AUTOMATISATION D’UNE MACHINE EXTRUDEUSE ET MISE EN PLACE D’UNE INTERFACE HOMME-MACHINE

Remerciements
« Merci à Dieu le tout puissant »
Nous remercions également tout le cadre de l’école nationale
d’Ingénieurs de Sousse qui nous encourage et nous encadre durant
notre projet de fin d’étude.
Notre sincère remerciement à Monsieur SAMAALI Hatem pour la
confiance qui nous a donné en acceptant l’encadrement de ce projet
et pour son support et ses importants conseils pour nous diriger et
nous met sur le bon chemin.
Nous tenons à exprimer nos sincères remercîments à Monsieur
ANNABI Souheil, notre encadreur a KBE Elektrotechnik pour ses
remarques, ses conseils et son support durant le stage de fin d’étude.
Merci à tous les profs qui nous aide, qui nous donne des conseils
pour travailler dans le bon sens et avoir un bon résultat.
Enfin, nous exploitons cette occasion pour remercier toutes les
enseignantes et tous les enseignants qui nous enseignent depuis
l’enfance jusqu’à aujourd’hui.

Dédicace
Je dédie ce modeste travail
A celle qui m’a appris les sens du travail et de la responsabilité, ma très chère
mère Monjia
A la plus tendre des mères pour ces sacrifices qui sont inoubliables et pour tout
ce qu’elle a fait pour mon éducation,
Je lui dédie ce travail en témoignage
De ma grande affectation
Que dieu lui procure santé, bonheur et longue vie.
A mon très cher père Mohamed
Et son soutien moral, je leur souhaite un avenir radieux, avec beaucoup de
succès et de bonheur.
A ma chère sœur Hanen
Et mon frère Kays
A mes adorables amis
Je leur souhaite une vie pleine, de joie et de succès.
CHAYEH Ridha

Dédicace
Au nom de DIEU le tout puissant
Je dédie ce modeste travail
A mon très cher papa FATHI
A ma très chère maman RADHIA
Qui m’ont aidé et m’encouragé tout au long des années de mes études
Qu’ils m’ont soutenu dans mon projet de fin d’étude
A ma Sœur MYRIAM
A ma sœur CHAIMA
Qui ont passé avec moi les moments les plus fatiguant et difficile de
ma vie.
A mes amis, qui m’ont toujours aidé et à qui je souhaite plus de succès
A tous les gens que j’aime
MERCI
DAHS Sameh

Table des matières
Introduction générale ………………………………………………………………………….1
I. Chapitre : Présentation de l’entreprise d’accueil................................................................ 2
I.1 Introduction ................................................................................................................ 2
I.2 Présentation du KBE Elektrotechnik.......................................................................... 2
I.3 Organisation générale de l’entreprise......................................................................... 3
I.4 Les différentes gammes de production....................................................................... 3
I.5 Technologie de fabrication des câbles........................................................................ 4
I.5.1 Stockage de la matière première ............................................................................ 5
I.5.2 Tréfilage ................................................................................................................. 5
I.5.3 Stockage ................................................................................................................. 6
I.5.4 Contrôle qualité...................................................................................................... 6
I.5.5 Toronnage............................................................................................................... 6
I.5.6 Isolation.................................................................................................................. 6
I.6 Description de l’équipement existant......................................................................... 6
I.7 Description de la ligne d’extrusion ............................................................................ 7
I.8 Conclusion.................................................................................................................. 7
II. Chapitre : Description du projet......................................................................................... 8
II.1 Introduction ................................................................................................................ 8
II.2 Automatisation ........................................................................................................... 8
II.2.1 Structure d’un système automatisé..................................................................... 8
II.2.2 Partie opérative PO............................................................................................. 8
II.2.3 Partie commande PC .......................................................................................... 9
II.3 Généralité sur les automates programmables............................................................. 9
II.3.1 Présentation d’un automate ................................................................................ 9
II.3.2 Principe de fonctionnement d’un automate...................................................... 10
II.3.3 Critères de choix d’un automate....................................................................... 11
II.4 Problématique du projet et cahier des charges ......................................................... 11
II.4.1 Problématique................................................................................................... 11
II.4.2 Cahier de charge............................................................................................... 11
II.5 Description du processus et mis en service du système........................................... 11
II.5.1 Principe de l’extrusion ..................................................................................... 11
II.5.2 Fonctionnement de la machine......................................................................... 12
II.6 Analyse de besoin de l’extrudeuse 30...................................................................... 13

II.6.1 Etude de besoin ................................................................................................ 13
II.6.2 Enoncé de besoin.............................................................................................. 13
II.6.3 Analyse fonctionnelle de besoin du système.................................................... 14
II.6.4 Identification des éléments de milieu extérieur................................................ 14
II.6.5 Identification des fonctions de service............................................................. 14
II.7 Automate programmable Siemens Simatic S7-300 ................................................. 15
II.7.1 Les modules des entrées / sorties ..................................................................... 15
II.7.2 Alimentation électrique.................................................................................... 16
II.8 Matériels utilisés ...................................................................................................... 16
II.8.1 Moteur à courant Continu ................................................................................ 16
II.8.2 Les résistances chauffantes .............................................................................. 16
II.8.3 Les ventilateurs ................................................................................................ 17
II.8.4 Capteur de température à base du thermocouple Type K................................. 17
II.8.5 Capteur de proximité Capacitif ........................................................................ 18
II.8.6 Relais................................................................................................................ 18
II.9 Conclusion................................................................................................................ 18
III. Chapitre : Analyse de puissance................................................................................... 19
III.1 Introduction .............................................................................................................. 19
III.2 Bilan de puissance.................................................................................................... 19
III.2.1 Puissance totale ................................................................................................ 19
III.2.2 Calcul des calibres des dispositifs de protection.............................................. 20
III.2.3 Contacteurs....................................................................................................... 20
III.3 Coffrets d’armoire électrique ................................................................................... 20
III.4 Variateur RETA électronique.................................................................................... 21
III.4.1 Principe............................................................................................................. 22
III.4.2 Caractéristique de RETA BV522/20-19-02...................................................... 22
III.5 Conclusion................................................................................................................ 23
IV. Chapitre : Description le processus d’automatisation de Système et supervision ....... 24
IV.1 Introduction .............................................................................................................. 24
IV.2 Généralité sur les Blocs............................................................................................ 24
IV.3 GRAFCET de fonctionnement de système .............................................................. 25
IV.3.1 GRAFCET de fonctionnement de moteur : FC1.............................................. 26
IV.3.2 GRAFCET de régulation PID : FC4 ................................................................ 26
IV.3.3 GRAFCET de conduite : FC5 .......................................................................... 27
IV.3.4 Grafcet de calcul de métrage :FC9................................................................... 27

IV.3.5 GRAFCET de sécurité...................................................................................... 28
IV.4 Structure de programme réalisé................................................................................ 29
IV.4.1 Totally Integrated Automation Portal TIA-Portal V14:.................................... 29
IV.4.2 Bloc d’organisation OB100.............................................................................. 29
IV.4.3 Bloc d’organisation OB1 (Main)...................................................................... 30
IV.4.4 Bloc d’organisation OB35 (Alarme cyclique).................................................. 30
IV.4.5 Bloc de donnée DB .......................................................................................... 31
IV.4.6 Les Fonctions FC ............................................................................................. 31
IV.5 Régulation de température ....................................................................................... 35
IV.5.1 Fonctionnement TCONT_CP........................................................................... 36
IV.5.2 Commande par TCONT_CP ............................................................................ 36
IV.6 Création des vues sur WINCC ................................................................................. 37
IV.6.1 Intérêt de l’interface de supervision................................................................. 38
IV.6.2 Planification de création de vue : ..................................................................... 38
IV.6.3 Création des vues : ........................................................................................... 38
IV.6.4 Vues de process ................................................................................................ 39
IV.7 Les solutions innovantes de services........................................................................ 45
IV.7.1 Introduction ...................................................................................................... 45
IV.7.2 Différence entre Internet et Intranet ................................................................. 46
IV.7.3 Web Navigateur................................................................................................ 46
IV.7.4 Protection du réseau ......................................................................................... 47
IV.7.5 Les modes de connexion Internet..................................................................... 47
IV.8 Conclusion................................................................................................................ 53
V. Chapitre : Simulation et validation de Programme .......................................................... 54
V.1 Introduction .............................................................................................................. 54
V.2 Réalisation................................................................................................................ 54
V.2.1 Interface de communication PC-API ............................................................... 54
V.2.2 Simulation du programme................................................................................ 55
V.3 Chargement de programme ...................................................................................... 57
V.4 Conclusion................................................................................................................ 59
VI. Bibliographie................................................................................................................ 61

Liste des équations
Équation 1 Puissance P, Q, S.................................................................................................... 19
Équation 2 Calcul de sortie de Bloc SCALE ........................................................................... 32
Équation 3 Calcul de sortie de Bloc UNSCALE...................................................................... 32
Équation 4 Calcul de consigne RPM........................................................................................ 34
Équation 5 Durée d'impulsion.................................................................................................. 37
Liste des tableaux
Tableau 1 KBE en chiffres ......................................................................................................... 2
Tableau 2 Caractéristiques électrique du moteur à courant continu......................................... 16
Tableau 3 Puissance totale des appareils alimentés par le réseau ............................................ 19
Tableau 4 Détermination des calibres des disjoncteurs............................................................ 20
Tableau 5 Référence des contacteurs........................................................................................ 20
Tableau 6 Comparaison entre WebUX et Web Navigator........................................................ 53

Liste des figures
Figure 1KBE Tunisie est situé dans la zone industrielle Sidi Abdelhamid Sousse-Tunisie [1]. 3
Figure 2 Organigramme de l'entreprise KBE [1] ...................................................................... 3
Figure 3 Câbles FLRY et FLY [1] ............................................................................................ 4
Figure 4 Les différentes gammes des câbles............................................................................. 4
Figure 5 Processus de fabrication des câbles ............................................................................. 5
Figure 6 Ligne d’extrusion [1] ................................................................................................... 7
Figure 7 Structure d'un système automatisé [2] ......................................................................... 8
Figure 8 Représentation d'un API [2]......................................................................................... 9
Figure 9 API Siemens [2]......................................................................................................... 10
Figure 10 Les étapes de fonctionnement d'un automate [2]..................................................... 10
Figure 11 Extrudeuse 30........................................................................................................... 12
Figure 12 Bête a corne de la machine ...................................................................................... 13
Figure 13 Diagramme de niveau A-0....................................................................................... 14
Figure 14 Diagramme de pieuvre............................................................................................. 14
Figure 15 Automate Siemens S7-300 CPU 313C-2DP............................................................ 15
Figure 16 Module de sortie analogique [4] Figure 17 Module d'entrée analogique [4].. 15
Figure 18 Moteur à courant continu......................................................................................... 16
Figure 19 Resistance chauffante [6]......................................................................................... 16
Figure 20 Ventilateur [7] .......................................................................................................... 17
Figure 21 Capteur thermocouple Type K................................................................................. 17
Figure 22 Capteur à proximité capacitive [9]........................................................................... 18
Figure 23 Relais statique Figure 24 Relais statique ................... 18
Figure 25 Partie commande Figure 26 Partie puissance .......................... 21
Figure 27 RETA BV522/20-19-02 ........................................................................................... 23
Figure 28 Interruption de bloc OB35 [11]................................................................................ 25
Figure 29 Grafcet de fonctionnement du moteur à courant continu ........................................ 26
Figure 30 Grafcet de régulation PID........................................................................................ 27
Figure 31 Grafcet de conduite.................................................................................................. 27
Figure 32 Grafcet de métrage................................................................................................... 28
Figure 33 Grafcet de sécurité ................................................................................................... 28
Figure 34 Bloc OB100 ............................................................................................................. 29
Figure 35 Bloc OB1 ................................................................................................................. 30
Figure 36 Bloc TCONT- CP..................................................................................................... 30

