Institut 
supérieur Du Génie appliqué
Rapport de stage 
Stage effectué du 01 au 31 Aout 2012. 
Option : 3éme année ingénierie des systèmes automatisés et contrô...
Remerciement 
Il m’est agréable de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de 
toutes les personnes, dont l’inter...
Table de matière 
Remerciement ... ...1 
Table de matière ... ..2 
Résumé ... .7 
Introduction ... ...8 
CHAPITRE I ………………...
II. Système de contrôle-commande ... ..2 2 
II.1. Système 800XA d’ABB ... ...2 2 
II.2. Architecture de système ... ..2 3 ...
II.1 Définition du logiciel ... .45 
II.2. Applications du logiciel de base STEP 7 ... ..4 6 
Le logiciel Step7 met à disp...
Liste des figures 
Figure 1 : marché de ciment marocain ... .10 
Figure 2 : localisation d’usine ... ...1 1 
Figure 3 : Or...
Figure 33: la gamme SIMATIC S7 ....43 
Figure 34 : Composant s7-300 ... ..4 4 
Figure 35: console PG... ...4 5 
Figure 36 ...
Résumé 
Ce rapport présente le travail que j’ai effectué lors de mon stage au sein de 
CIMAT (Ciment Atlas). IL s’est déro...
Introduction 
Les systèmes automatiques ont beaucoup évolué ces dernières années. Ils sont 
maintenant intégrés à l'inform...
CHAPITRE 
I 
Présentation du 
CIMAT
I. Présentation du groupe Ciments de l’Atlas : 
I.1 Présentation générale : 
Le groupe Sefrioui, fort de son expérience ré...
Figure 1 : marché de ciment marocain 
Consistance du projet : 
Construction de deux unités de production avec une capacité...
Marché cible : les Ciments de l’Atlas adressera les régions du centre, Tadla-Azilal, 
MarrakechTensift, voire Fès et Meknè...
I.2.1 Organigramme du département maintenance 
Le service maintenance est constitué de plusieurs sections, qui travaillent...
II. Processus de fabrication du ciment 
Histoire du ciment 
En début de XIXe siècle, Louis Vicat (1876 -1861), jeune ingén...
Tableau 1 : différentes compositions du ciment 
II.1. Préparation des matières premières 
II.1.1. Exploitation de la carri...
par une opération de concassage qui consiste à 
soumettre les matières premières à des efforts 
d’impact, d’attrition, de ...
II.1.4. Broyage du cru 
Le broyage du cru est une opération qui consiste à préparer 
un mélange homogène 
avec une bonne 
...
du four. 
Ø La clinkérisation qui s’effectue à une température voisine de1450°C quand la matière 
atteint l’extrémité du f...
Figure 8: Four rotatif 
II.2.3. Refroidisseur 
Le rôle des refroidisseurs est de garantir la trempe de clinker pour avoir ...
libre.
II.3.2. Broyage du ciment 
Le clinker et les ajouts, qui sont des matériaux grossiers par rapport à la granulométrie du 
c...
Figure 11 : Les étapes de la production
Conclusion : 
Après avoir présenté l’usine de CIMAT, le service d’accueil et le processus de fabrication du ciment, nous e...
Une qualité optimale, des coûts réduits et une accélération de la remise sur le 
marché constituent des défis pour l’indus...
CHAPITRE 
II 
DESCRIPTION DU 
SYSTEME DE CONTROLE 
ET INSTRUMENTATION
I. Architecture du système de contrôle et de commande 
I.1. Introduction 
La fabrication du ciment est basée sur des procé...
Figure 13 : l’échange d’informations d’un système automatisé 
ü une partie opérative (PO) dont les actionneurs (moteur éle...
d’optimiser le procédé à partir d’outils de régulation avancée, d’intégrer la configuration et la 
conduite d’équipements ...
L’automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866, 
récupèrera les signaux digitaux, anal...
II.2.4. Serveurs de connectivite 
Les serveurs CONNECTIVITE permettront l’archivage des données et les liaisons OPC. 
Les ...
III. Réseaux de communication 
III.1. Réseau PROFIBUS DP : 
Les racks d’entrées/sorties sont connectés à la CPU par un rés...
III.3 Partie instrumentation 
III.3.1 Introduction 
Un capteur est un organe de prélèvement d’information qui élabore à pa...
III.3.3 Mesure de niveau (par ondes acoustiques) : 
Principe de mesure : 
En mesure continue, on utilise un 
transducteur ...
elle précède l’aéroglissières.
Il est recommandé d'installer une trappe 
d'isolement avant la vanne doseuse, afin de pouvoir 
effectuer sans danger des t...
1: Câble. 
2: Corps fileté. 
3: Face active. 
Figure 21 : capteur de position 
4: Led de visualisation. 
5: Ecrous de fixa...
Conclusion : 
L’objectif de ce chapitre est de donner l’architecture du système ainsi que les 
instruments présents dans l...
CHAPITRE 
III 
Description de l’installation 
D’automatisation du 
Silo ciment
I. Généralité 
I.1. Introduction 
Après le broyage, les ciments sont envoyés dans des silos. Un silo ne peut recevoir 
qu’...
I.2.2 Aéroglissière 
Figure 23 : Aéroglissière
L’aéroglissières est 
constitué par deux 
chambres: supérieure 
et inférieure. Les 
chambres sont 
séparées par une toile ...
ü rejeter à l’air libre un gaz/air épuré des poussières respectant les normes de 
rejet 
des poussières 
ü Réduire les éma...
I.2.4 Compartiments silo : 
Constitués de quatre compartiments et c’est l’emplacement où on emmagasine le 
ciment la chamb...
Figure 25 : Manche de chargement
II. Etude électrique 
II.1 crible vibrant 
Le crible est un outil permettant de filtrer des solides de différentes tailles...
Figure 26 : Schéma électrique du moteur crible vibrant avec unité de freinage
Pour faire tourner le moteur électrique il fallait d’une part dans la partie commande 
avoir l’ordre de marche mais tout d...
ü Courant nominal : In = 12 A
ü Terroir coffret MCC (Motor Conctrol Center) 
Figure 27 : MCC type MS 1 ≤ 15Kw 
Le courant nominal du moteur est de 12 A ...
cribles avec un cout optimal à cet égard on va tirer un seul câble de la salle électrique 
P 17 vers la boite jonction « 1...
A l’aide du logiciel AUTOCAD, la distance du chemin du câble peut aller à 110 
mètre et pour avoir une marge plus sécurisé...
Figure 30 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 2
Figure 31 : Schéma électrique moteur crible vrac 1
Figure 32 : Schéma électrique moteur crible vrac 2
III. Etude technico-économique 
Dans cette partie on va essayer de donner les prix de quelques équipements qui 
sont néces...
Tableau 6 : Fourniture existant
Conclusion : 
Le gain apporté de cette installation n’est pas un gain illicitement monétaire mais dépend essentiellement d...
CHAPITR 
E 
IV 
Description des logiciels et 
des 
matériels de programmation 
et de supervision
I. Automates programmables 
I.1 Introduction : 
L'Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique 
pro...
Figure 33: la gamme SIMATIC S7
I.3.1 Composantes du S7-300 
Figure 34 : Composant s 7-300 
Un système d’automatisation S7-300 comprend les composantes in...
Tableau 7 : Composante S7 -300 
I.3.2 Console de programmation 
PG 740: 
Console de programmation portable, outil idéal po...
Figure 14: console PG 
Caractéristiques PG 740: 
ü Puissance élevée 
ü Écran couleur TFT 
ü Robustesse 
ü Présence de tout...
II.2. Applications du logiciel de base STEP 7 
Le logiciel Step7 met à disposition les applications suivantes : 
• Le gest...
II.2.2 Editeur de mnémoniques 
Il permet la gestion de toutes les variables globales. En effet il définit des désignations...
Figure 38 : Editeur de mnémoniques
III Application 
Dans cette partie on va présenter le programme élaboré gérant le 
fonctionnement automatique du chargemen...
Figure 39 : création d’un bloc d’organisation 
III.1.2 Création d’un Blocs fonctionnels (FB) 
Un bloc fonctionnel contient...
Figure 40: Diagramme correspond aux blocs de code à 
Les fonctions font partie des blocs du programme. Une fonction FC est...
Figure 41:Bloc moteur 
III.2.1.2 Bloc séquence : 
L’intérêt de ce bloc est d’organiser le démarrage et l’arrêt des équipem...
