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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 UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DU GENIE ELECTRIQUE ET D’ INFORMATIQUE DEPARTEMENT D’AUTOMATIQUE Mémoire de Fin d’Etudes de MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et Technologies Filière : Génie électrique Spécialité : commande des systèmes Présenté par Cylia BOUTRAHI Malha NEHLIL Thème Automatisation et supervision d’un système de nettoyage en place (NEP) d’une station des boissons gazeuses Mémoire soutenu publiquement le …12…/…07…/ 2017….. devant le jury composé de : MME Prénom NOM M A A. AMOURA. Président MME Prénom NOM M A A, yousfi.s promotrice M Prénom NOM ING, HADID .M, Co- Encadreur MME Prénom NOM M A A, CHEBALLAH.F MME Prénom NOM M A A. NAIT ABBESSELLAM.A Je dédie ce travail Ames très cher parents pour leur soutien et tous les efforts qu’on ma donne le long de mon parcours et je leurs souhaite bonne santé et long vie A mes frères Karim et Redouane A Mes sœurs ,Celina et Nassima, A toute ma familles A ma tres chere binomes Malha A tous mes amis surtout mes copine de chambre CYlia. Je dédie ce travail A :  La mémoire de mon père, aux souvenirs auxquels j’ai toujours tiré la force nécessaire tout au long de ma vie.  Ma seul et unique source de lumière lorsque tout est sombre, ma très chère mère.  Mes frères :RAZIK ,OUHAB, et surtout MOH ARZEKI ainsi que leurs femmes.  Mes sœurs :HOURIA,MERIEM,NASSIMA, SALIHA et leurs maris.  Mes très chères neveux et nièces surtout SONIA.  Mes amis(es) surtout ma promotion et mes copines de chambres.  Toute ma famille surtout ma très chère DJAZIRA.  Ma BINOME CYLIA. Malha. SOMMAIRE Introduction génerale : ............................................................................................................. 1 Avant-propos : Présentation du complexe CEVITAL 1. Présentation de CEVITAL SPA ............................................................................................. 3 2. Présentation de l’unité eau minérale « LALLA KHEDIDJA ».............................................. 3 3. Les différents locaux .............................................................................................................. 3 3.1. Le poste haute tension (HT) ............................................................................................... 3 3.2. Local de régulation d’eau (Water Technologie)................................................................ 4 3.3. Salle Nettoyage En Place (NEP) ......................................................................................... 4 3.4 .Local d’embouteillage ......................................................................................................... 4 3.5. Ligne de conditionnement ................................................................................................... 4 3.6 .Station des boissons gazeuses (VDM) ................................................................................ 4 Chapitre I: Description et fonctionnement du NEP I.1.Introduction : ......................................................................................................................... 6 I.2. Présentation de la station du Nettoyage En Place (NEP) : ................................................... 6 I.3. Principe du fonctionnement du NEP : ................................................................................ 8 I.3.1.Cahier de charge du NEP : ................................................................................................. 8 I.3.2.Préparation de la recette : ................................................................................................... 9 I.3.3.a. NEP des tuyauteries ..................................................................................................... 12 I.3.3.a.1.NEP pipe .................................................................................................................... 12 I.3.3.a.2.NEP pipe remplisseuse ............................................................................................... 14 I.3.3.b. NEP du Tank Sirop Fini 1 (TSF1) ............................................................................... 15 I.3.3.c. NEP du Tank Sucre Liquide1 (TSL1) .......................................................................... 16 I.3.4.Préparation et l’envoi de la recette acide : ....................................................................... 18 I.3.4.a. NEP des tuyauteries ..................................................................................................... 18 I.3.4.b. NEP du Tank Sirop Fini 1 (TSF1) : ............................................................................. 20 I.3.4.c. NEP du Tank Sucre Liquide1 (TSL1) .......................................................................... 22 I.4. Éléments constituants l’installation ................................................................................... 23 I.4.1. Les réservoirs de stockage .............................................................................................. 23 I.4.2. L’échangeur de chaleur ................................................................................................... 23 I.4.3. Les pompes : .................................................................................................................. 24 I.4.4. Pompes centrifuges ......................................................................................................... 24 I.4.5. Pompes doseuses ............................................................................................................. 25 SOMMAIRE I.4.6. Les vannes ....................................................................................................................... 26 I.4.6.1. Vannes pneumatiques .................................................................................................. 27 I.4.6.2 Vannes modulantes ....................................................................................................... 27 I.4.6.3. Vannes d’isolements ................................................................................................... 28 I.4.7.Capteurs ........................................................................................................................... 28 I.4.7.1. capteurs de niveau capacitif ......................................................................................... 28 I.4.7.2. capteurs de température ............................................................................................... 29 I.4.8.Les débitmètres ................................................................................................................ 30 I.4.8.1.débitmètre électromagnétique ...................................................................................... 30 I.4.8.2.débitmètre à effet Coriolis ............................................................................................ 30 I.5. Éléments constituants l’armoire de commande ................................................................. 31 I.5.1. Automate programmable industriel ................................................................................ 31 I.5.2. variateur de vitesse .......................................................................................................... 31 I.6. Conclusion ......................................................................................................................... 