‫ادس‬‫ر‬‫ب‬ ‫ـوجية‬‫ـ‬‫ل‬‫التكنو‬ ‫ـات‬‫ـ‬‫س‬‫ا‬‫ر‬‫للد‬ ‫ـالي‬‫ـ‬‫ع‬‫ال‬ ‫المعهد‬
‫قس‬‫ـ‬‫ـ‬‫الهندس‬ ‫م‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ب‬‫ر...
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Rapport PFE Génie Electrique (2016)
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Labview +Tia portal + NI DATA DASHBOARD + Siemens PLC
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Rapport PFE Génie Electrique (2016)

  1. 1. ‫ادس‬‫ر‬‫ب‬ ‫ـوجية‬‫ـ‬‫ل‬‫التكنو‬ ‫ـات‬‫ـ‬‫س‬‫ا‬‫ر‬‫للد‬ ‫ـالي‬‫ـ‬‫ع‬‫ال‬ ‫المعهد‬ ‫قس‬‫ـ‬‫ـ‬‫الهندس‬ ‫م‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ب‬‫ر‬‫الكه‬ ‫ة‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ـ‬‫ائية‬ République Tunisienne Ministère de l'enseignement Supérieur et de la recherche Scientifique Rapport de Stage de Fin du Parcours LICENCE APPLIQUEE EN GENIE ELECTRIQUE Entreprise d’accueil: Société tunisienne d’émaillage SOTUMAIL Réalisé par : MOHSEN SADOK Encadré par : Encadreur Entreprise : OMAR WANNES Encadreur ISET : HSSAN ELABED Année universitaire : 2015/2016 Code : S79/2016 Etude et conception du système automatique pour alimentation four
  2. 2. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 2 Je dédie ce travail : A mes chers parents Eux qui m’ont offert l’un des plus beaux cadeaux de la vie : le savoir. Je leurs dis merci pour tout ce qu’ils ont fait et continuent à faire pour moi. Je souhaite que Dieu leurs préserve une longue vie. A tous les membres de ma famille, eux qui m’ont soutenue dans les moments difficiles tout au long de mes études. A tous mes collègues et ami(e) s Pour les moments agréables et inoubliables que nous avons passés ensemble. A eux tous, je souhaite un avenir plein de joie, de bonheur et de succès.
  3. 3. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 3 Remerciement Je tiens en premier lieu à remercier Dieu Tout-puissant pour tout l’Amour qu’Il m’a partagé à travers la réalisation de ce rapport de stage, et C'est avec grand plaisir que je tiens à exprimer ma profonde gratitude, reconnaissance et remerciements distingués à tous ceux qui m’a aidé de près ou de loin et plus particulièrement à: A mon encadreur Mr OMAR WANNES ingénieur et chef de service de production qui malgré ses maintes occupations, m’a partagé ses connaissances et son précieux temps pour l’élaboration à terme et à bien de ce travail. Mr HASSEN ELABED mon encadreur pour ses précieux conseils et recommandations durant cette formation. Mes remerciements s’adressent aussi à tout le personnel du SOTEMAIL qui m’a donné de l’aide continue pendant La période de mon stage. A tous les membres de ma famille, pour leur soutien moral, affectif et financier. Je remercie particulièrement les membres de jury pour avoir accepté d’examiner et de juger ce travail.
  4. 4. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 4 Sommaire Introduction générale ..................................................................................................... 10 Chapitre 1 : contexte du projet...................................................................................... 12 I. Introduction :...................................................................................................... 13 II. Présentation de la société ................................................................................... 13 1) Fiche d’identité de SOTEMAIL......................................................................... 13 2) La raison sociale :............................................................................................... 14 3) Secteur d’activité................................................................................................ 14 4) Les exportations de la société SOTEMAIL : ..................................................... 14 5) Organigramme de la société............................................................................... 14 III. Service de production ..................................................................................... 15 1) Matière première : .............................................................................................. 15 2) Triage de poudre: ............................................................................................... 15 3) Stockage de barbotine : ...................................................................................... 15 4) Atomisation :...................................................................................................... 16 5) Cuve d’attente : .................................................................................................. 16 6) Pressage :............................................................................................................ 16 7) Séchage : ............................................................................................................ 16 8) Transporteur : ..................................................................................................... 17 9) Emaillage :.......................................................................................................... 17 10) Four :............................................................................................................... 18 11) Triage et emballage: ....................................................................................... 18 IV. Etude du système existant : ............................................................................ 19 1) Fonctionnement de la chaine d’entrée four........................................................ 19 2) méthode existante de remplissage du réservoir d’eau........................................ 21 V. Problématique : .................................................................................................. 21 VI. Les solutions proposées et la solution retenue: ............................................. 21
  5. 5. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 5 VII. Développement de la solution retenue : ......................................................... 22 1) Choix de l’API : ................................................................................................. 22 2) Choix de l’environnement de programmation : ................................................ 23 3) Choix de l’outil de supervision : ........................................................................ 23 IX. Conclusion...................................................................................................... 24 Chapitre 2 : programmation API.................................................................................. 25 I. Introduction........................................................................................................ 26 II. Généralités :........................................................................................................ 26 III. Améliorations réalisées : ................................................................................ 26 1) Cycle de fonctionnement de la chaine proposé:................................................. 27 2) Améliorations pour le réservoir : ...................................................................... 30 IV. Initiation à TIA PORTAL............................................................................... 30 V. Programmation :................................................................................................. 30 1) Système chaine :................................................................................................. 30 2) le reservoire d’eau :............................................................................................ 39 VI. Câblage :......................................................................................................... 43 1) Câblage de module d’entré :............................................................................... 43 2) Câblage de module de sortie : ............................................................................ 43 3) Câblage des modules analogique : ..................................................................... 44 VII. Etude économique : ........................................................................................ 45 VIII. Conclusion :.................................................................................................... 45 Chapitre 3 : supervision ................................................................................................. 46 I. Introduction........................................................................................................ 47 II. Le logiciel LABVIEW :..................................................................................... 47 1) Introduction a LabVIEW :.................................................................................. 47 2) Objectif de l’interface LabVIEW....................................................................... 47 3) Modules LabVIEW nécessaires :....................................................................... 47 4) Constitutions de notre projet LabVIEW........................................................... 48
  6. 6. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 6 III. Communication avec LABVIEW :................................................................. 48 IV. Les protocoles de communication :................................................................ 50 1) TCP/IP :.............................................................................................................. 50 2) Profinet :............................................................................................................. 51 3) Communication wifi avec Tablette : .................................................................. 51 4) Synoptique de communication :........................................................................ 52 1) Interface principale :........................................................................................... 55 2) Interface USER : ................................................................................................ 56 3) Interface CONTROL :........................................................................................ 57 4) Interface MOTEURS : ....................................................................................... 58 5) Interface Energie :................................................................................................ 59 6) Interface statistique :........................................................................................... 62 7) Interface PID RES : ............................................................................................ 64 8) Interface INFO : ................................................................................................. 66 VI. Diagramme d’utilisation :............................................................................... 67 VII. Diagramme des classes et des interfaces ........................................................ 68 VIII. Conclusion :.................................................................................................... 68 Conclusion général.......................................................................................................... 69 Bibliographie ................................................................................................................... 70 1) Ouvrage :............................................................................................................ 70 2) Nétographie ........................................................................................................ 70 3) Logiciels............................................................................................................. 70 ANNEXES ....................................................................................................................... 71 ANNEXE 1................................................................................................................ 72 ANNEXE 2................................................................................................................ 74 ANNEXE 3................................................................................................................ 76 ANNEXE 4................................................................................................................ 78 ANNEXE 5................................................................................................................ 79 INDEXE........................................................................................................................... 80
  7. 7. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 7 Liste des tableaux Tableau 1:Fiche d'identité de SOTEMAIL....................................................................... 14 Tableau 2: Les exportations de SOTEMAIL.................................................................... 14 Tableau 3:les entrées/sorties de système........................................................................... 20 Tableau 4:gamme s400d'API Siemens ............................................................................. 22 Tableau 5:les nouveaux éléments d'entrées/sorties........................................................... 28 Tableau 6:varibles et leur mémento.................................................................................. 31 Tableau 7:variables du système ........................................................................................ 32 Tableau 8:variable de décompteur.................................................................................... 34 Tableau 9:éléments de SCALE......................................................................................... 36 Tableau 10:représentation des valeurs analogiques.......................................................... 37 Tableau 11:variable d'UNSCALE .................................................................................... 38 Tableau 12:variables de PID............................................................................................. 39 Tableau 13:Paramètres d'entrée de régulateur .................................................................. 41 Tableau 14:Paramètres de sortie de régulateur ................................................................. 41 Tableau 15:variables API.................................................................................................. 73
  8. 8. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 8 Liste des figures Figure 1:organigramme de société.................................................................................... 14 Figure 2 : cycle de production .......................................................................................... 15 Figure 3:matière première................................................................................................. 15 Figure 4:melengeur de barbotine ...................................................................................... 15 Figure 5:reservoir de stockage de barbotine ..................................................................... 15 Figure 6: atomiseur ........................................................................................................... 16 Figure 7:plateau de presse................................................................................................. 16 Figure 8:la presse .............................................................................................................. 16 Figure 9:le séchoir............................................................................................................. 16 Figure 10:machine de chargement et déchargement de bacs............................................ 17 Figure 11:robot LGV ........................................................................................................ 17 Figure 12:méthode de vernissage...................................................................................... 17 Figure 13:méthode de cascade.......................................................................................... 17 Figure 14:méthode de tanisage ......................................................................................... 17 Figure 15:méthode de vaporisation................................................................................... 17 Figure 16:les ROTOSCREEN .......................................................................................... 18 Figure 17:entré four .......................................................................................................... 18 Figure 18:zone de triage.................................................................................................... 18 Figure 19:les palettes ........................................................................................................ 18 Figure 20:réservoir d'eau .................................................................................................. 19 Figure 21:Grafcet exsistant de la chaine........................................................................... 20 Figure 22:le Motopompe................................................................................................... 21 Figure 23:API 416-3 PN/DP............................................................................................. 23 Figure 24:GRAFCET conduit et sécurité ......................................................................... 28 Figure 25:GRAFCET manuel proposée............................................................................ 29 Figure 26:GRAFCET automatique proposé ..................................................................... 29 Figure 27:procedure de remplissage ................................................................................. 30 Figure 28:blocs de programme ......................................................................................... 33 Figure 29:les éléments de programme .............................................................................. 33 Figure 30:appel de blocs ................................................................................................... 33 Figure 31:décompteur Simatic.......................................................................................... 34 Figure 32:compteur CTU.................................................................................................. 34
  9. 9. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 9 Figure 33:chronogramme de compteur............................................................................. 35 Figure 34:UNSCALE........................................................................................................ 37 Figure 35:operation move................................................................................................. 38 Figure 36:regulateur PID ................................................................................................. 39 Figure 37:Schéma fonctionnelle du régulateur................................................................. 40 Figure 38:visualisation des paramètres de PID................................................................. 42 Figure 39:NI OPC SERVER............................................................................................. 49 Figure 40:NETtoPLCsim.................................................................................................. 50 Figure 41:configuration Profinet....................................................................................... 51 Figure 42:interface pour simulation des capteurs de la vitesse......................................... 51 Figure 43:interface principale pour contrôle du systeme................................................ 51 Figure 44:iterface pour controle du vitesse des moteurs .................................................. 51
  10. 10. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 10 Introduction générale L'automatisation industrielle est l'art d’utiliser les machines afin de réduire la charge de travail des ouvriers tout en gardant la productivité et la qualité. Elle fait appel à des systèmes électroniques qui englobent toute la hiérarchie de contrôle-commande depuis les capteurs de mesure, en passant par les automates, les bus de communication, la visualisation, l’archivage jusqu’à la gestion de production et des ressources de l’entreprise. Sur le plan industriel, pour être compétitif tous les processus doivent être obligatoirement automatisés. En effet, la compétitivité exige de maintenir le système le plus près possible de son optimum de fonctionnement prédéfini par un cahier des charges.