Figure 42:Bloc séquence
III.2.1.3 Bloc PID : 
Les blocs fonctionnels (FB) de régulation PID comprennent les blocs pour 
régulation continue (CONT_...
il faut qu’il y un échange d’informations en permanence avec la partie opérative et ce à 
travers les différents capteurs ...
Figure 44 : Appel de FC dans l’OB1 
IV. Programme 
Le programme de commande du chargement vrac est élaboré en langage de 
...
Figure 15
Une fois le processus à commander défini, décomposez le projet en groupes ou 
zones 
apparentées. Comme chaque zone est à ...
Ø Partie supervision 
V. La supervision 
V .1. Qu’est-ce qu’une supervision ? 
Une supervision est un système informatique...
Figure 47 : Place de la supervision dans le Système de Production
V .3. Les fonctions de la supervision 
: 
— piloter une ligne 
— Faciliter le travail de la maintenance par : 
• La gestio...
VI.2 Création de la table des variables: 
Maintenant que notre liaison entre notre projet WinCC et notre automate est 
éta...
Figure 49 : Création de table des variables
VI.3 Création des vues : 
Pour créer une vue, on insère dedans les objets dont on a besoin à l’aide de la 
fenêtre d’outil...
Figure 50 : Création de Vue
VI.4 Création des alarmes: 
WinCC surveille les changements de front de variables binaires sélectionnées et les 
utilise c...
VI.5 SIMULATION 
La simulation est faite par le logiciel de la supervision (Wincc flexible) après sa 
liaison avec le prog...
Figure 53 : Séquence démarré
L’arrêt des équipements peut se faire en tout moment et à partir du dernier équipement 
mis en marche . 
Figure 54 : Arrêt...
Figure 55 : Vue d'une vanne
Conclusion : 
Ce chapitre présente le système d’automatisation depuis la création des blocs standards sous step 7 jusqu’à ...
Conclusion 
générale 
C’est avec enthousiasme que j’ai effectué ma formation en système 
automatisés, contrôle de qualités...
BIBLIOGRAPHIE ET REFERENCE 
www.automation.siemens.com 
http://support.automation.siemen 
s.com/ 
http://fr.wikipedia.org/...
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  1. 1. Institut supérieur Du Génie appliqué
  2. 2. Rapport de stage Stage effectué du 01 au 31 Aout 2012. Option : 3éme année ingénierie des systèmes automatisés et contrôle qualité . Lieu de stage : groupe Ciment de l’Atlas, à Ben Ahmed Réalisé par : Encadré par : Khouadri El Mahdi Idriss M. Mountassir Berrouk Période de stage : Du 01/08/2012 au 31/08/2012
  3. 3. Remerciement Il m’est agréable de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de toutes les personnes, dont l’intervention au cours de ce projet a favorisé son aboutissement. Tout d’abord, je tiens à exprimer mon gratitude, si grande qu’elle puisse être, à mes chers parents pour tous leurs sacrifices qu’ils ont consenti et le soutien qu’ils nous ont prodigué tout le long de ma vie. Je tiens à remercier dans un premier temps, toute l’équipe pédagogique de l’IGA . Mes vifs remerciements sont aussi adressés non seulement comme devoir mais par grand respect et gratitude profonde à mes chers professeurs. Je tiens à exprimer mes sincères remerciements ainsi que toute mes reconnaissance à mon encadrant M. Mountasir BERROUK, qui m’a fait bénéficier de son savoir-faire, de ses conseils appréciables, de sa disponibilité tout au long de ce stage et surtout ses judicieux conseils, qui ont contribué à alimenter ma réflexion. Je désire remercier aussi toutes les personnes avec lesquelles nous avons eu le plaisir de collaborer et qui ont a pu par la même occasion m’aider durant toute la durée d’apprentissage.
  4. 4. Table de matière Remerciement ... ...1 Table de matière ... ..2 Résumé ... .7 Introduction ... ...8 CHAPITRE I ……………………………………………………………………………………………………………………………………9 I. Présentation du groupe Ciments de l’Atlas : ... ...1 0 I.1 Présentation générale : .....1 0 I.2 Organigramme Général de l’usine CIMAT Ben Ahmed ... .11 I.2.1 Organigramme du département maintenance ... .12 II. Processus de fabrication du ciment ... .13 II.1. Préparation des matières premières ... ...1 4 II.1.1. Exploitation de la carrière ... ...1 4 II.1.2. Concassage ... ..1 4 II.1.3. Pré homogénéisation ... .14 II.1.4. Broyage du cru ... .15 II.2. Production du Clinker ... ...1 5 II.2.1. Préchauffage ... .15 II.2.2. Cuisson ... ..1 5 II.2.3. Refroidisseur ... ...1 6 II.3. Mouture du ciment et expédition ... ...1 6 II.3.1. Silo à Clinker ... ..1 6 II.3.2. Broyage du ciment ... .17 II.3.3. Ensachage et expédition ... ..1 7 CHAPITRE II ……………………………………………………………………………………………………………………………….20 I. Architecture du système de contrôle et de commande... ..2 1 I.1. Introduction ... .21 I.2. Structure d'un système automatisé ... .21
  5. 5. II. Système de contrôle-commande ... ..2 2 II.1. Système 800XA d’ABB ... ...2 2 II.2. Architecture de système ... ..2 3 II.2.1. Système de Conduite du Concassage ... ..2 3 II.2.2. Système de Conduite de l’Ensachage ... ..2 4 II.2.3. Système de Conduite principal ... ..2 4 II.2.4. Serveurs de connectivite ... .25 II.2.5 Serveurs d’aspect ....25 II.2.6 Poste ingénieur ... ...2 5 II.2.7 Les serveurs ... ...2 5 II.2.8 Les poste opérateurs ... ..2 5 III. Réseaux de communication ... ...2 6 III.1. Réseau PROFIBUS DP : ... ..2 6 III.3.1 Introduction ... .27 III.3.2 Peson ... ...2 7 CHAPITRE III ……………………………………………………………………………………………………………………………….31 I. Généralité ... ...3 2 I.1. Introduction ... .32 II. Etude électrique ... ...3 5 II.1 crible vibrant ... ..3 5 II.2 Schéma électrique du moteur crible vibrant ... ...3 5 II.3 Cheminement de câble ... ..3 7 II.4 Schéma électrique ... ...3 8 III. Etude technico-économique ... ..4 0 CHAPITRE IV ……………………………………………………………………………………………………………..……………….42 I. Automates programmables ....43 I.1 Introduction : ... ...4 3 I.2 Types d’automates : ... ..4 3 I.3. La gamme SIMATIC S7: ... ...4 3 I.3.1 Composantes du S7-300 ... .44 I.3.2 Console de programmation ... .44 II. Présentation générale de logiciel STEP7 ... ...4 5
  6. 6. II.1 Définition du logiciel ... .45 II.2. Applications du logiciel de base STEP 7 ... ..4 6 Le logiciel Step7 met à disposition les applications suivantes :... .46 II.2.1 Editeur de programme ... ...4 6 II.2.2 Editeur de mnémoniques ... .47 III Application ... ..4 8 III.1 Procédure suivie pour la programmation du S7-300 ... ..4 8 III.1.1 Création de l’OB principale ... .48 III.1.3 Création d’une fonction (FC) ... ..4 8 III.2 Création de la bibliothèque sous Step7 ... ..4 9 III.2.1 les standards : ... ..4 9 III.3 Attribution des adresses ... ...5 1 IV. Programme ... ...5 2 IV.1 Subdivision du processus en tâches et zones... ...5 2 IV.2 Identification des zones du processus... ...5 2 V. La supervision ... ...5 4 V .1. Qu’est-ce qu’une supervision ? ... .54 V.2. Place de la supervision dans le système de production : ... ...5 4 V .3. Les fonctions de la supervision : ... ..5 5 V.4. L’intérêt de la supervision : ....55 VI. SIMULATION DE L’APPLICATION ... ..5 5 VI.1 Etablir une liaison directe : .....5 5 VI.2 Création de la table des variables: ... ...5 6 VI.3 Création des vues : ... ..5 7 VI.4 Création des alarmes:... .58 VI.5 SIMULATION ... ..5 9 BIBLIOGRAPHIE ET REFERENCE ......6 3