33 Chapitre II: Modélisation de l'unité à l'aide du GRAFCET II.1.Introduction ....................................................................................................................... 34 II.2. modélisation par outil GRAFCET : [6] [7] ...................................................................... 34 II.2.1.Définition du GRAFCET ................................................................................................ 34 II.2.2 .Structure du GRAFCET ................................................................................................ 34 II.2.2.1.Etape ............................................................................................................................ 35 II.2.2.2. Transition : .................................................................................................................. 36 a. Réceptivité ............................................................................................................................ 36 b. Temporisation ....................................................................................................................... 36 II.2.2.3.Liaisons orientées ........................................................................................................ 36 II.2.2.4.Les actions associées : ................................................................................................. 36 II.2.3 .Règles d’évolution du GRAFCET ................................................................................. 36 II.2.4.Sélection de séquence et séquence simultanée ............................................................... 38 II.2.4.1.Sélection de séquences ................................................................................................ 38 II.2.4.2. Saut d’étapes ............................................................................................................... 40 II.2.4.3.Reprise de séquence ..................................................................................................... 41 II.2.5.Niveau d’un Grafcet ....................................................................................................... 41 II.2.5.1.Grafcet niveau 1 ........................................................................................................... 41 SOMMAIRE II.2.5.2.Grafcet niveau 2 ........................................................................................................... 41 II.3.1.La première recette : ....................................................................................................... 43 II.3.2.La deuxième recette : ...................................................................................................... 43 II.4. application du GRAFCET pour modéliser l’installation: ................................................. 44 II.4.1.GRAFCET recette 1(soude chaude) : ............................................................................. 44 II.4.2.GRAFCET recette 2 (acide) : ......................................................................................... 50 II.5. Conclusion: ....................................................................................................................... 55 Chapitre III: Description de l'API S7 1500 et son langage de programmation TIA Portal V13 III.1. Introduction : ................................................................................................................... 56 III.2. Automate programmable industriel : .............................................................................. 56 III.2.1 Critère de choix de l’automate programmable industriel : ........................................... 56 III.2.2. Automate programmable industriel S7 1500 : ............................................................ 57 III.2.3 Structure matérielle du S7 1500 ................................................................................... 57 III.2.3.1 Modules d’alimentation : ........................................................................................... 58 III.2.3.2. Unité centrale CPU avec affichage intégré :[13] ...................................................... 59 III.2.4. Structure interne des CPU S7 1500 :[13] ..................................................................... 59 III.2.4.1. Le module d'entrées/sorties "SM" : ........................................................................... 60 III.2.4.2. Modules technologiques TM(Les cartes spécialisées) : ............................................ 60 III.2.4.3. Le module de communication "CM" ......................................................................... 60 III.3. Appareils et Liaison via réseaux : ................................................................................... 61 III.3.1. Systèmes de périphérie décentralisée : ......................................................................... 61 III.3.1.1 Le système de périphérie décentralisé SIMATIC ET 200SP : ................................... 61 a. Composants du SIMATIC ET 200SP : ................................................................................ 62 b. Avantages du système de périphérie décentralisé SIMATIC ET 200SP : ........................... 62 III.4. Le réseau local industriel PROFINET : .......................................................................... 63 III.4.1. PROFINET IO : ........................................................................................................... 63 III.4.2. Adresses PROFINET IO : ........................................................................................... 64 III.4.3.Protocole Internet : ........................................................................................................ 64 III.5. La communication et les données cycliques CPU S7 1500 et les variateurs de vitesse SINAMIC G120 par PROFINET : ........................................................................................... 65 III.5.1. Structure des données utiles conforme aux PPO : ........................................................ 65 III.5.2. Description du type PPO3 : .......................................................................................... 65 SOMMAIRE III.5.2.1.Structure du mot de commande variateur .................................................................. 66 III.5.2.2.Structure du mot d’état ............................................................................................... 66 III.6. Programmation de l’automate S7 1500 :[8] [6].............................................................. 67 III.6.1. Progiciel Totally Integrated Automation (TIA Portal) : ............................................... 67 III.6.2 .Langage de Programmation: ........................................................................................ 67 III.6.3. Programmation de boucles avec l'adressage indirect par registre : .............................. 68 III.7.Les équations régissant le fonctionnement de notre station : [5] [9]................................ 69 III.7.1. Lois de Bernoulli : ........................................................................................................ 69 III.7.2. Calcule de volume de réservoir (ce réservoir a une base circulaire) ............................ 70 III.7.3.Calcule de débit (La formule d’approximation par la méthode des trapèzes) : ............ 70 III.7.4.L’équation d’une droite ................................................................................................. 72 III.8.La régulation des grandeurs physiques par un correcteur PID ......................................... 