Figure 37 Bloc de donnée......................................................................................................... 31
Figure 38 Bloc SCALE ............................................................................................................ 31
Figure 39 Bloc de conversion UNSCALE ............................................................................... 32
Figure 40 production ou purge ................................................................................................. 33
Figure 41 Programme de comparaison..................................................................................... 33
Figure 42 Bloc de conversion................................................................................................... 34
Figure 43 Bloc d'alarme ........................................................................................................... 35
Figure 44 Instruction TCONT-CP............................................................................................ 35
Figure 45 Schéma fonctionnel de TCONT-CP......................................................................... 36
Figure 46 Instruction MOVE ................................................................................................... 36
Figure 47 commande ventilateur.............................................................................................. 37
Figure 48 Création de vue ........................................................................................................ 39
Figure 49 Vue Principale.......................................................................................................... 40
Figure 50 Extrudeuse 30 .......................................................................................................... 41
Figure 51 Gestion des utilisateurs ............................................................................................ 41
Figure 52 Connexion Système ................................................................................................. 42
Figure 53 vue de Courbe .......................................................................................................... 42
Figure 54 Vue d’Alarmes ......................................................................................................... 43
Figure 55 Vue d’Historique d’alarme....................................................................................... 43
Figure 56 Vue de Courbe PID .................................................................................................. 44
Figure 57 Vue de Recette ......................................................................................................... 44
Figure 58 Gestion des langues ................................................................................................. 45
Figure 59 connexion internet des automates [14] .................................................................... 45
Figure 60 Protection de réseau [15] ......................................................................................... 47
Figure 61 Navigateur web........................................................................................................ 48
Figure 62 WinCC Web Configurator........................................................................................ 49
Figure 63 Identification Web.................................................................................................... 49
Figure 64 Configuration WinCCViewerRT.............................................................................. 50
Figure 65 Vue principale à travers WinCCViewerRT............................................................. 50
Figure 66 Configuration WebUX............................................................................................. 51
Figure 67 WinCC WebUX Configurator.................................................................................. 51
Figure 68 WinCC WebUX Login............................................................................................. 52
Figure 70 Interface PROFIBUS DP......................................................................................... 54
Figure 71 PC Adapter USB ...................................................................................................... 55
Figure 72 Simulation de programme........................................................................................ 55

Figure 73 Chargement de programme...................................................................................... 56
Figure 74 Simulateur................................................................................................................ 56
Figure 75 Vérification de bon fonctionnement des blocs......................................................... 57
Figure 76 Communication WinCC et API................................................................................ 57
Figure 77 Câblage automate et alimentation............................................................................ 58
Figure 78 Ajuster les données .................................................................................................. 58
Figure 79 Chargement du programme...................................................................................... 59

Liste des abréviations
PVC : Polychlorure de Vinyle
API : Automate Programmable Industriel
CPU : Central Processus Unit
MPI : Multi Point Interface
IHM : Interface Homme Machine
TOR : Tout ou Rien
DP: Deported Peripheral
TIA-Portal: Totally Integrated Automation
Grafcet : Graphe Fonctionnel de Commande des étapes et Transitions
Rpm : Révolutions per minute
PDA : Personal Digital Assistant

ENISo 1
Introduction générale
L’automatisation Industrielle est l’acte d’automatiser, de rendre automatique toutes les
actions manuelles.
L’objectif de l’automatisation est d’utiliser des machines pour diminuer la charge de
travail des ouvriers, de réaliser les taches difficile et pénibles, d’améliorer la productivité et de
garantir la bonne qualité de travail. Elle consiste à l’ensemble de système électronique basant
sur plusieurs capteurs pour recueillir des informations, ces derniers sont traités par des
automatesmicrocontrôleurs, des bus de communication, jusqu’à la gestion des ressources de
l’entreprise.
L’étude automatisée est une partie importante de l’automatisation industrielle, elle
s’appuie sur la coopération des capteurs, des actionneurs et système pour guider la machine.
C’est dans ce contexte, que notre projet de fin d’étude intitulé « Automatisation d’une
machine extrudeuse 30 via automate S7-300 et mise en place d’une interface homme-Machine »
s’inscrit. En effet, le département de maintenance de la société KBE Elektrotechnik S.C.S nous
a confié la tâche d’automatisation d’une machine d’extrudeuse et l’étude d’une application
permettant la supervision du fonctionnement de la machine (IHM).
Le rapport est organisé comme suit : un premier chapitre introductif, pour présenter
l’entreprise, son secteur de travail et ses différents départements. Suivi d’un deuxième chapitre,
là où on a recensé les différents éléments utilisés pour assurer l’automatisation. Le troisième
chapitre est réservé pour l’étude théorique, programmation, préparation des interfaces et
communication avec Internet. Un autre chapitre pour l’étude de schémas électriques. L’étude
pratique et les essais sont présentés dans le dernier chapitre suivi d’une conclusion générale.

ENISo 2
I. Chapitre : Présentation de l’entreprise d’accueil
I.1 Introduction
Dans ce chapitre nous allons présenter la société d’accueil, KBE Elektrotechnik, description
du processus de fabrication, ainsi qu’une représentation de différente secteur et départements
de la société.
I.2 Présentation du KBE Elektrotechnik
Le groupe KBE international est spécialisé dans le développement et la production de fils et
câbles électriques de haute qualité. Les produits sont destinés aux fabricants de faisceaux pour
industrie automobile, électroménagers, construction mécanique, les industries photovoltaïques
et d’équipement et installation technique. [1]
La filière du groupe KBE international, KBE Tunisie est une société totalement exportatrice
qui produit des fils et des câbles électriques essentiellement pour le secteur automobile et
électroménager. Le siège social principale se situe à Berlin et toutes les Société du groupe sont
certifies selon ISO/TS 16949 :2009. KBE Tunisie est situé dans la zone industrielle Sidi
Abdelhamid Sousse-Tunisie (Figure 1). KBE est installée en Tunisie depuis 1995, elle a marqué
une évolution exemplaire ce qui lui permet de figurer parmi les ‘Succès Stories’ des sociétés
offshore œuvrant dans le domaine électrique. Le succès du groupe d’entreprise repose sur le
haut niveau de qualité de ses produits, sur sa flexibilité, son orientation client et marché, ainsi
sur la qualification et la motivation de son personnel. KBE a lancé sa production le 1 juillet
1996 vers l’industrie M.E.T.S. Le développement de KBE s’est poursuit et a lancé la production
de torons de cuivre dès le second trimestre de l’année 1999. KBE Tunisie a un chiffre d’affaire
42 Millions d’EURO, elle occupe environ 14 hectares dont un bâtiment de 8500 m². Elle
emploie actuellement environ 80 personnes. L’entreprise est certifiée ISO/TS 16949 en 2002
(norme désignée à la construction de composants automobiles). Elle est aussi fournisseur
catégorie A pour Volkswagen AG, fournisseur catégorie A pour draxlmair (METS) et
fournisseur catégorie A pour Leoni (LTN). Le tableau 1, présente en chiffre l’entreprise KBE.
[1]
Effectif 100
Terrain 13500 m²
Bâtiment 8500 m²
Capacité installé 1,1 Millions Km câbles par an
Chiffres d’affaire 42 Millions d’EURO
Clients principaux METS/LEONI/Industrie d’électroménagers
Tableau 1 KBE en chiffres [1]

ENISo 3
Figure 1KBE Tunisie est situé dans la zone industrielle Sidi Abdelhamid Sousse-Tunisie [1]
I.3 Organisation générale de l’entreprise
L’architecture de la société est comme indiqué l’organigramme figure 2, suivant :
I.4 Les différentes gammes de production
KBE Elektrotechnik a une différente gamme de produits qui sont :
➢ FLRY (Figure 3) : Câbles de véhicules à isolation réduite.
➢ FLY (Figure 3) : Câbles de véhicules.
➢ FLYW : Câbles de véhicules à haute tenue thermique.
➢ H05/07V-K : Câbles à gaine isolante PVC avec une tension nominale a
450/750V.
➢ H05/07V-K : Câbles à gaine isolante PVC avec une tension nominale a
450/750V à haute tenue thermique.
➢ Câbles multipolaires.
➢ Fils et câbles (selon spécifications clients).
Gérant
Responsable de Responsable de Responsable des Responsables de Responsable
Qualité Production Ressources humaines Maintenance Techno-Commerciale
Figure 2 Organigramme de l'entreprise KBE [1]

ENISo 4
Figure 3 Câbles FLRY et FLY [1]
Alors KBE Elektrotechnik GmbH est un fabricant internationalement reconnu de fils et
câbles automobiles (FLRY, FLY) fils harmonisés VDE (H05/H07), fils selon norme UL785,
câbles solaires (TUV/UL) ainsi que des câbles spéciaux selon exigences spécifiques des clients.
Ces hauts niveaux de qualité et de fiabilité sont appréciés par des nombreux équipementiers et
OEM, ils ont donc de nombreuses homologations de la part des OEM, TUV, UL et VDE.
Moyennant les plus modernes des lignes de production. KBE isolent le cuivre nu et étamé ainsi
que les torons d’aluminium avec une grande variété de matériaux d’isolation tels que PVC,
FEP, PUR, Hytrel, XPE et diffèrent TPE. En plus des câbles unipolaires, cette large gamme de
produit comprend aussi bien les câbles torsadés, les câbles gainés bi-et multipolaires ainsi que
les câbles hybrides. La figure 4, présente les différentes gammes de câbles fabriqués par KBE[1]
Figure 4 Les différentes gammes des câbles
I.5 Technologie de fabrication des câbles
La fabrication des câbles est basée sur trois techniques principales : Tréfilage,
Toronnage et isolation du câble. Le processus de fabrication comporte les étapes
suivantes (Figure 5) :

ENISo 5
I.5.1 Stockage de la matière première
Les matières premières utilisées pour la fabrication des câbles sont : le PVC naturel, le PVC
coloré et le cuivre de diamètre 1,8 mm. Le stockage du PVC naturel, et du cuivre carré se fait
généralement en grandes quantités. L’approvisionnement en matière première se fait auprès de
différentes entreprises allemandes. [1]
I.5.2 Tréfilage
Le tréfilage consiste à produire des fibres fines de cuivre de plusieurs diamètres avec des
critères de qualité bien définis. La matière première utilisée est le fil cuivre de diamètre 1.8
mm. La production se réalise en réduisant, à fond, le diamètre du fil cuivré selon 23 étapes
effectuées par les machines tréfileuses. La dureté du cuivre s’élève à cause de la déformation à
froid. Les fibres de cuivre seront ensuite enroulées sur les bobines dans des unités appelées
bobinoirs. [1]
Stockage de la matière première
Tréfilage (Etirage)
Stockage
Contrôle qualité
Toronnage
Stockage
Contrôle qualité
Isolation
Stockage
Contrôle qualité
Vente pour les clients
Figure 5 Processus de fabrication des câbles

