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DEDICACES
À ma chère mère Mme. EL MOHADDIT Charifa : Pour votre tendresse, votre
amour et vos prières, j’ai appris avec toi maman les valeurs de la vie, merci pour
ce que vous êtes, pour ce que vous avez fait de moi, aucune dédicace ne saurait
exprimer mon profond amour, ma vive gratitude et mon estime attachement.
‘ Tout ce que je suis n’est en fait que le reflet de votre âme, et le fruit
de votre bonté et sacrifice‘
À mon cher père M. KALLIDA Mohamed : En reconnaissance des sacrifices
consentis avec dévouement pour mon éducation et ma formation, pour votre
soutien financier, moral et humain tout au long de mes études et de ma vie, vous
resterez toujours une référence à mes yeux.
‘Aucune dédicace ne saurait exprimer, à sa juste valeur, toute ma
reconnaissance, mon respect et surtout mon profond amour’
A mes chers frères M. KALLIDA Ilyass et M. KALLIDA Tarik : Pour votre
affection, votre tendresse, votre fraternité, je vous souhaite une heureuse vie et
un bel avenir.
À ma chère nièce Iness : Pour qui je souhaite un brillant avenir, beaucoup de
succès et de réussite.
À ma chère enseignante et amie Mlle. SENNARIA Imane : Pour votre soutien,
votre appui tout en long de mon cursus, je vous souhaite une longue vie avec tout
le bonheur du monde.
A tous ceux qui me sont chers et que je n’ai pas cité,
Je dédie ce modeste travail.
KALLIDA Soufiane
A ma très chère mère Yadin Naima
Affable, honorable, aimable : Tu représentes pour moi le symbole de la bonté
par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas
cessé de m’encourager et de prier pour moi. Ta prière et ta bénédiction m’ont
été d’un grand secours pour mener à bien mes études. Aucune dédicace ne
saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les
sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance, durant mon
enfance et même à l’âge adulte. Tu as fait plus qu’une mère puisse faire pour
que ses enfants suivent le bon chemin dans leur vie et leurs études. Je te dédie
ce travail en témoignage de mon profond amour. Puisse Dieu, le tout puissant,
te préserver et t’accorder santé, longue vie et bonheur.
A mon Père Moradi Mohamed
Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le
respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournis
jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit de tes
sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma formation.
A ma très chère sœur Fadwa, son mari Omar et leur enfant JAD.
En témoignage de l’attachement, de l’amour et de l’affection que je porte pour
vous. Vous êtes toujours dans mon cœur. Je vous remercie pour votre hospitalité
sans égal et votre affection si sincère. Je vous dédie ce travail avec tous mes
vœux de bonheur, de santé et de réussite.
A mes frères et sœurs, à mes copines et à toutes la promo de l’EMSI, pour
leurs compréhensions, leurs soutiens, leurs tendresses....
Qu'ils trouvent ici l'expression de ma reconnaissance.
Que ce modeste travail vous honore et vous témoigne mes reconnaissances.
MORADI Achraf
REMERCIMENTS
Tout d'abord, nous adressons nos remerciements à notre professeur M.FATEMI
Abdelilah qui nous a aidé dans notre recherche de stage et nous a permis de
postuler dans cette entreprise qui était en totale adéquation avec nos attentes.
Nous tenons à exprimer toute notre gratitude à M. NAJIMI Brahim, notre
encadrant interne, pour sa persévérance dans le suivi du stage, ses
encouragements et surtout pour son soutien psychologique motivant qui nous
ont permis de mener à bien ce projet.
Nous sommes reconnaissants à notre parrain de stage M. DRISSI Sâad, pour nous
avoir attribué ce projet, pour ses conseils, orientations et instructions durant la
période du stage, et singulièrement pour le partage de son expérience.
Nous sommes grés envers M. ETTOUHAMI Ahmed, M.BENAYADA Mourad et
M.TALBANI Rachid (Ingénieurs SIEMENS) pour leurs conseils précieux tout au
long de la réalisation de ce projet.
Nous remercions aussi très sincèrement, les membres du jury de s’être intéressé
à ce travail et d’avoir bien voulu accepter de faire partie de la commission
d’examinateurs pour juger la qualité de notre projet.
Nous adressons également nos mercis, au corps professoral de l’EMSI, qui nous
a données les bases de la science de l’ingénierie, durant ces cinq années de dur
labeur.
Nous remercions vivement tout le personnel de SIEMENS SA et spécialement M.
MRANI, M. KHERASS, pour leur sympathie qu’ils nous ont adressé au cours de
cette période de stage, ainsi que pour leurs précieuses explications.
A toutes ces personnes : MERCI
RESUME
Pour des procédés exigeant des configurations d’automatismes redondantes, SIEMENS dispose
d’une architecture matérielle très performante sur le plan technique, mais très couteuse en terme
de temps de développement nécessaire à sa mise en œuvre logicielle, ce surcoût est dû à la non
disponibilité des bibliothèques logicielles appropriées. Ce projet vise donc à optimiser l’usage
de cette configuration à travers le développement d’une bibliothèque des blocs technologiques
des automatismes et de supervision adaptée à la nouvelle suite logicielle TIA Portal. Ce rapport
présente toutes les étapes suivies pour la réalisation de ce projet, allant de la définition de la
problématique, passant par le choix et la mise en œuvre de la solution adoptée, pour aboutir à
la réalisation de la bibliothèque de base. Cette bibliothèque sera mise en pratique dans un projet
détenu par SIEMENS, celui de la restructuration des convoyeurs à JORF LASFAR.
Mots clés : Automatismes redondants – SIMATIC S7_400H – SIMATIC COMFORT PANEL
– STEP7 – TIA Portal - Temps de développement - Bibliothèque logicielle – Blocs d’affichage.
ABSTRACT
For processes requiring automation of redundant configurations, SIEMENS offers a high-
performance hardware architecture technically, but very costly in terms of development time
required for its software implementation, this additional cost is due to the unavailability
appropriate software libraries. This project aims to optimize the use of this configuration
through the development of a library of technological blocks automation and supervision
adapted to the new TIA Portal software suite. This report shows all the steps followed for this
project, from problem definition, through the selection and implementation of the solution,
leading to the achievement of the basic library. This library will be put into practice in a project
held by SIEMENS, the restructuring conveyors at JORF LASFAR.
Keywords: Redundant Controllers - SIMATIC S7_400H - SIMATIC COMFORT PANEL -
STEP 7 - TIA Portal - Development time - Software Library - Faceplates.
‫ملخص‬
‫بـأحــد‬ ‫عـطـب‬ ‫وقـع‬ ‫مـا‬ ‫(إذا‬ ‫اإلزدواجـيـة‬ ‫إمـكـانـيـة‬ ‫يـتـيح‬ ً‫ا‬‫عـتـاد‬ ‫تـتـطـلـب‬ ‫اللـتـي‬ ‫األتـمـاتـيـزمـات‬ ‫يـخـص‬ ‫فـيمـا‬
‫مـمـتـازة‬ ‫هـيـكـلـة‬ ‫سـيـمـنـس‬ ‫شـركـة‬ ‫لــدى‬ ،)‫ألـي‬ ‫بـشـكـل‬ ‫الـمـهـمـة‬ ‫عـنـه‬ ‫يـنـوب‬ ‫الـذي‬ ‫الـجـهـاز‬ ‫يـتـولـى‬ ‫األجـهـزة‬‫تـقـنـيا‬
‫يــــحـول‬ ‫الـبـرمـجـيـــــة‬ ‫اـلمـوارد‬ ‫عـلـى‬ ‫التــــوفــر‬ ‫عــــدم‬ .‫النظم‬ ‫لـهـــذه‬ ‫بالـنـسـبـة‬ ‫إقـتـصـاديـــا‬ ‫مـكـلـفـة‬ ‫وغـيـر‬‫دون‬
‫الـهـيـكــــلـة‬ ‫هذه‬ ‫اسـتـثـمـــــار‬.
‫اإل‬ ‫أليــــــات‬ ‫تـــــوفـــيـر‬ ‫إلى‬ ‫يـــهـــــدف‬ ‫هذا‬ ‫الـــتـــخـــرج‬ ‫بـــــحــــت‬‫هـــذه‬ ‫إلســـتـــــــلال‬ ‫شـــــتــــــال‬
‫الـم‬ ‫تـطـويـــر‬ ‫من‬ ‫مـكـن‬ ‫الـمــقـتـرح‬ ‫الحـل‬ .‫بـــرمــجـــيــة‬ ‫مـــكـتـبــــة‬ ‫تــطـوـيـــر‬ ‫طـــريــق‬ ‫عن‬ ،‫الـــهــيـــكـــلـــة‬‫كـتـبـة‬
‫سـلـفا‬ ‫الـمـحـددة‬ ‫األجـــل‬ ‫قـبـل‬.
‫هذه‬ ‫تطبيق‬ ‫تم‬ ‫حيت‬ ‫األصفر‬ ‫بالجرف‬ ‫الفوسفاط‬ ‫ناقلات‬ ‫هيكلة‬ ‫إعادة‬ ‫مشروع‬ ‫في‬ ‫اإلسهام‬ ‫في‬ ‫الـــمـتـبـقـي‬ ‫الـوقـــت‬ ‫إسـتــــــل‬.‫المكتبة‬
SOMMAIRE
RESUME....................................................................................................................................i
ABSTRACT ..............................................................................................................................ii
SOMMAIRE............................................................................................................................iii
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1
PARTIE 1 - DEVELOPPEMNT D’UNE BIBLIOTHEQUE POUR UNE
CONFIGURATION REDONDANTE OPTIMALE............................................................. 3
CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCUEIL............................. 4
I.1 Le Groupe SIEMENS ....................................................................................................... 5
I.1.1 Présentation de SIEMENS AG .................................................................................. 5
I.1.2 Dates marquantes....................................................................................................... 5
I.1.3 Chiffres clés ............................................................................................................... 6
I.1.4 Présence mondiale ..................................................................................................... 8
I.2 SIEMENS Maroc.............................................................................................................. 8
I.2.1 Présentation de SIEMENS SA................................................................................... 8
I.2.2 Historique [4]............................................................................................................. 9
I.2.3 Secteurs d’activité [5] ............................................................................................. 10
I.2.4 Réalisations phares [6]............................................................................................. 13
I.2.5 Les projections......................................................................................................... 14
I.3 Conclusion ...................................................................................................................... 15
CHAPITRE II : SITUATION DES PROPOS ET PROBLEMATIQUE.......................... 16
II.1 Situation des propos....................................................................................................... 17
II.1.1 Architecture typique ............................................................................................... 17
II.1.2 Spécifications procédés : Redondance ................................................................... 18
II.1.3 API redondant SIEMENS....................................................................................... 19
II.1.4 IHMs supportant la redondance SIEMENS............................................................ 20
II.1.5 Les configurations possibles................................................................................... 22
II.1.6 Critère économique................................................................................................. 22
II.1.7 Contrainte technique............................................................................................... 24
II.1.8 Bibliothèques.......................................................................................................... 27
II.2 Problématique................................................................................................................ 30
II.3 Planification initiale....................................................................................................... 31
II.4 Conclusion..................................................................................................................... 32
CHAPITRE III : SOLUTIONS ENVISAGEABLES ET MISE EN ŒUVRE DE LA
SOLUTION RETENUE ........................................................................................................ 33
III.1 Passerelle entre STEP7 v5.5 et TIA Portal................................................................... 34
III.2 Développement de la bibliothèque............................................................................... 36
III.2.1 Solution intuitive................................................................................................... 36
III.2.2 Solution demandée ................................................................................................ 36
III.2.3 Solution proposée.................................................................................................. 39
III.3 Les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre..................................................... 41
III.3.1 Structure des programmes..................................................................................... 41
III.3.2 Le nombre d’erreurs.............................................................................................. 42
III.3.3 Les principaux sources d’erreurs........................................................................... 42
III.3.4 Le résultat.............................................................................................................. 48
III.4 Avantages..................................................................................................................... 50
III.5 Conclusion.................................................................................................................... 50
PARTIE 2 - CONTRIBUTION AU REVAMPING DES CONVOYEURS DE
PHOSPHATES A JORF LASFAR : Contrôle des tableaux MCC (Motor Control
Center) du poste PR-BIS ....................................................................................................... 51
CHAPITRE IV : CONTEXTE ET CAHIER DES CHARGES......................................... 52
IV.1 Présentation du projet................................................................................................... 53
IV.1.1 Les parties prenantes............................................................................................. 53
IV.1.2 Lieu du projet........................................................................................................ 55
IV.2 Périmètre de la contribution......................................................................................... 61
IV.3 Cahier des charges ....................................................................................................... 64
IV.4 Conclusion ................................................................................................................... 65
CHAPITRE V : LISTE DES ENTREES / SORTIES ET ARCHITECTURE DE
CONTROLE........................................................................................................................... 66
V.1 Liste des entrées/sorties................................................................................................. 67
V.1.1 Types de tiroirs....................................................................................................... 67
V.1.2 SIMCODE.............................................................................................................. 70
V.1.3 Recensement des tiroirs.......................................................................................... 72
V.1.4 Nombre d’entrées/sorties totales ............................................................................ 73
V.2 Architecture de contrôle ................................................................................................ 74
V.2.1 L’API...................................................................................................................... 75
V.2.2 L’IHM .................................................................................................................... 75
V.2.3 Les châssis déportés ............................................................................................... 76
V.3 Conclusion..................................................................................................................... 79
CHAPITRE VI : CONFIGURATION, PROGRAMMATION ET SUPERVISION ...... 80
VI.1 Configuration du matérielle ......................................................................................... 81
VI.2 Adressage..................................................................................................................... 88
VI.3 Programmation des blocs............................................................................................. 89
V.1.1 FDR : FB 700 ......................................................................................................... 89
V.1.2 FWD : FB 701 ........................................................................................................ 90
V.1.3 SSD : FB 702.......................................................................................................... 90
V.1.4 DD : FB 703 ........................................................................................................... 91
VI.4 Programmation des colonnes ....................................................................................... 92
VI.5 Supervision................................................................................................................... 93
VI.5.1 Configuration ........................................................................................................ 93
VI.5.2 Conception des écrans........................................................................................... 95
VI.5.3 Faceplates.............................................................................................................. 96
VI.5.4 Ecrans de supervision............................................................................................ 99
VI.6 Prix du matériel et des prestations ............................................................................. 107
VI.7 Conduite du PFE ........................................................................................................ 108
VI.8 Conclusion ................................................................................................................. 109
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................. 110
LISTE DES FIGURES......................................................................................................... 111
LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................... 117
LISTE DES ABREVIATIONS ........................................................................................... 119
WEBOGRAPHIE................................................................................................................. 120
ANNEXES............................................................................................................................. 121
ANNEXE A : Masques pour la lecture d’un bit d’un mot................................................. 121
ANNEXE B : Masques pour l’écriture dans un bit d’un double mot ................................ 123
ANNEXE C : Code SCL du bloc analogique .................................................................... 125
ANNEXE D : Liste des départs du POSTE PR-BIS.......................................................... 138
ANNEXE E : Liste matérielle du SNCC générale............................................................. 141
ANNEXE F : Liste matérielle de l’architecture de contrôle des départs moteurs ............. 145
ANNEXE G : Table d’adressage du châssis_1_220V ....................................................... 147
ANNEXE H : Diagramme CFC de la colonne 1 du tableau 1 ........................................... 157
1
INTRODUCTION GENERALE
Le grand principe gouvernant la passation des projets industriels, veut que les marchés soient
passés avec concurrence. A cette fin, les pouvoirs adjudicateurs peuvent faire recours au mode
de passation des marchés par appel d’offre. L'appel d'offres implique l'attribution du marché au
soumissionnaire qui a remis l'offre régulière la "mieux-disante", soit la plus intéressante au vu
des critères d'attribution définis par le pouvoir adjudicateur. Le caractère intéressant de l'offre
ne dépend donc pas seulement de son prix, même si celui-ci peut figurer parmi les critères
d'attribution. D'autres critères sont en effet pris en compte; on peut en dresser une liste
exemplative: la qualité des produits ou prestations, la valeur technique, le caractère esthétique
et fonctionnel, le service après-vente et l'assistance technique, la date de livraison et le délai de
livraison ou d'exécution.
La rivalité entre les entreprises soumissionnaires les pousse à investir considérablement dans la
recherche et développement pour disposer d’équipements de pointes répondant ainsi aux
exigences techniques et qualitatives de leurs solutions, sauf qu’à performances égales, le coût
global de la solution se présente alors comme étant le facteur déterminant de sa compétitivité.
Hormis le prix du matériel utilisé, les frais de chantier et de la main d’œuvre, le coût global du
projet est constitué en grande partie du coût d’ingénierie et de développement, ce qui mène les
soumissionnaires à voir dans sa réduction, un puissant atout concurrentiel. En effet, le
développement de bibliothèques technologiques à caractère réutilisable et paramétrable réduit
considérablement le temps de développement des projets d’automatisme et de supervision.
C’est dans cette vision que la société SIEMENS, depuis sa création, a investi dans le
développement des bibliothèques logicielles adaptées à leurs plateformes matérielles,
cependant, et depuis 2010, la société SIEMENS a adopté le concept des solutions totalement
intégrées, connu par TIA (Totaly Integrated Automation), une orientation qui n’est pas passée
sans répercussion sur les solutions typiques de SIEMENS, c’est le cas d’ailleurs des solutions
exigeant une haute disponibilité. En effet, SIEMENS s’est toujours vanter d’avoir la meilleure
CPU redondante sur le marché, cette CPU programmable auparavant sous STEP7, n’est pas
intégrée dans la nouvelle offre logicielle TIA Portal, ce qui rend les anciennes bibliothèques
STEP7 inexploitables, et vu que la supervision est programmable sous WinCC TIA Portal,
l’avantage du « Totalement intégré » se transforme en charge fastidieuse d’ingénieure et de
2
développement, une charge qui pèse d’ailleurs sur le temps de développement de la solution, et
donc sur le coût global et par conséquent sur la compétitivité de la solution redondante de
SIEMENS.
Dans le cadre de notre projet de fin d’étude, SIEMENS nous a confié de développer la
bibliothèque appropriée afin d’exploiter la solution redondante.
Le présent rapport décrit les différentes phases de notre projet de fin d’étude, et est formulé en
deux parties. La première partie sera consacrée au développement de la bibliothèque et sera
structurée en trois chapitres : Le premier sera une présentation de l’organisme d’accueil, le
second chapitre quant à lui permettra de situer les propos et d’expliciter la problématique et le
troisième chapitre exposera les différentes solutions envisageables, la raison du choix d’une
solution, son avantage et les principales difficultés rencontrées lors de la mise en œuvre de cette
solution. La deuxième partie sera une exploitation de quelques éléments de la bibliothèque
développée dans la première partie en contribuant sur un projet de ‘REVAMPING de
convoyeurs’ décroché par SIEMENS. De même, cette deuxième partie sera structurée en trois
chapitres : le premier chapitre présentera le contexte générale du projet ‘REVAMPING’ et
définira le périmètre de notre contribution à savoir la supervision des tableaux des départs
moteurs des convoyeurs, le deuxième chapitre permettra d’établir une architecture de contrôle
à travers un listing des entrées/sorties et le troisième chapitre sera dédié à la configuration, la
programmation et la supervision de l’architecture de contrôle.