  11. 11. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 11 Cahier des charges : “ Etude et conception du système automatique pour alimentation four en rangées de carreaux de céramique “. Interprétation de cahier de charge : Dans ce cadre, j’ai tout d’abord commencé dans le premier chapitre par la présentation de la société d’accueil, étude du système existant, énoncer la problématique enfin les solutions proposées et la solution retenu. Ensuite, le 2è𝑚𝑒 chapitre contient les critères qui ont fixé le choix de l’automate programmable industrielle Siemens cpu-416 et l’ensemble des programmes écrit par l’environnement de programmation TIA PORTAL. Enfin le dernier chapitre contient la conception de l’interface graphique et la visualisation des paramètres du système par le langage de programmation graphique LABVIEW.
  12. 12. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 12 Chapitre 1 : contexte du projet Objectif :  Présenter la société d’accueil  Présenter le cycle de production des carreaux de céramiques  Etude de système existant  Décrire la problématique de système existant  Présenter les solutions proposées et énoncer la solution retenue
  13. 13. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 13 I. Introduction : Afin de mettre le projet dans son contexte, on commence par un petit aperçu sur l’entreprise d’accueil et une description du système existant en énonçant ses différentes problématiques ainsi que les solutions proposées et la solution retenu. II. Présentation de la société La société SOTEMAIL, filiale de la société Moderne Céramique SOMOCER est spécialisée dans la fabrication et la commercialisation des grés porcelaine pour le revêtement sol et mur. Elle a démarré sa production en septembre 2006. SOTEMAIL, est la société Tunisienne d’émaillage, elle produit principalement de céramique et grés. Le programme de développement de SOTEMAIL se caractérise par son exhaustivité puisqu’il englobe tous les domaines d’activité de l’entreprise : production, commercialisation, formation, gestion et restructuration. 1) Fiche d’identité de SOTEMAIL Non de l’entreprise : SOTEMAIL Forme juridique : société anonyme Secteurs Activités : la fabrication du grès Année de création : 2006 Produit fabriqué : carreaux en céramique Type de fabrication : carreaux de type 15*15/15*30 / 20*20/25*40 P.D.G : AHMED SGHAIER Siège social : route de Sfax, Menzel Hayat5033Monastir. Lieu d’usine : Zone industrielle de Soussi 5140 Mahdia. Code Postal : 5140 Téléphone : 00216 73 610 772 Fax : 00216 73 610 778
  14. 14. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 14 Capital Social : xxx Effective : 50 cadres supérieurs & moyens : 400 ouvriers Tableau 1:Fiche d'identité de SOTEMAIL 2) La raison sociale : Cette société fait la transformation, la production, la distribution et le stockage de céramique. 3) Secteur d’activité Cette entreprise compte 450 employeurs, son domaine d’activité recouvre notamment la production des carreaux en céramique. Elle s’occupe également de ce qu’on appelle les travaux spéciaux c'est-à-dire les produits que l’usine fabrique exceptionnellement à partir d’une commande spéciale provenant du client. 4) Les exportations de la société SOTEMAIL : L’export de la société SOTEMAIL « groupe SOMOCER » a pour destination L’Algérie, L’Italie, La France, Surie, Lybie et Liban. 30% Lybie 70% Algérie, Italie, France, Syrie, Liban Tableau 2: Les exportations de SOTEMAIL 5) Organigramme de la société Figure 1:organigramme de société
  15. 15. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 15 III. Service de production Le cycle de production comporte les six grandes étapes suivantes (fig.2) : 1) Matière première : Les carreaux sont fabriqués à partir de matière première que l’on trouve facilement dans la nature (fig.3). Elle est constituée à base de :  Sable  Argile blanche  Talc  Feldspath  Argile Kaolin que 2) Triage de poudre: La matière première est transportée à l’usine où elle est entreposée avant de le mélanger dans des aires de stockage et où elle est classée par type au moyen de système de référence numérique simple. La matière première est mélangée en proportion bien précise au poids. Apres avoir été déversé dans un réservoir de stockage .le mélange de matière première et ensuite transférée dans divers réservoirs mélangeurs avec de l’eau et des billes de céramique (fig.4), afin de former une matière liquide, la barbotine, Il y a quatre réservoirs mélangeurs dans l’usine pour la barbotine. 3) Stockage de barbotine : La barbotine est ensuite transférée dans des grands réservoirs de stockage souterrain (fig.5). Elle est ensuite transférée dans l’atomiseur. Figure 2 : cycle de production Figure 3:matière première Figure 4:melengeur de barbotine Figure 5:reservoir de stockage de barbotine
  16. 16. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 16 4) Atomisation : L’atomiseur est muni du pistolet qui vaporise la barbotine au milieu dans un grand réservoir qui traverse un courant d’air chaud (fig.6). La barbotine se décompose alors en particule en suspension qui sèche rapidement pour former une poudre atomisée. 5) Cuve d’attente : La poudre atomisée est ensuite versée dans une cuve d’attente qui se trouve derrière la presse. Cette cuve laisse échapper des quantités bien précises de poudre atomisé sur plateau (fig.7) (dépendant des dimensions des carreaux). La cuve distribue la poudre de manière égale dans la moule. 6) Pressage : Au moyen d’une grande presse hydraulique (fig.8), une force de 340 à 400 kilogramme par centimètre carre est appliquée sur chaque rangée de quatre carreaux. La poudre se transforme en une masse solide. 7) Séchage : Une fois le corps de céramique est formé, il est chauffé dans le séchoir (fig.9) pour retirer le maximum d’humidité. Cette étape est importante pour assurer la stabilité du produit pendant sa cuisson au four. Le séchage des carreaux passe par trois zones de température :  Zone 1 : 130 °C.  Zone 2 : 200 °C.  Zone 3 : 200 °C.  Zone 4 : 110 °C Figure 6: atomiseur Figure 7:plateau de presse Figure 8:la presse Figure 9:le séchoir
  17. 17. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 17 La partie séchoir est constituée par :  Des Brûleurs.  Des Ventilateurs.  Des Capteur de température.  Deux élévateurs.  Pupitre de commande Les carreaux sont placés dans des bacs de stockage temporaire à divers stades de processus de production jusqu’à la prochaine étape, ou ils seront requis. Le stockage se fait par la machine de chargement (fig.10) : C’est une machine qui comporte deux bras en mouvement vertical et horizontal. Ces bras comportent des axes tournant pour faire tourner les rouleaux des bacs. Les sens de rotation des axes tournant sont en inverse du sens de rotation d’une montre. 8) Transporteur : Si les bacs sont requis pour la station d’émaillage, ils seront transportés vers la machine de déchargement à l’aide de LGV (véhicule à guide laser) (fig.11) LGV : C’est un robot qui sert à déplacer les bacs entre la zone de chargement et la zone de déchargement. Machine de déchargement : Elle est consacrée pour la décharge des bacs, elle a les mêmes composantes que celles de chargement mais à l’envers ainsi tout le système est réversible. 9) Emaillage : L’email est essentiellement une substance rassemblant au verre appliqué à la surface des carreaux par des méthodes de vaporisation, des cascades, de tanisage ou de vernissage. La sérigraphie, le vernissage et la vaporisation sont essentiels au produit fini soumis aux conditions de :  Propriétés esthétiques  Imperméabilité  Durabilité  Hygiène Figure 10:machine de chargement et déchargement de bacs Figure 11:robot LGV Figure 15:méthode de vaporisation Figure 14:méthode de tanisage Figure 13:méthode de cascade Figure 12:méthode de vernissage
  18. 18. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 18 Les ROTOSCREEN (fig.16) sont couramment utilisés pour l’application des motifs et des couleurs sur les corps des carreaux est ce sur 3 étapes en dégradant les couleurs. De nombreux tests permettent de vérifier la qualité définie (1ére , 2éme ou 3éme choix), la précision du motif et la définition de couleur avant la qualification et l’acceptation du produit. 10) Four : Une fois l’email est appliqué, les carreaux sont transportés à l’entré four 2 par une chaine à rouleaux (fig.17)(page 55) Le four utilisé est un four à rouleaux, la température dans ce type de four peut atteindre les 1190 degrés Celsius, l’usine contient trois fours à rouleaux de constructeur SACMI. Le four solidifie l’émail et fait disparaitre tout l’humidité résiduelle. Ainsi le produit à la sortie du four est une matière solide et homogène sans faiblesse. Une fois cette étape est terminée, on obtient le produit final. 11) Triage et emballage: Pour garantir la qualité du produit fini, le choix de carreau est validé par un opérateur et par la suite trié automatiquement par camera (fig18). Les précisions (la qualité et la teinte) sont indiquées sur les boites de carreaux en carton puis elles sont placées sur la palette appropriée fig.19). Une fois la palette est empilée, elle est placée dans la cour prête à la vente ou exportation. La chaine Entrée four Convoyeur Figure 16:les ROTOSCREEN Figure 17:entré four Figure 19:les palettes Figure 18:zone de triage