ENISo 6
I.5.3 Stockage
Le stockage est fait par l’opérateur en plaçant la bobine dans une zone de stockage des câbles
tréfilés. Les bobines sont ensuite placées sur des supports. [1]
I.5.4 Contrôle qualité
Le contrôle de qualité se fait d’une façon permanente par l’opérateur. Il comporte les points
suivants :
➢ Contrôle des paramètres des machines.
➢ Contrôle de la résistance des bobines produites.
➢ Contrôle de la répartition.
➢ Contrôle de la sécheresse des brins.
➢ Contrôle de la couleur et de la surface des brins
I.5.5 Toronnage
Le Toronnage consiste à produire des fibres de cuivre cordés avec des diamètres bien précis
et des critères de qualité bien définis. La matière première utilisée est le fil de cuivre tréfilé de
diamètres différents. La production se réalise en cordon les différents brins du cuivre selon 6
étapes par des machines nommées toronneuses. La répartition du cuivre toronné sur la bobine
est faite par le répartiteur intégré dans la machine. [1]
I.5.6 Isolation
L’isolation consiste à produire des câbles de cuivre isolés par le PVC, de plusieurs diamètres
avec de critères de qualité bien définis. La matière première utilisée est le PVC naturel, le PVC
coloré et le cuivre toronné. La production se réalise en injectant le PVC sur le cuivre avec une
machine nommée extrudeuse. La haute température du câble extrudé sera basée au niveau du
poste de refroidissement. Le câble sera ensuite enroulé sur des bobines dans des unités appelées
bobinoirs. [1]
I.6 Description de l’équipement existant
La fabrication des câbles est basée sur trois techniques principales : Tréfilage, Toronnage et
isolation du câble.
➢ Toronneuses : ce sont des machines qui produisent le câble toronné comme produit
semi-fini.
➢ Ligne d’extrusion : ce sont des machines qui font l’isolation du cuivre toronné et qui
lui rendent un produit fini emmagasiné dans des bobines. La ligne qui applique une
matière plastique sur un conducteur s’appelle une ligne d’extrusion.

ENISo 7
➢ Tréfileuses : ce sont des machines consiste à étirer un fil en acier par un passage des
plusieurs filières dans le but de réduire son diamètre. Nous avons comme entrées une
bobine qui alimente la machine en fil. Ensuite, il passe par la section de tréfilage, qui
permet d’étirer le fil jusqu’à avoir la taille désirée à l’aide d’un nombre d’outils. Au
niveau de cette section, le fil est soumis à plusieurs forces de frottement ce qui
provoque son réchauffement. D’où la nécessite de maintenir sa température autour de
35-40°C à l’aide d’un lubrifiant à base d’eau osmosée obtenue à l’aide d’une osmose
inverse. Finalement, le fil est enroulé sur une bobine dans la section de sortie.
I.7 Description de la ligne d’extrusion
Cette ligne est un système qui est dédié à l’isolation du cuivre toronnée par le PVC sur une
température élevé puis refroidir ce dernier a l’aide d’un système de refroidissement avec de
l’eau purifié avec une osmose inverse. La figure 6 illustre la ligne d’extrusion. [1]
Figure 6 Ligne d’extrusion [1]
I.8 Conclusion
Le long de ce chapitre introductif, on a présenté globalement la société KBE, ensuite on a
présenté les différents types des câbles, ainsi le processus de fabrication des câbles.

ENISo 8
II. Chapitre : Description du projet
II.1 Introduction
L’automatisation d’un système a comme objectif d’éliminer les taches fatiguant et répétitifs,
de remplacer les ouvriers, d’améliorer la productivité, la qualité et les conditions de travail.
Dans ce chapitre on va introduire l’automatisation, décrire la problématique, cahier de charge
et définir les matérielles utilisé.
II.2 Automatisation
II.2.1 Structure d’un système automatisé
Le système automatisé comporte deux parties principales : Partie commande (PC) et partie
opérative (PO). Ces deux parties communiquent entre eux via des capteurs et pré-actionneurs.
La figure 7 montre la structure d’un système automatisé : [2]
Figure 7 Structure d'un système automatisé [2]
II.2.2 Partie opérative PO
C’est la partie responsable sur la réalisation des actions : Elle effectue les actions ordonnées
par la PC, ou par l’opérateur. Cette partie comprend principalement les pré-actionneurs qui sont
responsables sur la distribution de l’énergie (mécanique, électriques, pneumatique…, et parfois
l’assemblage de toute ces technologies). Ces pré-actionneurs reçoivent des commandes soit de
la PC ou directement de l’opérateur. Les actionneurs (moteurs électriques, vérins …) sont les
éléments de la PO qui transforment l’énergie reçu du pré-actionneur en énergie exploitable par
la matière primaire et finalement les effecteurs (tapis roulant, pince d’un rebot, …) assurent

ENISo 9
l’action en question. Les capteurs eux aussi font partie de la PO, ils donnent les informations
sur l’états de actionneurs, l’action en cours achevée ou non. Les capteurs sont les moyens de
communication entre PO, PC et utilisateurs. [2]
II.2.3 Partie commande PC
C’est la partie de traitement des informations , c’est le cerveau de système. La partie de
commande peut être un mico-ordinateur, un microcontroleur ou un automate programable
industriel (API). La PC reçoit les ordres de l’opérateur. Elle donne des ordres à la partie
opérative et de l’autre côté la partie commande reçoit le compte-rendu de la part de la partie
opérative (PO) et donne des signaux à l’opérateur. [2]
II.3 Généralité sur les automates programmables
Un automate programmable industriel (API) (figure 8) est un élément électronique réalisé
pour la commande de machines industrielles. En effet, l’utilisation de l’automatisation devient
nécessaire vue la révolution de l’industrie qui ne cesse d’évoluer,
Programme
Entrée Sortie
API
II.3.1 Présentation d’un automate
Il existe deux types des automates : automate Compacte, automate Modulaire. Ces deux
formes les automates sont organisées selon l’architecture suivante :
• Un Central Processus Unit (CPU) : qui assure le traitement des informations, ce module
comporte un microprocesseur, des circuits des E/S, des mémoires RAM et EFROM
pour stocker les données.
• Un module d’alimentation
• Un ou plusieurs modules de sorites : de type tout ou rien ou analogique pour envoyer
les signaux de commande vers la PO.
• Un ou plusieurs modules de communication : réseau Ethernet, Profibus, MPI
API
Figure 8 Représentation d'un API [2]

ENISo 10
La figure 9, illustre les différentes parties d’un automate programmable industriel (API)
Siemens.
Figure 9 API Siemens [2]
1 : Module d’alimentation 6 : Carte mémoire
2 : Pile de sauvegarde 7 : Interface multipoint (MPI)
3 : Connexion au 24V cc 8 : Connecteur Frontal
4 : Commutateur de mode (à clé) 9 : Volet en face avant
5 : LED de signalisation d’état et de défauts
II.3.2 Principe de fonctionnement d’un automate
Le programme d’automatisation du système est préparé en langage ladder ... Ensuite
ce programme est chargé dans l’automate, il est mémorisé dans la mémoire RAM. Une fois le
programme est lancé, l’exécution de trois phases se fait l’un après l’autre. La figure 10 décrit
les étapes de fonctionnement d’un automate. [2]
Acquisition des entrées
Traitement des données
Emission des ordres
Figure 10 Les étapes de fonctionnement d'un automate [2]

ENISo 11
II.3.3 Critères de choix d’un automate
L’automate est choisi selon les critères suivant :
• Le nombre d’E/S.
• La nature d’E/S (Numérique/Analogiques...).
• La fiabilité [2]
II.4 Problématique du projet et cahier des charges
II.4.1 Problématique
L’entreprise KBE Elektrotechnik travaille selon le thème de L’industrie 4.0, tous les machines
sont automatisées. L’extrudeuse 30 est une machine installée dans la société depuis quelques
années et elle est en état d’arrêt actuellement. L’extrudeuse est commandée par un
microcontrôleur (pic 18F846) et l’utilisation des microcontrôleurs n’est pas destiné pour des
applications industrielles. En effet le microcontrôleur admet plusieurs avantages mais d’une
autre part ces puces ont plusieurs inconvénients qui rend son utilisation très limitée et parmi ces
inconvénients on cite :
- Nombre d’entrée/Sortie est limité.
- La capacité de mémoire (ROM) très insuffisante pour des applications industrielles.
- On ne peut pas ajouter des modules de communication (PID, E/S, GSM...).
- Vitesse de transmission est lente.
- Utilisation délicate et programmation complexe.
II.4.2 Cahier de charge
- Changement de la partie commande d’une extrudeuse 30 par une automate S7300
- Mise en place d’un programme S7 qui gère la machine
- Changement de la partie puissance et mise à jour de plan électrique de la machine
- Mise en place d’une interface IHM WINCC
- Connexion web Internet/Intranet
II.5 Description du processus et mis en service du système
II.5.1 Principe de l’extrusion
Le procède d’extrusion de plastique consiste à introduire dans une cavité de l’extrudeuse, la
matière première qui est le plastique brut, sous forme de granulé solides. La machine fait
chauffer les granulats à une température convenable a l’extrusion, afin d’obtenir une pâte de
plastique homogène et fondue.[3]

ENISo 12
Une vise sans fin tourne et force la pâte de plastique en fusion de s’avancer sous pression, à
travers la tête d’extrusion de la machine. Cette dernière assure le transfert de cette pate vers la
filière qui va imposer au produit final et son épaisseur.[3]
II.5.2 Fonctionnement de la machine
La machine (Figure 11) étudiée dans notre projet est une extrudeuse 30.
Figure 11 Extrudeuse 30
Les principaux éléments de la machine sont : Le moteur à courant continu, le capteur à
proximité capacitif de détection de présence du PVC, les capteurs de température, les
résistances chauffantes, les ventilateurs. La machine est composée de 4 zones, dans chaque zone
il y a une résistance chauffante et un ventilateur, en plus il y a deux résistances chauffantes à
l’extrémité.
La matière PVC est fondue par une température dans une plage entre 100 °C et 300 °C car
chaque PVC a sa propre température pour fondre le plastique. Ces températures sont mesurées
en utilisant des capteurs de températures à base d’un thermocouple.
En effet, Le cycle de fonctionnement de l’extrudeuse est décrit comme suit :
1- La mise en marche du moteur se fait par :
- L’appui sur le bouton poussoir BM
- L’appui sur le bouton Chauffage ON
- Détection de Présence PVC
- 0 % < Consigne moteur < 100 %
- La valeur mesurée de capteur >= consigne – 20 °C
NB : La baisse de température jusqu’à consigne – 20 °C provoque l’arrêt du moteur
Ainsi, on veut maintenir la consigne a une valeur donnée, donc on va utiliser un régulateur PID
de température : si pour échauffement (Resistance) ou pour refroidissement (Ventilateur)