3
PARTIE 1 - DEVELOPPEMNT D’UNE
BIBLIOTHEQUE POUR UNE CPU 400H
REDONDANTE SOUS TIA Portal
4
CHAPITRE I : PRESENTATION DE
L’ORGANISME D’ACCUEIL
Pour exposer de façon intelligible la
problématique, nous réservons ce 1er
chapitre à
l’organisme d’accueil, que nous abordons de façon
descendante : la société mère SIEMENS AG, sa
filiale au Maroc : SIEMENS SA puis ses divisions,
parmi lesquelles figure la division INDUSTRY qui
nous a accueillis pendant les 4 mois du PFE.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
5
I.1 Le Groupe SIEMENS
I.1.1 Présentation de SIEMENS AG
SIEMENS est une société de technologie. Avec des activités de base dans les domaines de
l'électrification, l'automatisation et la numérisation. La société mère SIEMENS AG, une société
par actions en vertu des lois fédérales d’Allemagne et des filiales partout dans le globe.
La compagnie est incorporée en Allemagne, son siège social est situé à Munich. En Septembre
2015, SIEMENS avait environ 348.000 employés.
A la suite des changements organisationnels décrits dans le rapport annuel pour l'exercice 2014,
SIEMENS compte les divisions suivantes :
 Power and Gaz;
 Wind Power and Renewables ;
 Energy Management;
 Building Technologies;
 Mobility;
 Digital Factory;
 Process Industries and Drives
 Et une gestion séparée de la division Healthcare
Ces divisions forment ensemble l’entreprise industrielle SIEMENS.
La Division des services financiers soutient les activités de l’entreprise industrielle et mène
également sa propre entreprise avec les clients externes.
En tant qu’ «entrepreneurs mondiaux», SIEMENS avec ses Divisions et Healthcare porte la
responsabilité des entreprises dans le monde entier, y compris à l'égard de leurs résultats
d'exploitation.
I.1.2 Dates marquantes
Avec la conception du télégraphe, Werner Von SIEMENS a jeté les bases en 1847 pour
SIEMENS AG d'aujourd'hui. En quelques années, l'atelier de l'artisan fondé à Berlin en tant
que "Telegraphen-Bauanstalt Von SIEMENS & Halske" s’est développé en une société active
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
6
au niveau international. Un voyage fascinant à travers plus de 165 ans de l’histoire de
SIEMENS. Nous exposons les dates marquantes des inventions du groupe à travers les deux
figures I-1 et I-2 :
Figure I-1. Dates marquantes -1
Figure I-2. Dates marquantes – 2
I.1.3 Chiffres clés
Les chiffres parlent d’eux même. SIEMENS est une locomotive de l’industrie mondiale.
Concernant les revenus, la société a réalisé une évolution de 6% lors de l’exercice 2015. Le
tableau suivant résume les chiffres clés du groupe :
Télégraphe jette
les bases de
SIEMENS en tant
que société
mondiale.
1847 1866
La dynamo : fait
partie de l'électricité
de la vie quotidienne.
SIEMENS
électrifie l'État
d'Irlande avec une
centrale
hydroélectrique.
1925 1959
SIMATIC fait de
SIEMENS un
leader dans la
technologie
d'automatisation.
1816-1892
Werner Von
SIEMENS
fondateur de
la société,
visionnaire et
inventeur.
1975
Percée de
haute tension
à courant
continu
(HVDC)
transmission
Premier scanner
d'imagerie par
résonance magnétique
est mis en service
1847 2010
TIA Portal fait
avancer
l'automatisation
d’un cran
supplémentaire.
2015
SINALYTICS
met des services
numériques pour
l'industrie sur
une nouvelle
base
Test de
fonctionnement du
plus grand rotor du
monde pour les
éoliennes offshore
2012
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
7
Volume (En millions de £)
Année
fiscale 2015
Année
fiscale 2014
Evolution
en %
Les commandes 82.340 77.625 6%
Les revenus 75.636 71.227 6%
Résultat net 7.380 5.507 34%
Retour sur capitaux employés en % 19,6% 17,2%
Flux de trésoreries 4.674 5.201
Tableau I-1. Volume des commandes et rentabilité de l'année fiscale 2015 [1]
La figure I-3 présente les revenues par divisions :
Figure I-3. Les revenues par divisions
Le tableau suivant présent le nombre d’employés en Allemagne et hors Allemagne :
Les employés (En
milliers)
30 septembre
2015
30 septembre
2014
Total 348 338
En Allemagne 114 114
Hors Allemagne 234 224
Tableau I-2. Nombre d’employés
Healthcare
16%
Process Industries
and Drives
13%
Digital Factory
13%
Mobility
10%
Building
Technologies
8%
Energy
Management
16%
Wind Power and
Renewables
7%
Power and Gaz
17%
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
8
I.1.4 Présence mondiale
Depuis plus de 165 ans, le nom de SIEMENS est synonyme d’internationalité et de présence
mondiale. SIEMENS est une puissance mondiale qui se positionne le long de la chaîne de valeur
d'électrification. Depuis la production, la transmission et la distribution en intégrant des
solutions de réseaux intelligents et des applications pour l’efficacité énergétique. De plus les
domaines de l'imagerie et de laboratoire de diagnostics médicaux. SIEMENS a 289 grandes
usines de production et de fabrication dans le monde entier. En outre, des immeubles de
bureaux, des entrepôts, des installations de recherche et de développement ou des bureaux de
vente dans presque tous les pays du monde. La figure I-4 montre la présence de SIEMENS à
travers le monde.
Figure I-4. Présence mondiale [2]
SIEMENS AG est présent au Maroc à travers sa filiale SIEMENS SA.
I.2 SIEMENS Maroc
I.2.1 Présentation de SIEMENS SA
SIEMENS SA est le représentant exclusif de SIEMENS AG au Maroc depuis plus de 58
ans. Il participe pleinement au rayonnement économique marocain dans des domaines de pointe
tels que le développement urbain, la métallurgie, la production et distribution d’énergie, les
énergies renouvelables et les équipements médicaux.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
9
SIEMENS SA opère principalement dans les domaines de l’électrification, de l’automatisation
et de la digitalisation et compte parmi les principaux fournisseurs de technologies à haute
efficacité énergétique, qui contribuent à préserver les ressources naturelles.
L’entreprise est leader dans la construction d’éoliennes en mer, l’un des principaux
constructeurs de turbines à gaz et à vapeur pour la production d’énergie, un acteur majeur du
transport d’énergie, mais aussi un pionnier des solutions d’infrastructures, des équipements
d’automatisme, des systèmes d’entraînement et des solutions logicielles dédiées à l’industrie.
En outre, l’entreprise est un acteur de premier plan de l’imagerie médicale, qu’il s’agisse de
scanographie ou d’imagerie par résonance magnétique, ainsi que du diagnostic de laboratoire.
SIEMENS SA est un acteur économique important et s’engage activement dans les filières
stratégiques pour l’industrie.
Lors de l’exercice 2013, SIEMENS a réalisé un chiffre d’affaires de 245 millions d’euros au
Maroc, enregistrant près de 400 millions d’euros d’entrées de commandes.
Son siège social est situé à Anfa Place centre d’affaires « Est », sur un plateau de 2200 m2
. La
société opte pour l’open space pour ses nouveaux locaux, afin de favoriser la créativité et la
performance des salariés de l’entreprise, moderniser leur environnement et leur offrir des
concepts de travail novateurs et créatifs. Cette initiative vise à développer de nouvelles façons
d’optimiser l’esprit d’équipe. La Structure emploie plus de 250 salariés et regroupe quatre
domaines d’activité. [3]
I.2.2 Historique [4]
 En 1929, premières installations pour une usine de ciment au Maroc.
 En 1933, SIEMENS-Schuckertwerke maintient un dépôt de vente au Maroc.
 En 1952, contrat de représentation entre l’INTER et ARGOS dans la partie du Maroc.
 En 1956, Le cabinet d'ARGOS S.A.R.L. est renommé SIEMENS Maroc S.A.R.L
 En 1957, en dépit de la situation économique incertaine, SIEMENS reçoit des
commandes pour les moteurs de batterie et des câbles téléphoniques.
 En 1968, SIEMENS Maroc prend le contrôle de l’INTER.
 En 1969, en raison de l'expansion de l'entreprise, un second ingénieur résident est
envoyé au Maroc.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
10
 En 1973, construction d'une usine de produits chimiques à Safi dans laquelle SIEMENS
a une part de 25%.
 En 1978, installation de la compagnie à Ain Sebaa (Casablanca).
 En 1993, intégration des activités de télécommunication (Nixdorf Maroc), la plus
grande livraison de téléphones dans la région de l'Afrique (132 000 téléphones).
 En 1995, intégration des activités Healthcare à SIEMENS Maroc.
 En 1999, en raison de changements dans la structure de la participation à l'avantage de
SIEMENS, la société SIEMENS marocaine est renommé SIEMENS SA.
 En 2005, rachat de SIEMENS SA par SIEMENS AG
 En 2006, Obtention de la certification ISO 9001: 2000 et la célébration du 50ème
anniversaire.
 En 2007, SIEMENS installe la première salle de cathétérisation CATHLAB à l'hôpital
marocain Rabat Government Hospital. SIEMENS abandon les activités de
télécommunication et naissance de Nokia Siemens Networks
 En 2008, Obtention de la certification ISO 9001 version 2008. SIEMENS fournit des
systèmes de traitement à distance pour les systèmes de traitement et de distribution de
l'eau dans les villes marocaines de Tanger, Tétouan, Rabat et Kenitra.
 En 2011, Attribution de la direction de Healthcare Afrique au Maroc. Commencement
des travaux pour les parcs éoliens Haouma et Foum El Oued.
 En 2014, officialisation de la collaboration qui est devenue structurelle entre les entités
Marocaines et Belges de la société, dans le transfert du savoir-faire et le développement
des compétences.
I.2.3 Secteurs d’activité [5]
Présent au Maroc depuis 1956, SIEMENS s’est renouvelé au fil des années. Aujourd’hui, le
groupe s’implique dans plusieurs secteurs notamment la santé, les infrastructures, l’énergie, et
l’industrie. La figure I-5 présente ces divisions, chaque division est détaillée par la suite :
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
11
Figure I-5. Les divisions de SIEMENS S.A
A. Division HEALTHCARE
Leader de l’imagerie médicale et du diagnostic de laboratoire, SIEMENS peut se
prévaloir d’un excellent exercice dans le domaine de la santé, multipliant par trois son chiffre
d’affaires.
En 2013, SIEMENS Maroc a doté, entre autres, le centre de radiologie de Casablanca, la
clinique ANNAKHIL de Fès, d’équipements en mammographie, IRM et autres scanner de
pointe. Il a également fourni six des huit appareils de mammographie commandés par la
Fondation Lalla Salma, contribuant ainsi au développement de son programme national de
détection précoce des cancers du sein.
SIEMENS a su s’imposer comme l’un des principaux fournisseurs des hôpitaux, des cliniques
et autres établissements de soins.
B. Division INFRASTRUCTURE AND CITIES
Le secteur « Infrastructure and Cities » est le secteur le plus récent de l'entreprise, il a
commencé ses activités en Octobre 2011. Il représente un marché très prometteur.
SIEMENS SA couvre l’ensemble des systèmes de transport ferroviaire et urbain, des solutions
de mobilités intégrées et des systèmes de gestion technique, des équipements de distribution
d’énergie, des applications d’éclairage et des réseaux électriques intelligents ainsi qu’une
gamme complète d’appareillage basse et moyenne tension.
SIEMENS S.A
HEALTHCARE
INFRASTRCURES
ET CITIES
ENERGY INDUSTRY
Digital Factory
Process Industries
& Drives
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
12
Il propose une offre complète pour optimiser la gestion des bâtiments publics surtout en termes
de sécurité, gestion technique et énergétique. L’offre couvre les produits, systèmes et solutions
de sécurité, incendie, sûreté électronique, efficacité énergétique et confort.
A en croire son management, SIEMENS dispose du portefeuille le plus vaste et le plus complet
au monde dans le domaine des infrastructures urbaines.
C. Division ENERGY
Comment produire l'énergie dont nous aurons besoin à l'avenir ? C'est une question
pressante pour de nombreux pays. Alors que la demande en électricité augmente rapidement
sur les marchés émergents, la maîtrise des coûts et, dans certains cas, la protection du climat est
la première préoccupation dans les pays industrialisés. C’est ce qui fait de l’énergie l’une des
principales composantes du développement d’une économie, le Maroc est un bon exemple en
la matière. Le secteur représente des perspectives de croissance et de création de valeur.
Au niveau énergétique, les réalisations du groupe SIEMENS SA sont nombreuses. D’ailleurs
Slim KCHOUK le PDG de SIEMENS Maroc précise que « dans tout ce qui touche à l’électricité
au Maroc, SIEMENS est présente ». Surtout dans le renouvelable.
En effet SIEMENS vient de livrer, le parc éolien de Tarfaya qui contient 131 turbines délivrant
300 MW. Le groupe est aussi à l’origine du parc d’OUM EL FOUED (50 MW), à 30 km de
Tanger, et de la centrale à gaz de TAHADDART (384 MW). Il est également sous-traitant dans
le projet d’Ouarzazate, projet phare du Plan solaire marocain, où il a fourni la « turbine de la
centrale ».
Par ailleurs, SIEMENS entretient des relations commerciales de longue date avec l’Office
Chérifien des Phosphates (OCP), la principale entreprise minière au monde spécialisée dans les
phosphates.
Enfin, le groupe a également signé un accord de fourniture avec le consortium formé par
Nareva, ENEL, Greenpower et TAQA, un acteur international du secteur de l’énergie et de
l’eau, dans le cadre du programme de 850 MW lancé par l’Office National de l’Electricité et de
l’Eau potable (ONEE), la principale société marocaine de distribution d’eau et de production
d’électricité.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
13
Globalement, avec ces différents projets, SIEMENS fournit 25% de la production énergétique
nationale marocaine.
D. Division INDUSTRY
SIEMENS développe une gamme innovante d’équipements d’automatisme et de
progiciels dédiés ainsi qu’une expertise sectorielle, qui participent à l’amélioration continue de
la productivité, de l’efficacité et de la compétitivité de ses clients industriels.
Situé à 110 km de Casablanca, le port de JORF LASFAR constitue l’une des principales
infrastructures portuaires du Maroc, dédiée au transit des produits phosphatés et
conventionnels. Au cours de l’exercice 2013, SIEMENS Maroc a signé un contrat avec le port
de JORF LASFAR en partenariat avec la société SAFARELEC portant sur la fourniture de
tableaux de départs-moteurs intelligents SIVACON S8 équipés en automatismes SIEMENS
SIMATIC S7, une grande première pour le Secteur Industrie au Maroc.
SIEMENS assurera également la mise en service et la maintenance de variateurs de vitesse, en
plus d’un autre projet confié par Polysius lors de l’exercice 2012 pour des broyeurs à boulets,
en partenariat avec le siège de LD.
Le Secteur Industrie a par ailleurs fourni l’ensemble des variateurs de vitesse pour la laverie de
l’OCP de MERAH LAHRACH (MEA / DAUOI) dans le cadre d’un consortium avec le Secteur
Energie. C’est également SIEMENS qui a assuré la fourniture des équipements électriques et
du système de transport de boues pour ce projet.
I.2.4 Réalisations phares [6]
 Mise en place de la centrale à cycle combiné de 384 MW à Tahaddart considérée comme
une référence de renommée internationale avec un contrat d’opération et de maintenance
de 20 ans.
 Installations électriques de parcs éoliens à Tanger (140 MW) et Essaouira (60 MW) pour
GAMESA.
 Fourniture et installation des équipements de supervision, automatisme et
instrumentation pour la Centrale Thermique Mohammadia.
 Ingénierie, fourniture, installation et compresseurs (4MW/unité) pour l’OCP.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
14
 Livraison, installation et mise en place de générateurs aux aéroports d’Agadir,
Marrakech, Rabat et Tanger pour l’Office Nationale des Aéroports (ONDA)
 Installation et mise en place d’un système de consignation des états pour le contrôle et
la gestion d’un poste électrique THT (très haute tension) 225 KV de LYDEC.
 Augmentation de la capacité de la centrale électrique de Asment Temara à 2800 T/J
(Tableaux MT, BT et extension du système contrôle commande Cemat) et installation
d’un poste de transformation 60KV/5.5KV et du système contrôle SICAM PAS
 Fourniture et installation de l’Armoire MCC et montage électrique à l’usine AIT BAHA
Ciments du Maroc Italcementi Group.
 Installation des systèmes IRM high end dans les centrales radiologiques privées
« Radiologie Bourgogne », « Casa Est » et « Victor Hugo » à Rabat, Casablanca et
Marrakech.
 Installation du système PET-CT au Centre Hospitalier Universitaire Ibn Rochd à
Casablanca.
I.2.5 Les projections
SIEMENS renforce sa présence au Maroc avec la mise en place d’un écosystème tournant
autour de la collaboration entre SIEMENS Belgique, SIEMENS Maroc, SIEMENS
Headquarter (l’Allemagne) et les partenaires locaux. Il mise sur le transfert des connaissances
techniques de la maison mère, du lead country (la Belgique) et de ces centres de compétences
pour développer durablement les sociétés marocaines.
SIEMENS Maroc a fait de l’accompagnement de ces entreprises marocaines une de ses
priorités, non seulement pour créer de la valeur ajoutée locale, mais aussi pour accompagner le
Royaume dans ses grandes stratégies nationales et internationales. Ainsi, il a développé des
partenariats solides avec une quinzaine de sociétés marocaines leaders dans leur secteur
d’activité telles que : Cegelec Maroc, Safarelec ou encore Schiele Maroc.
En capitalisant sur ces partenariats, SIEMENS Maroc ambitionne de partir à la conquête du
marché africain depuis le Maroc.
De même SIEMENS à investit plus de 100 millions d’£ pour l’implantation d’une usine de pale
à Tanger.
Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil
15
I.3 Conclusion
Après cette description détaillée de l’organisme d’accueil, nous allons développer la
problématique de notre projet de fin d’études dans le chapitre suivant.