  7. 7. Liste des figures Figure 1 : marché de ciment marocain ... .10 Figure 2 : localisation d’usine ... ...1 1 Figure 3 : Organigramme Général de l’usine CIMAT de Ben Ahmed ... ...1 1 Figure 4 : Organigramme du département maintenance ... .12 Figure 5: concasseur à marteaux ....14 Figure 6: Broyeur vertical ... ...1 5 Figure 7: la tour Préchauffage ... ..1 5 Figure 8: Four rotatif ... .16 Figure 9: Mouture du ciment ... ...1 6 Figure 10: Broyeur horizontal à boulets... ...1 7 Figure 11 : Les étapes de la production ... ...1 7 Figure 12 : structure d’un système automatisé ... .21 Figure 13 : l’échange d’informations d’un système automatisé ... ..2 2 Figure 14: architecture générale de Système de contrôle-commande ABB ... .23 Figure 15 : Echange entre ABB800xa et Siemens S7-300 ... ..2 4 Figure 16: Pont bascule Camion .....2 7 Figure 17: Radar ... ..2 8 Figure 18 : Vanne régulatrice ... ..2 8 Figure 19: Vanne doseuse ... ..2 9 Figure 20 : Vanne manuelle ... ...2 9 Figure 21 : capteur de position ... .29 Figure 22: Bloc Silo ... .32 Figure 23 : Aéroglissière ... ..3 2 Figure 24 : Filtres à manches ... .33 Figure 25 : Manche de chargement ... ...3 4 Figure 26 : Schéma électrique du moteur crible vibrant avec unité de freinage vrac1 ......3 5 Figure 27 : MCC type MS1<=15Kw ... .37 Figure 28 : Cheminement de câble avec Autocad ... ...3 7 Figure 29 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 1 ... .38 Figure 30 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 2 ... .38 Figure 31 : Schéma électrique moteur crible vrac 1 ... ...3 9 Figure 32 : Schéma électrique moteur crible vrac 2 ... ..3 9
  8. 8. Figure 33: la gamme SIMATIC S7 ....43 Figure 34 : Composant s7-300 ... ..4 4 Figure 35: console PG... ...4 5 Figure 36 : langage de programmation ... .46 Figure 37 : Configuration matérielle CPU 316-2DP ... .46 Figure 38 : Editeur de mnémoniques ... .47 Figure 39 : création d’un bloc d’organisation... .48 Figure 40: Diagramme correspond aux blocs de code à programmer ... ...4 9 Figure 41:Bloc moteur... ..5 0 Figure 42:Bloc séquence ... .50 Figure 43 : Bloc PID ... ...5 1 Figure 44 : Appel de FC dans l’OB1 ... .52 Figure 45 : Bloc du processus ... ..5 2 Figure 46 : Blocs fonctionnels ... ..5 3 Figure 47 : Place de la supervision dans le Système de Production ... .54 Figure 48 : logiciel de supervision ......5 5 Figure 49 : Création de table des variables ... .56 Figure 50 : Création de Vue ... ...5 7 Figure 51 : Création d’une alarme .....5 8 Figure 53 : Séquence démarré... ..5 9 Figure 52 : Démarrage des équipements ... .59 Figure 54 : Arrêt de la séquence .....6 0 Figure 55 : Vue d'une vanne ... ..6 0 Liste des tableaux Tableau 1 : différentes compositions du cimen t .. . ...1 4 Tableau 2 : Débit en fonction de la longueur pour un réseau Profibus ... ..2 6 Tableau 3 : Compartiments silo .. ....3 4 Tableau 4 : Caractéristique et matériel du moteur .. . ..3 6 Tableau 5 : Fourniture nécessaire .....4 0 Tableau 6 : Fourniture existant ... ...4 0
  9. 9. Résumé Ce rapport présente le travail que j’ai effectué lors de mon stage au sein de CIMAT (Ciment Atlas). IL s’est déroulé du 1 Aout au 31 aout 2012 à l’usine de BEN AHMED. Pendant la période de stage je me suis familiarisé avec un environnement technique, durant ce stage j’ai fait des relations harmonieuses avec mes encadreurs, ils étaient des gens informés et formés en la matière, leurs formations, leurs expériences et leurs anciennetés dans le métier nous ont été d'une grande utilité. Le projet réalisé s’est avéré très intéressant et très enrichissant pour mon expérience professionnelle. En effet, ma formation s’inscrit précisément dans ce secteur (spécialisation sciences techniques et informatique industrielle).Grâce à ce stage, j’ai travaillé sur des tâches qui m’ont permis d’entrevoir en quoi consiste la profession d’ingénieur dans ce secteur d’activité.
  10. 10. Introduction Les systèmes automatiques ont beaucoup évolué ces dernières années. Ils sont maintenant intégrés à l'informatique. Les centres d'usinage, les ateliers flexibles, sont à base des systèmes mécaniques gérés par des ordinateurs à travers des interfaces. Dans les petites et moyennes entreprises, de tels équipements s'installent de plus en plus. Ils permettent une amélioration importante de la production et de la qualité à des prix de plus en plus compétitifs. L'évolution technologique de l'informatique, et des logiciels de programmation, est parmi les facteurs qui ont participé à la propagation illimitée des systèmes automatisés et des outils de maintenance. Aujourd'hui, l’informatique industrielle et les systèmes automatiques se marient harmonieusement pour répondre aux problèmes actuels de l'industrie et à leur évolution prévisible. C'est ce qu'ont compris, sans nul doute, les chefs d'entreprises en introduisant tels systèmes pour l’automatisation de leurs chaînes de productions. La fabrication du ciment est basée sur des procédures et des techniques rigoureuses. Ainsi l’automatisation devient un levier important pour l’amélioration de la productivité. Elle contribue efficacement dans la mise à niveau du processus en conformité avec les exigences du marché. Ce rapport, après une présentation de l’entreprise en première partie, explicitera les différentes tâches que j’ai effectuées, puis démontrera leur utilité.
  11. 11. CHAPITRE I Présentation du CIMAT
  12. 12. I. Présentation du groupe Ciments de l’Atlas : I.1 Présentation générale : Le groupe Sefrioui, fort de son expérience réussie du groupe Addoha dans le secteur du bâtiment, a voulu se diversifier et intégrer le secteur du ciment. Ainsi le groupe a pris la décision de la construction et le lancement d’une entité juridique dénommée Ciments de l’Atlas, qui serait dédiée à cette activité et se déploierait sur deux sites de production : un premier site de 500 ha dans la région de Chaouia-Ouardigha, et un deuxième de 500 ha dans la région de Tadla-Azilal. Le lancement des travaux a été de façon simultanés pour les deux unités de production avec un investissement de 5 600 000 000,00 dirhams avec un décalage de 6 mois entre les deux usines, prévu pour: Ben Ahmed le 15/04/08 et Beni Mellal le 15/10/08. Suite à la réussite des projets de construction de deux cimenteries au Maroc et dans le cadre du développement du Groupe, Monsieur Anas Sefrioui a décidé d’élargir ses activités au niveau de l’Afrique. C’est dans ce contexte que Ciments de l’Afrique (CIMAF) a été créée en 2011. CIMAF est aujourd’hui présente dans 2 pays d’Afrique de l’Ouest : Côte d’Ivoire et Guinée Conakry. Dans chaque pays, CIMAF a lancé la réalisation d’un centre de broyage d’une capacité de 500,000 tonnes par an.
  13. 13. Figure 1 : marché de ciment marocain Consistance du projet : Construction de deux unités de production avec une capacité de 1’600’000 de tonnes ciment chacune un premier site de 500 ha dans la région de Chaouia-Ouardigha, et un deuxième de 500 ha dans la région de Tadla-Azilal.