ENISo 13
En effet lorsque (la mesure < consigne – 5°C) la résistance commence à chauffer jusqu’à la
mesure réelle soit égale à la consigne.
Cependant si (la mesure > consigne + 5°C) les ventilateurs commencent à refroidir pour
atteindre la consigne désirée.
2- Le bouton RESET, initialise le programme.
3- L’appui sur le bouton Chauffage ON, les 6 régulateurs PID commencent à fonctionner.
4- L’appuie sur le bouton Chauffage OFF, arrête le fonctionnement des régulateurs.
5- Afin de garantir l’échauffement de la machine avant le début de travail dans l’usine car
l’échauffement a besoin au moins de deux heures de fonctionnement pour que la
machine soit prête pour commencer son cycle, pour cette raison on va programmer la
machine à une date et heure donnée à l’aide d’une option d’échauffement automatique
élaborée dans l’interface graphique.
6- Il existe deux modes de fonctionnement de la machine :
- Mode Purge : Avant qu’on mette la machine en marche, il faut nettoyer le robot de
toute résidu de PVC c’est pour cela il faut choisir ce mode en appuyant sur le bouton.
- Mode production : Après qu’on assure le nettoyage de l’appareil, on passe au mode
de production pour commencer le travail.
7- A la sortie de l’extrudeuse, on va ajouter un capteur pour calculer le métrage de fil de
PVC.
II.6 Analyse de besoin de l’extrudeuse 30
II.6.1 Etude de besoin
Notre besoin consiste à automatiser une machine extrudeuse 30 et mise en face de l’interface.
II.6.2 Enoncé de besoin
Nous présentons notre besoin à l’aide d’un outil appelé ‘Bête à cornes ‘, (figure12)
Utilisateur PVC
Extrudeuse 30
Fondre le PVC
Figure 12 Bête a corne de la machine

ENISo 14
II.6.3 Analyse fonctionnelle de besoin du système
La figure suivante présente la modélisation de la machine de l’extrudeuse :
Energie électrique Programme Operateur
PVC PVC
Non fondu fondu
Extrudeuse 30
II.6.4 Identification des éléments de milieu extérieur
L’analyse fonctionnelle nous aide à mettre notre projet dans son environnement de
fonctionnement et de mentionner les relations avec le milieu extérieur.
FP1 FP2
FC1 FC1
FC2
II.6.5 Identification des fonctions de service
Ces fonctions permettent de relier le système avec les éléments des milieux extérieurs. Dans
la suite on va identifier les fonctions principales et contraintes de notre système.
FP1 : Permettre aux opérateurs d’avoir le plastique fondé
FP2 : Permettre à l’opérateur de travailler en sécurité
FC1 : s’adapter au milieu de travail
FC2 : Respecter les contraintes environnementales
Fondre le plastique
Extrudeuse 30
Operateur
Sécurité
PVC
EnergieEnvironnement
Figure 13 Diagramme de niveau A-0
Figure 14 Diagramme de pieuvre

ENISo 15
II.7 Automate programmable Siemens Simatic S7-300
L’automate S7-300 (figure 15) est un automate modulaire, le Simatic S7-300 CPU 313C-
2DP est une plateforme destinée à l’automatisation, composé de mémoire de travail de 64 KO,
16 entrées TOR et 16 sorties TOR, Interface MPI + DP (maître DP ou esclave DP), ainsi qu’une
alimentation de 24V CC intégrée. Le Simatic S7-300 CPU 313C-2DP aussi compatible à des
solutions d’interface homme machine IHM pour la visualisation du fonctionnement du
programme sur la PO. [4]
Figure 15 Automate Siemens S7-300 CPU 313C-2DP
II.7.1 Les modules des entrées / sorties
Les modules Entrées/Sorties sont les composants le plus important pour le fonctionnement
d’un automate programmable. Ces modules sont des liaisons entre processeur et la PO. Dans
notre projet, les entrées mesurées par les six capteurs thermocouple dans les six zones de la
machine ainsi que l’entrée de variateur de vitesse sont des entrées analogiques. Pour les sorties
de résistance et la commande de moteur sont des sorties analogiques.
C’est pour cela qu’on a besoin d’un module d’entrée analogique AI 8*12 bits de numéro
d’article 6ES7 331 -7KF02-0AB0 et un module de sortie analogique AO 8*12 bits de numéro
d’article 6ES7 332 -5HF00 -0AB0 illustrés dans les figures (16) et (17) respectivement
Figure 16 Module de sortie analogique [4] Figure 17 Module d'entrée analogique [4]

ENISo 16
II.7.2 Alimentation électrique
Les automates sont alimentées en 240V AC 50/60 Hz, qui est convertit en 24 V DC. Les
modules, CPU et les entrées /sorties sont alimentées en 24 V DC. [5]
II.8 Matériels utilisés
II.8.1 Moteur à courant Continu
Un moteur à courant continu (figure 18) sert à transformer l’énergie électrique en énergie
mécanique, dans notre application le moteur utilisé est un moteur à courant continu qui a les
caractéristiques présentées dans le tableau 2.
Voltage 300V
Puissance 5.1 KW
Ampérage 20.4 A
Nombre de tour 2600 tr/min
Tableau 2 Caractéristiques électrique du moteur à courant continu
Figure 18 Moteur à courant continu
II.8.2 Les résistances chauffantes
Les résistances chauffantes (Figure 19) sont des composants installés à l’intérieur de
l’extrudeuse qui ont pour rôle de chauffer le PVC lorsque la température est inferieur a la
consigne donnée. La puissance de ces résistances est de 500 W et sa tension est de 230 V.
Dans notre système, six résistances chauffantes sont implantées dans la machine.
Figure 19 Resistance chauffante [6]

ENISo 17
II.8.3 Les ventilateurs
Les ventilateurs (figure 20) sont des composants de refroidissement situé dans l’extrudeuse
pour abaisser la température. Dans notre système automatisé, les ventilateurs sont implantés
dans les quatre zones de l’extrudeuse ou il est installé la vis sans fin.
Les caractéristiques de ces ventilateurs sont : - Tension 220V
-Puissance 40 W
-Nombre de tour 1600 T / min
Figure 20 Ventilateur [7]
II.8.4 Capteur de température à base du thermocouple Type K
Un capteur de température Thermocouple (figure 21), est un capteur dédié pour la mesure
des températures dans la plage jusqu’à 350 °C. Un thermocouple est constitué de deux
conducteurs A et B de nature différente, dont les jonctions sont à des températures T1 et T2. Il
délivre une f.é.m. V0 qui dépend d’une part de la nature de A et B, et d’autre part des
températures des deux jonctions.[8]
L’effet de Seebeck
C’est un effet Thermoélectrique. Le phénomène s’explique par l’apparition d’une différence
de potentiel à la jonction de deux métaux soumis à une différence de température. L’utilisation
la plus connue de l’effet de Seebeck est la mesure de température à l’aide de thermocouple. Cet
effet est également à la base de la génération d’électricité par effet thermoélectrique.
Le Thermocouple utilisé dans notre projet est de type K qui est composé d’un alliage de
Nickel + Chrome et de plage de température jusqu’à 350 °C. [8]
Figure 21 Capteur thermocouple Type K

ENISo 18
II.8.5 Capteur de proximité Capacitif
Pour pouvoir détecter la présence de PVC dans la trémie à courte distance, l’utilisation d’un
capteur à proximité capacitive est une solution adéquate pour notre cas. L’objet à détecter n’est
pas en contact directe avec le capteur au contraire de principe de détecteur de position. Le
capteur à proximité capacitif est représenté par la figure 22.
Figure 22 Capteur à proximité capacitive [9]
II.8.6 Relais
Dans notre projet des relais statiques sont utilisés pour commander les résistances et les
ventilateurs :
En effet, un relais Statique ou un contacteur statique, est un composant qui transforme une
puissance a une charge avec une protection electrique installé entre le circuit d’alimentation et
de charge . Les relais statiques présentent les avantages suivants : faible consommation, ils sont
Silencieux, durée de vie acceptable.[8]
Relais statique (figure 23) : c’est un relais destiné pour commander le ventilateur avec une
tension de puissance égale à 24v alternative
Relais statique (figure 24) : c’est un relais destiné pour commander la résistance avec une
tension de puissance égale à 220v alternative
Figure 23 Relais statique Figure 24 Relais statique
II.9 Conclusion
Ce chapitre explique le problème rencontré dans la société au niveau de l’extrudeuse, le
cahier de charge élaborée par l’ingénieur et description fonctionnelle de la machine. Pour
détailler le travail on va commencer par vérification de la partie puissance de la machine dans
le chapitre suivant avant de changer la partie commande.

ENISo 19
III. Chapitre : Analyse de puissance
III.1 Introduction
Les coffrets électriques sont une partie nécessaire pour n’importe quelle machine. En effet,
lorsqu’une alarme se déclenche sont indiquée en utilisant des voyants installés dans ces
armoires, ce qui facilite le travail pour les conducteurs. En plus, elles permettent la commande
de la machine comme elles protègent l’installation contre les surtensions. Tout au long de ce
chapitre, nous allons vérifier le bilan des puissances.[14]
III.2 Bilan de puissance
La puissance apparente (Equation 1) absorbé par les équipements de la machine extrudeuse.
Équation 1 Puissance P, Q, S
III.2.1 Puissance totale
La puissance totale est la puissance de tous les composants alimentés par le réseau que les
on cite dans le tableau suivant :
Moteur Ventilateurs Résistances Totale
P (KW)
5100 4*80 6*500 8420
Q (KVAR) 0 155 0 155
S (KVAR) 𝑆𝑡 = √𝑄2 + 𝑃2 = 8,4 KVA
Tableau 3 Puissance totale des appareils alimentés par le réseau

ENISo 20
III.2.2 Calcul des calibres des dispositifs de protection
Les tableaux suivants présentent les résultats de calcul effectué
La référence de chaque disjoncteur est choisie selon l’annexe 1.
Nature de disjoncteur Courant
d’emploi(A)
Calibre
choisie In(A)
Référence
Disjoncteur général 13.1 16 A A9F79416
Moteur Disjoncteur moteur
magnétothermique
8.4 10 A GV2ME16
Resistance de
Chauffage
Fusible
2.3 4 A -----
Ventilateur Disjoncteur moteur
magnétothermique
0.4 1 A GV2ME05
Tableau 4 Détermination des calibres des disjoncteurs
Rq : Pour le ventilateur, un disjoncteur moteur est utilisé mais on peut le remplacer par un
disjoncteur magnétothermique 1pole afin de minimiser le cout.
III.2.3 Contacteurs
En se référant sur le guide de Schneider Electric on choisit les contacteurs nécessaires pour
l’installation de l’armoire (Voir annexe2)
Les contacteurs Tension
du réseau
Fréquence Puissance Courant
nominal
Référence de
contacteur
Contacteur pour le
moteur
400 V 50-60HZ 5.5 KW 10 A LC1 D12
Tableau 5 Référence des contacteurs
III.3 Coffrets d’armoire électrique
Le coffret de l’armoire est déterminé par la quantité de composants électriques qui
sera installé à l’avant de l’armoire.
Le modèle triple de l’armoire se caractérise par les dimensions suivantes :
• Hauteur : 1m
• Largeur : 0.5 m
• Profondeur : 0, 3m

ENISo 21
Pour présenter les différents composants de l’extrudeuse on va schématiser les composants
à l’aide de schéma électrique qui explique les différentes partie et branchement nécessaire
pour notre réseau. Le schéma électrique modifiée après la modification de la partie
commande est représenté par l’annexe 3.
De plus, Pour simplifier la compréhension de l’armoire électrique et pour diminuer les
défauts de fabrication on va modéliser le schéma électrique crée par SolidWorks électrique en
modèle 3D à l’aide de SolidWorks Electrical 3D qui est intégré avec SolidWorks mécanique.
On obtient à la fin notre nouvelle armoire électrique après modification de la partie
commande (figure 25) et vérification de la partie puissance (Figure 26).
Figure 25 Partie commande Figure 26 Partie puissance
L’armoire complète est figurée dans l’annexe 4.
III.4 Variateur RETA électronique
Le variateur RETA est installé dans l’armoire électrique depuis l’installation de ce dernier
dans l’entreprise, l’ingénieur de la société rencontre un problème de compréhension et de
câblage de ce variateur, et il n’a aucun document. Pour cette raison il nous a effectué cette
tâche : faire une étude complète sur le câblage de variateur RETA.