16
CHAPITRE II : SITUATION DES PROPOS
ET PROBLEMATIQUE
L’organisme d’accueil présenté dans le
chapitre précédent, offre une configuration très
cher pour les procèdes exigeant une haute
disponibilité (Redondance). Une configuration
alternative est possible. Nous allons exposer dans
ce chapitre : les deux configurations, l’avantage de
l’une par rapport à l’autre et la contrainte qui
pousse SIEMENS à répondre aux appels d’offre
par la configuration coûteuse.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
17
II.1 Situation des propos
II.1.1 Architecture typique
Tout Système Numérique de Contrôle Commande (SNCC) comporte un sous-système
d’automatisation, généralement un ou plusieurs API (Automate Programmables Industriel) et
un autre sous-système de conduite et de supervision : un ou plusieurs IHM (Interface Homme
Machine). Les deux sous-systèmes sont liés par un protocole de communication, représentant
ainsi une architecture typique (figure II-1) :
Figure II-1. Architecture typique d’un SNCC
Par correspondance à la pyramide CIM (Computer Integrated Mangement) voir figure II-2,le
sous-système d’automatisation correspond à la 1ère
couche : Cellule (Automatismes), tandis que
le sous-système de conduite et de supervision correspond à la 2nd
couche : Supervision
(SCADA).
Figure II-2. Pyramide CIM [7]
Système
d’automatisation
(API)
Système de
conduite et de
supervision (HMI)
Protocole de
communication
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
18
II.1.2 Spécifications procédés : Redondance
Certains clients exigent dans les cahiers des charges et les cahiers des spécifications que le
SNCC soit redondant. En vue que le procédé représente :
 Une intolérance aux pannes
 Le coût de redémarrage du processus est très élevé
 Le temps d’immobilisation est onéreux
 Fonctionnement à surveillance réduite
 Offre peu de possibilité de redémarrage
 Disponibilité.
Pour cela le système d’automatisation doit être opérationnelle à tout moment. La haute
disponibilité du système est offerte par la redondance.
Deux APIs sont configurées avec du matériel et des éléments logiciels identiques. L'un des APIs
fait office de l’API primaire. Il exécute l'application au travers de la logique du programme et
commande les stations d'E/S distantes et les équipements distribués. L'autre API se comporte
en API redondant.
L’API primaire met à jour l’API redondant au début de chaque scrutation. L’API redondant est
prête à prendre le contrôle en un cycle si l’API primaire arrête les communications. Les états
primaire et redondant sont interchangeables.
De l’autre côté, le système de supervision et de conduite doit être capable de gérer cette
redondance.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
19
II.1.3 API redondant SIEMENS.
Le système d’automatisation SIEMENS est le SIMATIC PLC, qui offre essentiellement deux
classes d’automates : les Basics et les Advanced. Dans la figure II-3 nous représentons
l’ensemble des automates SIEMENS :
Figure II-3. Les deux classes d’automates SIEMENS
Pour chaque famille d’APIs, il existe un large choix de configuration (Nombre de ports
Profinet/Ethernet – Nombre de port Profibus – Taille mémoire – Vitesse de traitement …)
Nous nous intéressons particulièrement à la série d’automate S7-400H. Le système de base des
S7-400H comprend les composants matériels nécessaires à un automate à haute disponibilité.
La figure II-4 montre les composants de la configuration. Le système de base peut être complété
avec des modules d’E/S standard du S7–400 ou du S7-300.
Figure II-4. Le matériel du système de base du S7-400H [8]
PLCs
Basics S7 - 1200
Advanced
S7 - 1500
S7 - 300
S7 - 400
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
20
Nous détaillons chaque composant du matérielle :
 Unités centrales : Le noyau du S7–400H est constitué par les deux unités centrales. Un
commutateur en face arrière de la CPU permet de régler le numéro de châssis. La CPU
enfichée dans le châssis 0 sera appelée par la suite CPU 0, la CPU du châssis 1 sera
nommée CPU 1.
 Châssis pour S7–400H : Le châssis UR2-H permet le montage de deux sous-systèmes
séparés comptant respectivement neuf emplacements et il convient à la mise en place
des S7-400H. On peut également monter le S7–400H sur deux châssis séparés. On
dispose pour cela des châssis UR1 ou UR2.
 Alimentation : Pour alimenter chaque CPU H, ou plus exactement chaque sous-
système du S7–400H, on a besoin d'un module d'alimentation de la gamme standard du
S7–400. On peut aussi mettre en œuvre, dans chaque sous-système, deux alimentations
utilisables en redondance afin d'en augmenter la disponibilité.
 Modules de synchronisation : Les modules de synchronisation servent à coupler les
deux unités centrales. Ils sont montés dans les unités centrales et reliés entre eux par
câbles à fibres optiques. On distingue deux types de modules de synchronisation : d'une
part jusqu'à une distance de 10 m entre les CPUs, d'autre part jusqu'à une distance de 10
km entre les CPUs. Dans un système H, on doit utiliser 4 modules de synchronisation
de même type.
 Câbles à fibres optiques : Les câbles à fibres optiques relient les modules de
synchronisation pour le couplage de redondance entre les deux unités centrales. Ils
relient respectivement les modules de synchronisation supérieurs et inférieurs par paire.
II.1.4 IHMs supportant la redondance SIEMENS
Le système de supervision et de conduite SIMATIC IHM offre essentiellement trois classes
d’IHMs : les Basics, les Advanced et les PCs. Pour chaque famille d’IHM, il existe un large
choix pour la résolution des écrans. Les deux familles supportent la redondance sont les
COMFORTs PANEL par un script et les PCs PANEL par installation d’un software : le
RED_CONNECT.
Dans la figure II-5 nous représentons l’ensemble des IHMs SIEMENS :
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
21
Figure II-5. Les classes d'IHMs SIEMENS
HMIs
Basics HMI
KEY Panel
BASIC Panel
Advanced HMI
Comfort Panel
Mobile Panel
PC HMI PC Panel
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
22
II.1.5 Les configurations possibles
Pour se conformer à l’architecture typique (Figure II-1) tout en s’appliquant à l’exigence de
la redondance, nous avons deux configurations possibles.
La 1ère
configuration fait intervenir un S7-400H avec un PC PANEL ((Figure II-6.) :
Figure II-6. 1ère Configuration avec un PC Panel
La 2nd
configuration fait intervenir un S7-400H avec un COMFORT Panel ((Figure II-7.) :
Figure II-7. 2ème Configuration avec un COMFORT Panel
Le COMFORT Panel et le PC Panel offre les mêmes performances techniques en ce qui est de
la redondance. Pour trancher nous faisons appelle au critère économique.
II.1.6 Critère économique
Afin de comparer les deux configurations nous avons demandé à un commercial SIEMENS
la lise des prix. Les prix cités sont les prix d’un client 1er
catégorie (dont les achats de matériels
SIEMENS dépasse une certaine limite), c’est-à-dire qu’il bénéficie des réductions allons
jusqu’à 40%. Pour illustrer la différence de prix pour un COMFORT Panel par rapport à un PC
Panel nous avons choisis une résolution d’écran de 15 pouces
Protocole de
communication
S7-400H PC
Protocole de
communication
S7-400H COMFORT
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
23
A. Prix d’un PC Panel
Pour un PC Panel, nous avons choisis in IPC667D doté d’un processeur I3. La souris et
le clavier du PC Panel sont vendus à part. En plus de la licence WinCC (logiciel de supervision),
il faut une licence pour le système d’exploitation (Windows) puisqu’il s’agit d’un PC et du
software assurant la redondance (S7-REDCONNECT) :
Les composants d’un PC Panel Prix en Dhs
SIMATIC IPC677D, CORE i3 55 097,11
SIMATIC USB MOUSE FOR IPC 409,21
SIMATIC USB KEYBOARD 627,46
SIMATIC NET, S7-REDCONNECT 20 350,00
SIMATIC WINCC V7.0 FLOATING LICENSE 30 975,21
WINDOWS V7 LICENSE 864,71
Total 108 323,70
Tableau II-1. Prix d’un PC Panel
Le prix total d’un PC Panel avoisine les 110.000 Dhs.
B. Prix d’un COMFORT Panel
En plus du matériel (le COMFORT Panel), il faut une licence WinCC COMFORT sous
TIA Portal V13 (II.1.7A). Les COMFORTs Panels ne sont configurables que sous WinCC TIA
Portal.
Les composants d’un Comfort Panel Prix en Dhs
SIMATIC IHM TP1500 COMFORT PANEL 25 462,08
SIMATIC WINCC COMFORT TIA PORTAL V13
LOGICIEL FLOATING LICENSE
6 453,76
Total 31 915,84
Tableau II-2. Prix d’un COMFORT Panel
Le prix total d’un COMFORT Panel est ne dépasse pas 32.000 Dhs.
Un COMFORT Panel est économiquement optimum : 3 fois et ½ moins cher qu’un PC Panel.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
24
Cependant, est comme cité dans le paragraphe II.2.5, cette 2ème
configuration économiquement
optimum est une configuration possible. Son infaisabilité est due essentiellement à deux
raisons :
 Les COMFORTs Panel sont apparues sur le marché récemment et sont incompatibles avec
les S7-400H d’un point de vue environnement de développement. (Voir paragraphe II.2.7)
 Manque d’outils pour le développement : ce qui conduit à une durée de développement
considérable et l’avantage économique procuré par ces panels est réprimandé par la charge
du temps de développement. (Voir paragraphe II.2.8)
II.1.7 Contrainte technique
A. Présentation de TIA Portal
TIA Portal : Totally Integrated Automation Portal est un environnement de
développement unique pour tous les logiciels d’automatisation.
Figure II-8. Logo de TIA Portal
Cet environnement intégré :
 SIMATIC STEP 7 : est le logiciel de configuration, programmation, vérification et
diagnostic de tous les automates SIMATIC. Doté d’un grand nombre de fonctions
conviviales.
 WinCC : est le logiciel pour toutes les applications IHM – des simples solutions de
commande par Basic Panels aux visualisations de process sur systèmes multipostes à
base de PC.
 SINAMICS Start drive, les variateurs SINAMICS G120 s’intègrent parfaitement dans
les solutions d’automatisation SIMATIC, en simplifiant leur paramétrage, leur mise en
service et leur diagnostic. Ce qui permet de gagner du temps, de réduire les erreurs et
de diminuer les besoins en formation.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
25
L’avantage que procure TIA est celui de réduire considérablement le temps de développement,
puisque toutes les variables sont sur un environnement unique. Il est estimé à 20% du temps
de développement pour les petites applications et jusqu’à 70% pour les grandes applications.[9]
B. Les éléments de l’architecture et TIA Portal
Comme cité précédemment (Para : II.2.6.B) les COMFORTs Panels ne sont
configurables que sur TIA Portal V11 SP2 ou plus (Figure II-9) :
Figure II-9. Extrait du DATA SHEET d’un COMFORT Panel [10]
TIA Portal a connu plusieurs versions d’intégration dont la 1ère
version 10.5 date de 2009 et la
dernière V13 date de 2014. La dernière version n’intègre toujours pas les CPU S7-400H (Voir
Figure II-10). Le non intégration de la série des automates S7-400 H est la source de notre
problématique.
Figure II-10. Les CPUs 400 disponibles sous TIA Portal – Non intégration des S7-400H
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
26
Pour configurer les automates S7-400H nous sommes restreint d’utiliser le SIMATIC STEP7
Manager : logiciel antécédent de TIA Portal.
C. Présentation de SIMATIC STEP7 Manager
SIMATIC STEP 7 Manger est un logiciel pour la programmation des automates
programmables (APIs) de la famille SIMATIC S7.
Figure II-11. Logo SIMATIC Step7
SIMATIC Manager permet la technique multifenêtre de WINDOWS et il inclut :
 HW-CONFIG : Configuration des modules de bases
 Editeur des mnémoniques : Edition de symbole pour la programmation symbolique
(Adressage absolue)
 Editeur de programme (CONT, LIST, LOG, SCL et GRAPH)
 Net Pro : Configuration réseau.
SIMATIC Manger STEP7 est le logiciel d’automatisme le plus utilisé dans le monde.
D. Nécessité d’une passerelle
La configuration optimum économiquement pour une architecture typique redondante
comporte un automate S7-400H configurable uniquement sous STEP7 V5.5 SP2 ou plus et une
IHM COMFORT Panel configurable uniquement sous TIA Portal V12 ou plus.
Pour utiliser cette configuration il est impératif de trouver une passerelle entre les deux
logiciels.
Cependant ce n’est pas uniquement la passerelle qui pose problème mais aussi et surtout la
disponibilité des bibliothèques réduisant le temps d’ingénierie et du coup la charge de
développement.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
27
II.1.8 Bibliothèques
Les capteurs (TOR et analogiques) et les actionneurs (vannes, moteurs) d'une installation
sont la base de tout projet d'automatisation. Ces bibliothèques comptent des blocs
technologiques pour configurer l'automatisation de base. Ils sont constitués de bloc programmes
pour les APIs ainsi que des blocs d’affichage pour les IHMs.
Il existe deux bibliothèques, l’une sous TIA Portal (STEP7 et WinCC) et l’autre sous STEP7
V5.5 et WinCC V7.2. Les blocs programmes des deux bibliothèques sont développés en
langage SCL.
A. Le langage SCL
Le Structured Control Language (SCL) correspond au langage textuel de haut niveau ST
(Structured Text) défini dans la norme CEI 61131-3.
SCL convient notamment à la programmation rapide d’algorithmes complexes et de fonctions
mathématiques ou à des missions relevant du domaine du traitement des données. Le code SCL
est plus simple, plus court et plus clair, ce qui en facilite et en accélère l’écriture et la
manipulation.
B. Bibliothèque 1 : TIA Portal
Cette bibliothèque dont les blocs programmes sont sous STEP7 TIA Portal et les blocs
d’affichage sous WinCC TIA Portal. [11]
Blocs programme Blocs d’affichages
STEP7 sous TIA WinCC sous TIA
Tableau II-3. L’environnement de la bibliothèque 1
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
28
Cette bibliothèque (dont quelques blocs sont représentés par la figure II-12) contient :
 MOTEUR: Visualisation et commande d'un moteur avec vitesse et sens fixes.
 VALVE : Visualisation et commande d'une vanne tout ou rien.
 DIGITAL : Visualisation et commande de signaux tout ou rien.
 ANALOGUE : Visualisation et commande de signaux analogiques.
 SIMODIR : Visualisation et pilotage d'un module de gestion de moteur du système
SIMOCODE pro pour une fonction de démarreur direct.
 SIMOREV : Visualisation et pilotage d'un module de gestion de moteur du système
SIMOCODE pro pour une fonction de démarreur inverseur.
Figure II-12. Les blocs de la bibliothèque sous TIA Portal
C. Bibliothèque 2 : STEP7 V5.5 et WinCC V7.2
Cette bibliothèque dont les blocs programmes sont sous STEP7 V5.5 et les blocs
d’affichage sous WinCC V7.2. [12]
Blocs programme Blocs d’affichages
STEP7 V5.5 WinCC V7.2
Tableau II-4. L’environnement de la bibliothèque 2
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
29
Cette bibliothèque (figure II-13) contient :
 ANALOGUE
 DIGITAL
 MOTOR
 VALVE
 SIMOCODE
 Micromaster and SINAMICS (Les variateurs de vitesse)
Figure II-13. Les blocs de la bibliothèque sous STEP7 V5.5 et WinCC V7.2
D. Besoin
Afin d’exploiter l’architecture typique redondante économiquement optimum et après
avoir trouvé une passerelle entre les deux logiciels : STEP7 V5.5  S7 400H) et TIA Portal
 COMFORT Panel. Il va falloir développer une bibliothèque dont les blocs programmes sont
sous STEP7 V5.5 et les blocs d’affichage sont sous WinCC TIA Portal.
Blocs programme Blocs d’affichages
STEP7 V5.5 WinCC sous TIA
Tableau II-5. Bibliothèque 3 à concevoir
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
30
II.2 Problématique
Typiquement, tout système numérique de contrôle et commande, comporte un sous-système
d’automatisation (un ou plusieurs APIs) et un autre sous-système de conduite et de supervision
(un ou plusieurs IHMs). Cependant, l’exigence de la redondance pour des procèdes spécifiques
fait restreindre le choix de l’automate et de l’IHM.
L’unique API redondant chez SIEMENS est la série d’automates S7-400H (H pour dire High
Disponibility). Cette dernière n’est pas intégrée dans le logiciel TIA Portal. Nous nous
retrouvons dans l’impasse d’utiliser le logiciel SIMATIC Manger STEP7 (Antécédent de TIA
Portal) pour la configuration et l’édition des programmes pour cet automate.
De l’autre côté, les IHMs COMFORT Panel et les IHMs PC Panel tous les deux permettent le
fonctionnement en redondance. Les IHMs COMFORT Panel sont configurables uniquement
sous TIA Portal. Tandis que les PCs Panel sont configurables sous les deux logiciels (TIA Portal
et STEP7). Cependant les IHMs COMFORT Panel sont économiquement optimum : 3 fois et
½ moins cher.
Pour répondre à des appels d’offres exigent la redondance; SIEMENS propose des S7-400H et
des PCs Panels. Pour les deux raisons suivantes : Même environnement de développement et
la disponibilité des outils de développement. (Bibliothèque)
Dans ce cas l’offre de SIEMENS est techniquement performant ‘mieux disant’ mais n’est pas
économique ‘moins disant’ (Vu le prix des PCs Panel). Ce qui conduit à la perte de projet.
L’offre propose par SIEMENS peut être ‘mieux disante’ et ‘moins disante’, si nous utilisons
des COMFORTS Panel. Pour cela il faut :
 Trouver une passerelle entre STEP7 sous SIMATIC Manger et TIA Portal
(Environnement différent) pour l’usage des S7-400H avec des IHMs COMFORT Panel.
 Développer une bibliothèque comptant les blocs technologiques de base (Moteur –
Valve – Capteur digital – Capteur analogique – SIMODIR et SIMOREV). Les blocs
programmes sous STEP7 et les blocs d’affichages sous TIA Portal.
Ces deux derniers points constituent notre cahier des charges.
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
31
II.3 Planification initiale
Initialement le PFE était prévu de se dérouler conformément à la figure II-14 :
Figure II-14. Diagramme de GANNT correspondant à la planification initiale
Nous donnons par la suite (paragraphe VI.7), le planning réel du projet
Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique
32
II.4 Conclusion
Au terme de ce chapitre, nous avons pu détailler clairement la problématique de notre projet de
fin d’études et la planification telle que prévu initialement. Dans ce qui suit, nous entamerons
les différentes issues pour dénouer les deux points qui empêchent d’utiliser la configuration
avec un COMFORT Panel.
33
CHAPITRE III : SOLUTIONS
ENVISAGEABLES ET MISE EN ŒUVRE DE
LA SOLUTION RETENUE
Dans ce chapitre, nous exposerons les
solutions envisageables pour répondre aux deux
essentielles contraintes explicitées lors de la
problématique. La raisons du choix d’une solution
et les difficultés rencontrées lors de sa mise en
œuvre.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
34
III.1 Passerelle entre STEP7 v5.5 et TIA Portal
Dans ce cas, pour une raison technique (le non intégration des S7-400H sous TIA Portal), le
programme automate doit continuer à être créé avec le logiciel STEP7 V5.5 et la configuration
de l’IHM avec le logiciel WinCC sous TIA Portal.