  14. 14. Marché cible : les Ciments de l’Atlas adressera les régions du centre, Tadla-Azilal, MarrakechTensift, voire Fès et Meknès Impact socio-economique : Création de 1000 emplois (directs et indirects) dans des zones rurales. I.2 Organigramme Général de l’usine CIMAT Ben Ahmed Figure 2: localisation d’usine Figure 3 : Organigramme Général de l’usine CIMAT de Ben Ahmed
  15. 15. I.2.1 Organigramme du département maintenance Le service maintenance est constitué de plusieurs sections, qui travaillent en collaboration afin de réaliser les objectifs pour lesquels le service existe. L’organigramme suivant présente ces sections qui sont liées à l’ingénieur chef du service : Figure 4 : Organigramme du département maintenance
  16. 16. II. Processus de fabrication du ciment Histoire du ciment En début de XIXe siècle, Louis Vicat (1876 -1861), jeune ingénieur des ponts et chaussées de 22 ans mène des travaux autour des phénomènes d’hydraulicité du mélange « chaux cendres volcaniques ». Ce liant, déjà connu des Romains, restait jusqu’alors le seul matériau connu capable de faire prise au contact de l’eau. Louis Vicat fut le premier à déterminer de manière précise les proportions de calcaire et de silice nécessaires à l’obtention du mélange, qui après cuisson à une température donnée et broyage, donne naissance à un liant hydraulique industrialisable: le ciment artificiel. En affinant la composition du ciment mis au point par Louis Vicat, l’Ecossais Joseph ASDIN (1778-1855) réussit à breveter en 1824 un ciment à prise plus lente. Il lui donna le nom de Portland, du fait de sa similitude d’aspect et de dureté avec la roche du jurassique supérieur que l’on trouve dans la région de Portland dans le sud de l’Angleterre. Mais, le véritable essor de l’industrie du ciment coïncide avec le développement des nouveaux matériels de fabrication : four rotatif et broyeur à boulets en tête. Définition du ciment Le ciment est une poudre minérale qui a la propriété de former, en présence de l’eau une pâte capable de faire prise et de durcir progressivement, même à l’abri de l’air et notamment sous l’eau, c’est un liant hydraulique. Il est réalisé à partir du clinker, du calcaire, de la cendre et du gypse dosés et broyés finement. Le clinker est un produit résultant de la cuisson des constituants du ciment, à la sortie du four et avant broyage. Le clinker se présente sous forme de nodules durs et cristallisés. Le produit cru (farine) est obtenu par broyage fin des matières premières composées essentiellement de calcaire et d’argile. Types de ciment Le groupe CIMAT s’intéresse à la fabrication des trois catégories de ciments, à savoir : CPJ35, CPJ45 et CPA55. En outre, les trois types de ciments se différencient selon des pourcentages précis des ajouts au clinker.
  17. 17. Tableau 1 : différentes compositions du ciment II.1. Préparation des matières premières II.1.1. Exploitation de la carrière La carrière en cimenterie constitue la source en matières premières qui subiront des transformations pour fabriquer le produit-ciment. L’extraction des roches se fait par abatage à l’explosif qui consiste à fragmenter le massif exploité en procédant par : forage, mise en place de l’explosif et le sautage. II.1.2. Concassage Pour réduire les dimensions de la matière première, et donc faciliter le stockage, on passe
  18. 18. par une opération de concassage qui consiste à soumettre les matières premières à des efforts d’impact, d’attrition, de cisaillement et de compression. L’usine CIMAT dispose d’un concasseur à marteaux d’un débit de 1200 T/h. Figure 5: concasseur à marteaux II.1.3. Pré homogénéisation C’est l’étape qui suit le concassage et qui consiste à mélanger les différentes composantes de la matière première ainsi que les ajouts qui entrent dans la composition du ciment, tout en respectant les pourcentages de matières relatifs à chaque composant, pour obtenir à la fin une composition chimique appelé le cru.
  19. 19. II.1.4. Broyage du cru Le broyage du cru est une opération qui consiste à préparer un mélange homogène avec une bonne répartition granulométrique pour assurer les meilleures conditions de cuisson de la farine, la farine obtenue, qui est une poudre fine, est stockée dans des silos après avoir subi une opération d’homogénéisation afin d’obtenir une composition chimique régulière prête à la cuisson. Figure 6: Broyeur vertical II.2. Production du Clinker II.2.1. Préchauffage Etape incontournable dans les installations de la cuisson modernes, le préchauffage permet essentiellement de préparer la farine du point de vue chimique et thermique. Cette préparation consiste à sécher, déshydrater et décarbonater partiellement la matière crue en réutilisant une partie de l’énergie calorifique évacuée par les gaz d’exhaure du four. Figure 7: la tour Préchauffage II.2.2. Cuisson Pièce maîtresse de la cimenterie, le four est un tube en acier, légèrement incliné par rapport à son axe (4%) briqueté intérieurement et pouvant atteindre 64 mètres de longueur et 4.2 mètres de diamètre. Dans le four, la matière préparée par l’échangeur subit deux transformations chimiques principales : Ø La décarbonatation qui commence dans la tour échangeur et qui se complète à l’entrée
  20. 20. du four. Ø La clinkérisation qui s’effectue à une température voisine de1450°C quand la matière atteint l’extrémité du four.
  21. 21. Figure 8: Four rotatif II.2.3. Refroidisseur Le rôle des refroidisseurs est de garantir la trempe de clinker pour avoir une structure minéralogique et des dimensions de cristaux favorables et d’abaisser la température du clinker afin de faciliter la manutention et le stockage. II.3. Mouture du ciment et expédition Figure 9: Mouture du ciment II.3.1. Silo à Clinker Le clinker, issu du four, est stocké dans le silo qui d’une part confère à l’atelier de broyage ciment (étape suivante) une autonomie de marche en cas d’arrêt intempestif du four et d’autre part, prémunit le clinker d’une dégradation physico-chimique que causerait un stockage prolongé à l’air
  22. 22. libre.
  23. 23. II.3.2. Broyage du ciment Le clinker et les ajouts, qui sont des matériaux grossiers par rapport à la granulométrie du ciment, sont introduits au niveau du broyeur, dans des proportions prédéfinies, pour subir des efforts mécaniques du broyeur et produire ainsi le ciment qui est d’une finesse inférieure à 40 micros. L’atelier de broyage comprend le broyeur, le séparateur (qui sélectionne les particules selon leur grosseur), et le dépoussiéreur du broyeur. Figure 10: Broyeur horizontal à boulets II.3.3. Ensachage et expédition Les expéditions comprennent le stockage du ciment, son conditionnement (ensachage) en cas de livraison par sacs et son chargement. C’est l’interface de l’usine avec le client. En résumé, le processus de fabrication du ciment peut être présenté par la figure suivante :
  24. 24. Figure 11 : Les étapes de la production
  25. 25. Conclusion : Après avoir présenté l’usine de CIMAT, le service d’accueil et le processus de fabrication du ciment, nous entamerons le chapitre suivant qui donnera une description du système de contrôle et de commande de l’usine et de la partie instrumentation de l’installation. Nous exposerons avant le cahier des charges et le travail à suivre pour la réalisation du projet
  26. 26. Une qualité optimale, des coûts réduits et une accélération de la remise sur le marché constituent des défis pour l’industrie du ciment. A cet effet CIMAT ne cesse d’améliorer ses technologies. Elle veille particulièrement à éviter les ruptures des travaux et à assurer par la suite une continuité de productivité, car les arrêts non programmés ne peuvent qu’avoir un impact négatif sur la crédibilité de la société et lui infliger des pertes considérables. Ø Cahier de charge La société a décidé d’installer deux cribles pour éviter la mauvaise qualité due à l’apparition du ciment sous forme solide produite à cause de l’humidité dans les compartiments et les intégrer dans la nouvelle installation réalisée par l’automate SIEMENS S7-300. L’objectif est de préparer les éléments nécessaires pour la réalisation du projet cité à savoir : ü Mettre en oeuvre l’installation des deux cribles et réalisé ses schémas électriques. ü automatisation du chargement vrac situé au silo ciment avec l’automate Siemens s7-300. ü Réaliser la supervision du système avec Wincc flexible.