  19. 19. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 19 IV. Etude du système existant : Notre système est composé de deux sous-systèmes : Le premier : Une chaine à rouleaux (voir fig. 17)(voir page 55) qui alimente le four par les carreaux de céramique. Remarque : l’usine contient trois fours à rouleaux, notre étude concerne la chaine d’entrée four 2 car les fours 1 et 3 sont récents et supervisés donc ne nécessitent actuellement aucune intervention. Le deuxième : 8 Réservoirs d’eau (voir fig.20) qui distribuent l’eau aux 4 réservoirs mélangeurs de billes de céramique (voir fig.4) afin de former la barbotine. Remarque : Une partie de notre projet consiste à contrôler la procédure de remplissage pour un seul réservoir (et ça sera de même pour les autres réservoirs). Description du fonctionnement du système existant : 1) Fonctionnement de la chaine d’entrée four Voir (page 55) Un appui sur le bouton poussoir « Start », départ de cycle avec l’enclenchement du capteur de présence carreau C3(C5 est actuellement condamné) provoquent le démarrage des moteurs convoyeurs à chaines M1 et M2 en même temps avec une vitesse constante (configurée dans le variateur de vitesse de chaque moteur) jusqu’à la détection des carreaux par le capteur C2 qui provoque le démarrage du moteur M3 et le sortie de vérin V qui déplace les carreaux longitudinalement jusqu’à la détection de capteur suivant C8 de fin de course puis le démarrage de moteur M4 jusqu’à l’enclenchement de C11 fin de cycle. Le système s’arrête lorsqu’on appuis sur le bouton « STOP ». Un appui sur le bouton reset « RESET» provoque l’initialisation immédiate de tout le système et retour vers l’étape 0. Remarques :  Les boutons arrêt d’urgence, AUTO/MAN existent dans le pupitre de commande mais ne sont pas câblés (hors service) ainsi que les capteurs C5, C6, C7, C9 et C10.  Le GRAFCET de la chaine d’entrée four a été modifié et programmé dans l’API OMRON « CPM2A » plusieurs fois par les automaticiens selon la taille des carreaux.  La chaine d’alimentation four a été dépannée plusieurs fois(les causes sont nombreuses que j’essayerais de limiter lors de la proposition de la solution. Figure 20:réservoir d'eau
  20. 20. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 20 Table d’Entrées /sorties existant Entrées Start bouton « marche » Stop Bouton poussoir « arrêt » RESET Bouton poussoir (reset le système) C3 Capteur capacitif (présence de carreau) C2 Capteur capacitif (fin de convoyeur longitudinal) C8 Capteur de fin de course du vérin V C11 Capteur capacitif (fin de convoyeur transversal) Sorties M1 Moteur triphasé (convoyeur 1) M2 Moteur triphasé (convoyeur 2) M3 Moteur triphasé (convoyeur 3) M4 Moteur triphasé (convoyeur 4) V Vérin simple effet (monter le convoyeur 3) H3 Voyant marche Tableau 3:les entrées/sorties de système GRAFCET existant de la chaine à l’entrée four 2 : Figure 21:Grafcet exsistant de la chaine
  21. 21. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 21 2) méthode existante de remplissage du réservoir d’eau L’opération de remplissage d’eau du réservoir se fait automatiquement mais sans commande par automate. L’opérateur doit appuyer sur le bouton ‘ marche ‘ pour activer le motopompe (fig.26) .Une fois le niveau d’eau atteint la limite préréglée, un flotteur ouvre le circuit de commande du motopompe. Il est à signaler que ce type de capteur à part l’erreur de mesure de niveau d’eau qu’il présente, il est la cause de défiances. Un bouton « stop » va arrêter notre système. V. Problématique : L’étude de l’existant révèle les problèmes suivants :  Réglage manuel de la vitesse du moteur chaque fois où la taille des carreaux change (carreaux de type 15*15/15*30 / 20*20/25*40.  En cas de de panne d’un moteur, le système continue le cycle de production sans arrêt.  Le système reste sans supervision industrielle.  plusieurs problèmes agissent sur la procédure de remplissage du réservoir d’eau qui est aussi commandé manuellement sans automate et contrôlé par flotteur. VI. Les solutions proposées et la solution retenue:  Solution 1 : étude de tout le système et réaliser une solution câblé se reposant sur la méthode d’Huffman avec l’utilisation des excitations secondaires et des temporisateurs. Cette solution ne permet pas la supervision du système n’offre pas une grande sécurité sinon le cout sera plus élève avec l’augmentation des exigences.  Solution 2 : Introduire des améliorations sur le système actuel tout en gardant l’automate OMRON utilisé : Avantage : Cout réduit Inconvénient : Absence de port de communication PROFINET permettant l’échange de données avec l’interface de supervision LabVIEW.  Solution 3 : Choix d’un automate (voir annexe 1) qui à part la commande et le contrôle du système, offre la possibilité de commination PROFINET. Inconvénient : Cout élevé. Avantage : Solution fiable, souple, possibilité de faire une télécommande (par Tablette ) et offre une garantie sur tous les plans.  Solution retenue :Il est claire que la troisième solution permettra de mener à belle et bien ce projet. Figure 22:le Motopompe
  22. 22. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 22 VII. Développement de la solution retenue : 1) Choix de l’API : Le choix de l’API (voir annexe2) se fait selon les critères suivants :  Possibilité d’utilisation comme contrôleur central des lignes de production (la chaine d’entrer four, réservoirs, gérer les E/ S...)  Interface communication MPI / interface PROFIBUS DP (maître / esclave)  Interface PROFINET (2 au minimum)  Intelligence distribuée dans Component Base Automation (CBA) sur PROFINET (protocole de communication entre les API a grand vitesse 12 Mbits/s)  Interface TCP/IP  Serveur web intégrer  Mémoire donnés au minimum 3 MB  Mémoire programme au minimum 5MB  Emplacement pour carte mémoire Tableau 4:gamme s400d'API Siemens
  23. 23. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 23 Selon les critères indiqués on peut dire que la gamme des automates Siemens peut répondre à notre besoin d’où la nécessité de consulter le tableau ci-dessus (Tableau 3) : D’où le choix de l’automate Siemens S7-416(de CPU 416-3 PN/DP) dont les principales caractéristiques tirées à partir du tableau de la (Tableau 3) sont les suivantes :  MPI/PROFIBUS DP-Master-Interface  additionnel PROFIBUS DP-Interface  additionnel PROFINET Interface  emplacement pour carte mémoire  16MB mémoire intégrer (donner +programme) 2) Choix de l’environnement de programmation : Pour programmer cet automate on a utilisé l’environnement de programmation TIA PORTAL qui par rapport au logiciel STEP7 offre les avantages suivants :  Programmation API Configuration et programmation des contrôleurs SIMATIC S7-1200, S7-400(CPU 416-3 PN/DN), la nouvelle gamme S7- 1500.  Configuration des appareils et du réseau pour tous les composants d'automatisation.  éditeurs de programmation efficaces, programmation symbolique cohérente  HW-Detect, SW-Upload, simulation S7-1500 (PLCSim)  Objets de technologie pour mouvements et fonctions de régulation PID  Fonction de protection intégrée pour protéger le programme : Protection du savoir-faire (protection contre la copie et l’accès) 3) Choix de l’outil de supervision : On peut choisir comme outil de supervision WINCC (intègre à l’environnement de programmation TIA PORTAL), LABVIEW (programmation graphique) … Mais LabVIEW offre plusieurs avantages par rapport aux autres outils de supervision :  Des diverses bibliothèques de symbole pour représenter notre système.  Interface de supervision dynamique  Vitesse de communication très élevé avec l’automate  Plusieurs moyens de communication (PROFINET, MODBUS, TCP/IP, Bluetooth, WIFI…) avec différents gammes d’automates. Figure 23:API 416-3 PN/DP
  24. 24. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 24 VIII. Architecture de système de supervision: IX. Conclusion L’étude du système a abouti au choix de l’automate S7-416-3-PN/DP et l’environnement de programmation TIA PORTAL et l’outil de supervision LABVIEW avec toutes les fonctionnalités qu’ils offrent. Communication TCP/IP Capteur ultrason Coffret de commande API S7-416-3 PN/DP 4 *Capteurs vitesse
  25. 25. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 25 Chapitre 2 : programmation API Objectif :  Amélioration réalisé sur le système étudié  Représenter le nouveau fonctionnement de système  Câblage des entrées/sorties de système  Etude économique
  26. 26. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 26 I. Introduction Après avoir présenté et analyser le fonctionnement du système, on veut lui apporter des améliorations pour résoudre ses problèmes et passer dans une première phase à la programmation de l’automate. II. Généralités : Des points importants concernant les API sont donnés en annexe1 III. Améliorations réalisées : Proposition d’un nouveau GRAFCET qui décrit le fonctionnement du cycle et tient compte des améliorations suivantes : a) Ajout d’un sélecteur de choix de mode du cycle de fonctionnement : manuel ou automatique b) Nécessité d’ajout d’un nouveau GRAFCET qui tient compte du « conduit système : GRAFCET conduit et sécurité » en mode automatique ou manuel. c) Remise en fonctionnement des capteurs suivants et qui étaient hors programme Sachant qu’ils sont très importants dans la garantie de la continuité et l’alignement des rangées de carreaux alimentant le four (6 carreaux par rangée) :  C9-C10 : capteurs de présence des carreaux se trouvant au-dessus de convoyeur 3  C5 : capteur de présence des carreaux se trouve au-dessus de convoyeur 1  C6-C7 : capteurs de présence des carreaux se trouvant au-dessus de convoyeur 2 Remarque : Ces capteurs sont mis hors programme par négligence et dans le but de réaliser des économies d’argent et de temps de maintenance et de dépannage choses qui ne sont pas vraies. d) Nécessité de tenir compte dans le GRAFCET (GRAFCET manuel et automatique page 28) des fonctions des capteurs C5, C6, C7, C9 et C10 réintroduits dans le programme. e) Organiser le défilement des rangées des carreaux en fixant une temporisation entre chaque rangée el la suivante sachant que ce défilement est à présent aléatoire. f) Possibilité de varier la vitesse des 4 moteurs par interface graphique qui envoie un signal numérique vers le module CNA de l’automate et qui à son tour envoie un signal analogique approprié (généralement de 0 à 10V) vers le variateur du moteur correspondant. g) Comptage du nombre de carreaux à l’entrée four en utilisant les impulsions reçues des capteurs déjà installés sur les convoyeurs d’amenées des carreaux au four.