Les variables pour l'échange de données avec le pupitre IHM doivent être créées ou modifiées,
ces modifications doivent pouvoir être transposées sans contrainte dans le projet IHM. Pour
éviter les erreurs d'adressage et de frappe, aucune adaptation manuelle des adresses et des noms
de variables ne doit avoir lieu dans le projet IHM.
Pour réaliser cette tâche, il existe plusieurs possibilités :
1) A l’aide d’un « Appareil Proxy Automate », qui nous permet d’accéder directement aux
données d’un projet automate SIMATIC sous SIMATIC Manager. Ainsi nous avons accès
aux informations actuelles du projet telles que les symboliques, les blocs de données et les
messages d’alarmes. La manipulation est comparable à une intégration d’un projet WinCC
Flexible dans SIMATIC Manager.
2) Réaliser un Tag converter
3) Réaliser un Import de sources
Nous retenons la 1ère
possibilité vu sa simplicité de mise en œuvre et l’avantage majeur quelle
permet : si le projet sous SIMATIC Manager est modifié, une simple mise à jours des
informations permet l’accès aux informations actualisées.
Pour se conformer à l’architecture typique ce PROXY DEVICE doit supporter les automates
S7-400H. Réponse affirmative (Figure III-1).
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
35
Figure III-1. Extrait du manuel d'utilisation du PROXY DEVICE [13]
Ce PROXY DEVICE malgré que sur TIA Portal, il est mis avec les automates programmables,
c’est un soft.
Figure III-2. PROXY DEVICE sous TIA Portal
Vous trouverez un exemple de configuration de ce PROXY DEVICE dans le paragraphe VI.5.1
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
36
III.2 Développement de la bibliothèque
III.2.1 Solution intuitive
En observant les bibliothèques déjà existantes, nous nous proposons de relier les blocs
programmes de la bibliothèque 2 (Développer sous STEP7 V5.5) et de les relier avec les blocs
d’affichage de la bibliothèque 1 (Développer sous WinCC TIA Portal) en exploitant l’appareil
PROXY DEVICE. Cette solution intuitive, qui vient à l’esprit spontanément n’est pas
réalisable vu que les blocs n’ont pas les mêmes variables et n’ont pas les mêmes structures
programmes.
III.2.2 Solution demandée
La solution décrite dans ce paragraphe est celle demandée par l’équipe SIEMENS.
A. Description de la solution
La solution demandée était de prendre les blocs programmes de la bibliothèque 2
(Développer sous STEP7 V5.5) de les remonter vers TIA Portal en exploitant toujours un
PROXY DEVICE et de développer nous même les blocs d’affichages adéquats (en terme de
variables) en s’inspirant des blocs d’affichage de la bibliothèque 2 (Développer sous WinCC
V7.2). Voir les figures de III-3 à III-7. Nous n’avons pas introduit la face avant du bloc
d’affichage SimoRev, vu qu’elle est similaire au bloc d’affichage SimoDir.
Ces blocs d’affichage sont d’une extrême affinité. Il suffit d’annoncer qu’ils sont développés
par les collaborateurs de la maison mère SIEMENS.
Figure III-3. Bloc d'affichage analogique Figure III-4. Bloc d'affichage digital
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
37
Figure III-5. Bloc d'affichage Moteur Figure III-6. Bloc d'affichage SimoDir
Figure III-7. Bloc d'affichage Valve
En addition aux blocs d’affichage il faut développer les FACEPLATEs correspondant :
Analogue Digital Moteur SimoDir Valve
Figure III-8. LES FACEPLATES
Nous nous sommes engagées dans cette solution. Nous avons déployés plus de 3 semaines pour
développer le bloc d’affichage analogique dépassant ainsi le planning initial : 2 semaines (Voir
II.3). Le résultat étant médiocre par rapport au bloc d’affichage déjà existant.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
38
Ces blocs d’affichages existant sont d’une grande complexité, ce qui rend leur manipulation
pénible.
B. Illustration de la pénibilité
Comme illustration de cette pénibilité, nous exposons le nombre d’événements à gérer
pour le bloc analogique, il est de même pour les attributs. Voir figure III-9. Ceci est valable
pour tous les autres blocs : Digital – Valve – Moteur – SimoDir et SimoRev.
Figure III-9. Nombre d’événement à gérer pour le bloc analogique
En plus des attributs et des événements le nombre de plan à manipuler est de 6 (De 0 à 5). Voir
figure III-10. Ce qui est fastidieux.
Figure III-10. Nombre de plan à gérer pour le bloc analogique
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
39
Cette pénibilité et la médiocrité du résultat nous a poussé à chercher une autre voix.
III.2.3 Solution proposée
Nous avons proposé de prendre les blocs programmes de la bibliothèque 1 (Développer sous
STEP7 TIA Portal), de trouver un équivalent des codes sous STEP7 V5.5, de les remonter vers
TIA Portal (Par un PROXY DEVICE) et de les relier avec les blocs d’affichage de la
bibliothèque 1. Autrement, nous avons à développer des blocs programmes similaire dans le
fonctionnement aux blocs illustrées par les figures de III-11 à III-15 mais sur STEP7 V5.5.
Figure III-11. Bloc Digital
Figure III-12. Bloc Moteur
Figure III-13. Bloc Analogique
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
40
Figure III-14. Bloc Valve
Figure III-15. Bloc SimoDir
C’est cette solution que nous avons retenue et mis en œuvre.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
41
III.3 Les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre
III.3.1 Structure des programmes
Les programmes blocs de la bibliothèque 1 se composent de plusieurs réseaux (programmer
en langage SCL). Chaque bloc se termine par un double mot QdwState qui définit les états
pour l’IHM et un mot QwAlarme dont les bits définissent les procédures d’alarme. Pour
illustrer nous prenons l’exemple du bloc analogique (Les figures III-16 et III-17) :
Figure III-16. QdwState du bloc programme analogique
Figure III-17. QwAlarme du bloc programme analogique
Cette structure de regrouper les états et les alarmes dans des mots simplifie la liaison avec les
blocs d’affichage et du coup, réduit le temps de développement. Si par exemple nous avons dix
bits d’alarmes pour un bloc donné et que l’installation contient dix instances de ce bloc. Cela
revient à affecter les cents bits. Avec cette structure cela se réduit à dix : au nombre d’instance
du bloc dans l’installation.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
42
Le tableau suivant définit le nombre de réseau dans chaque bloc :
Bloc
Nombre de
réseaux
Analogique 27
Digital 13
Moteur 15
SimoDir 24
SimoRev 26
Valve 11
Tableau III-1. Nombre de réseaux dans chaque bloc
III.3.2 Le nombre d’erreurs
A la première compilation, le nombre d’erreurs de compilation sous l’éditeur SCL sont
regroupés dans le tableau suivant :
Bloc Nombre d’erreurs
Analogique 705
Digital 630
Moteur 338
SimoDir 672
SimoRev 730
Valve 551
Tableau III-2. Nombre d’erreurs lors de la 1ère
compilation
Au fur et à mesure des modifications que nous avons apportées, ce nombre d’erreurs augmenté
puis diminuer, jusqu’à ce que nous arrivions à le réduire à néant.
III.3.3 Les principaux sources d’erreurs
Les erreurs sont dues essentiellement à l’évolution du langage SCL sur STEP7 TIA Portal
par rapport à STEP7 V5.5
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
43
A. Lecture de l’état d’un bit d’un mot
Pour accéder à un bit d’un mot sous STEP7 TIA Portal, l’accès est direct: il suffit de taper
le mot suivit de % et le numéro du bit voulu (Illustration par la figure III-18):
Figure III-18. Lecture d’un état d’un bit d’un mot sous TIA Portal
Cependant, cet accès direct n’est pas possible sous STEP7 V5.5. Un détournement est imposé.
Comme 1ère
méthode nous avons pensé à convertir le mot ou le double mot en tableau, d’accéder
à chaque bit séparément dans le tableau et à la fin du traitement reconvertir le tableau en un mot
et l’affecter au mot initiale. Cette méthode est envisageable sauf qu’elle va alourdir le
programme.
La 2nd
méthode que nous avons appliquée, est d’utiliser des masques. Pour accéder par exemple
à l’état du bit 20 du double mot OPdwCmd, nous le multiplions par un double mot contenant
des zéros partout sauf pour le bit concerné, si le résultat est identique au masque c’est que le bit
est à un. Si le résultat est différent du masque c’est qu’il est à zéro :
Pour l’édition nous utilisons un codage en hexadécimale (4 bits), à force de faire nous avons
conclu le tableau suivant sur le quel est marqué le code binaire pour accéder au 20ème
d’un
double mot ainsi que le code hexadécimale correspond :
8 7 6 5 4 3 2 1
(31.30.29.28) (27.26.25.24) (23.22.21.20) (19.18.17.16) (15.14.13.12) (11.10.9.8) (7.6.5.4) (3.2.1.0)
Bit 20
0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000
0 0 1 0 0 0 0 0
Tableau III-3. Masques hexadécimales pour la lecture du 20ème
bits d’un double mot
OPdwCmd :XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX
Masque :0000.0000.0000. 0100.0000.0000.0000.0000 AND
RESULTAT :0000.0000. 0000. 0100.0000.0000.0000.0000
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
44
 Le codage prend une forme récurrente (1 – 2 – 4 – 8),
 Pour les mots on se limite au 16ème
bit,
 Le tableau complet des masques, pour la lecture des bits extrait d’un mot est donné en
ANNEXE A : Masques pour la lecture d’un bit d’un mot.
Le code équivalent du code présenté dans la figure III-18 sous STEP7 est le suivant :
Figure III-19. Lecture d’un état d’un bit d’un mot sous STEP7
B. Ecriture dans l’état d’un bit d’un mot
Il en est de même pour l’écriture dans un mot, sous TIA Portal il est de façon directe :
Figure III-20. Ecriture dans le bit d’un mot sous STEP7 TIA Portal
Pour le codage sous STEP7, nous utilisons les masques cette fois ci pour mettre à zéro le bit 20
du double mot OPdwCmd, nous le multiplions par un masque contenant des 1 partout sauf pour
le 20ème
bit, ainsi on le force à zéro :
Il en est de même, on a pu établir un tableau résumant les masques :
OPdwCmd : XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX
Masque : 1111.1111.1111.1011. 1111.1111.1111.1111 AND
RESULTAT : XXXX.XXXX.XXXX.X0XX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
45
8 7 6 5 4 3 2 1
(31.30.29.28) (27.26.25.24) (23.22.21.20) (19.18.17.16) (15.14.13.12) (11.10.9.8) (7.6.5.4) (3.2.1.0)
Bit 20
1111 1111 1110 1111 1111 1111 1111 1111
F F E F F F F F
Tableau III-4. Masques hexadécimales pour l’écriture dans le 20ème
bit d’un mot
 De même le codage prend une forme récurrente (E – D – B – 7).
 Le tableau complet des masques pour l’écriture dans des bits d’un mot est donné en
ANNEXE B : Masques pour l’écriture dans un bit d’un double mot.
Le code équivalent du code présenté dans la figure III-20 est le suivant :
Figure III-21. Ecriture dans un bit d’un mot sous STEP7
C. Temporisation : Retard à la montée
Les retards à la montée des blocs programmes de la bibliothèque 1 sous TIA Portal utilise
la fonction TON (uniquement sous S7-1200 et S7-1500) qui permet de retarder la mise à 1 du
paramètre Q de la durée programmée PT. L'instruction est démarrée lorsque le résultat logique
(RLO) dans le paramètre IN passe de "0" à "1" (front montant). La durée programmée PT
commence à s'écouler au démarrage de l'instruction. Une fois que la durée PT est écoulée, le
paramètre Q fournit l'état de signal "1". Le paramètre Q reste à 1 tant que l'entrée de démarrage
fournit "1". Lorsque l'état de signal du paramètre IN passe de "1" à "0", le paramètre Q est remis
à zéro. La fonction de temporisation est redémarrée lorsqu'un nouveau front montant est détecté
au paramètre IN.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
46
La figure III-22 montre le chronogramme de la fonction Retard à la montée TON :
Figure III-22. Retard à la montée T_ON sous TIA Portal
La syntaxe de la fonction est constituée des éléments suivants :
Paramètres Déclaration Type de données Description
IN Input BOOL Entrée de démarrage
PT Input TIME
Durée du retard à la montée. La valeur du paramètre PT
doit être positive.
Q Output BOOL Opérande mis à 1 après l'écoulement du temps PT.
ET Output TIME Valeur de temps en cours
Tableau III-5. Paramètre de la temporisation T_ON
La fonction retard à la montée est utilisée dans les blocs : Digital – Moteur - Valve
Figure III-23. Usage de retard à la montée sous STEP7 TIA Portal
La fonction TON n’existe pas sous STEP7 (S7-300 et S7-400) ce qui nous a poussés à chercher
une fonction équivalente de fonctionnement.
Cette fonction est S_ODT. Le fonctionnement de S_ODT est comme suit : Le signal de sortie
ne passe de "0" à "1" que lorsque la temporisation programmée s'est écoulée et que le signal
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
47
d'entrée est toujours "1". Ceci signifie que la sortie est activée avec un retard. Les signaux
d'entrée dont la durée est plus courte que celle de la temporisation programmée n'apparaissent
pas à la sortie.
Figure III-24. Chronogramme de la fonction S_ODT
La fonction S_ODT est constituée des éléments suivants :
Paramètres Déclaration Type de données Description
S Input BOOL Démarrer la temporisation
R Input BOOL Remettre la temporisation à "0"
TV Input S5_TIME Fixer la durée d'exécution
BI Output S5_TIME Interroger la valeur de temps actuelle
Q Output BOOL Interroger l'état logique
Tableau III-6. Paramètre de la temporisation S_ODT
Le type TIME n’est pas supporté par SCL sur STEP7 V5.5. Son équivalant fonctionnel est le
S5_TIME.
Le code équivalent du code présenté dans la figure III-23 sous STEP7 est le suivant :
Figure III-25. Usage de la fonction Retard à la Montée sous TIA Portal
Ce qui valable pour la fonction retard à la montée T_ON (STEP7 TIA Portal) substituée par la
fonction S_ODT (STEP7 V5.5), l’est aussi pour la fonction retard à la tombée T_OFF (STEP7
TIA Portal) substituée par (STEP7 V5.5),
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
48
D. Les types de variables
L’évolution du langage SCL sous TIA Portal fait qu’il est apte d’accepter de nouveau type
comme par exemple UInt (Entier non signé). Chose que le langage SCL sous STEP7 n’admet
pas. Nous l’avons remplacé par le type Int (Entier signé), tout en s’assurant de ne pas modifier
le dernier bit (le laisser à zéro) pour qu’il réaliser la même tâche.
III.3.4 Le résultat
Nous avons réussi à développer des blocs programmes équivalant dans le fonctionnement
aux blocs programmes de la bibliothèque 1 sous TIA Portal, mais sur STEP7 (S7-400H).
En les remontant vers TIA Portal par un PROXY DEVICE, nous pouvons exploiter les blocs
d’affichage de la bibliothèque 1 (TIA Portal) qui sont d’une grande affinité.
Figure III-26. Le résultat – Bibliothèque de blocs programmes équivalent sous STEP7 V5.5
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
49
Les faces des blocs programmes sont regroupées dans les figures III-27 à III-31 :
Figure III-27. Bloc Analogique
développé
Figure III-28. Bloc Digital
développé
Figure III-29. Bloc Moteur
développé
Figure III-30. Bloc Valve
développé
Figure III-31. Bloc SimoDir
développé
Comme illustration nous avons mis en ANNEXE C : Code SCL du bloc analogique.
Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue
50
III.4 Avantages
Une sagesse nous a poussés d’être vigilant et de mettre en veille la solution demandée,
consistant à développer les blocs d’affichage. Cette dernière est fastidieuse et pénible. De plus,
si nous avons suivi cette voie, nous aurons développé des blocs d’affichage moindre en affinité
et vue que le client n’aperçoit que les écrans de supervisions sur lesquelles figurent ces blocs
d’affichage, il ne sera pas très satisfait.
Cependant, nous avons proposé un remède, de construire des codes équivalents des blocs
programmes de la bibliothèque 1 sous STEP7 V5.5 pour pouvoir les utiliser dans les
programmes des automates S7-400H, de les remonter par le PROXY DEVICE et de les utiliser
avec des blocs d’affichage de la bibliothèque 1 pour pouvoir les utiliser dans les programmes
de supervision des COMFORT Panel.
De ce fait la 2ème
configuration optimale économiquement est possible et SIEMENS peut
s’engager sans crainte dans tout projet dont les procèdes exigent une redondance.
Avec cette méthode proposée, le développement des blocs programmes et les tests par
simulation, nous ont pris 8 jours au lieu des 50 jours prévus initialement prévue.
Autrement dit : « Nous avons réduit le temps de développement des outils de développement. »
Vu le temps gagne, il nous a été confié de contribuer sur un projet décroché par SIEMENS à
JORF LASFAR concernant le REVAMPING des convoyeurs de phosphates, ou nous allons
mettre en pratique la bibliothèque déjà développée. Notre contribution s’étalera sur d’autre
partie non prévu initialement.
III.5 Conclusion
Ce chapitre a exposé, la manière dont nous avons répondu à la problématique étalée dans le
chapitre 2. Cependant la solution proposée nous a permis de gagner considérablement en termes
de durée de mise en œuvre. Le temps gagné a été exploité la mise en pratique sur un marché
décroché par SIEMENS. Les trois chapitres suivants constituent la phase d’étude et de
réalisation de ce projet.
51
PARTIE 2 - CONTRIBUTION AU
REVAMPING DES CONVOYEURS DE
PHOSPHATES A JORF LASFAR : Contrôle
des tableaux MCC (Motor Control Center) du
poste PR-BIS
52
CHAPITRE IV : CONTEXTE ET CAHIER
DES CHARGES
Le long de ce chapitre nous allons présenter
le projet REVAMPING, en précisant les parties
prenantes, le lieu du projet et son objectif. Par la
suite nous situerons le périmètre de notre
contribution. Enfin nous étalerons le cahier des
charges concernant cette partie du PFE.
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
53
IV.1 Présentation du projet
IV.1.1 Les parties prenantes
A. MOA : OCP
Le maitre d’ouvrage de ce projet est l’OCP : Office Chérifienne du Phosphates.
OCP, un des leaders mondiaux sur le marché du phosphate et des produits dérivés. Présent sur
toute la chaine de valeur, OCP extrait, valorise et commercialise le phosphate Marocain et ses
produits dérivés, acide phosphorique et engrais
OCP maîtrise toute la chaîne de création de valeur de l’industrie du phosphate : extraction et
traitement du minerai, transformation de cette matière première en un produit liquide
intermédiaire, l’acide phosphorique, et fabrication des produits finis par concentration et
granulation de cet acide ou par purification : engrais et acide phosphorique purifié. [14]
La variété et la qualité des sources des phosphates contenus dans le sous-sol marocain, parmi
les plus importantes au monde, assurent la richesse de la gamme de produits offerts par OCP.