  27. 27. CHAPITRE II DESCRIPTION DU SYSTEME DE CONTROLE ET INSTRUMENTATION
  28. 28. I. Architecture du système de contrôle et de commande I.1. Introduction La fabrication du ciment est basée sur des procédures et des techniques rigoureuses. Ainsi l’automatisation devient un levier important pour l’amélioration de la productivité. Elle contribue efficacement dans la mise à niveau du processus en conformité avec les exigences du marché. Le système de contrôle et de commande a donc pour but d’optimiser le processus de fabrication à l’échelle de l’usine. Il assure la conduite des installations depuis une salle de contrôle, ceci permettra de garantir la qualité du produit, de diminuer la main d’oeuvre et de réduire ainsi les couts de production. I.2. Structure d'un système automatisé Figure 12 : structure d’un système automatisé Un système automatisé ou automatique est un système réalisant des opérations et pour lequel l'intervention humaine est limitée à la programmation du système et à son réglage préalable. La notion de système automatisé peut s'appliquer aussi bien à une machine isolée qu'à une unité de production, voir même à une usine ou un groupe d'usines. Il est donc indispensable, avant toute analyse, de définir la frontière permettant d'isoler le système automatisé étudié de son milieu extérieur. On peut décomposer fonctionnellement un système automatisé de production en deux parties. Chaque système automatisé comporte deux parties :
  29. 29. Figure 13 : l’échange d’informations d’un système automatisé ü une partie opérative (PO) dont les actionneurs (moteur électrique, vérin hydraulique, …) agissent sur le processus automatisé, ü une partie commande (PC) qui coordonne les différentes actions de la partie opérative. Les émissions d'ordres ou de signaux de commande vers la partie opérative sont transmises par les pré-actionneurs, les comptes rendus sont fournis à la partie commande par les capteurs. L’évolution fulgurante de la technologie a permis donc la mise au point de certains équipements capables de gérer l’exécution et le contrôle des tâches techniques effectués par des machines sans intervention humaine, ou au moins à l’aide d’une intervention réduite. De nos jours le composant de base des équipements automatisé est le contrôleur automatique encore appelé Automate Programmable Industriel. Le but d'un système automatisé est de :  réaliser des tâches trop complexes ou dangereuses pour l'homme  faire des tâches répétitives et pénibles II. Système de contrôle-commande II.1. Système 800XA d’ABB Le système de control commande 800xA d’ABB est adapté aux grosses architectures nécessaires pour une ligne complète de cimenterie. Ce système fonctionne sous environnement Windows XP et SERVER 2003, gage de fiabilité et d’adaptabilité étendu. Système centralisé, il permet de conduire et de contrôler l’exploitation, mais également, à partir de l’interface utilisateur et des données temps réel du système, de gérer la production,
  30. 30. d’optimiser le procédé à partir d’outils de régulation avancée, d’intégrer la configuration et la conduite d’équipements tels que moteurs, variateurs de vitesse ou transmetteurs. Système centralisé ne veut pas dire pour autant fermé sur l’extérieur, différent protocole de communication sont supportés comme Ethernet, Profibus ainsi que des couches applicative OPC, permettant l’ouverture sur des stations de travail extérieur, englobant des logiciels dédiés. II.2. Architecture de système Figure 14: architecture générale de Système de contrôle -commande ABB Cette architecture est totalement modulaire et permet de s’adapter aux besoins des différents sites. Pour les cimenteries de CIMAT, l’architecture se décomposera en 3 systèmes. ü Un système pour le Concassage ü Un système pour l’ensachage ü Un système principal pour le reste de la ligne de production. Les 3 systèmes sont indépendants, cette indépendance permettra aux ateliers concassage et expédition de préserver la production, en cas de rupture de la communication. Le réseau automate sera commun pour effectuer des échanges entre automates. II.2.1. Système de Conduite du Concassage Le Système de Conduite du Concassage sera assuré par un PC qui servira de poste Client/serveur (Standalone). Ce poste sera en liaison avec l’automate chargé de remonter les informations du site.
  31. 31. L’automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866, récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les informations, via PROFIBUS, de tous les équipements communiquant type variateur, doseurs, centrale de mesure, relais de protection et automates embarqués. Ce poste permettra aussi d’assurer le développement et les modifications du programme de cet atelier. II.2.2. Système de Conduite de l’Ensachage Le Système de Conduite de l’Ensachage sera assuré par un PC qui servira de poste Client/serveur. Ce poste sera en liaison avec l’automate chargé de remonter les informations du site. L’automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866, récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les informations, via PROFIBUS, de tous les équipements communiquant type variateur, doseurs, centrale de mesure, relais de protection et automates embarqués. Ce poste permettra aussi d’assurer le développement et les modifications du programme de cet atelier. Figure 15 : Echange entre ABB 800xa et Siemens S7 - 300 II.2.3. Système de Conduite principal Le Système de Conduite principal sera assuré par trois clients raccordés sur les serveurs connectivité et aspect, une station ingénieur et un poste training pour la formation du personnel. Ces postes permettront de conduire les ateliers suivant : • Matières première • Broyeur cru, amont four • Aval four, refroidisseur, broyeur charbon • Broyeur clinker 1
  32. 32. II.2.4. Serveurs de connectivite Les serveurs CONNECTIVITE permettront l’archivage des données et les liaisons OPC. Les serveurs CONNECTIVITE seront redondants, et seront en liaison avec les 5 automates chargés de remonter les informations du site. Chaque automate, par l’intermédiaire d’une unité centrale dernière génération ABB PM866, récupèrera les signaux digitaux, analogiques et les informations, via PROFIBUS, de tous les équipements communiquant type variateur, doseurs, centrale de mesure, relais de protection et automates embarqués. II.2.5 Serveurs d’aspect Les serveurs ASPECT permettront l’animation des objets et la détention des licences d’exploitation. Les serveurs ASPECT seront redondants. II.2.6 Poste ingénieur Ou la console de programmation, dont laquelle tout est établi avec le système 800xa : Programmes, graphiques, communication, architecture système, configuration matérielle. Cette station subit toujours des modifications et des mises à jour avant de les charger dans les automates ou dans les serveurs, en revanche cette station ne pourra pas modifier les programmes des ateliers concassage et ensachage qui sont indépendants. II.2.7 Les serveurs Ce sont les stations qui récupèrent les données, telles que les valeurs analogiques pour les courbes, la marche des moteurs …, depuis tous les automates de la ligne afin de pouvoir les rendre disponibles sur les stations de visualisations et de conduites. II.2.8 Les poste opérateurs Ou de conduite, c’est à ce niveau que se fait le contrôle, la supervision, le diagnostic en temps réel de tout le processus. L’opérateur peut agir sur les régulateurs, augmenter ou diminuer la température, le débit, la pression… L’usine possède deux types d’automates les automates ABB principale sous le système 800xa et les automates SIEMENS S7-300 secondaire liées entre eux par réseau.
  33. 33. III. Réseaux de communication III.1. Réseau PROFIBUS DP : Les racks d’entrées/sorties sont connectés à la CPU par un réseau Profibus DP à 1,5Mbit/s. Profibus (Process Field Bus) est le nom d'un type de bus de terrain inventé par Siemens et devenu peu à peu une norme de communication dans le monde de l'industrie. Le bus PROFIBUS-DP (Decentralised Peripheral) est utilisé pour la commande de capteurs, d'actionneurs ou d'automates programmables par une commande centrale. Ce réseau est du plus simple à mettre en service et présente une très grande facilité d’utilisation vu qu’il permet de transmettre des données à des distances et des vitesses très grandes. Il permet d’interconnecter plusieurs rack d’entrées/sorties déportées ou décentralisées sur le même réseau et contrôlé par le même automate, il permet aussi de rapprocher les entrées/sorties du lieu de collecte de données et comme ça éloigner l’automate de toute source de poussière ou de température, c’est pour cela qu’il est appelé aussi Bus de terrain. Les distances autorisées en fonction de la vitesse de transmission sont présentées dans le tableau suivant: Tableau 2 : Débit en fonction de la longueur pour un réseau Profibus III.2. Réseau ETHERNET L’automate utilise un coupleur ETHERNET 10Mbit/s pour communiquer avec les stations WinCC de la salle de contrôle. Sur le réseau Ethernet du système contrôle commande de la ligne 2, on peut distinguer 2 réseaux : - Le réseau Process Bus : Ce réseau regroupe tous les automates de la ligne, les 3 serveurs et le poste ingénieur, il leur permet d’échanger ou d’y transférer les données c’est pour cette raison qu’il est appelé réseau de processus. - Le réseau Terminal Bus : Ce réseau regroupe les stations de conduite ou terminaux de conduite avec les 2 serveurs et le poste ingénieur, ainsi ces terminaux peuvent récupérer les vues, les courbes…. depuis les serveurs.
  34. 34. III.3 Partie instrumentation III.3.1 Introduction Un capteur est un organe de prélèvement d’information qui élabore à partir d’une grandeur physique une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Dans cette étude, nous allons classifier les capteurs selon le signal de sortie, il existe trois types : Ø Les capteurs analogiques : La sortie est une grandeur physique dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur. L’amplitude du signal de sortie peut prendre une infinité de valeurs dans un intervalle donné. Ø Les capteurs numériques : L’amplitude de la grandeur physique ne peut prendre qu'un nombre fini de valeurs. En général ce nombre fini de valeurs est une puissance de 2. Ø Les capteurs logiques : Le signal de sortie informe sur un état bivalent d'un système. III.3.2 Peson Le peson électronique est un dispositif qui permet la pesée en transformant une force en électrique, il est constitué de quatre résistances dont une jauge de contrainte disposées pour former un pont de Wheatstone .On alimente le pont par un courant électrique ; quand le peson n'est soumis à aucun effort, le pont est à l'équilibre. En revanche, lorsqu'on lui applique une force, la résistance électrique d'une jauge de contrainte est modifiée par la déformation. Cette résistance se mesure alors par équilibrage du pont, et on peut ainsi déterminer l'effort subi par le peson. § Le peson utilisé dans le silo 1 est de type statique: Figure 16: Pont bascule Camion
  35. 35. III.3.3 Mesure de niveau (par ondes acoustiques) : Principe de mesure : En mesure continue, on utilise un transducteur fonctionnant successivement en émetteur et en récepteur. Ce transducteur placé au sommet du silo émet, dans un cône de faible ouverture, des trains d’ondes acoustiques qui, après réflexion sur la surface de la matière, retournent vers le transducteur, les convertit en signal électrique. L’intervalle de temps Δt séparant l’émission de la réception du train d’ondes réfléchies est proportionnel à la distance entre le transducteur et la surface de la matière : le critère de mesure est dans le niveau (Voir Annexe 2 : p.68) Figure 17: Radar III.3.4 Vanne régulatrice : Figure 18 : Vanne régulatrice III.3.4.1 Vanne doseuse Les vannes doseuses assurent la fermeture des sorties de silo et l'évacuation contrôlée de produits secs, tels que ciment, chaux, plâtre, cendres volantes etc... La vanne doseuse est généralement installée dans un tronçon d'aéroglissières dans lequel
  36. 36. elle précède l’aéroglissières.
