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Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie D

Université Mohamed Khider de Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de génie électrique Sciences et Technologies Filière : Automatique Spécialité :Automatisme Et Informatique Industrielle Réf. : ............................. Présenté et soutenu par : Ben Hassin Lotfi Le : jeudi 26 avril 2018 Automatisation et supervision d’un système de dosage de matière clinker de ciment par automate S7.300 et Wincc flexible Jury : Dr. Touba Mohammed mostafa MCA Université Mohamed Khider Biskra Encadreur Dr. Arif Ali MCA Université Mohamed Khider Biskra Président Dr. Gataf abderzak MCA Université Mohamed Khider Biskra Examinateur Année universitaire : 2017 - 2018 MÉMOIRE DE MASTER الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Automatique Option : Automatique et informatique industriel Mémoire de Fin d'Etudes En vue de l’obtention du diplôme: MASTER Automatisation et supervision d’un système de dosage de matière clinker de ciment par automate S7.300 et Win cc flexible Présenté par : Ben Hassin Lotfi Avis favorable de l’encadreur : Touba Mohammed Mostafa Avis favorable du Président du Jury Arif Ali Cachet et signature الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique Université Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Automatique Option : Génie des systèmes industriel Automatisation et supervision d’un système de dosage de matière clinker de ciment par une automate S7.300 et Win cc flexible Proposé par : Ben Hassin Lotfi Dirigé par : Touba Mohammed Mostafa RESUMES Ce travail réalisé au sein de l’usine Biskria cimenterie présente l’étude de la machine de dosage de clinker de ciment qui dosé la matière de clinker Jusqu'à ce qu'il devienne un matière de ciment ,et la réalisation d’un programme qui assure la mise en marche de cette machine. Pour cela on a utilisé un programme sous l’environnement du logiciel step7 pour que l’automate SIMENS S7-300 assure le bon fonctionnement de cette machine Le STEP7 contient un simulateur d’automate SIEMENS tel que le S7-300. Nous l’avons utilisé dans notre projet pour simuler des programmes et de faire la communication vu l’absence de l’automate réel. Pour la supervision nous avons utilisé le logiciel Win CC Flexible. ملخص ًف ھذا انؼمم انذي تم انجاسه ًف مصنغ بسكزٌت قمنا بدراست اَنت جزػت انكهنكز االسمنت انتً تمدد انكهنكز حتى ٌصبح مادة االسمنت, وقمنا كذنك بإػداد وتقدٌم بزنامج ٌضمن تشغٍم اَنت . و من اجم ھذا قمنا باستؼمال بزنامجStep7 انذي ٌضمن تشغٍال آنٍا نهذه اَنت, بزنامج Step7 ٌحتىي ػهى بزنامج محاكاة اَنً مثم انمبزمجS7-300 . قمنا باستؼمال ھذا فً مثم ھذا انمشزوع من أجم اجزاء محاكاة نهبزامج وػمم انتىصٍم نظزا نغٍاب انمبزمج اَنً انحقٍقً و من أجم انمزاقبت استؼمهنا انبزنامجWin cc . Dédicaces Je dédie ce travail à Á ma chère mère Á mon cher père Á mes frères Á toute ma famille Á tous mes amis Remerciement Je remercie Dieu le tout Puissant qui m’a donné la force et la volonté pour réaliser ce modeste travail. Je tiens à remercier en premier lieu Monsieur Touba.M.M d’avoir accepté d’être mon encadreur durant de ce travail, et pour la confiance qu’elle m’a donnée et ses précieux conseils. Mes remerciements vont également aux membres de jury d’avoir accepté de juger mon travail. Mr Arif.A et Mr Gataf.A Je remercier chaleureusement les travailleurs de l’usine Biskria cimenterie. Je conclurai, en remerciant vivement toute ma famille qui m’a toujours Supporté moralement et financièrement pendant toutes mes longues années d’étude. Liste des figures Liste des figures Figure 1.1 : SPA biskria ciment……………………………………………………………… 2 Figure 1.2 : Organigramme de l’usine SPA BISKRIA CIMEN……………………………. 5 Figure 1.3 : Processus De Fabrication……………………………………………………….. 6 Figure 1.4 : Zone extraction…………………………………………………………………. 7 Figure 1.5:carrière…………………………………………………………………………… 7 Figure 1.6:concasseur a cylindre……………………………………………………………. 