ENISo 22
III.4.1 Principe
Un variateur de vitesse est un appareil électronique qui permet le réglage en continu de la
vitesse de rotation d’un moteur a courant alternatif. Il commande la vitesse du moteur en
convertissant la tension et la fréquence réseau fixes, par exemple 400 V/50 Hz, en variables.[10]
Pour notre projet, on varie la vitesse du moteur à courant continue (MCC) a l’aide du
variateur RETA électronique à semi-conducteurs (thyristors)
Le variateur utilisé dans l’armoire électrique de notre machine est de type RETA BV522/20-
19-02. Par la suite on va citer les caractéristiques de ce variateur.
III.4.2 Caractéristique de RETA BV522/20-19-02
III.4.2.1 Alimentation
Le variateur RETA a quatre entrées monophasées : (Voir annexe 5)
La première entrée de la broche R S (7 8) est un redresseur qui convertie la tension alternative
(max 380 v) en tension continue, la sortie de la redresseuse est sur la broche 9 et 10 (330 v, 2.5
A).
La deuxième entrée (U-V) : alimentation destinée pour le moteur, sa sortie est modélisée par
(C-D).
La troisième entrée (5-6) : destiné pour alimenter le variateur de vitesse (on peut alimenter
avec une tension 220v ou 380v, 50/60 Hz).
Et une autre alimentation auxiliaire pour la ventilation de variateur en cas d’échauffement.
III.4.2.2 Démarrage et arrêt
Broche (13 14) : M/A, Inhibition du contrôleur par contact sans potentiel externe (Contact
ouvert = unité de commande électronique bloquée).
III.4.2.3 Stratégie de commande
Différentes stratégies de commande :
Broches 17-19-20 : Potentiel de consigne de vitesse pour le sens antihoraire.
Broches 18-19-20 : Potentiel de consigne de vitesse pour le sens horaire.
Broche 21 : Entrée supplémentaire pour la régulation de Vitesse.
Ces broches utilisent la commande scalaire, elle consiste à maintenir le rapport tension sur
fréquence (U/Hz) aux bornes du moteur, Cette commande globalement a faible performance
Broches 19-20 : Régulateur de vitesse (Consigne)
Broches 23-34-25 : Potentiel de consigne de Courant
Broche 22 : Entrée supplémentaire pour la régulation de Courant

ENISo 23
Ces broches utilisent la commande vectorielle, elle consiste à commander précisément à la
fois le flux et le couple de moteur, Cette commande offre une performance supérieure.
III.4.2.4 Contrôle
Broche (11 12) : Sortie de contrôleur de vitesse (varie entre 150 et 220)
Broche 15 : Option de connexion pour la valeur de courant (0 − ± 5 𝑉−
, 𝑅𝑖 = 2 𝑘′𝑂ℎ𝑚)
Broche 16 : détection du couple de sortie entre (± 12 𝑉−
, 2𝑚𝐴)
La figure 28 illustre un le variateur installé dans le coffret électrique.
Figure 27 RETA BV522/20-19-02
III.5 Conclusion
Un travail ne sera pas complet sans faire une étude de la partie puissance, c’est pour cela ce
chapitre est consacré à la vérification de de cette partie et à l’identification du principal
composant.

ENISo 24
IV. Chapitre : Description le processus d’automatisation de
Système et supervision
IV.1 Introduction
L’étude de programme est une étape nécessaire pour simplifier la compréhension de
système étudié. Au cours de cette chapitre on va modéliser le grafcet nécessaire ensuite on va
traduire ces schémas en une programme compréhensible pour l’automate à l’aide de TIA-
Portal V14.
IV.2 Généralité sur les Blocs
L’automate met à disposition différents types de blocs qui contiennent le programme et les
données correspondantes. Les programmes sont structurés en différents blocs : OB, FB et FC.
Les blocs d'organisation (OB) représentent l'interface de communication entre le système
d'exploitation de l’unité centrale de traitement (central process unit CPU) et le programme
réalisé par l’utilisateur. Les blocs d’organisations (OB) sont programmable per l’utilisateur et
permettent d’exécuter certaines parties de programme soit à la mise en route de la CPU, de
façon cyclique ou à intervalles de temps, quand une erreur intervient … [11]
Les blocs d'organisation sont traités selon la priorité qui leur est affectée. Le bloc OB1 a la
priorité la plus basse parmi tous les OBs à durée d'exécution surveillée ; son traitement peut
donc être interrompu par tous les autres OB. Le système d'exploitation de la CPU exécute l'OB1
de manière cyclique : aussitôt son traitement achevé, il le démarre à nouveau. L’OB1 peut
appeler des blocks fonctionnels (FB) ou des fonctions (FC).
Le block d’organisation OB100, c’est un bloc de démarrage (bloc spécial) qui s’exécute une
seule fois au démarrage du programme automate donc avant le bloc cyclique OB1. On peut se
servir du bloc OB100 au démarrage de mettre à 1 (forçage des étapes initiales ou initialisation)
quelques bits mémoires.[11]
Il y a aussi neuf blocks d’organisations OB d'alarme cyclique (OB30 à OB38). Ces OB
permettant d’exécuter des programmes à des intervalles de temps équidistants. Par exemple la
période du bloc d’organisation OB35 est de 100 ms.
Les Fonctions FC sont des blocs de code sans mémoire. Elles sont utilisées pour la
programmation de fonctions utilisées plusieurs fois.
Les Blocs de données DB servent à sauvegarder les données du programme, il ne comporte
pas des instructions. Les Fonctions FC sont des blocs de code sans mémoire.
Les blocs fonctionnels FB, ce sont des blocs de code qui mémorisent durablement leurs
paramètres d'entrée, de sortie et d'entrée/sortie dans des blocs de données d'instance afin qu'il
soit possible d'y accéder même après le traitement de blocs.[11]

ENISo 25
Un programme peut être structuré de trois façons :
• Programmation linéaire : Toutes les instructions du programme sont contenues
dans un seul bloc (OB1).
• Programmation segmentée : Les instructions pour les différentes fonctions
contenues dans différents blocs. L’OB 1 appelle les blocs les uns après les autres.
• Programmation structurée : Les fonctions réutilisables sont programmées dans
différents blocs. L’OB 1 appelle ces blocs et transmets les données utiles à
l’exécution du programme.
La programmation segmentée est adoptée dans ce projet, et le diagramme de fonctionnement
est comme suit : Le block organisation OB1 est exécuté en continu jusqu’à l’interruption par
OB 35. A chaque séquence d’horloge OB1 fait appels et exécutions des fonctions FC. La
fonction FC1 (grafcet du moteur à courant continu), FC2 (…) …….
Chaque 100ms le block OB35 interrompre OB1 et il exécute l’instruction …… [11]
IV.3 GRAFCET de fonctionnement de système
Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande des Etapes et Transitions) est une
représentation graphique d’un système automatique, particulièrement bien adapté aux systèmes
séquentiels. Le fonctionnement de la machine est décrit de plusieurs grafcets qui communiquent
entre eux. Certains grafcets sont hiérarchiquement supérieurs aux autres pour assurer la
sécurité.[8]
Le grafcet de point de vue de commande de notre projet est modélisé à l’aide d’un logiciel
appelée EditSab.
L’OB1 est exécuté en continu, jusqu’à
l’interruption par un autre OB
FC1 : Moteur à CC
FC2 : ….
FC3 : …..
FC4 : …..
FC5 : …..
Interruption OB 35
alarme cyclique
Figure 28 Interruption de bloc OB35 [11]

ENISo 26
L’appui sur le bouton Reset introduit l’ouverture des blocs des fonctions : FC1, FC2, FC3,
FC4, FC5.
IV.3.1 GRAFCET de fonctionnement de moteur : FC1
Ce GRAFCET consiste à mettre en marche le moteur dans des conditions sécurisé. Nous
avons deux modes de fonctionnement du moteur :
Mode production : C’est le cas normal lorsque notre machine produit le fil plastique
Mode purge : On active ce mode dans le cas de nettoyage
Le moteur est mis en marche lorsque :
• Le mode production/purge est choisi
• Les conditions initiales sont atteintes
• Le bouton marche est appuyé
Le moteur s’arrête lors :
• L’appui sur le bouton d’arrêt
• De la baisse de température.
Figure 29 Grafcet de fonctionnement du moteur à courant continu
IV.3.2 GRAFCET de régulation PID : FC4
Le GRAFCET de régulation de PID est un GRAFCET consiste à faire la régulation des zones
de température. Nous avons 6 zones de température donc 6 PID de régulation, o associe à
chaque zone a un régulateur nommé TCONT_CP. Pour mettre en action le PID, il faut donner
une consigne pour l’entrée SP_INT. L’entrée COM_RST met le PID en arrêt.

ENISo 27
Figure 30 Grafcet de régulation PID
IV.3.3 GRAFCET de conduite : FC5
Ce GRAFCET décrit les procédures de marche et arrêt des résistances et des ventilateurs. La
mise en marche d’une résistance commence lorsque la température est inférieure à la consigne
moins 5 degrés Celsius jusqu’à l’égalité de consigne avec la mesure de capteur. Mais lorsque
la température devient supérieure à la consigne plus 5 degrés, le ventilateur se déclenche.
Figure 31 Grafcet de conduite
IV.3.4 Grafcet de calcul de métrage :FC9
A la sortie de l’extrudeuse le PVC obtenu sous forme de fil de différente longueur. Pour
limiter la longueur voulue on va calculer le métrage de câble. Le grafcet suivant explique la
procédure de calcul (Figure 32).

ENISo 28
Figure 32 Grafcet de métrage
IV.3.5 GRAFCET de sécurité
C’est un GRAFCET qui décrit les procédures de sécurité de notre système, hiérarchiquement,
c’est le GRAFCET supérieur. Le grafcet de sécurité est décrit par la figure 33. L’appui sur le
bouton d’arrêt d‘urgence « BU » force l’arrêt de toutes les actions et les étapes des autres
GRAFCET. Après la réparation de la défaillance et vérification de l’installation on peut
redémarrer la marche normale de la machine.
Figure 33 Grafcet de sécurité

ENISo 29
IV.4 Structure de programme réalisé
IV.4.1 Totally Integrated Automation Portal TIA-Portal V14:
La plateforme “ Totally Integrated Automation Portal” est le nouvel environnement de
travail de Siemens qui permet de mettre en œuvre des solutions d’automatisation avec un
système d’ingénierie intégré comprenant les logiciels SIMATIC STEP7 V14 et SIMATIC
WinCC V14.[2]
Dans la suite de rapport on va expliquer la programmation faite à l’aide de ce logiciel en
citant les différentes BLOCS crée ainsi que les fonctions et les blocs nécessaire pour avoir un
programme complet.
IV.4.2 Bloc d’organisation OB100
C’est un bloc de démarrage (bloc spécial) qui s’exécute une seule fois au démarrage du
programme automate donc avant le bloc cyclique OB1. Au démarrage, le bloc OB100 mis à 1
le bit mémoire M100.0 (Initialisation). Dans le TIA-Portal on va choisir le bloc que l’on veut
utiliser (Figure 34). (Voir annexe 6)
Figure 34 Bloc OB100

ENISo 30
IV.4.3 Bloc d’organisation OB1 (Main)
Ce bloc commande le traitement de programme de manière cyclique. Durant l’exécution du
programme OB1 il est possible de réagir aux évènements cycliques (OB35, OB55, OB80 …)
Figure 35 Bloc OB1
IV.4.4 Bloc d’organisation OB35 (Alarme cyclique)
On utilise une alarme cyclique OB35 pour faire l’appelle de l’instruction TCONT_CP pour
la régulation de température. Ainsi pour le réglage automatique de la date on va utiliser aussi
ce PID. La figure 36 illustre le bloc utilisé dans la programmation TIA-Portal.
Figure 36 Bloc TCONT- CP
Cette instruction permet de faire la régulation de processus thermique (dans notre cas,
régulation de température), Le fonctionnement de TCONT_CP est basé sur un algorithme de
régulation PID.