  27. 27. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 27 h) Apporter des sécurités supplémentaires au fonctionnement de la chaine (par exemple arrêt de toute la chaine en cas de défaillance d’un des moteurs, déclencher une alarme sonore et visuelle lorsque l’eau dans le réservoir atteint un niveau critique…) i) Installer un capteur ultrason (analogique) pour la détection de niveau d’eau dans le réservoir à la place du capteur mécanique de niveau d’eau (flotteur mécanique). j) Installer une électrovanne à commande analogique pour commander le remplissage du réservoir. Nouveau cycle de fonctionnement : 1) Cycle de fonctionnement de la chaine proposé:  Appuis sur le bouton « Start » et la détection de présence d’une range entière des carreaux par les capteurs C3 et C5 (front montant) (permet de réaliser l’amélioration c (-voir paragraphe 2.3)  Démarrage de moteur M2  Attendre 2 secondes (pour séparer et laisser une distance entre un carreau et un autre  Démarrage ensuite de moteur M1  Jusqu’à C1 égale le nombre des carreaux configurer avec l’enclenchement de C6 (front montant)  Arrêt de moteur M1 pour 4 seconds afin de séparer chaque 6 carreau  Redémarrage de M1 jusqu’à l’arriver au capteur C2  Sortie de vérin V et moteur M3 pour déplacer les 6 carreaux longitudinal vers le convoyeur perpendiculaire  Enclenchement de C8 (fin de course pour vérin v) et C9 (front montant) et C10 (front descendant)  Démarrage de moteur M4 jusqu’à C11 détecter  Retour de vérin v  Fin de cycle Nouveau éléments Entrer/sortie ENTRER AU Bouton d’Arrêt d’urgence Auto/man Sélecteur de cycle automatique ou manuel Start Bouton poussoir « marche »
  28. 28. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 28 Sortie H1 Voyant d’initialisation H2 Voyant cycle automatique H3, arrêt Voyant arrêt d’urgence M1 Moteur triphasé convoyeur 1 M2 Moteur triphasé convoyeur 2 M3 Moteur triphasé convoyeur 3 M4 Moteur triphasé convoyeur 4 V Vérin simple effet « monter convoyeur 3 » Tableau 5:les nouveaux éléments d'entrées/sorties Grafcet conduit et sécurité proposer Le sélecteur AUTO/MAN permet à l’utilisateur de choisir le mode de fonctionnement, soit automatique ou manuelle. L’appui sur le bouton « AU » arrête d’urgence provoque l’arrête de système et l’activation de l’étape x100. Equations des étapes X100, X200, X300 stop Bouton poussoir « arrêt » Reset Bouton poussoir « initialisation de système » C3, C5 Capteur capacitif « présence de carreau convoyeur 1 » C1 Capteur capacitif « compte le nombre de carreau » C6 Capteur capacitif « fin de convoyeur 1 » C7, C2 Capteur capacitif « début de convoyeur 3 » C8 Capteur de fin de course « sortie de vérin » C9, C10 Capteur capacitif « début de convoyeur 4 » C11 Capteur capacitif « fin de cycle » Figure 24:GRAFCET conduit et sécurité
  29. 29. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 29 GRAFCET manuel proposé Grafcet automatique proposé Les équations des étapes X1, X3, X6 de GRAFCET automatique X1=X0.C3.C5 .Stop. Start+X2.X1 X3=X2.C1 .C6 .Stop + X4.X3 X6=X5.C8.C9 .C10 .Stop+X0.X6 Les équations des étapes X2, X3, X5 de GRAFCET manuel X2=X1.T1.Stop.Start+X3.X2 X3=X2.C1.C6 .Stop.Start+X4.X3 X5=X4.C2.C7.Stop.Start+X6.X5 Figure 25:GRAFCET manuel proposée Figure 26:GRAFCET automatique proposé
  30. 30. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 30 2) Améliorations pour le réservoir : Nous avons introduit une électrovanne et un capteur ultrason au réservoir afin de rendre la procédure de remplissage d’eau de ce réservoir (fig.27) plus stable, précise et contrôlable automatiquement par une API. Donc la démarche suivante explique la procédure de remplissage : Légende : LT101 : Transmetteur de niveau du réservoir LIC101 : Contrôleur de niveau d’eau LCV101 : Vanne de contrôle de niveau dans le réservoir HV102 : Vanne de régulation manuelle de réservoir IV. Initiation à TIA PORTAL (Voir annexe 3) V. Programmation : 1) Système chaine : Après avoir créé les équations des étapes de GRAFCET conduit, sécurité, automatique et manuel on a traduit ses équations en LADDER. Exemple LADDER des étapes X3et X5. 1 • Arrivée de l'eau depuis la SONEDE vers le motopompe 2 • pompage de l'eau vers le réservoir à l'intermédiaire de la vanne LCV101 3 • lecture du niveau d'eau par le capteur ultrason LT101 4 • Ecoulement de l'eau vers la mélangeur de barboutine en utilisant la vanne HV102 5 • traitement des données par l'automate Figure 27:procedure de remplissage
  31. 31. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 31 Affectation des sorties : exemple le moteur M3 et le vérin V Pour simuler les entrées physiques de système sur l’interface de visualisation on a créé des variables mémento liées aux entrées physiques de l’API. Exemple C2 est un capteur physique réel et son mémento est E C2 (capteur virtuel se trouvant dans l’interface)… Ainsi les sorties physique de l’API sont liées aux mémentos afin de visualiser l’état réel de chaque sortie physique. Exemple pour la visualisation de voyant H1 (réel) on a ajouté le mémento M H1 d’adresse M7.0 sur l’interface en parallèle avec ce voyant. Exemple des variables et leur mémento correspondant sur notre application de supervision : Type Variables physique réel Variables correspondant sur interfaces (mémento) Variables résultants entré Stop E Stop S Stop entré Reset E Reset S Reset entré AU E AU S AU entré C1 E C1 S C1 entré C8 E C8 S C8 sortie M1 M M1 M M1 sortie V M V MV Tableau 6:varibles et leur mémento
  32. 32. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 32 Table des variables : elle contient 135 variables : Table d’affectation : La table d’affectation est très utile pour connaître les entrées, sorties, mémoires déjà utilisées. Tableau 7:variables du système
  33. 33. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 33 Blocs des programmes : L’automate met à disposition différents types de blocs qui contiennent les programmes et les données correspondants. Selon les exigences et la complexité du processus, il est possible de structurer le programme en différents blocs : OB, FB et FC (fig.28). OB : bloc d’organisation : Les OB sont appelés par le système d’exploitation en liaison avec l’événement d’exécution du programme. FC : fonction : Ce sont des blocs de code sans mémoire FB : bloc fonctionnel : Ce sont des blocs de code qui mémorisent durablement leurs paramètres d'entrée/sortie dans des blocs de données. DB : bloc de donner : Les blocs de donnée (DB) sont des zones données du programme utilisateur qui contiennent des données utilisateur. Notre programme contient 4 blocs : (fig.28)(fig.29)  Main(OB1) : contient le programme principal  Auto(FC1) : contient le mode automatique  MAN(FC2) : contient le mode manuel  VARIATION VITESSE(FC3) : contient la commande des variateurs des vitesses.  CYC-INT5(OB35) : contient le programme de procédure de remplissage de réservoir. On fait l’appel au bloc AUTO (FC1), MAN(FC2), VARIATION DE VITESSE(FC3) (fig.30) dans le bloc Main(OB1) d’exécution cyclique du programme et l’affectation des sorties. Il contient 31 réseaux. Figure 28:blocs de programme Figure 30:appel de blocs Figure 29:les éléments de programme
  34. 34. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 34 Le bloc AUTO(FC1) assure l’enchainement de système sans présence de l’opérateur, il contient 12 réseaux. Le comptage des carreaux se fait en intégrant deux décompteurs :  Décompteur SIMATIC (comptage de 6 carreaux dans la rangée) (fig.31) Quand l'état logique passe de "0" à "1" à l'entrée "s c1" (front montant) et que la valeur de comptage actuelle est supérieure à "0", elle est décrémentée de un. Si l'état logique à l'entrée "X0" passe de "0" à "1", la valeur de comptage prend la valeur de l'opérande "NB CARREAU". " La valeur de comptage est remise à zéro quand l'opérande "X4"ou S RESET est à l'état logique "1". Variable de décompteur :  Compteur CTU (comptage de nombre de carreaux total fabriqué) (fig.32) Description et graphique du compteur CTU - CU : Entrée de comptage, lorsque l’état logique de l’entrée CU passe de l’état 0 à l’état 1 (front montant), le compteur est incrémenté de 1. - R : Entrée reset, lorsque l’état logique de l’entrée R passe de l’état 0 à l’état 1, la valeur du compteur est forcée à 0 quelle que soit l’état de l’entrée CU. - PV : Réglage de la valeur du compteur. - CV : Mot de mémento pour l’affichage de la valeur du compteur ou l’utilisation de la valeur du compteur ailleurs dans le programme. -Q: Q est à l’état logique 1 si la valeur de comptage actuelle (CV) est égale ou supérieure à la valeur allouée à l’entrée PV. (CV≥PV) Remarque : Le compteur CTU ne dispose pas de l’entrée LD (LOAD). Attention ! Souvent, lorsque l’on transfert dans l’API un nouveau bloc fonctionnel système (SFB) on oublie de transférer son bloc de donnée d’instance, ceci a pour effet de mettre l’API en STOP, on peut utiliser un grand nombre de compteurs. Cependant il faut à chaque fois Paramètre Déclaration Type de données Description CD S C1 BOOL Capteur de présence carreaux S X0 BOOL Initialisation de compteur PV NB carreau WORD Nombre des carreaux chargés R X4 +S reset BOOL Entrée de réinitialisation CV Cv compt WORD Valeur de comptage actuelle (hexadécimale) Q sortie BOOL Etat du compteur Tableau 8:variable de décompteur Figure 31:décompteur Simatic Figure 32:compteur CTU