8 Figure 1.7: concasseur a marteau…………………………………………………………… 8 Figure 1.8: stocker linéal …………………………………………………………………… 8 Figure 1.9:stockeur circuler…………………………………………………………………. 8 Figure 1.10:Zone cru……………………………………………………………………….. 9 Figure 1.11:Atelier de dosage……………………………………………………………… 9 Figure 1.12: broyeur cru……………………………………………………………………..10 Figure 1.13 : Zone cuisson…………………………………………………………………..10 Figure 1.14:Préchauffeur ou cyclones……………………………………………………….11 Figure 1.15:four rotatif………………………………………………………………………12 Figure 1.16: Refroidisseur a grilles………………………………………………………….13 Figure.1.17 : Zone ciment……………………………………………………………………14 Figure.1.18 :Zone expédition……………………………………………………………… 14 Figure 2.1 : Principe de fonctionnement…………………………………………………... 17 Figure 2.2 : présentation de la gamme de SIMATIC……………………………………… 18 Figure 2. 3 : S7 200………………………………………………………………………… 19 Figure 2. 4 : S7 300………………………………………………………………………… 19 Figure 2.5: S7 400………………………………………………………………………….. 20 Figure 2.6 : L’API S300……………………………………………………………………..20 Figure 2.7 : Module du S7-300………………………………………………………………21 Liste des figures Figure.2.8: Editeur de mnémoniques……………………………………………………….. 24 Figure 2.9:Langages de programmation…………………………………………………… 25 Figure 2.10 : descriptions des fonctions en STEP7………………………………………… 26 Figure.2.11: Création d’un projet STEP7………………………………………………….. 26 Figure 2.12 : Création d’un projet STEP7…………………………………………………. 27 Figure 2.13 : configuration de la matérielle de l’API……………………………………… 28 Figure 2.14 : fenêtre de catalogue………………………………………………………….. 28 Figure.2.15 : La configuration matérielle« Rack 300 »……………………………………. 29 Figure 2.16 : Configuration des modules…………………………………………………… 29 Figure.2.17 :Edition des programmes…………………………………………………….. 30 Figure2.18:Interface de simulation PLCSIM……………………………………………… 32 Figure2.19 : Schéma de principe de l’ application…………………………………………...34 Figure 2.20 : vue d’ensemble du progiciel Win CC flexible……………………………….. 35 Figure 2.21 : Paramètres de connexion……………………………………………………… 36 Figure 3.1 : Le doseur pondéral a bande……………………………………………………. 38 Figure 3.2 : Les compose Le doseur………………………………………………………… 39 Figure 3.3 : Le doseur de clinker…………………………………………………………… 40 Figure 3.4 : capteur de cellule de pesage…………………………………………………… 41 Figure 3.5 : les capteurs de rotation………………………………………………………….41 Figure 3.6 : moteur asynchrone triphasé……………………………………………………. 42 Figure 3.7: Contacteur……………………………………………………………………….43 Figure 3.8 : Variateur……………………………………………………………………… 43 Figure 3.9 : Les étapes de dosage…………………………………………………………..44 Figure 3.10 : Organigramme démarrage de la machine…………………………………….45 Figure 3.11 : Organigramme générale………………………………………………………46 Figure 3.12 : Création du projet……………………………………………………………..46 Liste des figures Figure 3.13 : Configuration des matériels……………………………………………………47 Figure 3.14 : Table de mnémoniques……………………………………………………………………………………………...48 Figure 3.15 : La fonction FC105…………………………………………………………….48 Figure 3.16 : bloc OB1 réseau 2 et 3……………………………………………………….. 49 Figure 3.17 : La fonction FC106…………………………………………………………… 49 Figure 3.18 : bloc OB1 réseau 5…………………………………………………………….. 50 Figure 3.19 : Simulation réseau 1…………………………………………………………….50 Figure 3.20 : Simulation réseau 2…………………………………………………………….51 Figure 3.21: Simulation réseau 2 et 3………………………………………………………. 