Figure IV-1. Logo OCP
B. AMOA : JESA
JESA : Jacobs Engineering SA ; est le bureau d’étude de l’OCP. (Assistant du maitre
d’ouvrage).
Jacobs Engineering Group Inc. (3ème
société d’ingénierie au monde) et l'Office Chérifien du
phosphate (leader du phosphate) ont signé un accord de partenariat en ingénierie industrielle
sous forme de joint-venture le 19 février 2010. Ceci a permis la création d’une société mixte
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
54
d'ingénierie qui fournit des prestations de gestion de programmes, de gestion de projets, et
d'ingénierie pour des projets inscrits dans les programmes d'investissement de l'OCP.
Cette société utilise les systèmes et outils d'ingénierie Jacobs et est pourvue en personnel OCP
et Jacobs.
Figure IV-2. LogoJESA
C. MOE: Partenariat SIEMENS et Safarelec
Comme cité dans le paragraphe : I.3.7 Future de SIEMENS Maroc. Un partenariat entre
SIEMENS et Safarelec est signé. Ce partenariat a décroché l’appel d’offre N° : Q3203.
(Revamping des convoyeurs de Phosphates), et constitue ainsi le maître d’œuvre de ce projet.
D. Prestations SIEMENS
Le projet compte plusieurs aspects : Génie Civil, Mécanique, Electrique et Automatismes.
Les prestations SIEMENS s’articulent autour de ce qui est Electrique et Automatismes :
 Fourniture des équipements
 Ingénierie
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
55
IV.1.2 Lieu du projet
A. Exploitation du phosphates au Maroc
L’exploitation des phosphates Marocain se fait à travers trois axes : Nord, centre et
Phosboucraâ.
Figure IV-3. Exploitation des phosphates au Maroc [16]
B. Axe du nord
Nous nous intéressons à l’axe du nord ; ou se trouve Jorf Lasfar. L’axe du nord
développe son activité à travers :
 L’extraction du phosphate à Khouribga (20 MT/an)
 Le Transport par Slurry Pipeline (235 Km)
 Transformation à Jorf Lasfar : Acide et Engrais
 Exportation par le port OCP de Jorf Lasfar (Voir figure IV-3)
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
56
C. Jorf Lasfr
Situé sur le littoral atlantique, à 80 km de Casablanca et à 17 km au sud-ouest d’El Jadida,
le complexe industriel de Jorf Lasfar a démarré sa production en 1986. Cette unité a permis de
doubler la capacité de valorisation des phosphates. Cet ensemble, qui s’étend sur 1700 hectares,
produit chaque année 2 millions de tonnes de pentoxyde de phosphore (P2O5) sous forme
d’acide phosphorique, nécessitant la transformation de 7. 7 millions de tonnes de phosphate
extrait des gisements de Khouribga, 2 millions de tonnes de soufre et 0.5 million de tonnes
d’ammoniac. Une partie de la production est transformée localement en engrais ainsi qu’en
acide phosphorique purifié. L’autre partie est exportée sous forme d’acide phosphorique
marchand via les installations portuaires locales. (Voir figure IV-4)
Figure IV-4. Vue Satellite de la plateforme Jorf Lasfar (Via Google Earth)
Le projet porte sur le REVAMPING des convoyeurs au niveau de l’unité de stockage de
phosphates.
D. Unité de stockage du phosphates
L’installation existante se constitue de cinq hangars de stockage (H1, H2, H3, H4 et H5).
L’extraction se fait au bas des halls moyennant des casques de soutirage qui débouchent sur dix
Terminus des
pipelines
U
3
U
4
Port Jorf Lasfr
Stockage phosphates
Stockage
Ammoniac
Stockage
Soufre
U1
U2
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
57
convoyeurs de reprise Ex1 à Ex10 (soit 2 axes par hangars). Chaque convoyeur est équipé d’un
chariot verseur qui desserve à son tour un ensemble de convoyeurs existants F1, F2, F3, F4.
Figure IV-5. Vue Satellite de l’unité de stockage du phosphates (20/04/2016)
Actuellement le circuit de transport du phosphate est comme suit :
 Les deux convoyeurs F1 et F4 sont alimentés par tous les hangars (S1…S5) et versent
dans les convoyeurs UA et UA1 via des goulottes. (Voir figure IV-4)
 Les convoyeurs F2 et F3 sont alimentés uniquement par les 4 hangars S1, S2, S3 et S4
et versent dans les convoyeurs G1 et G2 via la tour de transfert FX/GX
Hangars de 1 à 5
(H1, H2, H3, H4 et H5)
Convoyeurs Fx
(F1, F2, F3 et F4)
Convoyeurs Ex
(E1, E2… E10)
Poste
électrique PR
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
58
Figure IV-6. Synoptique de l’interface du projet
Le projet REVAMPING des convoyeurs présente une partie mécanique et une autre partie
électrique :
 Mécanique : extension des convoyeurs Fx :
o F2 et F3 seront alimentés en phosphate par le hangar S5 en plus des hangars S1,
S2, S3 et S4.
o F1 et F4 seront connectés aux convoyeurs Gx à travers les tours de transfert
Fx/Gx.
 Electrique : construction d’un nouveau poste électrique PR-BIS substituant l’ancien
poste PR et pouvant alimenter les nouvelles installations. Notre contribution tourne
autour du poste PR-BIS
E. L’objectif du projet
Ce projet a pour objectif d’augmenter la capacité d'exportation de phosphate à 10
millions de tonnes par an à travers 4 conteneurs :
 Les Convoyeurs G1 et G2 alimenteront 2 conteneurs avec une capacité de 2*1500T/h
 Les Futurs convoyeurs G3 & G4 alimenteront 2 autres conteneurs d’une capacité de
2*2000T/h
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
59
F. Le nouveau Poste PR-BIS
Le nouveau poste électrique PR-BIS sera alimenté à partir des postes HT/MT existants
PJ2 et PJ3 (tension de 10 kV):PJ2 étant le poste source d’alimentation normale qui sera
remplacé en cas de coupure d’alimentation par le poste source d’alimentation secours PJ3.
Ce poste source alimente un tableau MT à partir duquel sont alimentés des transformateurs
MT/BT 10kV/690V, un transformateur d’éclairage et auxiliaires 10 kV/380V et une armoire de
batteries de compensation. La liste des consommateurs de ce poste est fourni dans l’ANNEXE
D : Liste des départs du POSTE PR-BIS.
Comme cité précédemment les travaux de génie civil sont en cours. Une autre vue satellite de
l’unité de stockage du phosphate, prise ultérieurement, monte l’état des travaux (Encadrée
rouge) – à comparer avec la figure IV.5 :
Figure IV-7. Vue Satellite de l’unité de stockage du phosphates (09/05/2016) –
Construction du poste PR-BIS
Le schéma unifilaire du poste PR-BIS est donné dans la figure suivante :
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
60
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
61
Le bâtiment électrique PR-BIS comprend :
 Local pour les équipements MT et les équipements BT
 Loges pour les transformateurs, les redresseurs, onduleurs et les batteries
 Vide technique pour les câbles
 Local d'automatisme, relayage et contrôle/commande process
 Salle de contrôle local PC de développement - Postes ingénieurs et Sanitaires.
Une simulation sous le logiciel DIALUX du poste fournit par JACOB’s permet d’approcher de
plus près l’état future du poste (Voir figure IV-8) :
Figure IV-8. Vue future du poste PR-BIS – (Réalisé sous DIALUX)
IV.2 Périmètre de la contribution
Les ingénieurs de SIEMENS ont établi l’architecture du système numérique de contrôle et de
commande de l’installation (Page suivante). La mise en œuvre de cette architecture est sous-
traitée à la société Elesystem. Sauf, pour la partie PLC Tableaux SIEMENS concernant la
supervision des tableaux BT sur laquelle portera notre contribution (Encadré en rouge : figure
page suivante). La liste matérielle est fournie en ANNEXE E : Liste matérielle du SNCC
générale. Cette architecture répond minutieusement aux descriptifs techniques :
Instrumentation et contrôle commande du projet (Document de référence Q3203071-03-J-
02F-00001) établie par JESA.
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
62
Imprimer l’architecture du
DCS en A4, puis la coller.
Figure IV-9. L’architecture générale du SNCC
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
63
A. MCC
Ce PLC des tableaux SIEMENS gére le contrôle des MCC (Motor Control Center) ou
CCM (Centre de commande moteur). Un centre de commande moteur (MCC) est un ensemble
d'une ou plusieurs sections fermées ayant un bus d'alimentation commun et contenant
principalement des unités de contrôle du moteur. (Les moteurs contrôlés dans ce projet sont
ceux des convoyeurs). Les centres de contrôle du moteur sont un assemblage en usine de
plusieurs départs-moteurs. Un centre de commande moteur peut inclure les équipements pour
la variation de vitesse, les équipements d’automatismes (API et châssis déporté) et les
équipements d’électricité (Tiroirs disjoncteurs)
B. SIVACON S8
Le SIVACON S8 définit de nouvelles normes en tant que centre de commande des
moteurs pour les applications industrielles ou dans des infrastructures. Le système de tableaux
pour une distribution d'électricité simple et cohérente garantit un niveau de sécurité élevé pour
les personnes et pour l'installation et, grâce à son design optimal, il offre une multitude
d'utilisations. Lors de la conception de l'ensemble de l'installation, le tableau peut être adapté
de manière optimale à n'importe quelle exigence au moyen de la technique modulaire. Un
niveau de sécurité élevé et un design moderne sont combinés dans ce tableau. [15]
Figure IV-10. Aperçu d’un tableau SIVACON S8
Ces tableaux SIVACON seront utilisés pour la 1ère
fois au Maroc (Voir paragraphe I.3.7)
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
64
IV.3 Cahier des charges
Le cahier des charges de cette deuxième partie du PFE consiste à :
1. Etablir la liste des entrées/sorties des tableaux SIAVCON S8 des trois types de tensions
BT : 660V – 380V et 220V (voir schéma unifilaire du poste PR-BIS) à partir des schémas
d’implantation fournit par les électriciens de SIEMENS.
Tableau BT 220V Tableau BT 380V Tableau BT 660V
2. Proposer une architecture de contrôle de ces tableaux à partir de liste des entrées/sorties,
des spécifications des tableaux débrochables fournit par JESA (Document projet de
référence Q3203071-03-E-02a-00001) et des rapports des réunions d’harmonisation.
3. Configurer l’architecture et établir les diagrammes contenant les blocs de ces tableaux BT,
4. Proposer et réaliser des écrans pour la supervision en exploitant la bibliothèque développée.
Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges
65
IV.4 Conclusion
Le présent chapitre montre que le projet REVAMPING est un projet d’ampleur donc nous avons
délimité notre champ de contribution. Le chapitre suivant sera dédié à la partie conception et
réalisation de cette contribution.
66
CHAPITRE V : LISTE DES ENTREES /
SORTIES ET ARCHITECTURE DE
CONTROLE
Après avoir fait la présentation du contexte du
projet REVAMPING, ainsi que la définition du périmètre
de notre contribution et du cahier des charges relative à
cette contribution, nous allons découvrir dans ce chapitre
comment nous avons établi l’architecture matérielle de
l’API de contrôle des départs moteurs. Nous allons
déterminer, dans un premier temps, les types de tiroirs
contenus dans cette MCC, le recensement de ces tiroirs
pour établir la liste des entrées/sorties. Cette liste, nous
permettra de déterminer le nombre de châssis déportés,
nécessaire pour le contrôle de l’installation.
Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle
67
V.1 Liste des entrées/sorties
V.1.1 Types de tiroirs
En consultant les tableaux d’implantation (voir face avant de ces tableaux page X) réalisés
par les électriciens de SIEMENS, nous déterminons quatre types de tiroirs (les noms des tiroirs
sont utilisés en interne : ne sont pas normalisées) :
A. Tiroir départ disjoncteur de type FDR
Ces tiroirs sont utilisés pour l’éclairage :
Figure V-1. Départ FDR
Le schéma unifilaire de ce départ montre 5 entrées TOR, une entrée analogique et une
sortie TOR.
Position tiroir Entrée TOR
Etat Disjoncteur Entrée TOR
Retour marche tiroir Entrée TOR
Défaut Entrée TOR
Signalisation Entrée TOR
Courant Entrée Analogique
Réarmement Sortie TOR
Tableau V-1. Les entrées/sorties du départ FDR
Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle
68
B. Tiroir départ moteur : FWD (Forward Drive)
Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs à rotation dans les deux sens :
Figure V-2. Départ FWD
Le schéma unifilaire de ce départ montre 4 entrées TOR et une sortie TOR.
Position Tiroir Entrée TOR
Etat Disjoncteur Entrée TOR
Retour Marche Sens 1 Entrée TOR
Retour Marche Sens 2 Entrée TOR
Signalisation Entrée TOR
Réarmement Sortie TOR
Tableau V-2. Les entrées/sorties du départ FWD
C. Tiroir départ moteur : DD (Direct Drive)
Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs équipés d’un variateur de vitesse :
Figure V-3. Départ DD
Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle
69
Le schéma unifilaire de ce départ montre 3 entrées TOR et une sortie TOR.
Position Tiroir Entrée TOR
Etat Disjoncteur Entrée TOR
Retour Marche Entrée TOR
Réarmement Sortie TOR
Tableau V-3. Les entrées/sorties du départ DD
D. Tiroir départ moteur : SSD (Soft Start Drive)
Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs équipés d’un démarreur :
Figure V-4. Départ SSD
Le schéma unifilaire de ce départ montre 3 entrées TOR et une sortie TOR.
Position Tiroir Entrée TOR
Etat Disjoncteur Entrée TOR
Retour Marche Entrée TOR
Réarmement (Signalisation) Entrée TOR
Réarmement Sortie TOR
Tableau V-4. Les entrées/sorties du départ FWD
Les trois types de départ moteurs disposent de l’équipement SIMOCDE (Voir V.2.2)
Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle
70
E. Résumé des entrées / sorties par tiroir
Le tableau suivant est une synthèse des entrées/sorties :
Tiroir ETOR ESTOR EANA
FDR 5 1 1
FWD 4 1 0
SSD 3 1 0
DD 4 1 0
Tableau V-5. Synthèse des entrées/sorties par type de tiroir
V.1.2 SIMCODE
SIMOCODE pro est un système de gestion de moteur basse tensions, flexible et modulaire
qui se raccorde simplement et directement aux systèmes d’automatisation. Ses fonctionnalités
couvrent tous les besoins entre le départ-moteur et le système d’automatisation. L’ensemble des
fonctions de protection, surveillance et commande nécessaires pour chaque départ moteur est
regroupée dans un système compact unique. La qualité de la conduite de processus s’en trouve
améliorée et parallèlement, les coûts diminuent [17]
Des fonctions complètes sont intégrées dans ce système :
 Protection contre les surcharges pour courants jusqu’à 820 A
 Protection du moteur par thermistance intégrée
 Surveillance des défauts à la terre intégrée
 Mesure de température (Pt100/Pt1000/KTY/NTC)
 Mesure de la tension jusqu’à 690 V
 Puissance et cos phi
 Entrées et sorties analogiques
 Communication via PROFIBUS DP et PROFINET ETHERNETs
 Intégration normalisée et homogène
 Interface graphique de paramétrage
 Tracé des courbes de mesure
 Mémoire et historique de défauts intégrés
 Largeur de montage 45 mm
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Rapport de projet de fin d'études - SIEMENS 2016

  • 1. Page réservée aux membres du jury
  • 2. DEDICACES À ma chère mère Mme. EL MOHADDIT Charifa : Pour votre tendresse, votre amour et vos prières, j’ai appris avec toi maman les valeurs de la vie, merci pour ce que vous êtes, pour ce que vous avez fait de moi, aucune dédicace ne saurait exprimer mon profond amour, ma vive gratitude et mon estime attachement. ‘ Tout ce que je suis n’est en fait que le reflet de votre âme, et le fruit de votre bonté et sacrifice‘ À mon cher père M. KALLIDA Mohamed : En reconnaissance des sacrifices consentis avec dévouement pour mon éducation et ma formation, pour votre soutien financier, moral et humain tout au long de mes études et de ma vie, vous resterez toujours une référence à mes yeux. ‘Aucune dédicace ne saurait exprimer, à sa juste valeur, toute ma reconnaissance, mon respect et surtout mon profond amour’ A mes chers frères M. KALLIDA Ilyass et M. KALLIDA Tarik : Pour votre affection, votre tendresse, votre fraternité, je vous souhaite une heureuse vie et un bel avenir. À ma chère nièce Iness : Pour qui je souhaite un brillant avenir, beaucoup de succès et de réussite. À ma chère enseignante et amie Mlle. SENNARIA Imane : Pour votre soutien, votre appui tout en long de mon cursus, je vous souhaite une longue vie avec tout le bonheur du monde. A tous ceux qui me sont chers et que je n’ai pas cité, Je dédie ce modeste travail. KALLIDA Soufiane
  • 3. A ma très chère mère Yadin Naima Affable, honorable, aimable : Tu représentes pour moi le symbole de la bonté par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier pour moi. Ta prière et ta bénédiction m’ont été d’un grand secours pour mener à bien mes études. Aucune dédicace ne saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance, durant mon enfance et même à l’âge adulte. Tu as fait plus qu’une mère puisse faire pour que ses enfants suivent le bon chemin dans leur vie et leurs études. Je te dédie ce travail en témoignage de mon profond amour. Puisse Dieu, le tout puissant, te préserver et t’accorder santé, longue vie et bonheur. A mon Père Moradi Mohamed Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma formation. A ma très chère sœur Fadwa, son mari Omar et leur enfant JAD. En témoignage de l’attachement, de l’amour et de l’affection que je porte pour vous. Vous êtes toujours dans mon cœur. Je vous remercie pour votre hospitalité sans égal et votre affection si sincère. Je vous dédie ce travail avec tous mes vœux de bonheur, de santé et de réussite. A mes frères et sœurs, à mes copines et à toutes la promo de l’EMSI, pour leurs compréhensions, leurs soutiens, leurs tendresses.... Qu'ils trouvent ici l'expression de ma reconnaissance. Que ce modeste travail vous honore et vous témoigne mes reconnaissances. MORADI Achraf
  • 4. REMERCIMENTS Tout d'abord, nous adressons nos remerciements à notre professeur M.FATEMI Abdelilah qui nous a aidé dans notre recherche de stage et nous a permis de postuler dans cette entreprise qui était en totale adéquation avec nos attentes. Nous tenons à exprimer toute notre gratitude à M. NAJIMI Brahim, notre encadrant interne, pour sa persévérance dans le suivi du stage, ses encouragements et surtout pour son soutien psychologique motivant qui nous ont permis de mener à bien ce projet. Nous sommes reconnaissants à notre parrain de stage M. DRISSI Sâad, pour nous avoir attribué ce projet, pour ses conseils, orientations et instructions durant la période du stage, et singulièrement pour le partage de son expérience. Nous sommes grés envers M. ETTOUHAMI Ahmed, M.BENAYADA Mourad et M.TALBANI Rachid (Ingénieurs SIEMENS) pour leurs conseils précieux tout au long de la réalisation de ce projet. Nous remercions aussi très sincèrement, les membres du jury de s’être intéressé à ce travail et d’avoir bien voulu accepter de faire partie de la commission d’examinateurs pour juger la qualité de notre projet. Nous adressons également nos mercis, au corps professoral de l’EMSI, qui nous a données les bases de la science de l’ingénierie, durant ces cinq années de dur labeur. Nous remercions vivement tout le personnel de SIEMENS SA et spécialement M. MRANI, M. KHERASS, pour leur sympathie qu’ils nous ont adressé au cours de cette période de stage, ainsi que pour leurs précieuses explications. A toutes ces personnes : MERCI
  • 5. RESUME Pour des procédés exigeant des configurations d’automatismes redondantes, SIEMENS dispose d’une architecture matérielle très performante sur le plan technique, mais très couteuse en terme de temps de développement nécessaire à sa mise en œuvre logicielle, ce surcoût est dû à la non disponibilité des bibliothèques logicielles appropriées. Ce projet vise donc à optimiser l’usage de cette configuration à travers le développement d’une bibliothèque des blocs technologiques des automatismes et de supervision adaptée à la nouvelle suite logicielle TIA Portal. Ce rapport présente toutes les étapes suivies pour la réalisation de ce projet, allant de la définition de la problématique, passant par le choix et la mise en œuvre de la solution adoptée, pour aboutir à la réalisation de la bibliothèque de base. Cette bibliothèque sera mise en pratique dans un projet détenu par SIEMENS, celui de la restructuration des convoyeurs à JORF LASFAR. Mots clés : Automatismes redondants – SIMATIC S7_400H – SIMATIC COMFORT PANEL – STEP7 – TIA Portal - Temps de développement - Bibliothèque logicielle – Blocs d’affichage.