ENISo 31
IV.4.5 Bloc de donnée DB
Le bloc de donnée serve à sauvegarder les données du programme, il ne comporte pas des
instructions (figure 37)
Figure 37 Bloc de donnée
IV.4.6 Les Fonctions FC
Les fonctions sont des blocs de code sans mémoire. On a utilisé 10 blocs dans notre
programme tel que les suivant :
IV.4.6.1 FC1 : GRAFCET de fonctionnement de moteur
IV.4.6.2 FC2 : bloc de conversion (SCALE)
L’automate lit l’entrée analogique dans une plage de valeurs allant de 0 à 27648.
Ce bloc consiste à convertir cette entrée analogique en une valeur réelle exprimée en entité
physique entre une valeur limite inférieure et une valeur limite supérieure. Dans notre cas à la
sortie de bloc on va obtenir une valeur réelle (Figure 38).
Figure 38 Bloc SCALE

ENISo 32
La sortie de la mise en échelle est égale :
𝐎𝐔𝐓 = [(
𝐈𝐍 – 𝐊𝟏
𝐊𝟐– 𝐊𝟏
) ∗ (𝐇𝐈_𝐋𝐈𝐌– 𝐋𝐎_𝐋𝐈𝐌)] + 𝐋𝐎_𝐋𝐈𝐌
IN : valeur entière à l’entrée
HI_LIM : une limite supérieure
LO_LIM : une limite inférieure
K1= -27648, K2=+27648
IV.4.6.3 FC3 : bloc de conversion (UNSCALE)
Ce bloc permet de transformer une valeur réelle (exprimée en une unité physique) en une
valeur entière.
Pour commander l’actionneur, l’automate offrir une sortie entre 0 et 24 v, c’est une valeur
entière compris entre 0 et 27648 mais dans le programme nous avons utilisé des valeurs réelles
donc on a profité l’instruction s’appelle UNSCALE pour annuler la mise à l'échelle.
Figure 39 Bloc de conversion UNSCALE
La sortie d’annuler la mise en échelle est égale :
𝐎𝐔𝐓 = [(
𝐈𝐍 – 𝐋𝐎_𝐋𝐈𝐌
𝐊𝟐𝐇𝐈_𝐋𝐈𝐌– 𝐋𝐎_𝐋𝐈𝐌)
) ∗ (𝐊𝟐– 𝐊𝟏)] + 𝐊𝟏
Équation 2 Calcul de sortie de Bloc SCALE
Équation 3 Calcul de sortie de Bloc UNSCALE

ENISo 33
FC4 : GRAFCET de régulation PID
FC5 : GRAFCET de conduite
IV.4.6.4 FC6 : bloc de commutation
Ce bloc consiste à faire la commutation entre deux modes (production ou purge)
Cette commutation nécessite une instruction qui s’appelle MOVE, lorsqu’en travaille dans
un mode il faut copier la consigne dans la sortie et l’autre affiche le valeur 0
Figure 40 production ou purge
IV.4.6.5 FC7 : bloc de comparaison (ADD, SUB, < > ...)
Ce bloc permet de comparer la température réelle avec la consigne, par exemple dans notre
programme, nous voulons que la mise en marche du moteur se fait si la température de la zone
est supérieure à la consigne mois 20 degrés
Donc pour réaliser ce besoin, il faut utiliser l’instruction de soustraction qui permet de
soustraire l’entrée la valeur à l'entrée IN2 (20 °C) de la valeur à l'entrée IN1 (Consigne en °C)
et de lire la différence à la sortie OUT (OUT = IN1-IN2), et utilisé les instructions de
comparaison >= et < pour connaitre que la mesure est supérieure ou inférieure. (Annexe 7)
Figure 41 Programme de comparaison

ENISo 34
IV.4.6.6 FC8 : bloc de Conversion
Ce bloc a comme rôle est de convertir le pourcentage de la consigne de moteur en tour par
minute (rpm), c’est pour cela on a utilisé les Bloc de division et de multiplication
Figure 42 Bloc de conversion
𝑪𝒐𝒏𝒔𝒊𝒈𝒏𝒆 𝒓𝒑𝒎 =
𝑪𝒐𝒏𝒔𝒊𝒈𝒏𝒆 𝑴𝒐𝒕𝒆𝒖𝒓 ∗ 𝟐𝟔𝟎𝟎
𝟏𝟎𝟎
IV.4.6.7 FC9 : Bloc de métrage
Permet de calculer le métrage de câble, nous avons besoin de connaitre la vitesse linéaire de
la roue or que le Rayon égale à 20 mm.
V=RΩ et Ω=2π/T
Pour calculer la durée entre deux impulsions (la période T) nous avons utilisée l’instruction
TIME_TCK qui nous permet de calculer le temps de fonctionnement lorsque le capteur donne
une valeur 0.
IV.4.6.8 FC10 : bloc d’Alarme
Ce bloc permet de transférer les entrées numériques en bit mémoire à l’interface homme
machine IHM
Par exemple, dans le cas on appui sur le bouton d’urgence, le bit M113.1 excitera pour
permettre d’afficher une alarme dans IHM
Équation 4 Calcul de consigne RPM

ENISo 35
Figure 43 Bloc d'alarme
IV.5 Régulation de température
La régulation est un système automatique, permet de maintenir une consigne à un valeur fixe
quelle que soit les perturbations
Notre travail consiste à faire la régulation de température de chaque zone dans la machine
extrudeuse (6 zones), on veut maintenir la température à un valeur de consigne donnée
Donc on a besoin d’utiliser un régulateur de température PID,
Il y a les régulateurs PID analogique mais il coute beaucoup et il y a aussi les régulateur PID
numérique intégrer dans le programme TIA PORTAL comme TCONT_CP et TCONT_S
Nous choisissons le régulateur PID TCONT_CP parce que le dernier il génère une commande
continue ou pulsée, mais TCONT_S sert à donner des signaux de sortie binaires
Figure 44 Instruction TCONT-CP

ENISo 36
IV.5.1 Fonctionnement TCONT_CP
L'instruction TCONT_CP doit être appelée en utilisant une alarme cyclique OB35 pour
S7300. La consigne SP_INT et la mesure PV_IN doit avoir la même unité, dans notre projet on
a spécifié la consigne sous forme d’une valeur réel (valeur physique).
La figure suivante montre le schéma fonctionnel d’un PID
Figure 45 Schéma fonctionnel de TCONT-CP
Les actions P, I et D sont montées en parallèle et peuvent être activé ou désactivé cad il est
possible de paramétrer des régulateurs P, PI, PD et PI
IV.5.2 Commande par TCONT_CP
On a deux actionneurs, résistance d’échauffement (commande analogique) et le ventilateur
de refroidissement (commande numérique), le problème qu’on a une seule sortie.
Donc pour la commande de résistance, on a copié la valeur de réglage LMN (sortie en
pourcent %) dans une valeur réelle puis pour commander la résistance il faut convertir cette
valeur réelle en une valeur entière (c’est le rôle du bloc UNSCALE)
Figure 46 Instruction MOVE

ENISo 37
Pour la commande de ventilateur, on a une sortie s’appelle QPULSE, cette sortie convertit la
valeur de réglage LMN en une série d’impulsions
Durée d'impulsion = PER_TM * LMN /100
Par exemple si la valeur de réglage LMN = 30 %, QPULSE va prendre TRUE pour les trois
premiers appels et FALSE pour les sept appels suivants, et avec ce mode la sortie QPULSE
génère le signal PWM, mais le problème est que la sortie est toujours proportionnelle à la sortie
LMN qui commande la résistance.
Pour cette raison on a inversé QPULSE, c’est à dire si LMN = 0, le signal PWM va prendre
1, et avec cette idée on peut commander le ventilateur
N’oublie pas que les ventilateurs se met en marche si la mesure supérieure à la consigne +
5°C
La figure suivante montre la commande de ventilateur par détaille
Figure 47 commande ventilateur
IV.6 Création des vues sur WINCC
L’exécutif (runtime) est embarqué sur les pupitres operateur SIMATIC HMI. Les
fonctionnalités IHM et les capacités fonctionnelles dépensent de la configuration matérielle de
l’appareil.[12]
Deux versions de SIMATIC WinCC Runtime sont disponibles pour les plateformes PC :
✓ SIMATIC WinCC Runtime Advanced
✓ SIMATIC WinCC Runtime Professional
Équation 5 Durée d'impulsion

ENISo 38
Logiciel de visualisation SIMATIC WinCC Runtime Advanced
Solution de conduite et supervision sur PC pour systèmes monopostes au pied de machines.
Concepts étendus de maintenance avec fonctions de conduite, diagnostic, administration à
distance via internet/Internat en liaison avec une communication par courrier électronique.[12]
Logiciel de visualisation SIMATIC WinCC Runtime Professional
Système de conduite et supervision sur base PC pour procédé, opérations de fabrication,
machines et installations de tous les secteurs – des systèmes monopostes simples aux systèmes
multipostes avec serveurs redondants et solutions reparties multisites avec clients Web.
Fonctions industrielles pour la signalisation et l’acquittement d’évènements, l’archivage de
messages et de valeurs de mesure, la journalisation des données du procède et de configuration,
la gestion des utilisateurs.[12]
Dans notre projet on est choisi de travailler avec WinCC Runtime Professional Pour qu’on
exploite l’option de communiquer avec Internet.
IV.6.1 Intérêt de l’interface de supervision
La réalisation d’une interface via WinCC RT Professional nous aide à visualiser en temps
réelle le système et la communication entre l’opérateur et la machine
IV.6.2 Planification de création de vue :
Les principales étapes pour la création des vues (Interface graphique) ci- dissous est
nécessaire pour l’élaboration de la liaison Homme-machine :
- Fixer Le nombre de vue nécessaire et sa hiérarchie.
- Programmer la navigation entre les différentes vues.
- Fixer les modèles.
- Créer les vues.[2]
IV.6.3 Création des vues :
Une vue peut être constituée des éléments dynamique et statique selon les composants
existés.
Les éléments sont des objets graphiques qui permettent de former la présentation des
interfaces pour modéliser virtuellement les composants réels. En cliquant sur IHM, ensuite sur
‘’ajouter une vue’’.