73 III.8.1.Paramétrage du régulateur PID ..................................................................................... 73 III.8.2.Description du bloc FB41 ............................................................................................. 73 III.8.3. Méthode de broida procèdes autorégulant : ................................................................. 76 III.8.3.1. Identification de broida : ........................................................................................... 76 III.8.3.2. Réglage de régulateur ................................................................................................ 77 III.8.3.3. Méthode par approches successives .......................................................................... 77 III.9.Les blocs STEP 7 V13 : ................................................................................................... 78 III.10. Création de notre projet en STEP7 TIA PortalV13 :.................................................... 78 III.10.1.Configuration matérielle : ........................................................................................... 79 III.10.1.1. Station centralisé ..................................................................................................... 79 III.10.2. Stations décentralisés ................................................................................................. 80 III.10.2.1.1a Station CIP ........................................................................................................... 80 III.10.2.2.Tank 6 et Pipe ........................................................................................................... 82 III.10.2.3.Station sirop fini ....................................................................................................... 82 III.10.2.4.Station sucre liquide ................................................................................................. 83 III.10.2.5. Station arôme ........................................................................................................... 83 III.11. Structure de notre programme : ..................................................................................... 84 III.12.Validation du programme :............................................................................................. 85 III.13. Conclusion : ................................................................................................................... 86 IV.1.Introduction ...................................................................................................................... 87 SOMMAIRE Chapitre IV: Supervision de système de nettoyage en place sur le logiciel WinCC intégré dans le TIA Portal IV.2. Définition de la supervision ............................................................................................ 87 IV.3. principe de fonctionnement ............................................................................................ 87 IV.4. logiciel de supervision .................................................................................................... 87 IV.4.1. Présentation .................................................................................................................. 87 IV.4.2. L’interface Homme /Machine (IHM) .......................................................................... 88 IV.4.3.les fonctions IHM intégrées .......................................................................................... 88 IV.5. Développement d’un système de supervision sous Win CC TIA PORTAL ................. 88 IV.5.1. l’IHM choisit ................................................................................................................ 88 IV.5.2. Liaison CPU _IHM ...................................................................................................... 89 IV.5.3. Les modules fonctionnels d’un système de supervision ............................................ 89 IV.5.4.Les vues programmées dans L’IHM ............................................................................. 89 IV.5.4.1.Vue racine .................................................................................................................. 90 IV.5.4.2.Vue commande .......................................................................................................... 90 IV.5.4.3.Vue recette soude ....................................................................................................... 91 IV.5.4.4.Vue recette Acide ....................................................................................................... 92 IV.5.4.5.Vue station NEP : ....................................................................................................... 93 IV.5.4.6.Vue Pipe (ligne BA) : ................................................................................................. 94 IV.5.4.7.Vue zone TSL : .......................................................................................................... 95 IV.5.4.8.Vue TSF 1-2-3 : ......................................................................................................... 96 IV.5.4.9.Vue TSF 4-5-6 : ......................................................................................................... 97 IV.5.4.10.Vue arome : .............................................................................................................. 98 IV.5.4.11.Vue PID : ................................................................................................................. 99 IV.5.4.12.Vue alarme : ........................................................................................................... 100 La vue alarme ......................................................................................................................... 100 IV.6. Conclusion : .................................................................................................................. 101 Conclusion generale : ........................................................................................................... 102 Liste des figures Figure I. 1 :vu sur le pupitre de commande de la salle du CIP ................................................. 8 Figure I. 2 : photo du manifold zone Tank Sirop Fini ............................................................. 10 Figure I. 3 : échangeur de chaleur ............................................................................................ 24 Figure I. 4: pompes centrifuges ................................................................................................ 26 Figure I. 5 : Pompe doseuse à piston ........................................................................................ 27 Figure I. 6 :Vanne pneumatique ............................................................................................... 28 Figure I. 7 :vanne modulante et son schéma ............................................................................ 29 Figure I. 8 :capteur de niveau capacitif et son emplacement ................................................... 30 Figure I. 9 : capture de température PT100 .............................................................................. 30 Figure I. 10: débitmètre électromagnétique ............................................................................. 31 Figure I. 11 : débitmètre à effet Coriolis .................................................................................. 32 Figure I. 12 : variateur de vitesse et son schéma de principe de fonctionnement uploads/Science et Technologie/ boutrahicylia-nehlilmalha.pdf