  • 6. ABSTRACT For processes requiring automation of redundant configurations, SIEMENS offers a high- performance hardware architecture technically, but very costly in terms of development time required for its software implementation, this additional cost is due to the unavailability appropriate software libraries. This project aims to optimize the use of this configuration through the development of a library of technological blocks automation and supervision adapted to the new TIA Portal software suite. This report shows all the steps followed for this project, from problem definition, through the selection and implementation of the solution, leading to the achievement of the basic library. This library will be put into practice in a project held by SIEMENS, the restructuring conveyors at JORF LASFAR. Keywords: Redundant Controllers - SIMATIC S7_400H - SIMATIC COMFORT PANEL - STEP 7 - TIA Portal - Development time - Software Library - Faceplates.
  • 7. ‫ملخص‬ ‫بـأحــد‬ ‫عـطـب‬ ‫وقـع‬ ‫مـا‬ ‫(إذا‬ ‫اإلزدواجـيـة‬ ‫إمـكـانـيـة‬ ‫يـتـيح‬ ً‫ا‬‫عـتـاد‬ ‫تـتـطـلـب‬ ‫اللـتـي‬ ‫األتـمـاتـيـزمـات‬ ‫يـخـص‬ ‫فـيمـا‬ ‫مـمـتـازة‬ ‫هـيـكـلـة‬ ‫سـيـمـنـس‬ ‫شـركـة‬ ‫لــدى‬ ،)‫ألـي‬ ‫بـشـكـل‬ ‫الـمـهـمـة‬ ‫عـنـه‬ ‫يـنـوب‬ ‫الـذي‬ ‫الـجـهـاز‬ ‫يـتـولـى‬ ‫األجـهـزة‬‫تـقـنـيا‬ ‫يــــحـول‬ ‫الـبـرمـجـيـــــة‬ ‫اـلمـوارد‬ ‫عـلـى‬ ‫التــــوفــر‬ ‫عــــدم‬ .‫النظم‬ ‫لـهـــذه‬ ‫بالـنـسـبـة‬ ‫إقـتـصـاديـــا‬ ‫مـكـلـفـة‬ ‫وغـيـر‬‫دون‬ ‫الـهـيـكــــلـة‬ ‫هذه‬ ‫اسـتـثـمـــــار‬. ‫اإل‬ ‫أليــــــات‬ ‫تـــــوفـــيـر‬ ‫إلى‬ ‫يـــهـــــدف‬ ‫هذا‬ ‫الـــتـــخـــرج‬ ‫بـــــحــــت‬‫هـــذه‬ ‫إلســـتـــــــلال‬ ‫شـــــتــــــال‬ ‫الـم‬ ‫تـطـويـــر‬ ‫من‬ ‫مـكـن‬ ‫الـمــقـتـرح‬ ‫الحـل‬ .‫بـــرمــجـــيــة‬ ‫مـــكـتـبــــة‬ ‫تــطـوـيـــر‬ ‫طـــريــق‬ ‫عن‬ ،‫الـــهــيـــكـــلـــة‬‫كـتـبـة‬ ‫سـلـفا‬ ‫الـمـحـددة‬ ‫األجـــل‬ ‫قـبـل‬. ‫هذه‬ ‫تطبيق‬ ‫تم‬ ‫حيت‬ ‫األصفر‬ ‫بالجرف‬ ‫الفوسفاط‬ ‫ناقلات‬ ‫هيكلة‬ ‫إعادة‬ ‫مشروع‬ ‫في‬ ‫اإلسهام‬ ‫في‬ ‫الـــمـتـبـقـي‬ ‫الـوقـــت‬ ‫إسـتــــــل‬.‫المكتبة‬
  • 8. SOMMAIRE RESUME....................................................................................................................................i ABSTRACT ..............................................................................................................................ii SOMMAIRE............................................................................................................................iii INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1 PARTIE 1 - DEVELOPPEMNT D’UNE BIBLIOTHEQUE POUR UNE CONFIGURATION REDONDANTE OPTIMALE............................................................. 3 CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCUEIL............................. 4 I.1 Le Groupe SIEMENS ....................................................................................................... 5 I.1.1 Présentation de SIEMENS AG .................................................................................. 5 I.1.2 Dates marquantes....................................................................................................... 5 I.1.3 Chiffres clés ............................................................................................................... 6 I.1.4 Présence mondiale ..................................................................................................... 8 I.2 SIEMENS Maroc.............................................................................................................. 8 I.2.1 Présentation de SIEMENS SA................................................................................... 8 I.2.2 Historique [4]............................................................................................................. 9 I.2.3 Secteurs d’activité [5] ............................................................................................. 10 I.2.4 Réalisations phares [6]............................................................................................. 13
  • 9. I.2.5 Les projections......................................................................................................... 14 I.3 Conclusion ...................................................................................................................... 15 CHAPITRE II : SITUATION DES PROPOS ET PROBLEMATIQUE.......................... 16 II.1 Situation des propos....................................................................................................... 17 II.1.1 Architecture typique ............................................................................................... 17 II.1.2 Spécifications procédés : Redondance ................................................................... 18 II.1.3 API redondant SIEMENS....................................................................................... 19 II.1.4 IHMs supportant la redondance SIEMENS............................................................ 20 II.1.5 Les configurations possibles................................................................................... 22 II.1.6 Critère économique................................................................................................. 22 II.1.7 Contrainte technique............................................................................................... 24 II.1.8 Bibliothèques.......................................................................................................... 27 II.2 Problématique................................................................................................................ 30 II.3 Planification initiale....................................................................................................... 31 II.4 Conclusion..................................................................................................................... 32 CHAPITRE III : SOLUTIONS ENVISAGEABLES ET MISE EN ŒUVRE DE LA SOLUTION RETENUE ........................................................................................................ 33 III.1 Passerelle entre STEP7 v5.5 et TIA Portal................................................................... 34 III.2 Développement de la bibliothèque............................................................................... 36 III.2.1 Solution intuitive................................................................................................... 36 III.2.2 Solution demandée ................................................................................................ 36
  • 10. III.2.3 Solution proposée.................................................................................................. 39 III.3 Les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre..................................................... 41 III.3.1 Structure des programmes..................................................................................... 41 III.3.2 Le nombre d’erreurs.............................................................................................. 42 III.3.3 Les principaux sources d’erreurs........................................................................... 42 III.3.4 Le résultat.............................................................................................................. 48 III.4 Avantages..................................................................................................................... 50 III.5 Conclusion.................................................................................................................... 50 PARTIE 2 - CONTRIBUTION AU REVAMPING DES CONVOYEURS DE PHOSPHATES A JORF LASFAR : Contrôle des tableaux MCC (Motor Control Center) du poste PR-BIS ....................................................................................................... 51 CHAPITRE IV : CONTEXTE ET CAHIER DES CHARGES......................................... 52 IV.1 Présentation du projet................................................................................................... 53 IV.1.1 Les parties prenantes............................................................................................. 53 IV.1.2 Lieu du projet........................................................................................................ 55 IV.2 Périmètre de la contribution......................................................................................... 61 IV.3 Cahier des charges ....................................................................................................... 64 IV.4 Conclusion ................................................................................................................... 65 CHAPITRE V : LISTE DES ENTREES / SORTIES ET ARCHITECTURE DE CONTROLE........................................................................................................................... 66 V.1 Liste des entrées/sorties................................................................................................. 67 V.1.1 Types de tiroirs....................................................................................................... 67
  • 11. V.1.2 SIMCODE.............................................................................................................. 70 V.1.3 Recensement des tiroirs.......................................................................................... 72 V.1.4 Nombre d’entrées/sorties totales ............................................................................ 73 V.2 Architecture de contrôle ................................................................................................ 74 V.2.1 L’API...................................................................................................................... 75 V.2.2 L’IHM .................................................................................................................... 75 V.2.3 Les châssis déportés ............................................................................................... 76 V.3 Conclusion..................................................................................................................... 79 CHAPITRE VI : CONFIGURATION, PROGRAMMATION ET SUPERVISION ...... 80 VI.1 Configuration du matérielle ......................................................................................... 81 VI.2 Adressage..................................................................................................................... 88 VI.3 Programmation des blocs............................................................................................. 89 V.1.1 FDR : FB 700 ......................................................................................................... 89 V.1.2 FWD : FB 701 ........................................................................................................ 90 V.1.3 SSD : FB 702.......................................................................................................... 90 V.1.4 DD : FB 703 ........................................................................................................... 91 VI.4 Programmation des colonnes ....................................................................................... 92 VI.5 Supervision................................................................................................................... 93 VI.5.1 Configuration ........................................................................................................ 93 VI.5.2 Conception des écrans........................................................................................... 95
  • 12. VI.5.3 Faceplates.............................................................................................................. 96 VI.5.4 Ecrans de supervision............................................................................................ 99 VI.6 Prix du matériel et des prestations ............................................................................. 107 VI.7 Conduite du PFE ........................................................................................................ 108 VI.8 Conclusion ................................................................................................................. 109 CONCLUSION GENERALE ............................................................................................. 110 LISTE DES FIGURES......................................................................................................... 111 LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................... 117 LISTE DES ABREVIATIONS ........................................................................................... 119 WEBOGRAPHIE................................................................................................................. 120 ANNEXES............................................................................................................................. 121 ANNEXE A : Masques pour la lecture d’un bit d’un mot................................................. 121 ANNEXE B : Masques pour l’écriture dans un bit d’un double mot ................................ 123 ANNEXE C : Code SCL du bloc analogique .................................................................... 125 ANNEXE D : Liste des départs du POSTE PR-BIS.......................................................... 138 ANNEXE E : Liste matérielle du SNCC générale............................................................. 141 ANNEXE F : Liste matérielle de l’architecture de contrôle des départs moteurs ............. 145 ANNEXE G : Table d’adressage du châssis_1_220V ....................................................... 147 ANNEXE H : Diagramme CFC de la colonne 1 du tableau 1 ........................................... 157
  • 13. 1 INTRODUCTION GENERALE Le grand principe gouvernant la passation des projets industriels, veut que les marchés soient passés avec concurrence. A cette fin, les pouvoirs adjudicateurs peuvent faire recours au mode de passation des marchés par appel d’offre. L'appel d'offres implique l'attribution du marché au soumissionnaire qui a remis l'offre régulière la "mieux-disante", soit la plus intéressante au vu des critères d'attribution définis par le pouvoir adjudicateur. Le caractère intéressant de l'offre ne dépend donc pas seulement de son prix, même si celui-ci peut figurer parmi les critères d'attribution. D'autres critères sont en effet pris en compte; on peut en dresser une liste exemplative: la qualité des produits ou prestations, la valeur technique, le caractère esthétique et fonctionnel, le service après-vente et l'assistance technique, la date de livraison et le délai de livraison ou d'exécution. La rivalité entre les entreprises soumissionnaires les pousse à investir considérablement dans la recherche et développement pour disposer d’équipements de pointes répondant ainsi aux exigences techniques et qualitatives de leurs solutions, sauf qu’à performances égales, le coût global de la solution se présente alors comme étant le facteur déterminant de sa compétitivité. Hormis le prix du matériel utilisé, les frais de chantier et de la main d’œuvre, le coût global du projet est constitué en grande partie du coût d’ingénierie et de développement, ce qui mène les soumissionnaires à voir dans sa réduction, un puissant atout concurrentiel. En effet, le développement de bibliothèques technologiques à caractère réutilisable et paramétrable réduit considérablement le temps de développement des projets d’automatisme et de supervision. C’est dans cette vision que la société SIEMENS, depuis sa création, a investi dans le développement des bibliothèques logicielles adaptées à leurs plateformes matérielles, cependant, et depuis 2010, la société SIEMENS a adopté le concept des solutions totalement intégrées, connu par TIA (Totaly Integrated Automation), une orientation qui n’est pas passée sans répercussion sur les solutions typiques de SIEMENS, c’est le cas d’ailleurs des solutions exigeant une haute disponibilité. En effet, SIEMENS s’est toujours vanter d’avoir la meilleure CPU redondante sur le marché, cette CPU programmable auparavant sous STEP7, n’est pas intégrée dans la nouvelle offre logicielle TIA Portal, ce qui rend les anciennes bibliothèques STEP7 inexploitables, et vu que la supervision est programmable sous WinCC TIA Portal, l’avantage du « Totalement intégré » se transforme en charge fastidieuse d’ingénieure et de
  • 14. 2 développement, une charge qui pèse d’ailleurs sur le temps de développement de la solution, et donc sur le coût global et par conséquent sur la compétitivité de la solution redondante de SIEMENS. Dans le cadre de notre projet de fin d’étude, SIEMENS nous a confié de développer la bibliothèque appropriée afin d’exploiter la solution redondante. Le présent rapport décrit les différentes phases de notre projet de fin d’étude, et est formulé en deux parties. La première partie sera consacrée au développement de la bibliothèque et sera structurée en trois chapitres : Le premier sera une présentation de l’organisme d’accueil, le second chapitre quant à lui permettra de situer les propos et d’expliciter la problématique et le troisième chapitre exposera les différentes solutions envisageables, la raison du choix d’une solution, son avantage et les principales difficultés rencontrées lors de la mise en œuvre de cette solution. La deuxième partie sera une exploitation de quelques éléments de la bibliothèque développée dans la première partie en contribuant sur un projet de ‘REVAMPING de convoyeurs’ décroché par SIEMENS. De même, cette deuxième partie sera structurée en trois chapitres : le premier chapitre présentera le contexte générale du projet ‘REVAMPING’ et définira le périmètre de notre contribution à savoir la supervision des tableaux des départs moteurs des convoyeurs, le deuxième chapitre permettra d’établir une architecture de contrôle à travers un listing des entrées/sorties et le troisième chapitre sera dédié à la configuration, la programmation et la supervision de l’architecture de contrôle.
  • 15. 3 PARTIE 1 - DEVELOPPEMNT D’UNE BIBLIOTHEQUE POUR UNE CPU 400H REDONDANTE SOUS TIA Portal
  • 16. 4 CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ORGANISME D’ACCUEIL Pour exposer de façon intelligible la problématique, nous réservons ce 1er chapitre à l’organisme d’accueil, que nous abordons de façon descendante : la société mère SIEMENS AG, sa filiale au Maroc : SIEMENS SA puis ses divisions, parmi lesquelles figure la division INDUSTRY qui nous a accueillis pendant les 4 mois du PFE.