  35. 35. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 35 leur assigner un DB différent ! On peut visualiser les DB créés, lors des appels des SFB, dans TIA Portal sous le menu déroulant « Blocs de programme » En générale le logiciel TIA met à disposition trois types de compteur : Compteur (CTU : Compteur UP) Décompteur (CTD : Compteur DOWN) Compteur/Décompteur (CTUD : compteur UP/DOWN) Si le nombre de carreaux compté est égale au nombre désiré, le moteur M1 attend une durée configurée en secondes avant qu’il redémarre à nouveau c’est pourquoi un temporisateur est ajouté à notre programme. Temporisateur Ton : La sortie de cette temporisation passe à « 1 » après une durée définie pour autant que son entrée soit toujours à « 1 ». Aussitôt que l’entrée revient à « 0 », la sortie revient à « 0 ».L’équivalent de cette temporisation est le relais temporisé à l’enclenchement. Remarque :Lorsqu’une coupure de tension se produit lors de l’écoulement du temps, le temps restant est sauvegardé, puis reprendra au retour de la tension pour autant que les entrées IN et EN soient toujours à 1. *ET = Elapse Time (Temps écoulé). De même que Ton, TIA PORTAL offre autres types de temporisateurs comme Toff ,Tpulse qui sont couramment utilisées. (Voir annexe 4) Le contenue du bloc MAN(FC2) est le même que le bloc AUTO(FC1) mais en ajoutant la condition bouton Start (doit être activé) pour passer d’une étape à un autre. la variation de vitesse se fait au niveau du bloc VARIATION VITESSE(FC3) qui traite les informations reçues du capteur de vitesse ou de simulateur de capteur de vitesse citués à l’interface de visualisation , puis l’envoyer vers les variateurs de vitesses pour chaque moteur. Figure 33:chronogramme de compteur
  36. 36. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 36 Il y a different type de capteur de vitesse comme les codeurs de rotation , les capteur analogiques , capteur à impulsion mais dans notre cas le capteur utilisé est un capteur analogique car il est installé sur chaque moteur. D’après l’association française de normalisation AFNOR un capteur analogique émet à sa sortie un signal analogique qui varie de 0 à 10 VDC ou de -10VDC à + 10VDC ou de 0 à 20 mA ou de 4 à 20 mA, notre capteur émet à sa sortie un courant analogique variant de 4 à 20 mA. Remarque : ce capteur de vitesse doit être relié au module d’entrée/sortie analogique de l’automate. L’automate n’est pas capable d’interpréter un signal analogique c’est pour cela le« Convertisseur A/N » est intégré dans le module analogique permettant de convertir ce signal analogique en un signal numérique. Les codes numériques sont nécessaires pour les rendre compréhensibles par le programme d’un API. Le nombre de bit d’un convertisseur A/N défini le nombre de codes numériques possibles et par conséquent sa résolution et donc la qualité du signal converti. Nous pouvons utiliser les blocs de conversion « mise à l’échelle » « SCALE » pour mettre à l’échelle des valeurs analogiques. Ces blocs se trouvent dans le catalogue des « instruction de base » à la rubrique « conversion ». Pour le traitement des valeurs analogiques reçues des capteurs, les types de données INT et REAL jouent un rôle important. En effet, les valeurs analogiques sont présentes sous forme d'entiers au format INT et du fait des erreurs d'arrondi que l'on rencontre avec INT, seuls les nombres à virgule flottante de type REAL sont utilisables pour assurer un traitement précis. Tableau 9:éléments de SCALE
  37. 37. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 37 La valeur entière (INT) appliquée à l’entrée est comprise entre 0 et 27648(si la plage de mesure est unipolaire). Cette valeur INT de 27648 correspond à la valeur nominale d’un courant de 20 mA et la valeur 0 à celle d’un courant de 0 mA. Remarque : La valeur 27648 a simplement été sélectionnée en tant que valeur de la plage normale maximale de tout signal analogique transféré à la CPU par un module analogique Siemens. Cette valeur numérique est indépendante de la résolution du module particulier analogique utilisé (ce qui est une façon de normaliser tous les redimensionnements des lectures analogiques dans le processeur). après la lecture et le traitement de valeur de vitesse de moteur , une commande numerique à virgule flottant compri entre 0 te 100 qui correspond au 0 tr/min et 3000 tr/min doit etre envoyeé au variateur de vitesse afin de changer la vitesse de chacue moteur ce pour cela on a on utilisé l’operation « annuler la mise à l’echelle » ce qui est operation inverse de SCALE autrement dit c est UNSCALE (fig.35) Avec l'instruction "Annuler mise à l'échelle", nous annulons la mise à l'échelle en unités physiques entre une valeur limite inférieure et une valeur limite supérieure du nombre à virgule flottante au paramètre IN et nous le convertissons en nombre entier puis il est converti en un courant analogique variant entre 4 à 20mA à l’aide de moduel d’entré/sortie analogique afin d étre envoyé vers le variateur de vitesse de moteur. L'instruction "Annuler mise à l'échelle" utilise l'équation suivante : OUT = [ ((IN–LO_LIM)/(HI_LIM–LO_LIM)) ∗ (K2–K1) ] + K1 Les valeurs des constantes "K1" et "K2" sont déterminées par l'état logique du paramètre BIPOLAR. Le paramètre BIPOLAR peut prendre les états logiques suivants :  Etat logique "1" : on suppose que la valeur du paramètre IN est bipolaire et se situe dans une plage de valeurs allant de -27648 à 27648. Dans ce cas, la constante "K1" a la valeur "-27648,0" et la constante "K2" à la valeur "+27648,0".  Etat logique "0" : on suppose que la valeur du paramètre IN est unipolaire et se situe dans une plage de valeurs allant de 0 à 27648. Dans ce cas, la constante "K1" a la valeur "0,0" et la constante "K2" la valeur "+27648,0". Tableau 10:représentation des valeurs analogiques Figure 34:UNSCALE
  38. 38. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 38 Paramètre Déclaration Type de données Description EN BOOL Entrée de validation ENO BOOL Sortie de validation IN Control speed REAL Valeur d'entrée dont la mise à l'échelle doit être annulée pour obtenir une valeur entière HI_LIM 100 REAL Valeur limite supérieure LO_LIM 0 REAL Valeur limite inférieure BIPOLAR bipolaire BOOL Indique si la valeur du paramètre IN est interprétée comme bipolaire ou unipolaire. Ce paramètre peut prendre les valeurs suivantes : 1: bipolaire 0: unipolaire OUT SM vitesse INT Résultat de l'instruction RET_VAL Erreur unscal WORD Informations d'erreur Tableau 11:variable d'UNSCALE L'opération MOVE est très utile afin d'échanger les données avec l’interface de visualisation ainsi l’affectation de la sortie analogique ,elle permet de copier un nombre vers un autre. Il est possible de copier une entrée vers une sortie, une entrée vers une mémoire, une mémoire vers une sortie ou encore une mémoire vers une mémoire. Remarque : Il n’est pas possible de copier un nombre d’une taille plus grande que la mémoire de destination. Exemple : Le transfert de IW0 => MB10 n’est par exemple pas possible ! Figure 35:operation move
  39. 39. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 39 2) le reservoire d’eau : Pour rendre la procédure de remplissage de réservoir d’eau automatisé on a ajouté dans notre programme un régulateur PID qui sert à régler le niveau d’eau dans le réservoir de manière automatique. Ce régulateur PID est intégré dans l’automate SIEMENS. Sa méthode de travail se base sur l'algorithme PID du régulateur d'échantillonnage à sortie analogique. L'instruction CONT_C sert à la régulation de processus de remplissage de réservoir. En paramétrant ce bloc, nous pouvons activer ou désactiver des fonctions partielles du régulateur PID afin de l'adapter au système réglé. En complément des fonctions de la branche de consigne et de mesure, l'instruction réalise un régulateur PID opérationnel doté d'une sortie continue pour contrôlé l’électrovanne .de plus il est possible de modifier manuellement la valeur de réglage en activant la bite « MAN_ON »et on ajustant le paramètre d’entré « MAN » Table de variable : Tableau 12:variables de PID Figure 36:regulateur PID