  37. 37. Il est recommandé d'installer une trappe d'isolement avant la vanne doseuse, afin de pouvoir effectuer sans danger des travaux d'entretien sur la vanne doseuse. Figure 19: Vanne doseuse III.3.4.2 Vanne manuelle (Trappe). Cet appareil est utilisé en vanne d'isolement, il permettra à son utilisateur de le fermer très rapidement et de pouvoir intervenir sans risque en aval de la vanne. Utilisée en vanne de process, elle permet de dégager d'un silo, trémie ou autre, une certaine quantité de produit uniquement. Figure 20 : Vanne manuelle III.3.5 Capteur de position Un détecteur de proximité inductif détecte sans contact tous les objets de matériaux conducteurs. Depuis sa face active (3), le détecteur de proximité inductif génère des champs électromagnétiques alternants. L'approche d'un matériau conducteur (6) provoque une modification de ces champs magnétiques, et le capteur délivre alors un signal.
  38. 38. 1: Câble. 2: Corps fileté. 3: Face active. Figure 21 : capteur de position 4: Led de visualisation. 5: Ecrous de fixation. 6: Objet conducteur à détecter.
  39. 39. Conclusion : L’objectif de ce chapitre est de donner l’architecture du système ainsi que les instruments présents dans l’atelier du silo
  40. 40. CHAPITRE III Description de l’installation D’automatisation du Silo ciment
  41. 41. I. Généralité I.1. Introduction Après le broyage, les ciments sont envoyés dans des silos. Un silo ne peut recevoir qu’une qualité de ciment bien définie. La capacité courante est de l’ordre de 2000 à 5000 tonnes, mais peut varier selon les usines et les produits à conserver. Le ciment est ensuite commercialisé, en vrac, pour les demandes de grande quantité par camion soit en sacs pour la vente en détail. I.2 Description du bloc Silo Figure 13: Bloc Silo I.2.1 Elévateur alimentation Silo Transport vertical des produits (granuleux ou fin) : Permet le transport des différents types de matières tel que le calcaire, farine, ciment et clinker du bas vers le haut avec un débit important. (Voir annexe).
  42. 42. I.2.2 Aéroglissière Figure 23 : Aéroglissière
  43. 43. L’aéroglissières est constitué par deux chambres: supérieure et inférieure. Les chambres sont séparées par une toile de fluidisation. L'air à basse pression introduit dans la chambre inférieure diffuse par les ouvertures extrêmement fines des pores de la toile de fluidisation et s'écoule dans la chambre supérieure. L'inclinaison, plus l'air à basse pression agissant comme lubrifiant, réduisent le coefficient de frottement ce qui permet d'utiliser la gravité pour faire descendre le produit sur une distance quelconque. I.2.3 Filtre de dépoussiérage Figure 24 : Filtres à manches Dans une cimenterie à voie sèche, le processus de fabrication fait appel à un mélange gaz - matière pour transport de la matière par des aéroglissières). Le rôle du filtre à manches est principalement la séparation de la matière « fine » des gaz/air de façon à : ü récupérer la matière fine pour la remettre au niveau du circuit matière
  44. 44. ü rejeter à l’air libre un gaz/air épuré des poussières respectant les normes de rejet des poussières ü Réduire les émanations de poussières de façon à garder une enceinte de travail et de marche des équipements aussi propre que possible. On distingue principalement deux filtres à manches : ü Des filtres à manches destinés au process de fabrication de ciment. ü Des filtres à manches destinés au dépoussiérage
  45. 45. I.2.4 Compartiments silo : Constitués de quatre compartiments et c’est l’emplacement où on emmagasine le ciment la chambre 1 ou trémie centrale est le compartiment centrale entourée de trois chambres radiale extérieur, chaque chambre possède 3 sortie ou plus A, B et C. Tableau 3 : Compartiments silo I.2.5 Manche de Chargement Le chargement du ciment en vrac se fait soit dans des camions ou wagons citerne grâce à un manche télescopique .Un système de pesage automatisé permet le contrôle du chargement.
  46. 46. Figure 25 : Manche de chargement
  47. 47. II. Etude électrique II.1 crible vibrant Le crible est un outil permettant de filtrer des solides de différentes tailles. Un crible vibrant, de conception proche de la grille de décochage, est constitué de plusieurs tables superposées qui comportent des perforations (ou passages) de dimensions dégressives. Des plus grandes sur la table supérieure aux plus fines sur celle du bas. L’ensemble des tables étant incliné, le mouvement oscillatoire met en mouvement les matériaux à trier ; les plus petits tombant sur la grille du dessous et ainsi de suite. Les matériaux sont automatiquement évacués en bout de table, chacun dans sa trémie ou transporteur. CIMAT posséde un crible vibrant VRM de VIMEC. II.2 Schéma électrique du moteur crible vibrant
  48. 48. Figure 26 : Schéma électrique du moteur crible vibrant avec unité de freinage
  49. 49. Pour faire tourner le moteur électrique il fallait d’une part dans la partie commande avoir l’ordre de marche mais tout d’abord vérifier l’existence de la disponibilité, pas de défaut et pas de freinage et d’autre part assurer la fermeture des disjoncteurs Q1 et Q2. L’ordre de marche provenant du système excite le relais KA1 qui permet de fermer le contact ouvert KA1 (marche) et ouvrir le contact KA1 (freinage) ce qui excite le relais KM1 qui ferme de son tour le contact KM1 et puis l’allumage de H1. Lorsqu’on a plus l’ordre de marche le contact KA1 reprend son état normal, KA1 (freinage) devient fermer et celui du marche ouvert ce qui excite le relais KM2 puis la fermeture de KM2 dans la partie puissance et allumer H2 dans la partie de signalisation. Tableau 4 : Caractéristique et matériel du moteur ü moteur crible : Les caractéristiques du moteur crible mentionner dans la plaque signalétique est représenter comme suit : On va tout d’abord calculer le couple utile, glissement : La puissance utile égale 4Kw, Nr = 1200 tr/mn, Ns=1500 tr/mn, U=400V et f=50 HZ ü Le couple utile : Cu = Pu*60/ (2*pi*Nr) = 31.83 Nm ü Le glissement : g = (Ns-Nr)/Ns = 0.2 = 20%
  50. 50. ü Courant nominal : In = 12 A
  51. 51. ü Terroir coffret MCC (Motor Conctrol Center) Figure 27 : MCC type MS 1 ≤ 15Kw Le courant nominal du moteur est de 12 A donc on va calibrer le relais thermique programmable TeSys : 12A * 1.2 = courant de coupure = 14.4 A donc la protection du coffret est de 14.4 A. II.3 Cheminement de câble On propose dans cette étude une longueur de câble suffisante pour brancher les deux
  52. 52. cribles avec un cout optimal à cet égard on va tirer un seul câble de la salle électrique P 17 vers la boite jonction « 1-p17-JD-1 » et après tirer les câbles correspondantes vers la partie de puissance des équipements. Pour un seul crible il faut avoir plus de dix fils selon le schéma électrique du crible vrac 1 et encore quatre fils pour la partie moteur du crible vrac 1. Pour cela on a proposé dans un premier temps un câble 30 paire vu le nombre suffisant de fils et vu sa disponibilité dans le magasin de l’usine CIMAT. Figure 28 : Cheminement de câble avec Autocad
  53. 53. A l’aide du logiciel AUTOCAD, la distance du chemin du câble peut aller à 110 mètre et pour avoir une marge plus sécurisé on va ajouter 20 mètre de plus. La puissance du moteur est de 4 KW avec un courant nominal de 12A avec un câble de longueur de 130 mètre donc on peut choisir la section de 2.5 mm². II.4 Schéma électrique Figure 29 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 1
  54. 54. Figure 30 : schéma électrique du répartiteur logique Crible Vrac 2
  55. 55. Figure 31 : Schéma électrique moteur crible vrac 1
  56. 56. Figure 32 : Schéma électrique moteur crible vrac 2
  57. 57. III. Etude technico-économique Dans cette partie on va essayer de donner les prix de quelques équipements qui sont nécessaire à la mise en service des deux cribles qui vont être branché avec le système 800xa et de donner une approximation sur le coût du projet qui demande une somme de plus de 409467,7 DH. ü Fourniture nécessaire pour le système ABB Tableau 5 : Fourniture nécessaire ü Fourniture existant au magasin CIMAT
  58. 58. Tableau 6 : Fourniture existant
  59. 59. Conclusion : Le gain apporté de cette installation n’est pas un gain illicitement monétaire mais dépend essentiellement de fidéliser les clients par une bonne qualité de ciment et faire face à la concurrence nationale et internationale.