ENISo 39
La figure suivante montre les étapes de création :
Figure 48 Création de vue
IV.6.4 Vues de process
IV.6.4.1 – Vue Principale
La vue Principale (figure 49) explique les principales vues de programme qui sont les
suivantes :
1- Extrudeuse : il est possible en cliquant sur le bouton de visionner le
fonctionnement de la machine Extrudeuse 30
2- Gestion de l’utilisateur : Ce module liste la liste des utilisateurs qui
sont (Administrateur, maintenancier, utilisateur)
3- Recette : Puisque la matière première de la machine est le PVC donc chaque PVC
a sa propre recette.
4- Visualisation de température : Au cours de fonctionnement de la machine la
température varie dans un intervalle bien spécifie pour cela cette vue nous montre
la variation de température de chaque zone.
5- Courbe : Visualisation de variation de température.
6- Alarme : Au cas de panne, une alarme s’affiche pour indiquer toutes perturbation.
7- Courbe PID : Pour la régulation de système, il faut régler La précision, la rapidité,
la stabilité du système.
8- Historique d’alarme : l’historique d’alarme mémorise toutes les alarmes.
1
2
3
4

ENISo 40
Ainsi qu’une option de choix de langue permet aux utilisateurs de modifier la langue de
programme.
9- Gestion de langue : Option pour choisir la langue souhaitée pour comprendre les
figures.
Figure 49 Vue Principale
IV.6.4.2 Extrudeuse 30 :
Ce module d’extrudeuse (Figure 50) nous permet de visualisez le fonctionnement de la
machine.
D’une part, la machine comporte 4 zones, chaque zone consiste de résistance qui est
modéliser par un rectangle pour chauffage, et ventilateur pour refroidissement de plus de ça 2
résistances à l’extrémité de la machine. Ainsi, la visualisation de Présence de PVC est indiquée
par un capteur à proximité capacitive qui est installé dans la Trémie.
On a ajouté deux boutons pour le choix de mode de fonctionnement désiré, un pour la
production normale de la machine et l’autre pour Purge c’est à dire lors de nettoyage de la
machine. De plus deux boutons attaché au moteur pour gérer la marche et l’arrêt de ce
composant.
Ainsi pour chaque fonction on a ajouté un bouton :
- Bouton Chauffage : lors le démarrage de la machine
- Bouton refroidissement
- Bouton Chauffage automatique : c’est pour régler la
date et l’heure de chauffage.
D’une autre part, pour faciliter aux utilisateurs le choix de recette liée au PVC utilisé on a ajouté
un tableau à droite de la figure.

ENISo 41
Figure 50 Extrudeuse 30
IV.6.4.3 Gestion des utilisateurs
Est un module de gestion des utilisateurs (Administrateurs, Maintenancier, Ouvrier) aux
autres modules de programme, qui est accessible seulement en mode administrateur. Il est
interdit aux ouvriers d’ouvrir cette vue (figure 51).
L’administrateur peut :
-Ajouter des utilisateurs.
-Supprimer des utilisateurs.
-Modifier l’utilisateur
Figure 51 Gestion des utilisateurs

ENISo 42
En effet chaque utilisateur est identifié par un nom d’utilisateur et un mot de passe, lorsque
l’utilisateur appuyé sur le bouton de connexion une fenêtre (Figure 52) s’affiche pour lui donner
l’accès aux vues :
Figure 52 Connexion Système
IV.6.4.4 Vue de Courbe
Pendant le fonctionnement de la machine on va visualiser la variation de la consigne, mesure
réelle captée par le capteur et la valeur de réglage comme il est montré dans la figure suivante.
Chaque zone a sa propre courbe pour la visualisation, en cliquant sur le bouton vous pouvez
aller à la courbe désirée de chaque zone.
Figure 53 vue de Courbe

ENISo 43
IV.6.4.5 Vue d’alarmes
L’alarme se déclenche par le pupitre lorsque l’état change de 0 à 1 à l’intérieur de l’API.
Pour cela, nous utilisons des alarmes de type TOR dans notre application.
Afin de garantir que l’utilisateur qui contrôle la machine a pris en considération les alarmes
déclenchées, on a rendu l’acquittement des alarmes nécessaire.
L’utilisateur fixe un moyen pour acquitter : - acquittement dans la fenêtre des alarmes
Nous utilisons dans notre application la classe « ERREUR », le principe de cette classe qu’il
faut acquitter les alarmes, le processus des alarmes et leurs apparitions sont comme suit :
Lorsque l’alarme est vraie, la vue s’affiche, et lorsque l’utilisateur a acquitté la fenêtre
disparait. L’accès pour cette vue (figure 54) est accessible pour l’administrateur et
maintenancier uniquement.
Figure 54 Vue d’Alarmes
IV.6.4.6 Vue d’Historique d’alarme
Dans chaque application l’historique d’alarme est nécessaire pour garantir la production
normale d’une machine sans perturbation.
Cet onglet aide l’administrateur à vérifier toutes les alarmes produites au cours de la journée
et corriger tous les problèmes s’ils existent
Seul l’administrateur et maintenancier ont le droit pour l’accès à cette vue.
Figure 55 Vue d’Historique d’alarme

ENISo 44
IV.6.4.7 Courbe PID
Afin d’améliorer les performances d’un système, il faut régler PID de système pour assurer
une stabilité parfaite, une rapidité et précision Idéale. Pour cette raison on va suivre la régulation
PID en visualisant la variation de gain statique, Intégrateur proportionnel et dérivateur
proportionnel dans les six zones.
Figure 56 Vue de Courbe PID
IV.6.4.8 Vue de Recette
La matière première de notre machine est le PVC donc pour chaque PVC on va spécifier une
recette qui comporte : Les consignes de 6 zones. Cette figure montre comment une recette est
enregistré pour l’utiliser comme il est expliqué dans la figure 51 de plus on peut consulter le
dernier utilisateur et dernier date (Figure 57)
Figure 57 Vue de Recette

ENISo 45
IV.6.4.9 Gestion des langues
La langue est une option très importante pour n’importe quel domaine et la Société KBE
Elektrotechnik est une Entreprise Tunis-Allemagne, dans ce cas l‘interface graphique doit être
disponible en différentes langues. Pour cette raison on a créé un module destiné au choix des
langues. Les langues disponibles sont : Français, Anglais et Allemand.
Figure 58 Gestion des langues
IV.7 Les solutions innovantes de services
IV.7.1 Introduction
Au cours de notre rapport on a expliqué les différentes étapes de programmation TIA Portal
V14 et l’interface graphique crée via WinCC Professionnel, dans cette partie on va expliquer la
nouvelle révolution de l’industrie 4.0 qui est la communication homme-machine en intégrant
l’internet dans notre travail.
En effet, le Web Navigateur et WebUx sont des solutions de siemens permettent de superviser
les installations mais aussi de les contrôler via internet ou intranet grâce à des panneaux
operateur, smartphones, tablettes tactiles ou PDA.[14]
Figure 59 connexion internet des automates [14]

ENISo 46
IV.7.2 Différence entre Internet et Intranet
« Internet » : Un réseau ouvert
Internet est le réseau informatique mondial que tout le monde connait. Il correspond à une
interconnexion d’un grand nombre de machines entres-elles.
Le point commun de tous ces services est le protocole IP (Internet Protocol) qui assure la
communication entre toutes ces machines via un navigateur et une connexion.[13]
« Intranet » : Un réseau Interne
Un intranet est un ensemble de services Internet (par exemple un serveur Web, un serveur
de messagerie, un serveur de fichiers) mais à l’échelle d’un réseau local.
On utilise donc des technologies internet qui reposent sur le fameux protocole IP mais à
l’échelle du réseau de l’entreprise. Ce réseau privé n’est pas visible du réseau internet.
Sa particularité est donc d’adopter les grands standards internet mais de manière privée.
L’intranet est particulièrement adapté pour le travail collaboratif.[13]
IV.7.3 Web Navigateur
On utilise WinCC Web Navigator dans WinCC Runtime Professional pour surveiller et
contrôler le projet WinCC via Internet/ intranet.
Le module complémentaire "Web Navigator" comprend les composants suivants :
● Server WinCC Web Navigator
● WinCC Web Configurator
● Client WinCC Web Navigator
● WinCCViewerRT [15]
IV.7.3.1 WinCC Web Navigator Server
Le serveur Web Navigator est installé sur un ordinateur avec WinCC Runtime Professional.
IV.7.3.2 WinCC Web Configurator
Le serveur Web Navigator a besoin du service IIS (Microsoft Internet Information Service) pour
pouvoir communiquer avec les clients Web Navigator. IIS est configuré et géré avec WinCC
Configurateur Web. [15]
On peut définir un écran de démarrage et une langue différente pour chaque utilisateur. En
assignant un utilisateur autorisations, un accès évolutif à différentes zones et fonctions du projet
est mis en œuvre pour les différents utilisateurs.[15]
IV.7.3.3 WinCC Web Navigator Client
Le client Web Navigator est lancé via MS Internet Explorer avec l’option ActiveX activé

ENISo 47
IV.7.3.4 WinCCViewerRT
Au lieu d’Internet Explorer, on peut utiliser l’afficheur Web "WinCCViewerRT" pour
visualiser le projet WinCC (l’application "WinCCViewerRT.exe" utilise sa propre
communication pour accéder au serveur Web Navigator).
WinCCViewerRT présente les avantages suivants :
● Utilisation de clients mobiles à consommation électrique limitée, tels que des ordinateurs de
poche, PDA.
● Toutes les applications sont situées sur le serveur dans un environnement sécurisé.
● Administration simple et centrale et maintenance du système.
● Prise en charge de différents systèmes d'exploitation, par exemple Windows CE, Windows
95.[15]
IV.7.4 Protection du réseau
Pour protéger contre les attaques d’Internet, le Siemens utilise deux pares-feux dans ce cas.
1er
Firewall : protection contre les attaques sur le réseau Internet
2eme
Firewall : protection contre les attaques sur le réseau Intranet [15]
La figure suivante explique la différence entre la protection de réseau internet et réseau
intranet.
Figure 60 Protection de réseau [15]
IV.7.5 Les modes de connexion Internet
Dans la suite on va expliquer les trois modes de connexion de l’interface WinCC
Professionnel avec l’internet.
IV.7.5.1 Configuration du système (Web Navigator) (RT Professional)
Le PC serveur et le PC client sont interconnectés via TCP / IP.
Sur le PC serveur il faut installer : Internet Information Service, Le serveur WebNavigator,
Une clé de licence est installée, WinCC Runtime Professional

ENISo 48
Sur le PC client il faut installer : Internet Explorer version 8.0 ou supérieure est installé Ou
WinCCViewerRT.
Procédure de base
Les configurations suivantes sont requises pour configurer un système WebNavigator :
1. Configurez le projet WinCC dans le portail TIA.
2. Transférer le projet WinCC sur le PC serveur. Si le PC de configuration et Web Navigator
sont interconnectés, transférer le projet WinCC à l’aide de la commande "Charger dans appareil
> Logiciels (tous) ".
3. Configurez la page Web Navigator sur le serveur WebNavigator.
4. Utilisez le projet WinCC.
Configuration des paramètres d'exécution (WebNavigator) (RT Professional)
On peut configurer le comportement au moment de l'exécution dans l'éditeur "Paramètres
d'exécution".
Procédure à suivre :
1- Ouvrez l'éditeur "Paramètres d'exécution> Navigateur Web
2- Pour utiliser le motif "WinCC Classic", activez le bouton "Utiliser le motif" WinCC-
classic ".
Figure 61 Navigateur web
IV.7.5.2 Configuration du serveur Web Navigator (RT Professional)
L’application WinCC web configurator nous permet la création de site web pour la
communication de l’interface avec PC ou PDA. La figure suivante montre les coordonnées
nécessaires pour la création de site tel que l’adresse IP de PC