  40. 40. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 40 Schéma fonctionnel du régulateur : Paramètres d'entrée de régulateur CONT_C : Paramètre Type de données déclaration Description COM_RST BOOL FALSE L'instruction possède une routine d'initialisation qui est exécutée quand l'entrée "Démarrage" est à 1. MAN_ON BOOL manon La mise à 1 de l'entrée "activation du mode manuel" interrompt la boucle de régulation. C'est une valeur manuelle qui est introduite comme valeur de réglage. P_SEL BOOL P sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être activées et désactivées individuellement. L'action P est active quand cette entrée est à 1. I_SEL BOOL I sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être activées et désactivées individuellement. L'action I est active quand cette entrée est à 1. Figure 37:Schéma fonctionnelle du régulateur
  41. 41. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 41 D_SEL BOOL S sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être activées et désactivées individuellement. L'action D est active quand cette entrée est à 1. CYCLE TIME T#100ms Le temps entre deux appels du bloc doit être constant. Il est indiqué par cette entrée. CYCLE >= 1ms SP_INT REAL Set point L'entrée "consigne interne" permet de spécifier une consigne. Les valeurs autorisées sont comprises entre 0et 100 PV_IN REAL Hmi entré ana Entré de capteur ultrason. Les valeurs comprises entre 0 et 100 MAN REAL manuel Cette entrée sert à introduire une valeur manuelle Les valeurs sont comprises entre et 100 GAIN REAL gain L'entrée "Coefficient d'action proportionnelle" indique le gain du régulateur. TI TIME ti L'entrée "Temps d'intégration" détermine la réponse temporelle de l'intégrateur. TI >= CYCLE TD TIME td L'entrée "Temps de dérivation" détermine la réponse temporelle du dérivateur. TD >= CYCLE LMN_HLM REAL Lmn h La valeur de réglage possède toujours une limite supérieure et inférieure. L’entrée "Limitation supérieure de la valeur de réglage" indique sa limitation supérieure. LMN_LLM REAL Lmn l La valeur de réglage possède toujours une limite supérieure et inférieure. L’entrée "Limitation inférieure de la valeur de réglage" indique sa limitation inférieure. Tableau 13:Paramètres d'entrée de régulateur Paramètres de sortie de régulateur CONT_C : Paramètre Type de données Valeur par défaut Description LMN REAL lmn Valeur de sortie de correcteur qui commande l’electrovanne analogique Tableau 14:Paramètres de sortie de régulateur Remarque : L'instruction CONT_C dispose d'une routine d'initialisation exécutée lorsque le paramètre d'entrée COM_RST = TRUE. Au moment de l'initialisation,
  42. 42. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 42 l'intégrateur est mis sur la valeur I_ITVAL. Toutes les autres sorties sont mises à zéro. Après exécution de la routine d'initialisation, il faut mettre COM_RST = FALSE. Très important : Les valeurs des blocs de régulation ne sont calculées correctement que si le bloc est appelé à intervalles réguliers. C'est pourquoi il convient d'appeler les blocs de régulation dans un OB d'alarme cyclique (OB 30 à OB 38). Vous spécifiez le temps d'échantillonnage au paramètre CYCLE. Remarque : Lorsque nous appelons l'instruction CONT_C comme DB multi instance, un objet technologique n'est pas créé. Nous ne disposons pas d'une interface de paramétrage et de mise en service. Nous devons paramétrer CONT_C directement dans le DB multi instance et le mettre en service via une table de visualisation (fig.38) Figure 38:visualisation des paramètres de PID
  43. 43. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 43 VI. Câblage : 1) Câblage de module d’entré : 2) Câblage de module de sortie : Figure 29:cablage des éléments des sorties
  44. 44. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 44 3) Câblage des modules analogique : (Voir annexe 5) Figure 28 : câblage des entrés Figure 30:cablage des entres/sorties analogique
  45. 45. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 45 VII. Etude économique : Les équipements nécessaires pour réaliser notre projet et qui n’existent pas dans le magasin des pièces d’échanges de l’usine sont : une API S7-416-3, un capteur ultrason analogique de niveau d’eau pour le réservoir et une électrovanne à commande analogique. Prix de l’API s7-416-3PN/DP 6499 eur Prix de l’électrovanne analogique 79.9eur Prix de capteur ultrason Siemens 90eur Prix totale des équipements sera 6668.9 euro VIII. Conclusion : Le TIA Portal (Totally Integrated Automation portal) optimise l’ensemble des procédures au niveau planification, machine et processus. Son interface utilisateur intuitive, ses fonctions simples et sa transparence totale des données le rendent extrêmement convivial ce qui rendra la programmation de notre projet très facile.
  46. 46. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 46 Chapitre 3 : supervision Objectif :  Présentation de LabVIEW  Présentation des protocoles de communication avec LabVIEW  présentation des interfaces de notre application de supervision
  47. 47. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 47 I. Introduction Dans ce chapitre on présente les interfaces graphiques de supervision réalisées par le logiciel LABVIEW avec lequel nous pouvons visualiser et contrôler les paramètres de système. II. Le logiciel LABVIEW : 1) Introduction a LabVIEW : (Contraction de Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) est le cœur d’une plate-forme de conception de systèmes de mesure et de contrôle, basée sur un environnement de développement graphique de National Instruments. Le langage graphique utilisé dans cette plate-forme est appelé « G ». Créé à l’origine sur Apple Macintosh en 1986, LabVIEW est utilisé principalement pour la mesure par acquisition de données, pour le contrôle d’instruments et pour l’automatisme industriel. La plate- forme de développement s’exécute sous différents systèmes d’exploitation comme Microsoft Windows, Linux et Mac OS X. LabVIEW peut générer du code sur ces systèmes d’exploitation mais également sur des plates-formes temps réel, des systèmes embarqués ou des composants reprogrammables FPGA. La dernière version de LabVIEW est sortie en août 2015. Le diagramme de LabVIEW est lié à une interface utilisateur graphique nommée face-avant. Les programmes et sous-programmes sous forme d’icônes sont appelés des instruments virtuels (VI) et les fichiers source enregistrés sur disque ont l’extension de nom de fichier .VI. 2) Objectif de l’interface LabVIEW Dans ce projet, on utilise LABVIEW qui consiste à : - contrôler et surveiller notre système. -Représenter les données acquises par des graphes. -Conserver ces données en fichier lorsque l’application est fermée -Gestion des utilisateurs de l’application LABVIEW. - Le nombre d’heure de fonctionnement du système - La consommation énergétique de chaque moteur et du système total -Calculer le prix de l’énergie consommée par le système en temps réel. -modifier le paramètre de correcteur PID (pour le réservoir) - Gestion des alarmes du système 3) Modules LabVIEW nécessaires : Pour mener à ce travail on doit ajouter des toolkits LabVIEW qui sont distribués séparément :  Real Time : module pour la programmation temps-réel  Datalogging and Supervisory Control : pour le développement de superviseur pour les automates programmables industriels (Siemens, Télémécanique, Mitsubishi...)  Touch Panel : gestion avancée des écrans tactiles
  48. 48. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 48  NI OPC SERVER : assure la connectivité à une grande variété de dispositifs d'automatisation industrielle et réseau industriel  PID control and fuzzy logic : toolkit pour la régulation PID et logique floue 4) Constitutions de notre projet LabVIEW La fenêtre ci-contre présente les éléments de notre projet LabVIEW crée : III. Communication avec LABVIEW : Pour échanger les donner d’une manière synchronisée entre l’API et LABVIEW il faut un server et un client ce pour cela il existe NI OPC SERVER (fig.39). NI OPC SERVER : OPC est une interface standard pour communiquer entre de nombreuses sources de données, du matériel de laboratoire, les appareils du système de test, et les bases de données. Pour atténuer les efforts de duplication dans l'élaboration de protocoles spécifiques à l'appareil, éliminer les incohérences entre les périphériques, fournir un soutien pour les modifications des fonctionnalités du matériel, et d'éviter les conflits d'accès dans les systèmes de contrôle industriel, la Fondation OPC a défini un ensemble d'interfaces standard qui permettent à tout client d'accéder à un OPC- appareil compatible. La plupart des fournisseurs de dispositifs d'acquisition et de contrôle des données industrielles, telles que les automates Programmables (PLC) et des contrôleurs d'automatismes programmables (PAC), sont conçus pour fonctionner avec la norme OPC Fondation.