  60. 60. CHAPITR E IV Description des logiciels et des matériels de programmation et de supervision
  61. 61. I. Automates programmables I.1 Introduction : L'Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique programmable, adapté à l'environnement industriel, qui réalise des fonctions d'automatisme pour assurer la commande de pré-actionneurs et d'actionneurs à partir des informations logiques, analogiques ou numériques. I.2 Types d’automates : Les automates peuvent être de type compact ou modulaire. Ø De type compact, on distinguera les modules de programmation (LOGO de Siemens,..) des micro-automates. Il intègre le processeur, l'alimentation, les entrées et les sorties. Selon les modèles et les fabricants, il pourra réaliser certaines fonctions supplémentaires (comptage rapide, E/S analogiques ...) et recevoir des extensions en nombre limité, ils sont généralement destinés à la commande de petits automatismes. Ø De type modulaire, le processeur, l'alimentation et les interfaces d'entrées / sorties résident dans des unités séparées (modules) et sont fixées sur un ou plusieurs racks. Ces automates sont intégrés dans les automatismes complexes I.3. La gamme SIMATIC S7:
  62. 62. Figure 33: la gamme SIMATIC S7
  63. 63. I.3.1 Composantes du S7-300 Figure 34 : Composant s 7-300 Un système d’automatisation S7-300 comprend les composantes indiquées dans le tableau Ci-dessus.
  64. 64. Tableau 7 : Composante S7 -300 I.3.2 Console de programmation PG 740: Console de programmation portable, outil idéal pour toutes les applications implémentées dans le cadre d‘un projet d‘automatisation, mais aussi ordinateur industriel extrêmement performant.
  65. 65. Figure 14: console PG Caractéristiques PG 740: ü Puissance élevée ü Écran couleur TFT ü Robustesse ü Présence de toutes les interfaces SIMATIC. Ø Partie programmation II. Présentation générale de logiciel STEP7 II.1 Définition du logiciel Step7 fait partie de l’industrie logiciel SIMATIC STEP7. Il représente le logiciel de base pour la configuration et la programmation de système d’automatisation. Les tâches de bases qu’il offre à son utilisateur lors de la création d’une solution d’automatisation sont : • La création et gestion de projet • La configuration et le paramétrage du matériel et de la communication • La gestion des mnémoniques • La création des programmes • Le chargement des programmes dans les systèmes cibles • Le teste de l’installation d’automatisation • Le diagnostique lors des perturbations des l’installation.
  66. 66. II.2. Applications du logiciel de base STEP 7 Le logiciel Step7 met à disposition les applications suivantes : • Le gestionnaire de projet La configuration du matériel • L’éditeur de mnémoniques • L’éditeur de programmes CONT, LOG et LIST • La configuration de la communication NETPRO • Le diagnostique du matériel. II.2.1 Editeur de programme Les langages de base proposés sont : Le schéma à contact (CONT), langage graphique similaire aux schémas de circuit à relais, il permet de suivre facilement le trajet du courant Liste d’instruction (LIST), langage textuel de bas niveau, à une instruction par ligne, similaire au langage assembleur Le logigramme (LOG), langage de programmation graphique qui utilise les boites de l’algèbre de Boole pour représenter les opérations logiques. L’éditeur de programme permet aussi la visualisation et forçage de variables. Figure 36 : langage de bases proposées II.2.3 Configuration matériel Figure 37 : Configuration matérielle CPU 316 - 2DP
  67. 67. II.2.2 Editeur de mnémoniques Il permet la gestion de toutes les variables globales. En effet il définit des désignations symboliques et des commentaires pour les signaux du processus (entrées/sorties), les mémentos, les blocs de données, les temporisations et les compteurs. La table des mnémoniques qui en résulte est mise à disposition de toutes les applications. La modification de l’un des paramètres d’une mnémonique est de ce fait reconnue automatiquement par toutes les applications.
  68. 68. Figure 38 : Editeur de mnémoniques
  69. 69. III Application Dans cette partie on va présenter le programme élaboré gérant le fonctionnement automatique du chargement vrac réalisé sous Step7. III.1 Procédure suivie pour la programmation du S7-300 III.1.1 Création de l’OB principale Le bloc d’organisation (OB1) constitue l’interface entre le système d’exploitation et le programme qu’on a élaboré. Il est appelé par le système d’exploitation qui gère le traitement de programme cyclique, ainsi que le comportement à la mise en route de l’automate programmable et le traitement des erreurs.
  70. 70. Figure 39 : création d’un bloc d’organisation III.1.2 Création d’un Blocs fonctionnels (FB) Un bloc fonctionnel contient un programme qui est exécuté quand ce bloc fonctionnel est appelé par un autre bloc de code. Les blocs fonctionnels facilitent la programmation de fonctions complexes souvent utilisées. III.1.3 Création d’une fonction (FC) Après avoir décrit physiquement chaque appareil à commander, vous devez créer des diagrammes d'entrées/sorties pour chaque appareil ou zone.
  71. 71. Figure 40: Diagramme correspond aux blocs de code à Les fonctions font partie des blocs du programme. Une fonction FC est un bloc de code sans mémoire. Ces données sont perdues à l'achèvement de la fonction. Comme une fonction ne dispose pas de mémoire associée, on doit toujours indiquer des paramètres effectifs pour elle. III.2 Création de la bibliothèque sous Step7 La création d’une bibliothèque sous Step7 se manifeste dans la création des fonctions, des blocs fonctionnels et des blocs de données avec l’une des langages de base (CONT, LIST...). III.2.1 les standards : Le but de créer un standard est de minimiser la programmation répétitive, on crée un bloc fonctionnelle programmé en Ladder qu’on peut utiliser pour tout les équipements qui de même principe qu’on va faire appel à chaque fois qu’on a besoin dans le bloc d’organisation OB1. III.2.1.1 Bloc moteur Tout d’abord on programme en langage Ladder le block fonctionnel (FB), dans l’interface IN/OUT on introduit les entrées et sorties déclarées comme variables, déclarant aussi d’autre bits internes dans la zones TEMP qui vont être traité à l’intérieure. Puis on obtient un bloc qu’on déclare comme fonction qu’on paramètre par la suite et on le fait appel dans le bloc d’organisation OB1.
  72. 72. Figure 41:Bloc moteur III.2.1.2 Bloc séquence : L’intérêt de ce bloc est d’organiser le démarrage et l’arrêt des équipements avec une temporisation choisis de 10 secondes. La figure suivante présente à gauche le bloc fonctionnel de la séquence vrac 2 et à droite l’espace pour la programmation du standard d’une séquence vrac.
  73. 73. Figure 42:Bloc séquence
  74. 74. III.2.1.3 Bloc PID : Les blocs fonctionnels (FB) de régulation PID comprennent les blocs pour régulation continue (CONT_C) et pour régulation pas à pas (CONT_S) ainsi que le bloc pour la modulation de largeur d’impulsions (PULSEGEN). Le type de PID utilisé dans ce projet est « CONT_C » présenté par le bloc FB 41 qui sert à régler des processus industriels à grandeurs d’entrée et de sortie continues sur les automates programmables SIMATIC S7. L’appel du PID peut se faire dans le bloc d’organisation (OB1) comme il peut être appelé dans le bloc (OB35). Figure 43 : Bloc PID III.3 Attribution des adresses Après la création de la bibliothèque il faut par la suite affectés les adresses des différents capteurs, actionneurs et pré- actionneur réalisée, et pour que l’automate soit en liaison avec la partie opérative et coordonner la succession et le déroulement des étapes
  75. 75. il faut qu’il y un échange d’informations en permanence avec la partie opérative et ce à travers les différents capteurs et pré actionneurs qu’on doit relier à l’automate dans des emplacements spécifiques qui correspondent à des adresses physiques sur les modules entrées / sorties. (Voir annexe 1 ) III.4. Domaine d'application Une fonction contient un programme qui est exécuté quand cette fonction est appelée par un autre bloc de code. On peut faire appel à des fonctions pour : Ø Renvoyer une valeur de fonction au bloc appelant (exemple : fonctions mathématiques), Ø Exécuter une fonction technologique (exemple : commande individuelle avec combinaison binaire).