51 Figure 3.22 : Simulation réseau 3…………………………………………………………….52 Figure 3.23 : Simulation réseau 4…………………………………………………………….52 Figure 3.24 : Simulation réseau 5…………………………………………………………….53 Figure 3.25 : Simulation réseau 5…………………………………………………………….53 Figure 3.26 : simulation de l’application…………………………………………………… 54 Figure 3.27 : Le vue globale dans la station SIMATIC HMI……………………………….55 Figure3.28: La liaison entre le pupitre et la station…………………………………………..55 Figure 3.29 : Vérification des erreurs………………………………………………………..56 Liste des tableaux Liste des tableaux Tableau 2.1: Eléments de commande et d'affichage de la CPU S7-300 technologique……21 Tableau 2.2: Les différents d’alimentation………………………………………………...22 Liste des abréviations Liste des abréviations BC : biskria ciment API : Automate Programmable industriel. CONT : Le langage a base de schémas de contacts S7: Step 7. TOR : Tout ou rien. AI : Entrée analogique AO : Sortie analogique DI : Entrée TOR DO : Sortie TOR CPU : Central Procession Unit. OB: Bloc d’organisation. FB : Bloc de fonction. FC : Fonction. FM : Modules de fonction. HMI: Interface homme/machine. LIST : Le langage de liste d'instructions. SIMATIC : Siemens Automatique. SOMMAIRE Page Introduction générale ........................................................................................................... 01 Chapitre 1 : description de l’usine du ciment et Processus De Fabrication 1.1 Introduction …………………………………………………………………………… 02 1.2 Présentation de l’usine SPA BISKRIA CIMEN……………………………………… 02 1.2.1 Description………………………………………………………………………… 02 1.2.2 Les types de produit de ciment…………………………………………………… 02 1.2.3 Les équipements de l’usine………………………………………………………… 04 1.2.4 Organigramme de l’usine SPA BISKRIA CIMEN ………………………………. 05 1.3 Processus De Fabrication ……………………………………………………………... 05 1.3.1 Définition ciment………………………………………………………………….. 05 1.3.2 Zone d’extraction ………………………………………………………………… 06 1.3.2.1 Atelier de Concassage ………………………………………………………… 07 1.3.2.2 Atelier de stockage……………………………………………………………. 08 1.3.3 Zone cru …………………………………………………………………………... 09 1.3.3.1 Atelier de dosage……………………………………………………………... 09 1.3.3.2 le broyeur cru ………………………………………………………………... 10 1.3.4 Zone cuisson ……………………………………………………………………… 10 1.3.4.1 Préchauffeur ou cyclones……………………………………………………... 11 1.3.4.2 Four rotatif…………………………………………………………………… 11 1.3.4.3 Le refroidissement …………………………………………………………… 12 1.3.5 Zone ciment………………………………………………………………………. 13 1.3.6 Zone expédition…………………………………………………………………... 14 1.4 Conclusion…………………………………………………………………………….. 15 Chapitre 2 : Les automates programmables Industriels et logiciel step7 et supervision wincc flexible 2.1 Introduction ………………………………………………………………………….. 16 2.2 Le système automatisé………………………………………………………………... 16 2.2.1Définition…………………………………………………………………………. 16 2.2.2 Objectif d’un système automatisé……………………………………………….. 16 2.3 Les automates programmables Industriels …………………………………………... 16 2.3.1 Définition………………………………………………………………………... 16 2.3.2 Principe de fonctionnement……………………………………………………… 17 2.3.3 Présentation de la gamme SIMATIC de SIEMENS……………………………. 17 2.3.3.1 La gamme SIMATIC S7……………………………………………………. 18 2.3.3.2 Présentation générale de l’automate S7-300 Siemens………………………... 20 2.3.3.2.1 Caractéristiques de l’automate S7-300…………………………………… 21 2.3.3.2.2 Structure de l’API S7-300 ………………………………………………. 22 a. D’une alimentation (PS) ………………………………………………………… 22 b. Unités centrales (CPU)…………………………………………………………… 22 c. Modules de signaux (SM) ……………………………………………………….. 22 d. Les modules d’entrée / sortie TOR (SM 321/SM 322)…………………………... 22 e. Les modules d’entrées/sorties analogiques (SM 331/ SM 332) ………………… 23 f. Un Module de fonction (FM) ……………………………………………………. 23 g. Module de communication (CP) ………………………………………………… 23 2.4 Le logiciel De programmation STEP 7………………………………………………. 23 2.4.1Définition ………………………………………………………………………… 23 2.4.2 Gestionnaire De projets SIMATIC……………………………………………… 23 2.4.3 Editeur de mnémoniques ………………………………………………………… 24 2.4.4 Langages de programmation ……………………………………………………… 25 2.4.5 Création d’un projet STEP7 ……………………………………………………… 25 2.4.6 Vérification de la configuration matérielle de l’API……………………………….. 28 2.4.7 Edition des programmes…………………………………………………………… 30 2.4.8 Le simulateur des programmes PLCSIM1 ………………………………………… 31 2.5 La supervision Win CC flexible……………………………………………………….. 32 2.5.1 Utilisation de SIMATIC uploads/Science et Technologie/ ben-has-sin-lotfi.pdf