  49. 49. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 49 NI OPC SERVER communique avec l’API d’une manière indirecte à l’intermédiaire de logiciel NetToPLCsim (fig.40). NetToPLCsim : NetToPLCsim nous permet d'utiliser la communication réseau avec le PLC-Simulation S7-PLCSIM, en utilisant l'interface réseau de l'ordinateur TCP/IP sur lequel la simulation est en cours d'exécution. Par exemple, nous pouvons tester notre application client avec S7-PLCSIM, sans un automate réel(PLC). NetToPLCsim supporte la plupart des fonctions qui sont prises en charge par S7- PLCSIM, comme:  Variable : lecture et l'écriture des zones de données  Bloquer de service : téléchargement du programme, bloc de programme en ligne.  Bloquer les messages spécifiques avec Alarme. Figure 39:NI OPC SERVER
  50. 50. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 50 1. Nom unique pour la station 2. Adresse IP de l'interface LAN où ce serveur doit être accessible 3. Adresse IP de l'PLC Sim 4. Rack / position de l'emplacement de la CPU il est possible de se connecter à TIA-Portal PLCSIM pour 1200/1500 CPU 5. Si cette option est cochée les TSAP- paramètres de côté client et le rack / Slot doivent être compatibles Très important : il faut Démarrez Nettoplcsim avec les droits administratifs, et si un message apparaisse qui contient « GET PORT 102 » choisi oui. Port 102 : port de communication standard pour les API SIEMENS via TCP/IP Le protocole Ethernet TCP/IP conçu pour l’échange de données entre PLC Sim --- Nettoplcsim et Nettoplcsim---NI OPC SERVER IV. Les protocoles de communication : 1) TCP/IP : Le protocole Ethernet TCP/IP s’est aujourd’hui imposé comme standard utilisé dans l’industrie. Il est conçu pour l’échange de données dans un réseau local (LAN) et peut également communiquer avec d’autres réseaux ainsi qu’avec Internet. Pour l’identification des abonnés du réseau, une adresse IP univoque est attribuée à chaque station d’abonné. Figure 40:NETtoPLCsim
  51. 51. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 51 PLC Sim (v5.4) est une automate virtuel (comme WINPLC ENGINE) de SIMATIC pour la simulation de API SIEMENS seulement S7-300 et S7-400. La communication avec le programme crée par TIA PORTAL se fait via le PROFINET (fig41). 2) Profinet : Représente une extension d’Ethernet TCP/IP et permet de communiquer jusqu’au niveau de terrain. Complété d’un protocole industriel, Ethernet classique a fait l’objet de nouveaux développements qui ont abouti au protocole PROFINET (PROcess Fields EtherNET). Les données des applications en temps réel standard sont transférées avec le protocole standard TCP/IP. Grâce au protocole supplémentaire (protocole industriel), les données d’entrée et de sortie peuvent être traitées beaucoup plus rapidement, le Profinet est de ce fait capable de traiter les données en temps réel. 3) Communication wifi avec Tablette : Avec NI OPC SERVER on peut également communiquer LabVIEW avec un smartphone ou une Tablette via le wifi en utilisant l’application Android DATADASHBORD qui nous permet de crée des interfaces graphique afin de superviser un système automatique. Ce pour cette raison on a créé les interfaces suivantes de notre projet : Figure 41:configuration Profinet Figure 44:iterface pour controle du vitesse des moteurs Figure 42:interface pour simulation des capteurs de la vitesse Figure 43:interface principale pour contrôle du systeme
  52. 52. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 52 4) Synoptique de communication :
  53. 53. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 53 V. Interfaces de l’application : Interface 1 : « USER » Pour la gestion d’utilisateur, nous avons créé seulement deux utilisateurs :  Mohsen  Cortex Interface 2 : « Supervision de système » : Supervision de chaine d’entrer four. Interface 3 : « contrôle »  visualisation et suivie d’étapes de système  Test et simulation des capteurs de système Interface 4 : « Moteurs »  Contrôle la vitesse de chaque moteur triphasé de système.  Simulation des capteurs de vitesse lie au rotor de chaque moteur.  Alarme est déclencher si un moteur tombe en panne
  54. 54. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 54 Interface 5 : « Energie » :  la consommation d’énergie pour chaque moteur  le temps de fonctionnement  choix d’unité d’énergie soit en joule ou en w/h Interface 6 : « Statistique » :  la durée totale de fonctionnement de notre système  énergie totale consommé par notre système avec prix en DT  nombre de panne pour chaque moteur Interface 7 : « PID RES » :  supervision de réservoir d’eau  contrôle de vanne LCV101 automatique ou manuelle  choix de PID LabVIEW ou PID API  Simulation d’un réservoir virtuel  Alarme de niveau critique de réservoir d’eau. Interface 8 : « INFO » : Contient des informations supplémentaires sur notre projet :  Titre  Société  Encadreur  Etudient  Parcoure
  55. 55. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 55 1) Interface principale :
  56. 56. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 56 Diagramme de cas d’utilisation 2) Interface USER : Si le nom d’utilisateur et mot de passe sont correcte un message apparaisse dans le champ USERNAME « valide » et l’indicateur REMEBRE ME va s’allumer en vert. Diagramme d’utilisation :
  57. 57. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 57 3) Interface CONTROL : Important : il faut activer le mode TEST pour pouvoir simuler les capteurs.
  58. 58. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 58 Diagramme d’utilisation : 4) Interface MOTEURS : Cette interface rend la configuration de vitesse a tous moment qui l operateur veut. La vitesse allant de 0% à 100% ce qui correspond de 0 tr/min à 3000 tr/min. Remarque : si le bouton n’est pas active les moteurs tourne à la vitesse configure par défaut. Diagramme d’utilisation :
  59. 59. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 59 Si la vitesse de moteur choisie est différent a 0 et le bouton RUN active c’est à dire la valeur de vitesse configurer est envoyer vers le variateur de vitesse et le capteur de vitesse lue au rotor de cette moteur indique 4 mA au sortie qui signifie le moteur est en arrêt ou l’arbre moteur est bloquée implique l’enclenchement d’une alarme visuelle et sonore pour alerter l’opérateur qu’il y a un moteur en panne. Remarque : La valeur 27648 a simplement été sélectionnée en tant que valeur de la plage normale maximale de tout signal analogique transféré à la CPU par un module analogique Siemens. Cette valeur numérique est indépendante de la résolution du module particulier analogique utilisé (ce qui est une façon de normaliser tous les redimensionnements des lectures analogiques dans le processeur). 5) Interface Energie : Interface pour compter l’énergie consommée par chaque moteur pendant le fonctionnement. L'énergie électrique consommée par un appareil est égale au produit de sa puissance P consommée par la durée t de son fonctionnement : E=P*t La technique utilisée pour calculer la consommation d’énergie pour chaque moteur sur LABVIEW est innovante par nous, elle est baser sur le compteur de temps seulement, aucun équipement de comptage d’énergie utiliser.
  60. 60. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 60 Diagramme d’utilisation : Unités d'énergie Unité légale d'énergie (système international) P est exprimé en watt (W) E est exprimée en joule (J) t est exprimée en seconde (s) Unité usuelle d'énergie électrique P est exprimée en watt (W) E est exprimée en watt-heure (Wh) t est exprimée en heure (h) 1 Wh = 3600 J
  61. 61. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 61 Très important : Notre technique est testée sur les plans réels durant une heure avec un seul moteur triphasé en présence d’un compteur d’énergie électrique numérique portable. La plaque signalétique de moteur testé : Le moteur triphasé a une puissance 1500 w (indiqué sur ca plaque signalétique), coupler en Etoile et tourne a ca vitesse nominal à vide pendant 22 minutes. A la fin de cette expérience nous collectons le résultat. Les résultats : le compteur d’énergie numérique indique une consommation de 553.4 w/h par contre notre technique indique une consommation de 551.7 w/h. Remarque : la différence entre les valeurs trouvées (1.7 w/h) à cause de l’arbre moteur qui fait beaucoup de bruit due au frottement des roulements par suite l’augmentation de consommation d’énergie. Le principe de notre technique est de multiplier le temps de fonctionnement par la puissance, ce pour cela on utiliser de compteur pour la compter les seconde de fonctionnemnet .
  62. 62. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 62 Ensuit cette durer de fonctionnement sera multiplier par la puissance électrique de moteur puis on ajoute la valeur ancien d’énergie calculé s’il y a. donc on a conservé ces valeurs même l’application est rouvert. 6) Interface statistique : Interface pour calculer le prix d’énergie totale consommer par notre système et affiche le nombre de pannes pour chaque moteur. Le Nombre de carreau total est calculé à l’aide d’un compteur de l’automate. L’énergie totale consommée est la somme d’énergie de chaque appareil électrique intégré dans le système. Diagramme d’utilisation:
  63. 63. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 63 Remarque : l’arrêt de l’application ne cause pas la perte de donner, car ils sont conservé dans un fichier : Pour la réinitialisation, stopper l’application, entre le code 1234 puis clique sur Ce fichier est créé lors de l’exécution de l’application à l’aide des icônes LabVIEW comme : Remarque :les donnees enregistres dans le fichier sont des chaines de caracteres donc il est obligatoirement de les convertis en des valeur dicimales pour la manupilation puis inversement pour l enregistrer a nouveau .
  64. 64. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 64 7) Interface PID RES : Diagramme d’utilisation : L’asservissement de niveau d’eau dans le réservoir nécessite un régulateur industriel qui permet d’effectuer un asservissement en boucle fermée ce pour cela LabVIEW dispose a ca bibliothèque des régulateur PID des diffèrent algorithme. On a intégré PID où le contrôle de cette PID se fait manuellement ou automatiquement. Notre correcteur PID agit de trois manières : Action proportionnelle : l'erreur est multipliée par un gain kC action intégrale : l'erreur est intégrée et divisée par un gain Ti action dérivée : l'erreur est dérivée et multipliée par un gain Td Ces trois paramètres sont introduits par le champ de PID :
  65. 65. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 65 Très important : il faut appuis sur le bouton avant de valider les paramètres de PID (KC, Ti, Td) .pour des raisons de sécurité on a créé un system virtuel pour simulée la réponse d’un réservoir réel. Cette système virtuel est appelée PLANT (VI de LabVIEW) qui on a utilisé pour simuler la réponse réel de notre réservoir. SI le niveau d’eau dans réservoir dépasse la limite supérieure 92% et la limites inferieur 10% une alarme sonore va être enclenche et couleur bleu de niveau d’eau dans le réservoir devient rouge et clignotante pour alerter ainsi la motopompe sera en arrêt afin d’éviter les risque de défiance de motopompe. La vanne de sortie sert à l’écoulement de l’eau vers l’utilisation. Ce bouton nous permet de choisir le régulateur par défaut, soit le PID de LABVIEW soit le PID de l’automate de Siemens. C’est un avantage pour l’utilisateur s’il veut charger ou modifier le programme de notre chaine d entré four qui est intégré dans la même automate sans l’arrêt de l’asservissement de niveau pour le réservoir.