ENISo 49
Figure 62 WinCC Web Configurator
Après la configuration de ces paramètres on se connecte en tapant l’adresse IP de PC dans la
barre de lien du navigateur Internet Explorer pour qu’une page (Figure 63) s’ouvre. Ce page
permet à l’utilisateur de s’identifier en tapant le nom d’utilisateur et le mot de passe qui sont
enregistré dans la base de données de TIA-Portal
Figure 63 Identification Web
Nom d’utilisateur
Mot de
passe
Adresse IP

ENISo 50
IV.7.5.3 Projets d'exploitation avec WinCCViewerRT (RT Professional)
Configuration de WinCCViewerRT (RT Professional)
WinCC admet un module qui aide l’opérateur à se connecter aux interfaces appelé
WinCCViewerRT, Dans la suite (Figure 64) on va expliquer comment on configure les données
nécessaires pour accéder aux vues.
Figure 64 Configuration WinCCViewerRT
Après que la configuration est faite la connexion au site web est activé et la vue principale
s’affiche.
Figure 65 Vue principale à travers WinCCViewerRT

ENISo 51
IV.7.5.4 Configuration des écrans WinCC pour WebUX
WinCC WebUX a été développé pour une utilisation indépendante des appareils sur les
smartphones, tablettes, PC et autres appareils mobiles. Pour utiliser WebUX, aucune
installation côté client n'est requise. [15]
On doit configurer les écrans pour WebUX (Figure 66) afin qu'ils puissent être exécutés sur
le navigateur Web
1. Sélectionnez la commande "Accès Web> WebUX" dans le menu contextuel.
2. Activer l’accès webUX pour l’utilisateur et choisissez l’écran d’accueil
Figure 66 Configuration WebUX
3. Ouvrez logiciel SCADA WebUX Configuration manager
- Cliquer sur Reprendre la configuration (Une fenêtre apparaitre)
Figure 67 WinCC WebUX Configurator

ENISo 52
Maintenant, On doit sélectionner un certificat existant :
- Il faut ouvrir IIS (Gestionnaire des services internet) pour créer un nouveau
certificat : IIS > Certificats de serveur
(Voir l’annexe 9 pour plus de détaille)
- Cliquer sur OK puis quitter WebUX Configurator
Maintenant un site WinCCWebUX été créé dans IIS, et pour la suite on peut ouvrir l’interface
WinCC sur des tablettes, des PC et les téléphones intelligents. Une fenêtre (Figure 68) s’ouvre.
Et l’interface s’affiche (annexe 8).
Figure 68 WinCC WebUX Login
IV.7.5.5 Comparaison entre WebUX et Web Navigator
WebUX WebNavigator
Basé sur les normes Web généralement
établies
. Basé sur la technologie ActiveX
de Microsoft.
Peut être utilisé quel que soit le
navigateur
. Ne supporte que Microsoft
Internet Explorer
Fonctionne sur une grande variété de
périphériques, indépendamment de
système d’exploitation, par exemple sur
des tablettes, des PC et les téléphones
intelligents.
Ne fonctionne que sur les
ordinateurs Windows.

ENISo 53
Ne nécessite pas d'installation client . Nécessite une installation client.
Les droits d'utilisateur par défaut sont
suffisants.
Nécessite l'installation de droits
d'administration.
Tableau 6 Comparaison entre WebUX et Web Navigator
IV.8 Conclusion
Ce chapitre est le plus volumineux dans notre rapport, Il englobe les trois grandes parties de
ce rapport. La première partie décrit la démarche de l’élaboration de grafcet qui est le plus
important car il explique le fonctionnement de la machine, ensuite on a traduit ces graphes en
une langage plus compréhensible c’est la programmation sur un logiciel d’automatisation qui
est TIA-Portal V14 utilisé pour notre projet.
La deuxième partie de cet ouvrage est une partie plus détaillée du fonctionnement. Dans
cette partie on a créé une interface graphique (un ensemble des vues, chaque vue modélise une
partie de la machine). La troisième partie, est une partie très importante car c’est une méthode
qui ne cesse d’évoluer dans le domaine de l’automatisation. On a connecté l’interface de WinCC
Professional avec Internet/internat.

ENISo 54
V. Chapitre : Simulation et validation de Programme
V.1 Introduction
Pour piloter notre extrudeuse 30, nous avons réalisé un programme sur TIA-Portal V13 de
SIEMENS comme elle été décrit dans le chapitre précédente.
Dans ce chapitre on va vérifier la cohérence de notre programme, en chargeant ce dernier
dans l’automate et faire la simulation.
V.2 Réalisation
Après qu’on finit la création de projet et la configuration des matérielles on va simuler notre
programme crée sur TIA-Portal pour vérifier l’harmonie des Blocs et de toute le programme,
on cite les étapes et le résultat dans la suite.
V.2.1 Interface de communication PC-API
La communication entre le PC et l’API permettre l’échange des données (émission et
réception) entre WINCC et TIA PORTAL V14
On a plusieurs types de communication qui peut être utilisés :
✓ Interface MPI (Multi Point Interface)
✓ Profibus
✓ Industriel Ethernet
✓ TCP/IP
❖ Dans ce projet la communication se fait via une interface PROFIBUS DP pour
communiquer entre le PC et l’API. En fait l’interface PROFIBUS DP, elle a une
vitesse plus rapide Vitesse =12 Mégabits/s que l’interface MPI
Figure 69 Interface PROFIBUS DP

ENISo 55
❖Le materiel qui sert à charger le programme et transférer les donnée est : PC
Adapter USB. En effet, pour q’un PC ordinaire puisse communiquer avec un
automate, on doit utiliser un adaptateur parceq’il ne disposent pas de port Profibus ou
MPI et encore vue que de nombreux ordinateurs portables ont des ports USB et pas
de ports series, les adaptateurs PC recente se branchent sur les PCs via USB comme
dans notre cas.[16]
La figure suivante illustre la communication via l’adaptateur.
Figure 70 PC Adapter USB
V.2.2 Simulation du programme
Le test est une étape nécessaire pour vérifier le bon fonctionnement de programme, le
logiciel TIA PORTAL V14 adéquat pour le test est l’outil de simulation S7-PLCSIM V14.
La simulation du programme est essentielle avant qu’on implémente ce projet dans
l’automate. En effet, le Simulateur PLCSIM a le rôle d’un automate virtuel qui a pour rôle
de vérifier le programme et détecter les erreurs dans les blocs. Aussi on est besoin au forçage
de différentes paramètres.
Pur accéder au simulateur on suit les étapes suivantes :
✓ Activer le simulateur en activant le bouton de Simulation comme il indique la figure
suivante
Figure 71 Simulation de programme
Démarrer la
simulation

ENISo 56
✓ Lorsque on démarre la simulation de programme une fenêtre (Figure 72) s’affiche
pour charger le programme
Figure 72 Chargement de programme
✓ Insérer les mementos
✓ Appuyer sur le mode « RUN » ou « RUN-P » du simulateur
Figure 73 Simulateur
Charger le
programme
Charger
tous les
blocs
Vérifier le type de
communication
RUN-P
RUN

ENISo 57
Une fois que le programme est chargé et la simulation commence sans erreur la vue qui
s’ouvre par la suite s’affiche avec des voyants verts a cote de chaque bloc.
Figure 74 Vérification de bon fonctionnement des blocs
V.3 Chargement de programme
Après la vérification de programme et après que la simulation via PLCSIM est réussie.
Maintenant c’est le temps pour charger le programme dans l’automate et faire le test sur le plan
pratique.
Le chargement est réalisé selon les étapes suivantes :
• Communication WinCC et API
La communication se fait par l’éditeur « connexions » de WinCC. Elle est nécessaire pour la
lecture/écriture des variables de l’automate
A l’aide de cette connexion on assume que chaque variable utiliser sur l’interface a été
enregistrer dans l’éditeur “variable“ de WinCC.
Figure 75 Communication WinCC et API

ENISo 58
• Comme notre automate est de type modulaire donc il est nécessaire d’ajouter un
module d’alimentation. En effet, il faut lier le neutre de l’alimentation avec le
‘commun’ de l’automate. De cette façon nous avons choisi le 0V comme référence.
La figure suivante illustre le câblage effectue entre l’automate et l’alimentation
Figure 76 Câblage automate et alimentation
• Il faut mettre l’automate sur le mode STOP et non pas sur le mode RUN
• Il faut créer une liaison directe entre l’automate S7-300 et le logiciel TIA-Portal V14,
le but de faire c’est que le TIA-Portal peut lire les coordonnés qui se trouvent dans la
base de données de l’automate.
• Lier le PC avec l’automate en utilisant l’adaptateur cité précédemment.
Pour qu’on puisse créer une liaison, on choisit notre PLC, le mode de liaison PROFIBUS et
tout ça via la carte PLCSIM, la figure ci-dessous est une modélisation de la liaison entre PLC
et HMI.
Figure 77 Ajuster les données

ENISo 59
✓ Finalement, charger le programme
Figure 78 Chargement du programme
V.4 Conclusion
La nouvelle solution de changer la partie commande de microcontrôleur a une solution à base
d’automate de type S7-300 présente une stratégie adéquate pour être en harmonie avec
l’évolution des entreprises pour commander la machine. Cette automatisation doit être sur le
plan réelle mais le manque de matérielle malheureusement présente un grand obstacle pour
continuer la réalisation de partie pratique.

ENISo 60
Conclusion générale
Ce projet était une opportunité pour nous pour enrichir nos acquis dans le domaine de
l’industrie. Il nous a donné l’occasion de se familiariser avec le domaine de l’automatisme.
Dans ce travail, la tâche qui nous a confié est d’automatiser une extrudeuse 30 via un
automate modulaire de type S7-300 et mise en face d’une interface Homme-Machine.
Ainsi, nous avons prévu de remplacer la partie commande de la machine qui est commandé
par un microcontrôleur par un automate S7-300.
Nous avons validé notre travail par une simulation virtuelle via PLCSIM et la mise en face
d’une interface Homme-Machine via WinCC Professional.
Une partie très importante était créé, on a assuré la supervision de l’interface via la connexion
Internet/Intranet à travers le PC ou un téléphone portable et même par un site web qui permet
d’effectuer un contrôle à distance.
De plus des autres logiciels sont nécessaires pour achever notre travail (SolidWorks Electrical
3D, EDITSab, TIA-PortalV14)
Pour conclure, ce projet nous a donnée l’occasion d’étudier un problème et de le résoudre, de
maitriser l’ingénierie avec un groupe de professionnel et d’appliquer nos acquises théoriques.
Mais, en plus de ces aspects techniques, ce projet est une opportunité pour être conscience des
caractéristiques humaines d’un vrai ingénieur.
Perspective :
-Signalisation par des messages (SMS) en cas d’alarme.

AUTOMATISATION D’UNE MACHINE EXTRUDEUSE ET MISE EN PLACE D’UNE INTERFACE HOMME-MACHINE

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