  76. 76. Figure 44 : Appel de FC dans l’OB1 IV. Programme Le programme de commande du chargement vrac est élaboré en langage de programmation LADDER qui est le plus exploité en industrie. IV.1 Subdivision du processus en tâches et zones Un processus d'automatisation est constitué de différentes tâches. Il est possible de définir même le processus le plus complexe en déterminant des zones cohérentes au sein du processus et en subdivisant ces dernières en tâches partielles plus petites. IV.2 Identification des zones du processus
  77. 77. Figure 15
  78. 78. Une fois le processus à commander défini, décomposez le projet en groupes ou zones apparentées. Comme chaque zone est à son tour subdivisée en tâches plus petites, les tâches nécessaires pour commander la partie correspondante du processus ne sont pas très complexes. Dans ce projet on va donc créer 4 blocs fonctionnels ou programmer dans une fonction au lieu d’utiliser un bloc : • Bloc commande séquence • Bloc commande moteur 1 sens. • Bloc vanne • Bloc PID pour réguler la position de la vanne Figure 46 : Blocs fonctionnels
  79. 79. Ø Partie supervision V. La supervision V .1. Qu’est-ce qu’une supervision ? Une supervision est un système informatique plus ou moins complexe, qui a pour objectif principal la collecte des informations du processus à surveiller. Ces informations sont le plus souvent issues des automatismes et capteurs intelligents. Les écrans de supervision sont placés aux postes de pilotage de la chaine de fabrication et permettent aux opérateurs de conduire celle-ci. Ce pilotage s’effectue par le bras d’un ou plusieurs écrans rafraîchis en temps réel. Ø Dans l'industrie: La supervision est une technique de suivi et de pilotage informatique de procédés de fabrication automatisés. La supervision concerne: Ø L’acquisition de données ; La modification manuelle ou automatique des paramètres de commande des processus généralement confiés à des automates programmables. Ø En informatique industriel: La supervision permet de surveiller et/ou de contrôler l'exécution de tâches du procédé. V.2. Place de la supervision dans le système de production : On peut déduire la place de la supervision à partir de la figure suivante :
  80. 80. Figure 47 : Place de la supervision dans le Système de Production
  81. 81. V .3. Les fonctions de la supervision : — piloter une ligne — Faciliter le travail de la maintenance par : • La gestion d’écran de conditions manquantes • L’ horodatage et archivage des défauts — Modifier et visualiser les recettes V.4. L’intérêt de la supervision : — Avoir une plus grande facilité pour adapter le poste de conduite — Obtenir un gain de temps sur le dépannage de l’installation Le système de supervision industrielle est développé par différents logiciels nous citons : Induscreen est un logiciel Monitor est un logiciel de développé par ordinal technologie supervision de Schneider Electric. Le logiciel de supervision Simatic PcVue est le logiciel superviseur WinCC est le superviseur de Siemens d’ARC informatique Figure 48 : logiciels de supervision VI. SIMULATION DE L’APPLICATION VI.1 Etablir une liaison directe : Dans une première approche, on a créé une liaison directe entre WinCC et notre automate S7. Ceci dans le but que WinCC puisse aller lire les données qui se trouvent dans la mémoire de l’automate. Après avoir créé le projet WinCC, cliquant sur l’onglet liaison afin de créer une nouvelle liaison.
  82. 82. VI.2 Création de la table des variables: Maintenant que notre liaison entre notre projet WinCC et notre automate est établie. Il nous est possible d’accéder à toutes les zones mémoire de l’automate. • Mémoire entrée/sortie • Mémento • Bloc de données Afin de faire la correspondance entre les données du projet Step7 et les données du projet WinCC, il est possible de faire une table de correspondance des données via l’onglet Variable. Chaque ligne correspondant à une variable de WinCC. Elle est spécifié par : • Son nom • La liaison vers la station • Son type • Son adresse • et le taux de rafraichissement de celle-ci Le taux de rafraichissement est le temps que doit mettre WinCC entre deux lectures dans la mémoire de l’automate. Après avoir suivre les numéros qui montrent successivement le chemin pour pouvoir ouvrir la table des variables, il suffit par la suite de remplir les lignes et colonnes de cette table par les variables utilisées dans projet. 2
  83. 83. Figure 49 : Création de table des variables
  84. 84. VI.3 Création des vues : Pour créer une vue, on insère dedans les objets dont on a besoin à l’aide de la fenêtre d’outils, pour pouvoir représenter le process. On configure les objets en fonction des exigences de notre process. Une vue peut être composée d'éléments statiques et d'éléments dynamiques.  Les éléments statiques, p. ex. le texte et le graphique, ne changent pas au ‘Runtime’.  Les éléments dynamiques varient en fonction de la procédure. On visualise les valeurs de process actuelles à partir de la mémoire de l'automate programmable. La figure ci-dessous montre les étapes de la création d’une vue. Il suffit de suivre dans la les indicateurs numérique est appuyer successivement sur les lieux qu’ils montrent.
  85. 85. Figure 50 : Création de Vue
  86. 86. VI.4 Création des alarmes: WinCC surveille les changements de front de variables binaires sélectionnées et les utilise comme événements de déclenchement d'alarmes. Ce système d'alarmes permet le classement par ordre chronologique d'alarmes en provenance des divers automates. L’affichage et la sélection des alarmes pour l'archivage peuvent être modifiés et adaptés aux exigences de l'utilisateur. La figure ci-dessous montre un exemple de réalisation d’une alarme ‘Arrêt d’urgence. Création des Alarmes Figure 51: Création d’une alarme
  87. 87. VI.5 SIMULATION La simulation est faite par le logiciel de la supervision (Wincc flexible) après sa liaison avec le programme du step7. Le démarrage de l’installation du chargement en vrac se montre comme celui-ci dans la figure suivante après que l’automate assure le près à démarrer (Rfs). Figure 52 : Démarrage des équipements
  88. 88. Figure 53 : Séquence démarré
  89. 89. L’arrêt des équipements peut se faire en tout moment et à partir du dernier équipement mis en marche . Figure 54 : Arrêt de la séquence A travers cette vue générale des vannes ou à travers chaque vue à part d’une vanne on peut commander le débit du ciment soit avec un grand débit de 70% ou un petit débit de 30% de l’ouverture de la vanne sinon l’opérateur peut entrer la valeur manuellement
  90. 90. Figure 55 : Vue d'une vanne
  91. 91. Conclusion : Ce chapitre présente le système d’automatisation depuis la création des blocs standards sous step 7 jusqu’à la simulation de l’application avec Win CC
  92. 92. Conclusion générale C’est avec enthousiasme que j’ai effectué ma formation en système automatisés, contrôle de qualités et l’informatique industrielle à la grande école de l’ingénierie IGA. L’intérêt que je porte à l’informatique industrielle et aux nouvelles technologies mon permis de joindre CIMAT. Pendant le déroulement de mon stage, j’ai eu l’opportunité de travailler sur différents aspects avec deux équipes différentes. Le travail réalisé s’est avéré très enrichissant pour mon expérience professionnelle aussi bien en ce qui concerne le domaine technique que l’aspect humain. Lors de ce stage de 4 semaines, j’ai pu mettre en pratique mes connaissances théoriques acquises durant ma formation, de plus, je me suis confronté aux difficultés réelles du monde du travail et du management d’équipes. En effet ce stage m’a permis de découvrir le monde de fabrication de ciment, de se familiariser avec les automates programmables, les nouveaux équipements et instruments vue la nouveauté de l’usine et d’apprendre certains outils. Cette expérience nous a été en tout point très bénéfique, puisque nous étions confrontés aux exigences de la vie professionnelle et de voir en quoi consistait le travail d’ingénieur au sein d’une structure comme CIMAT.
  93. 93. BIBLIOGRAPHIE ET REFERENCE www.automation.siemens.com http://support.automation.siemen s.com/ http://fr.wikipedia.org/wiki/ https://www.swe.siemens.com/france/ Guide et help SIMATIC Siemens Documents de l’usine Flowsheet Documents polysius

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