  66. 66. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 66 8) Interface INFO : Et finalement l’interface qui contient le titre de notre projet et des informations supplémentaires sur nous (programmeur de l’application) : Diagramme d’utilisation :
  67. 67. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 67 VI. Diagramme d’utilisation :
  68. 68. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 68 VII. Diagramme des classes et des interfaces le diagramme suivant represennte les classes et les interfaces qui constituennt notre application : VIII. Conclusion : LabVIEW est la nouvelle génération de supervision industrielle (SCADA) ces avantages de programmation graphique pour le développement, acquisition, contrôle et enregistrement des données. Ainsi c’est un outil très puissant pour communiquer aux contrôleurs logiques programmables (PLC) et les automates programmable industriel (API).de plus il offre des moyens pour la gestion des bases de données, gestion des alarmes et des événements, et de créer des interfaces homme-machine (IHM).
  69. 69. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 69 Conclusion général Dans le cadre de ce projet de fin d’études, on s’est intéressé à la conception et la réalisation d’un système de supervision d’une chaine d’entrée four et un réservoir d’eau, qui constitue une plateforme d’acquisition des données provenant des capteurs des chaine et réservoir et de les traiter puis afficher les résultats dans une interface graphique. Pour la réalisation de ce projet, on a recouru les outils de simulation et de programmation LabVIEW et TIA PORTAL pour mettre en œuvre le système. Pour débuter, il s’est avéré nécessaire d’étudier la chaine ainsi le réservoir. Suite à cette première étude et en se basant sur les consignes du cahier des charges, on est arrivé à concevoir les constituants nécessaires de notre système superviseur. Afin de bien s’assurer de l’atteinte des spécifications, on a simulé plusieurs fois le code de l’application avec l’outil PLCsim de simulation de l’API Siemens aussi on a réalisé un essai avec un compteur d’énergie numérique. Ainsi, on a pu mener notre travail à terme. Cependant, des améliorations de l’application peuvent être envisagées. En effet, on peut modifier notre système de façon qu’il devien capable de prendre des décisions et d’envoyer des consignes à des actionneurs. De plus on peut ajouter à une option d’émission des notifications à travers l’internet en se connectant à des serveurs, afin que le responsable reçoive des informations à distance par exemple des alarmes. Ce projet de fin d’étude était une occasion pour appliquer des connaissances acquises en matière de programmation, de gestion et de planification des différentes tâches du projet. Ce travail présente pour nous une première expérience dans un domaine vaste et complexe qui est les systèmes automatique. En fait, ce projet a été très bénéfique en matière d’acquis techniques et en matière de confrontations de problèmes réels en interaction avec l’informatique. Ce projet de fin d’étude a représenté pour moi une opportunité pour exploiter mon potentiel en termes de connaissances en automatisme industriel, c’est une expérience et un point d’appui dans ma future vie professionnel
  70. 70. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 70 Bibliographie 1) Ouvrage : [1] « Automatismes industriels », William bolt, bibliothèque iset Rades. [2]« TIA PORTAL manuel d’utilisation», Siemens [3]«CPU 416 user manuel», Siemens [4]« LabVIEW user manuel », National instrument [5]« LABVIEW PID Control Toolkit User Manual » National instrument [6]« Ni OPC SERVER user manuel”, National instrument » 2) Nétographie [7] .http://www.ni.com (site LABVIEW) [8].http://www.Siemens.com [9] .www.typonrelais.com (site du logiciel de saisie des schémas d’installation électrique BT-MT-HT : WINRELAIS) [10] .http://www.realgames.pt (site du logiciel de simulation des systèmes industrielle en 3d : FACTORY IO) [11] .http://www.mhg-tools.com (site des logiciels de programmation API Siemens) [12] .https://www.youtube.com/channel/UCaEEm-0s0x3MHg9jzFcHuQQ (chaine YouTube des API Siemens) 3) Logiciels [13] TIA PORTAL (environnement de programmation et supervision des API Siemens) [14] LABVIEW (langage de programmation graphique et supervision industrielle) [15 NI OPC SERVER (logiciel de partage des variables entre interface graphique et PLC) [16] NETTOPLCSIM (serveur des variables de PLCsim vers NI OPC SERVER) [17] PLCSIM (automate virtuel de Siemens) [18] EDIT GRAPH (éditeur de GRAFCET) [19] Simatic manager step7(programmation ladder de API Siemens S200/s300/S400) [20] WIN RELAIS, XRelais (logiciel de saisie des schémas d’installation électrique BT- MT-HT) [21] WIN PLC ENGINE (automate virtuel de MHG-Edition) [22] FACTORY IO (logiciel de simulation du système industriel en 3d) [23] VIRTUAL BOX (utilisé pour générer une adresse IP virtuelle fixé pour NI OPC SERVER) [24] CAMTASIA STUDIO (logiciel de capture écran) [25] WINDOWS CAPTURE (outil de capture de Windows) [26] starUML(logiciel de création de diagramme des classes)
  71. 71. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 71 ANNEXES
  72. 72. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 72 ANNEXE 1 Sélecteur de mode MRES = Effacement général (Module Reset) STOP = Arrêt : le programme n’est pas exécuté. RUN = Le programme est exécuté : accès en lecture seule avec une PG. Signalisation d’état (LED) SF = Signalisation groupée des défauts : défaut interne de la CPU ou d’un module avec fonction de diagnostic. BATF = Défaut de pile : pile à plat ou absente. DC5V = Signalisation de la tension d’alimentation interne 5 V FRCE = Forçage : signalisation indiquant qu’une entrée ou une sortie au moins est forcée. RUN = Clignotement à la mise en route de la CPU, allumage continu en mode Run. STOP : - Allumage continu en mode Stop Clignotement lent lorsqu’une requête d’effacement général est lancée (par ex. en cas de retrait de la carte mémoire en cours d’exploitation) - Clignotement rapide lorsqu’un effacement général est en cours Variables : Dans les systèmes automatisés, la notion de bit, byte, Word ou double Word est souvent utilisée. Il est donc nécessaire de connaître la signification de ces termes. Bit : Un bit correspond à une position ou un caractère binaire. Il s’agit de la plus petite unité en matière d’information et elle n’admet que l’un des deux états suivants : "0" ou "1". Plusieurs bits peuvent être regroupés sous la forme d’unités plus importantes. Byte (ou octet) : Un byte est une unité de 8 bits. Il est utilisé par exemple pour regrouper les états logiques de 8 entrées ou de 8 sorties. Word (ou Mot) : Un Word se compose de 2 bytes, soit 16 bits. Un mot permet de regrouper 16 entrées ou 16 sorties. Double Word (ou double mot) : Un double Word se compose de 2 mots, ou 4 bytes, ou 32 bits. Un double mot est la plus grande unité qu’un automate soit capable de traiter. Résumé:
  73. 73. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 73 - 8 bits = 1 byte - 16 bits = 2 byte = 1 Word - 32 bits = 4 byte = 2 Word = 1 double word Type symbolique Type Valeur min Valeur max Mémoire requise bo BOOL FALSE ou « 0 » TRUE ou « 1 » 1/8 bit by BYTE 0 255 8 bit wo WORD 0 65535 16 bits dw DWORD 0 4294967295 32 bits si SINT -128 127 8 bits us USINT 0 255 8 bits in INT -32768 32767 16 bits ui UINT 0 65535 16 bits re REAL ~ -3.402823 x 1038 ~ 3.402823 x 1038 32 bits ti TIME T#0ms T#71582m47s295ms 32 bits ch CHAR -128 127 8 bits tr TIMER Temporisation cr COUNTER Compteur Tableau 15:variables API Adressage: Avant de commencer à programmer, il est très important de connaître l’adressage d’un automate. L’adressage permet de connaître le nombre d’entrées / sorties à disposition, le genre d’entrée (rapide ou standard), le genre de byte, entier ou double entier que l’on va pouvoir former
  74. 74. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 74 ANNEXE 2 Comparaison de différents systèmes et IDE (interface de développement) Gamme d’API SIEMENS
  75. 75. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 75
  76. 76. SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE 76 ANNEXE 3 Pour commencer à utiliser TIA PORTAL il faut créer un projet. La création d’un projet commence toujours par la configuration du matériel.La configuration du matériel revient à lister tous les modules présents dans le projet. Par exemple l’alimentation, le CPU, les entrées-sorties, les modules de communications, tous ces éléments se trouvent dans la bibliothèque du projet. Double-cliquer sur l'icône de TIA portal puis sélectionner : « Créer un projet », Entrer le nom du projet Le chemin et l'auteur Cliquez sur « Créer » Lorsque le projet est créé, cliquez sur « Vue du projet » Sélectionner « Ajouter un appareil » Sélectionner « Contrôleurs » Jusqu'ici la procédure est la même pour tous les automates. Dans le dossier « Projet », vous trouvez les objets requis dans le projet. Parmi ces objets figurent les éléments suivants :  Le CPU utilisé  Le programme  Information sur le programme

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