  • 17. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 5 I.1 Le Groupe SIEMENS I.1.1 Présentation de SIEMENS AG SIEMENS est une société de technologie. Avec des activités de base dans les domaines de l'électrification, l'automatisation et la numérisation. La société mère SIEMENS AG, une société par actions en vertu des lois fédérales d’Allemagne et des filiales partout dans le globe. La compagnie est incorporée en Allemagne, son siège social est situé à Munich. En Septembre 2015, SIEMENS avait environ 348.000 employés. A la suite des changements organisationnels décrits dans le rapport annuel pour l'exercice 2014, SIEMENS compte les divisions suivantes :  Power and Gaz;  Wind Power and Renewables ;  Energy Management;  Building Technologies;  Mobility;  Digital Factory;  Process Industries and Drives  Et une gestion séparée de la division Healthcare Ces divisions forment ensemble l’entreprise industrielle SIEMENS. La Division des services financiers soutient les activités de l’entreprise industrielle et mène également sa propre entreprise avec les clients externes. En tant qu’ «entrepreneurs mondiaux», SIEMENS avec ses Divisions et Healthcare porte la responsabilité des entreprises dans le monde entier, y compris à l'égard de leurs résultats d'exploitation. I.1.2 Dates marquantes Avec la conception du télégraphe, Werner Von SIEMENS a jeté les bases en 1847 pour SIEMENS AG d'aujourd'hui. En quelques années, l'atelier de l'artisan fondé à Berlin en tant que "Telegraphen-Bauanstalt Von SIEMENS & Halske" s’est développé en une société active
  • 18. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 6 au niveau international. Un voyage fascinant à travers plus de 165 ans de l’histoire de SIEMENS. Nous exposons les dates marquantes des inventions du groupe à travers les deux figures I-1 et I-2 : Figure I-1. Dates marquantes -1 Figure I-2. Dates marquantes – 2 I.1.3 Chiffres clés Les chiffres parlent d’eux même. SIEMENS est une locomotive de l’industrie mondiale. Concernant les revenus, la société a réalisé une évolution de 6% lors de l’exercice 2015. Le tableau suivant résume les chiffres clés du groupe : Télégraphe jette les bases de SIEMENS en tant que société mondiale. 1847 1866 La dynamo : fait partie de l'électricité de la vie quotidienne. SIEMENS électrifie l'État d'Irlande avec une centrale hydroélectrique. 1925 1959 SIMATIC fait de SIEMENS un leader dans la technologie d'automatisation. 1816-1892 Werner Von SIEMENS fondateur de la société, visionnaire et inventeur. 1975 Percée de haute tension à courant continu (HVDC) transmission Premier scanner d'imagerie par résonance magnétique est mis en service 1847 2010 TIA Portal fait avancer l'automatisation d’un cran supplémentaire. 2015 SINALYTICS met des services numériques pour l'industrie sur une nouvelle base Test de fonctionnement du plus grand rotor du monde pour les éoliennes offshore 2012
  • 19. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 7 Volume (En millions de £) Année fiscale 2015 Année fiscale 2014 Evolution en % Les commandes 82.340 77.625 6% Les revenus 75.636 71.227 6% Résultat net 7.380 5.507 34% Retour sur capitaux employés en % 19,6% 17,2% Flux de trésoreries 4.674 5.201 Tableau I-1. Volume des commandes et rentabilité de l'année fiscale 2015 [1] La figure I-3 présente les revenues par divisions : Figure I-3. Les revenues par divisions Le tableau suivant présent le nombre d’employés en Allemagne et hors Allemagne : Les employés (En milliers) 30 septembre 2015 30 septembre 2014 Total 348 338 En Allemagne 114 114 Hors Allemagne 234 224 Tableau I-2. Nombre d’employés Healthcare 16% Process Industries and Drives 13% Digital Factory 13% Mobility 10% Building Technologies 8% Energy Management 16% Wind Power and Renewables 7% Power and Gaz 17%
  • 20. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 8 I.1.4 Présence mondiale Depuis plus de 165 ans, le nom de SIEMENS est synonyme d’internationalité et de présence mondiale. SIEMENS est une puissance mondiale qui se positionne le long de la chaîne de valeur d'électrification. Depuis la production, la transmission et la distribution en intégrant des solutions de réseaux intelligents et des applications pour l’efficacité énergétique. De plus les domaines de l'imagerie et de laboratoire de diagnostics médicaux. SIEMENS a 289 grandes usines de production et de fabrication dans le monde entier. En outre, des immeubles de bureaux, des entrepôts, des installations de recherche et de développement ou des bureaux de vente dans presque tous les pays du monde. La figure I-4 montre la présence de SIEMENS à travers le monde. Figure I-4. Présence mondiale [2] SIEMENS AG est présent au Maroc à travers sa filiale SIEMENS SA. I.2 SIEMENS Maroc I.2.1 Présentation de SIEMENS SA SIEMENS SA est le représentant exclusif de SIEMENS AG au Maroc depuis plus de 58 ans. Il participe pleinement au rayonnement économique marocain dans des domaines de pointe tels que le développement urbain, la métallurgie, la production et distribution d’énergie, les énergies renouvelables et les équipements médicaux.
  • 21. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 9 SIEMENS SA opère principalement dans les domaines de l’électrification, de l’automatisation et de la digitalisation et compte parmi les principaux fournisseurs de technologies à haute efficacité énergétique, qui contribuent à préserver les ressources naturelles. L’entreprise est leader dans la construction d’éoliennes en mer, l’un des principaux constructeurs de turbines à gaz et à vapeur pour la production d’énergie, un acteur majeur du transport d’énergie, mais aussi un pionnier des solutions d’infrastructures, des équipements d’automatisme, des systèmes d’entraînement et des solutions logicielles dédiées à l’industrie. En outre, l’entreprise est un acteur de premier plan de l’imagerie médicale, qu’il s’agisse de scanographie ou d’imagerie par résonance magnétique, ainsi que du diagnostic de laboratoire. SIEMENS SA est un acteur économique important et s’engage activement dans les filières stratégiques pour l’industrie. Lors de l’exercice 2013, SIEMENS a réalisé un chiffre d’affaires de 245 millions d’euros au Maroc, enregistrant près de 400 millions d’euros d’entrées de commandes. Son siège social est situé à Anfa Place centre d’affaires « Est », sur un plateau de 2200 m2 . La société opte pour l’open space pour ses nouveaux locaux, afin de favoriser la créativité et la performance des salariés de l’entreprise, moderniser leur environnement et leur offrir des concepts de travail novateurs et créatifs. Cette initiative vise à développer de nouvelles façons d’optimiser l’esprit d’équipe. La Structure emploie plus de 250 salariés et regroupe quatre domaines d’activité. [3] I.2.2 Historique [4]  En 1929, premières installations pour une usine de ciment au Maroc.  En 1933, SIEMENS-Schuckertwerke maintient un dépôt de vente au Maroc.  En 1952, contrat de représentation entre l’INTER et ARGOS dans la partie du Maroc.  En 1956, Le cabinet d'ARGOS S.A.R.L. est renommé SIEMENS Maroc S.A.R.L  En 1957, en dépit de la situation économique incertaine, SIEMENS reçoit des commandes pour les moteurs de batterie et des câbles téléphoniques.  En 1968, SIEMENS Maroc prend le contrôle de l’INTER.  En 1969, en raison de l'expansion de l'entreprise, un second ingénieur résident est envoyé au Maroc.
  • 22. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 10  En 1973, construction d'une usine de produits chimiques à Safi dans laquelle SIEMENS a une part de 25%.  En 1978, installation de la compagnie à Ain Sebaa (Casablanca).  En 1993, intégration des activités de télécommunication (Nixdorf Maroc), la plus grande livraison de téléphones dans la région de l'Afrique (132 000 téléphones).  En 1995, intégration des activités Healthcare à SIEMENS Maroc.  En 1999, en raison de changements dans la structure de la participation à l'avantage de SIEMENS, la société SIEMENS marocaine est renommé SIEMENS SA.  En 2005, rachat de SIEMENS SA par SIEMENS AG  En 2006, Obtention de la certification ISO 9001: 2000 et la célébration du 50ème anniversaire.  En 2007, SIEMENS installe la première salle de cathétérisation CATHLAB à l'hôpital marocain Rabat Government Hospital. SIEMENS abandon les activités de télécommunication et naissance de Nokia Siemens Networks  En 2008, Obtention de la certification ISO 9001 version 2008. SIEMENS fournit des systèmes de traitement à distance pour les systèmes de traitement et de distribution de l'eau dans les villes marocaines de Tanger, Tétouan, Rabat et Kenitra.  En 2011, Attribution de la direction de Healthcare Afrique au Maroc. Commencement des travaux pour les parcs éoliens Haouma et Foum El Oued.  En 2014, officialisation de la collaboration qui est devenue structurelle entre les entités Marocaines et Belges de la société, dans le transfert du savoir-faire et le développement des compétences. I.2.3 Secteurs d’activité [5] Présent au Maroc depuis 1956, SIEMENS s’est renouvelé au fil des années. Aujourd’hui, le groupe s’implique dans plusieurs secteurs notamment la santé, les infrastructures, l’énergie, et l’industrie. La figure I-5 présente ces divisions, chaque division est détaillée par la suite :
  • 23. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 11 Figure I-5. Les divisions de SIEMENS S.A A. Division HEALTHCARE Leader de l’imagerie médicale et du diagnostic de laboratoire, SIEMENS peut se prévaloir d’un excellent exercice dans le domaine de la santé, multipliant par trois son chiffre d’affaires. En 2013, SIEMENS Maroc a doté, entre autres, le centre de radiologie de Casablanca, la clinique ANNAKHIL de Fès, d’équipements en mammographie, IRM et autres scanner de pointe. Il a également fourni six des huit appareils de mammographie commandés par la Fondation Lalla Salma, contribuant ainsi au développement de son programme national de détection précoce des cancers du sein. SIEMENS a su s’imposer comme l’un des principaux fournisseurs des hôpitaux, des cliniques et autres établissements de soins. B. Division INFRASTRUCTURE AND CITIES Le secteur « Infrastructure and Cities » est le secteur le plus récent de l'entreprise, il a commencé ses activités en Octobre 2011. Il représente un marché très prometteur. SIEMENS SA couvre l’ensemble des systèmes de transport ferroviaire et urbain, des solutions de mobilités intégrées et des systèmes de gestion technique, des équipements de distribution d’énergie, des applications d’éclairage et des réseaux électriques intelligents ainsi qu’une gamme complète d’appareillage basse et moyenne tension. SIEMENS S.A HEALTHCARE INFRASTRCURES ET CITIES ENERGY INDUSTRY Digital Factory Process Industries & Drives
  • 24. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 12 Il propose une offre complète pour optimiser la gestion des bâtiments publics surtout en termes de sécurité, gestion technique et énergétique. L’offre couvre les produits, systèmes et solutions de sécurité, incendie, sûreté électronique, efficacité énergétique et confort. A en croire son management, SIEMENS dispose du portefeuille le plus vaste et le plus complet au monde dans le domaine des infrastructures urbaines. C. Division ENERGY Comment produire l'énergie dont nous aurons besoin à l'avenir ? C'est une question pressante pour de nombreux pays. Alors que la demande en électricité augmente rapidement sur les marchés émergents, la maîtrise des coûts et, dans certains cas, la protection du climat est la première préoccupation dans les pays industrialisés. C’est ce qui fait de l’énergie l’une des principales composantes du développement d’une économie, le Maroc est un bon exemple en la matière. Le secteur représente des perspectives de croissance et de création de valeur. Au niveau énergétique, les réalisations du groupe SIEMENS SA sont nombreuses. D’ailleurs Slim KCHOUK le PDG de SIEMENS Maroc précise que « dans tout ce qui touche à l’électricité au Maroc, SIEMENS est présente ». Surtout dans le renouvelable. En effet SIEMENS vient de livrer, le parc éolien de Tarfaya qui contient 131 turbines délivrant 300 MW. Le groupe est aussi à l’origine du parc d’OUM EL FOUED (50 MW), à 30 km de Tanger, et de la centrale à gaz de TAHADDART (384 MW). Il est également sous-traitant dans le projet d’Ouarzazate, projet phare du Plan solaire marocain, où il a fourni la « turbine de la centrale ». Par ailleurs, SIEMENS entretient des relations commerciales de longue date avec l’Office Chérifien des Phosphates (OCP), la principale entreprise minière au monde spécialisée dans les phosphates. Enfin, le groupe a également signé un accord de fourniture avec le consortium formé par Nareva, ENEL, Greenpower et TAQA, un acteur international du secteur de l’énergie et de l’eau, dans le cadre du programme de 850 MW lancé par l’Office National de l’Electricité et de l’Eau potable (ONEE), la principale société marocaine de distribution d’eau et de production d’électricité.
  • 25. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 13 Globalement, avec ces différents projets, SIEMENS fournit 25% de la production énergétique nationale marocaine. D. Division INDUSTRY SIEMENS développe une gamme innovante d’équipements d’automatisme et de progiciels dédiés ainsi qu’une expertise sectorielle, qui participent à l’amélioration continue de la productivité, de l’efficacité et de la compétitivité de ses clients industriels. Situé à 110 km de Casablanca, le port de JORF LASFAR constitue l’une des principales infrastructures portuaires du Maroc, dédiée au transit des produits phosphatés et conventionnels. Au cours de l’exercice 2013, SIEMENS Maroc a signé un contrat avec le port de JORF LASFAR en partenariat avec la société SAFARELEC portant sur la fourniture de tableaux de départs-moteurs intelligents SIVACON S8 équipés en automatismes SIEMENS SIMATIC S7, une grande première pour le Secteur Industrie au Maroc. SIEMENS assurera également la mise en service et la maintenance de variateurs de vitesse, en plus d’un autre projet confié par Polysius lors de l’exercice 2012 pour des broyeurs à boulets, en partenariat avec le siège de LD. Le Secteur Industrie a par ailleurs fourni l’ensemble des variateurs de vitesse pour la laverie de l’OCP de MERAH LAHRACH (MEA / DAUOI) dans le cadre d’un consortium avec le Secteur Energie. C’est également SIEMENS qui a assuré la fourniture des équipements électriques et du système de transport de boues pour ce projet. I.2.4 Réalisations phares [6]  Mise en place de la centrale à cycle combiné de 384 MW à Tahaddart considérée comme une référence de renommée internationale avec un contrat d’opération et de maintenance de 20 ans.  Installations électriques de parcs éoliens à Tanger (140 MW) et Essaouira (60 MW) pour GAMESA.  Fourniture et installation des équipements de supervision, automatisme et instrumentation pour la Centrale Thermique Mohammadia.  Ingénierie, fourniture, installation et compresseurs (4MW/unité) pour l’OCP.
  • 26. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 14  Livraison, installation et mise en place de générateurs aux aéroports d’Agadir, Marrakech, Rabat et Tanger pour l’Office Nationale des Aéroports (ONDA)  Installation et mise en place d’un système de consignation des états pour le contrôle et la gestion d’un poste électrique THT (très haute tension) 225 KV de LYDEC.  Augmentation de la capacité de la centrale électrique de Asment Temara à 2800 T/J (Tableaux MT, BT et extension du système contrôle commande Cemat) et installation d’un poste de transformation 60KV/5.5KV et du système contrôle SICAM PAS  Fourniture et installation de l’Armoire MCC et montage électrique à l’usine AIT BAHA Ciments du Maroc Italcementi Group.  Installation des systèmes IRM high end dans les centrales radiologiques privées « Radiologie Bourgogne », « Casa Est » et « Victor Hugo » à Rabat, Casablanca et Marrakech.  Installation du système PET-CT au Centre Hospitalier Universitaire Ibn Rochd à Casablanca. I.2.5 Les projections SIEMENS renforce sa présence au Maroc avec la mise en place d’un écosystème tournant autour de la collaboration entre SIEMENS Belgique, SIEMENS Maroc, SIEMENS Headquarter (l’Allemagne) et les partenaires locaux. Il mise sur le transfert des connaissances techniques de la maison mère, du lead country (la Belgique) et de ces centres de compétences pour développer durablement les sociétés marocaines. SIEMENS Maroc a fait de l’accompagnement de ces entreprises marocaines une de ses priorités, non seulement pour créer de la valeur ajoutée locale, mais aussi pour accompagner le Royaume dans ses grandes stratégies nationales et internationales. Ainsi, il a développé des partenariats solides avec une quinzaine de sociétés marocaines leaders dans leur secteur d’activité telles que : Cegelec Maroc, Safarelec ou encore Schiele Maroc. En capitalisant sur ces partenariats, SIEMENS Maroc ambitionne de partir à la conquête du marché africain depuis le Maroc. De même SIEMENS à investit plus de 100 millions d’£ pour l’implantation d’une usine de pale à Tanger.
  • 27. Partie I, Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accueil 15 I.3 Conclusion Après cette description détaillée de l’organisme d’accueil, nous allons développer la problématique de notre projet de fin d’études dans le chapitre suivant.
  • 28. 16 CHAPITRE II : SITUATION DES PROPOS ET PROBLEMATIQUE L’organisme d’accueil présenté dans le chapitre précédent, offre une configuration très cher pour les procèdes exigeant une haute disponibilité (Redondance). Une configuration alternative est possible. Nous allons exposer dans ce chapitre : les deux configurations, l’avantage de l’une par rapport à l’autre et la contrainte qui pousse SIEMENS à répondre aux appels d’offre par la configuration coûteuse.
  • 29. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 17 II.1 Situation des propos II.1.1 Architecture typique Tout Système Numérique de Contrôle Commande (SNCC) comporte un sous-système d’automatisation, généralement un ou plusieurs API (Automate Programmables Industriel) et un autre sous-système de conduite et de supervision : un ou plusieurs IHM (Interface Homme Machine). Les deux sous-systèmes sont liés par un protocole de communication, représentant ainsi une architecture typique (figure II-1) : Figure II-1. Architecture typique d’un SNCC Par correspondance à la pyramide CIM (Computer Integrated Mangement) voir figure II-2,le sous-système d’automatisation correspond à la 1ère couche : Cellule (Automatismes), tandis que le sous-système de conduite et de supervision correspond à la 2nd couche : Supervision (SCADA). Figure II-2. Pyramide CIM [7] Système d’automatisation (API) Système de conduite et de supervision (HMI) Protocole de communication
  • 30. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 18 II.1.2 Spécifications procédés : Redondance Certains clients exigent dans les cahiers des charges et les cahiers des spécifications que le SNCC soit redondant. En vue que le procédé représente :  Une intolérance aux pannes  Le coût de redémarrage du processus est très élevé  Le temps d’immobilisation est onéreux  Fonctionnement à surveillance réduite  Offre peu de possibilité de redémarrage  Disponibilité. Pour cela le système d’automatisation doit être opérationnelle à tout moment. La haute disponibilité du système est offerte par la redondance. Deux APIs sont configurées avec du matériel et des éléments logiciels identiques. L'un des APIs fait office de l’API primaire. Il exécute l'application au travers de la logique du programme et commande les stations d'E/S distantes et les équipements distribués. L'autre API se comporte en API redondant. L’API primaire met à jour l’API redondant au début de chaque scrutation. L’API redondant est prête à prendre le contrôle en un cycle si l’API primaire arrête les communications. Les états primaire et redondant sont interchangeables. De l’autre côté, le système de supervision et de conduite doit être capable de gérer cette redondance.
