5.1 Fonctionnement à deux phases……………………………………………………………………………………………. 10 1.5.2 Types de carrefours……………………………………………………………………………………………………………… 11 v 1.5.3 Gestion d'un Carrefour à feux……………………………………………………………………………………………… 12 1.5.4 Carrefour à feux intelligent………………………………………………………………………………………………….. 13 1.5.5 Caractéristiques du carrefour à feux……………………………………………………………………………………. 13 1.5.6 Domaines d'emploi……………………………………………………………………………………………………………… 14 1.5.7 La réglementation routière………………………………………………………………………………………………….. 14 1.5.8 La simplicité du carrefour……………………………………………………………………………………………………. 14 1.6 Description du matériel………………………………………………………………………………………………………………… 15 1.6.1 Signaux lumineux d'intersection………………………………………………………………………………………….. 15 1.6.2 Les nouvelles problématiques……………………………………………………………………………………………… 18 1.7 Conclusion……………………………………………………………………………………………………………………………………. 19 Chapitre 2 Automate programmable industriel Siemens 20 2.1 La structure d’un système automatisé………………………………………………………………………………………….. 20 2.1.1 Partie opérative……………………………………………………………………………………………………………………. 21 2.1.1.1 Les actionneurs…………………………………………………………………………………………………………. 21 2.1.1.2 Les capteurs……………………………………………………………………………………………………………… 22 2.1.2 Partie commande…………………………………………………………………………………………………………………. 23 2.1.3 Poste de contrôle…………………………………………………………………………………………………………………. 23 2.2 Définition d’un automate programmable industriel (API) …………………………………………………………….. 23 2.3 Architecture des automates programmables industriels………………………………………………………………. 24 2.3.1 Aspect extérieur………………………………………………………………………………………………………………….. 24 2.3.2 Structure interne…………………………………………………………………………………………………………………. 25 2.4 Fonctionnement d’un automate programmable industriel…………………………………………………………… 26 2.5 Critères de choix d’un API…………………………………………………………………………………………………………….. 27 2.6 Les avantages et inconvénients des API……………………………………………………………………………………….. 27 2.6.1 Les avantage des API……………………………………………………………………………………………………………. 27 2.6.2 Les inconvénients des API…………………………………………………………………………………………………….. 28 2.7 Les automates programmables industriels (A.P.I) SIEMENS………………………………………………………….. 28 vi 2.8 Présentation des spécificités de L’A.P.I S7-300……………………………………………………………………………… 28 2.8.1 Gamme de modules…………………………………………………………………………………………………………….. 28 2.8.2 Les caractéristiques du S7-300…………………………………………………………………………………………….. 30 2.9 Programmation via STEP 7……………………………………………………………………………………………………………. 31 2.9.1 Définition du logiciel STEP7…………………………………………………………………………………………………. 31 2.9.2 Création du projet SIMATIC STEP7………………………………………………………………………………………. 31 2.9.3 Configuration matérielle HW config…………………………………………………………………………………….. 31 2.9.4 Définition des mnémoniques………………………………………………………………………………………………. 31 2.9.5 Création du programme utilisateur…………………………………………………………………………………….. 32 2.9.6 Programmation à schéma logique (LOG) …………………………………………………………………………….. 33 2.9.7 Programmation à schéma contact (CONT) ………………………………………………………………………….. 33 2.10 les progiciels de conception des interfaces homme/machine (HMI) Siemens…………………………….. 34 2.11 WINCC (windows control center) ……………………………………………………………………………………………….. 34 2.12 Conclusion………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35 Chapitre 3 Automate programmable industriel Siemens 36 3.1 Le logiciel SIMATIC STEP7……………………………………………………………………………………………………………… 36 3.2 Modélisation par GRAFCET…………………………………………………………………………………………………………… 36 3.3 Installation du step 7……………………………………………………………………………………………………………………. 37 3.4 Démarrage du logiciel STEP7………………………………………………………………………………………………………… 37 3.5 Création d’un projet STEP7…………………………………………………………………………………………………………… 38 3.6 Configuration matériel…………………………………………………………………………………………………………………. 39 3.7 Table des Mnémoniques………………………………………………………………………………………………………………. 40 3.8 Blocs du programme utilisateur……………………………………………………………………………………………………. 41 3.9 Structure du programme………………………………………………………………………………………………………………. 41 3.10 Les langages de programmation sur STEP7…………………………………………………………………………………. 41 3.11 Description du cahier de chagre…………………………………………………………………………………………………. 42 3.11.1 Analyse du fonctinnement……………………………………………………………………………………………….. 43 vii 3.11.2 Implémentation du grafcet……………………………………………………………………………………………… 44 3.12 Conclusion………………………………………………………………………………………………………………………………….. 49 Conclusion générale 52 Référence bibliographique 53 Anexe 55 viii Liste des figures Figure (1-1) Ancienne photo des feux de carrefour………………………………………………………………………. 4 Figure (1-2) Les effets de la congestion (les incidences de la congestion du tronçon Isur les tro çons II et III) ………………………………………………………………………………………………………………. 5 Figure (1-3) Carrefour en croix fonctionnant à deux phases…………………………………………………………. 11 Figure (1-4) Types de carrefour…………………………………………………………………………………………………….. 11 Figure (1-5) Problème de la circulation au niveau du carrefour…………………………………………………….. 12 Figure (1-6) Les fonctions d’un carrefour intelligent……………………………………………………………………… 13 Figure (1-7) signal tricolore circulaire………………………………………………………………………………………...... 15 Figure (1-8) signal piéton………………………………………………………………………………………………………………. 15 Figure (1-9) Signaux tricolores modaux…………………………………………………………………………………………. 16 Figure (1-10) Signaux tricolores directionnels…………………………………………………………………………………. 16 Figure (1-11) Signaux d'anticipation modaux………………………………………………………………………………….. 16 Figure (1-12) signaux d'anticipation directionnels………………………………………………………………………….. 17 Figure (1-13) signal pour véhicules des services réguliers de transport en commun……………………….. 17 Figure (1-14) signaux directionnels pour véhicules des services réguliers de transport en commun.. 17 Figure (1-15) Signaux d’autorisation conditionnelle de franchissement pour cycles……………………….. uploads/Ingenierie_Lourd/ memoire-master-horch-meriem.pdf