  • 31. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 19 II.1.3 API redondant SIEMENS. Le système d’automatisation SIEMENS est le SIMATIC PLC, qui offre essentiellement deux classes d’automates : les Basics et les Advanced. Dans la figure II-3 nous représentons l’ensemble des automates SIEMENS : Figure II-3. Les deux classes d’automates SIEMENS Pour chaque famille d’APIs, il existe un large choix de configuration (Nombre de ports Profinet/Ethernet – Nombre de port Profibus – Taille mémoire – Vitesse de traitement …) Nous nous intéressons particulièrement à la série d’automate S7-400H. Le système de base des S7-400H comprend les composants matériels nécessaires à un automate à haute disponibilité. La figure II-4 montre les composants de la configuration. Le système de base peut être complété avec des modules d’E/S standard du S7–400 ou du S7-300. Figure II-4. Le matériel du système de base du S7-400H [8] PLCs Basics S7 - 1200 Advanced S7 - 1500 S7 - 300 S7 - 400
  • 32. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 20 Nous détaillons chaque composant du matérielle :  Unités centrales : Le noyau du S7–400H est constitué par les deux unités centrales. Un commutateur en face arrière de la CPU permet de régler le numéro de châssis. La CPU enfichée dans le châssis 0 sera appelée par la suite CPU 0, la CPU du châssis 1 sera nommée CPU 1.  Châssis pour S7–400H : Le châssis UR2-H permet le montage de deux sous-systèmes séparés comptant respectivement neuf emplacements et il convient à la mise en place des S7-400H. On peut également monter le S7–400H sur deux châssis séparés. On dispose pour cela des châssis UR1 ou UR2.  Alimentation : Pour alimenter chaque CPU H, ou plus exactement chaque sous- système du S7–400H, on a besoin d'un module d'alimentation de la gamme standard du S7–400. On peut aussi mettre en œuvre, dans chaque sous-système, deux alimentations utilisables en redondance afin d'en augmenter la disponibilité.  Modules de synchronisation : Les modules de synchronisation servent à coupler les deux unités centrales. Ils sont montés dans les unités centrales et reliés entre eux par câbles à fibres optiques. On distingue deux types de modules de synchronisation : d'une part jusqu'à une distance de 10 m entre les CPUs, d'autre part jusqu'à une distance de 10 km entre les CPUs. Dans un système H, on doit utiliser 4 modules de synchronisation de même type.  Câbles à fibres optiques : Les câbles à fibres optiques relient les modules de synchronisation pour le couplage de redondance entre les deux unités centrales. Ils relient respectivement les modules de synchronisation supérieurs et inférieurs par paire. II.1.4 IHMs supportant la redondance SIEMENS Le système de supervision et de conduite SIMATIC IHM offre essentiellement trois classes d’IHMs : les Basics, les Advanced et les PCs. Pour chaque famille d’IHM, il existe un large choix pour la résolution des écrans. Les deux familles supportent la redondance sont les COMFORTs PANEL par un script et les PCs PANEL par installation d’un software : le RED_CONNECT. Dans la figure II-5 nous représentons l’ensemble des IHMs SIEMENS :
  • 33. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 21 Figure II-5. Les classes d'IHMs SIEMENS HMIs Basics HMI KEY Panel BASIC Panel Advanced HMI Comfort Panel Mobile Panel PC HMI PC Panel
  • 34. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 22 II.1.5 Les configurations possibles Pour se conformer à l’architecture typique (Figure II-1) tout en s’appliquant à l’exigence de la redondance, nous avons deux configurations possibles. La 1ère configuration fait intervenir un S7-400H avec un PC PANEL ((Figure II-6.) : Figure II-6. 1ère Configuration avec un PC Panel La 2nd configuration fait intervenir un S7-400H avec un COMFORT Panel ((Figure II-7.) : Figure II-7. 2ème Configuration avec un COMFORT Panel Le COMFORT Panel et le PC Panel offre les mêmes performances techniques en ce qui est de la redondance. Pour trancher nous faisons appelle au critère économique. II.1.6 Critère économique Afin de comparer les deux configurations nous avons demandé à un commercial SIEMENS la lise des prix. Les prix cités sont les prix d’un client 1er catégorie (dont les achats de matériels SIEMENS dépasse une certaine limite), c’est-à-dire qu’il bénéficie des réductions allons jusqu’à 40%. Pour illustrer la différence de prix pour un COMFORT Panel par rapport à un PC Panel nous avons choisis une résolution d’écran de 15 pouces Protocole de communication S7-400H PC Protocole de communication S7-400H COMFORT
  • 35. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 23 A. Prix d’un PC Panel Pour un PC Panel, nous avons choisis in IPC667D doté d’un processeur I3. La souris et le clavier du PC Panel sont vendus à part. En plus de la licence WinCC (logiciel de supervision), il faut une licence pour le système d’exploitation (Windows) puisqu’il s’agit d’un PC et du software assurant la redondance (S7-REDCONNECT) : Les composants d’un PC Panel Prix en Dhs SIMATIC IPC677D, CORE i3 55 097,11 SIMATIC USB MOUSE FOR IPC 409,21 SIMATIC USB KEYBOARD 627,46 SIMATIC NET, S7-REDCONNECT 20 350,00 SIMATIC WINCC V7.0 FLOATING LICENSE 30 975,21 WINDOWS V7 LICENSE 864,71 Total 108 323,70 Tableau II-1. Prix d’un PC Panel Le prix total d’un PC Panel avoisine les 110.000 Dhs. B. Prix d’un COMFORT Panel En plus du matériel (le COMFORT Panel), il faut une licence WinCC COMFORT sous TIA Portal V13 (II.1.7A). Les COMFORTs Panels ne sont configurables que sous WinCC TIA Portal. Les composants d’un Comfort Panel Prix en Dhs SIMATIC IHM TP1500 COMFORT PANEL 25 462,08 SIMATIC WINCC COMFORT TIA PORTAL V13 LOGICIEL FLOATING LICENSE 6 453,76 Total 31 915,84 Tableau II-2. Prix d’un COMFORT Panel Le prix total d’un COMFORT Panel est ne dépasse pas 32.000 Dhs. Un COMFORT Panel est économiquement optimum : 3 fois et ½ moins cher qu’un PC Panel.
  • 36. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 24 Cependant, est comme cité dans le paragraphe II.2.5, cette 2ème configuration économiquement optimum est une configuration possible. Son infaisabilité est due essentiellement à deux raisons :  Les COMFORTs Panel sont apparues sur le marché récemment et sont incompatibles avec les S7-400H d’un point de vue environnement de développement. (Voir paragraphe II.2.7)  Manque d’outils pour le développement : ce qui conduit à une durée de développement considérable et l’avantage économique procuré par ces panels est réprimandé par la charge du temps de développement. (Voir paragraphe II.2.8) II.1.7 Contrainte technique A. Présentation de TIA Portal TIA Portal : Totally Integrated Automation Portal est un environnement de développement unique pour tous les logiciels d’automatisation. Figure II-8. Logo de TIA Portal Cet environnement intégré :  SIMATIC STEP 7 : est le logiciel de configuration, programmation, vérification et diagnostic de tous les automates SIMATIC. Doté d’un grand nombre de fonctions conviviales.  WinCC : est le logiciel pour toutes les applications IHM – des simples solutions de commande par Basic Panels aux visualisations de process sur systèmes multipostes à base de PC.  SINAMICS Start drive, les variateurs SINAMICS G120 s’intègrent parfaitement dans les solutions d’automatisation SIMATIC, en simplifiant leur paramétrage, leur mise en service et leur diagnostic. Ce qui permet de gagner du temps, de réduire les erreurs et de diminuer les besoins en formation.
  • 37. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 25 L’avantage que procure TIA est celui de réduire considérablement le temps de développement, puisque toutes les variables sont sur un environnement unique. Il est estimé à 20% du temps de développement pour les petites applications et jusqu’à 70% pour les grandes applications.[9] B. Les éléments de l’architecture et TIA Portal Comme cité précédemment (Para : II.2.6.B) les COMFORTs Panels ne sont configurables que sur TIA Portal V11 SP2 ou plus (Figure II-9) : Figure II-9. Extrait du DATA SHEET d’un COMFORT Panel [10] TIA Portal a connu plusieurs versions d’intégration dont la 1ère version 10.5 date de 2009 et la dernière V13 date de 2014. La dernière version n’intègre toujours pas les CPU S7-400H (Voir Figure II-10). Le non intégration de la série des automates S7-400 H est la source de notre problématique. Figure II-10. Les CPUs 400 disponibles sous TIA Portal – Non intégration des S7-400H
  • 38. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 26 Pour configurer les automates S7-400H nous sommes restreint d’utiliser le SIMATIC STEP7 Manager : logiciel antécédent de TIA Portal. C. Présentation de SIMATIC STEP7 Manager SIMATIC STEP 7 Manger est un logiciel pour la programmation des automates programmables (APIs) de la famille SIMATIC S7. Figure II-11. Logo SIMATIC Step7 SIMATIC Manager permet la technique multifenêtre de WINDOWS et il inclut :  HW-CONFIG : Configuration des modules de bases  Editeur des mnémoniques : Edition de symbole pour la programmation symbolique (Adressage absolue)  Editeur de programme (CONT, LIST, LOG, SCL et GRAPH)  Net Pro : Configuration réseau. SIMATIC Manger STEP7 est le logiciel d’automatisme le plus utilisé dans le monde. D. Nécessité d’une passerelle La configuration optimum économiquement pour une architecture typique redondante comporte un automate S7-400H configurable uniquement sous STEP7 V5.5 SP2 ou plus et une IHM COMFORT Panel configurable uniquement sous TIA Portal V12 ou plus. Pour utiliser cette configuration il est impératif de trouver une passerelle entre les deux logiciels. Cependant ce n’est pas uniquement la passerelle qui pose problème mais aussi et surtout la disponibilité des bibliothèques réduisant le temps d’ingénierie et du coup la charge de développement.
  • 39. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 27 II.1.8 Bibliothèques Les capteurs (TOR et analogiques) et les actionneurs (vannes, moteurs) d'une installation sont la base de tout projet d'automatisation. Ces bibliothèques comptent des blocs technologiques pour configurer l'automatisation de base. Ils sont constitués de bloc programmes pour les APIs ainsi que des blocs d’affichage pour les IHMs. Il existe deux bibliothèques, l’une sous TIA Portal (STEP7 et WinCC) et l’autre sous STEP7 V5.5 et WinCC V7.2. Les blocs programmes des deux bibliothèques sont développés en langage SCL. A. Le langage SCL Le Structured Control Language (SCL) correspond au langage textuel de haut niveau ST (Structured Text) défini dans la norme CEI 61131-3. SCL convient notamment à la programmation rapide d’algorithmes complexes et de fonctions mathématiques ou à des missions relevant du domaine du traitement des données. Le code SCL est plus simple, plus court et plus clair, ce qui en facilite et en accélère l’écriture et la manipulation. B. Bibliothèque 1 : TIA Portal Cette bibliothèque dont les blocs programmes sont sous STEP7 TIA Portal et les blocs d’affichage sous WinCC TIA Portal. [11] Blocs programme Blocs d’affichages STEP7 sous TIA WinCC sous TIA Tableau II-3. L’environnement de la bibliothèque 1
  • 40. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 28 Cette bibliothèque (dont quelques blocs sont représentés par la figure II-12) contient :  MOTEUR: Visualisation et commande d'un moteur avec vitesse et sens fixes.  VALVE : Visualisation et commande d'une vanne tout ou rien.  DIGITAL : Visualisation et commande de signaux tout ou rien.  ANALOGUE : Visualisation et commande de signaux analogiques.  SIMODIR : Visualisation et pilotage d'un module de gestion de moteur du système SIMOCODE pro pour une fonction de démarreur direct.  SIMOREV : Visualisation et pilotage d'un module de gestion de moteur du système SIMOCODE pro pour une fonction de démarreur inverseur. Figure II-12. Les blocs de la bibliothèque sous TIA Portal C. Bibliothèque 2 : STEP7 V5.5 et WinCC V7.2 Cette bibliothèque dont les blocs programmes sont sous STEP7 V5.5 et les blocs d’affichage sous WinCC V7.2. [12] Blocs programme Blocs d’affichages STEP7 V5.5 WinCC V7.2 Tableau II-4. L’environnement de la bibliothèque 2
  • 41. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 29 Cette bibliothèque (figure II-13) contient :  ANALOGUE  DIGITAL  MOTOR  VALVE  SIMOCODE  Micromaster and SINAMICS (Les variateurs de vitesse) Figure II-13. Les blocs de la bibliothèque sous STEP7 V5.5 et WinCC V7.2 D. Besoin Afin d’exploiter l’architecture typique redondante économiquement optimum et après avoir trouvé une passerelle entre les deux logiciels : STEP7 V5.5  S7 400H) et TIA Portal  COMFORT Panel. Il va falloir développer une bibliothèque dont les blocs programmes sont sous STEP7 V5.5 et les blocs d’affichage sont sous WinCC TIA Portal. Blocs programme Blocs d’affichages STEP7 V5.5 WinCC sous TIA Tableau II-5. Bibliothèque 3 à concevoir
  • 42. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 30 II.2 Problématique Typiquement, tout système numérique de contrôle et commande, comporte un sous-système d’automatisation (un ou plusieurs APIs) et un autre sous-système de conduite et de supervision (un ou plusieurs IHMs). Cependant, l’exigence de la redondance pour des procèdes spécifiques fait restreindre le choix de l’automate et de l’IHM. L’unique API redondant chez SIEMENS est la série d’automates S7-400H (H pour dire High Disponibility). Cette dernière n’est pas intégrée dans le logiciel TIA Portal. Nous nous retrouvons dans l’impasse d’utiliser le logiciel SIMATIC Manger STEP7 (Antécédent de TIA Portal) pour la configuration et l’édition des programmes pour cet automate. De l’autre côté, les IHMs COMFORT Panel et les IHMs PC Panel tous les deux permettent le fonctionnement en redondance. Les IHMs COMFORT Panel sont configurables uniquement sous TIA Portal. Tandis que les PCs Panel sont configurables sous les deux logiciels (TIA Portal et STEP7). Cependant les IHMs COMFORT Panel sont économiquement optimum : 3 fois et ½ moins cher. Pour répondre à des appels d’offres exigent la redondance; SIEMENS propose des S7-400H et des PCs Panels. Pour les deux raisons suivantes : Même environnement de développement et la disponibilité des outils de développement. (Bibliothèque) Dans ce cas l’offre de SIEMENS est techniquement performant ‘mieux disant’ mais n’est pas économique ‘moins disant’ (Vu le prix des PCs Panel). Ce qui conduit à la perte de projet. L’offre propose par SIEMENS peut être ‘mieux disante’ et ‘moins disante’, si nous utilisons des COMFORTS Panel. Pour cela il faut :  Trouver une passerelle entre STEP7 sous SIMATIC Manger et TIA Portal (Environnement différent) pour l’usage des S7-400H avec des IHMs COMFORT Panel.  Développer une bibliothèque comptant les blocs technologiques de base (Moteur – Valve – Capteur digital – Capteur analogique – SIMODIR et SIMOREV). Les blocs programmes sous STEP7 et les blocs d’affichages sous TIA Portal. Ces deux derniers points constituent notre cahier des charges.
  • 43. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 31 II.3 Planification initiale Initialement le PFE était prévu de se dérouler conformément à la figure II-14 : Figure II-14. Diagramme de GANNT correspondant à la planification initiale Nous donnons par la suite (paragraphe VI.7), le planning réel du projet
  • 44. Partie I, Chapitre II : Situation des propos et problématique 32 II.4 Conclusion Au terme de ce chapitre, nous avons pu détailler clairement la problématique de notre projet de fin d’études et la planification telle que prévu initialement. Dans ce qui suit, nous entamerons les différentes issues pour dénouer les deux points qui empêchent d’utiliser la configuration avec un COMFORT Panel.
  • 45. 33 CHAPITRE III : SOLUTIONS ENVISAGEABLES ET MISE EN ŒUVRE DE LA SOLUTION RETENUE Dans ce chapitre, nous exposerons les solutions envisageables pour répondre aux deux essentielles contraintes explicitées lors de la problématique. La raisons du choix d’une solution et les difficultés rencontrées lors de sa mise en œuvre.
  • 46. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 34 III.1 Passerelle entre STEP7 v5.5 et TIA Portal Dans ce cas, pour une raison technique (le non intégration des S7-400H sous TIA Portal), le programme automate doit continuer à être créé avec le logiciel STEP7 V5.5 et la configuration de l’IHM avec le logiciel WinCC sous TIA Portal. Les variables pour l'échange de données avec le pupitre IHM doivent être créées ou modifiées, ces modifications doivent pouvoir être transposées sans contrainte dans le projet IHM. Pour éviter les erreurs d'adressage et de frappe, aucune adaptation manuelle des adresses et des noms de variables ne doit avoir lieu dans le projet IHM. Pour réaliser cette tâche, il existe plusieurs possibilités : 1) A l’aide d’un « Appareil Proxy Automate », qui nous permet d’accéder directement aux données d’un projet automate SIMATIC sous SIMATIC Manager. Ainsi nous avons accès aux informations actuelles du projet telles que les symboliques, les blocs de données et les messages d’alarmes. La manipulation est comparable à une intégration d’un projet WinCC Flexible dans SIMATIC Manager. 2) Réaliser un Tag converter 3) Réaliser un Import de sources Nous retenons la 1ère possibilité vu sa simplicité de mise en œuvre et l’avantage majeur quelle permet : si le projet sous SIMATIC Manager est modifié, une simple mise à jours des informations permet l’accès aux informations actualisées. Pour se conformer à l’architecture typique ce PROXY DEVICE doit supporter les automates S7-400H. Réponse affirmative (Figure III-1).
  • 47. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 35 Figure III-1. Extrait du manuel d'utilisation du PROXY DEVICE [13] Ce PROXY DEVICE malgré que sur TIA Portal, il est mis avec les automates programmables, c’est un soft. Figure III-2. PROXY DEVICE sous TIA Portal Vous trouverez un exemple de configuration de ce PROXY DEVICE dans le paragraphe VI.5.1
  • 48. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 36 III.2 Développement de la bibliothèque III.2.1 Solution intuitive En observant les bibliothèques déjà existantes, nous nous proposons de relier les blocs programmes de la bibliothèque 2 (Développer sous STEP7 V5.5) et de les relier avec les blocs d’affichage de la bibliothèque 1 (Développer sous WinCC TIA Portal) en exploitant l’appareil PROXY DEVICE. Cette solution intuitive, qui vient à l’esprit spontanément n’est pas réalisable vu que les blocs n’ont pas les mêmes variables et n’ont pas les mêmes structures programmes. III.2.2 Solution demandée La solution décrite dans ce paragraphe est celle demandée par l’équipe SIEMENS. A. Description de la solution La solution demandée était de prendre les blocs programmes de la bibliothèque 2 (Développer sous STEP7 V5.5) de les remonter vers TIA Portal en exploitant toujours un PROXY DEVICE et de développer nous même les blocs d’affichages adéquats (en terme de variables) en s’inspirant des blocs d’affichage de la bibliothèque 2 (Développer sous WinCC V7.2). Voir les figures de III-3 à III-7. Nous n’avons pas introduit la face avant du bloc d’affichage SimoRev, vu qu’elle est similaire au bloc d’affichage SimoDir. Ces blocs d’affichage sont d’une extrême affinité. Il suffit d’annoncer qu’ils sont développés par les collaborateurs de la maison mère SIEMENS. Figure III-3. Bloc d'affichage analogique Figure III-4. Bloc d'affichage digital
  • 49. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 37 Figure III-5. Bloc d'affichage Moteur Figure III-6. Bloc d'affichage SimoDir Figure III-7. Bloc d'affichage Valve En addition aux blocs d’affichage il faut développer les FACEPLATEs correspondant : Analogue Digital Moteur SimoDir Valve Figure III-8. LES FACEPLATES Nous nous sommes engagées dans cette solution. Nous avons déployés plus de 3 semaines pour développer le bloc d’affichage analogique dépassant ainsi le planning initial : 2 semaines (Voir II.3). Le résultat étant médiocre par rapport au bloc d’affichage déjà existant.
  • 50. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 38 Ces blocs d’affichages existant sont d’une grande complexité, ce qui rend leur manipulation pénible. B. Illustration de la pénibilité Comme illustration de cette pénibilité, nous exposons le nombre d’événements à gérer pour le bloc analogique, il est de même pour les attributs. Voir figure III-9. Ceci est valable pour tous les autres blocs : Digital – Valve – Moteur – SimoDir et SimoRev. Figure III-9. Nombre d’événement à gérer pour le bloc analogique En plus des attributs et des événements le nombre de plan à manipuler est de 6 (De 0 à 5). Voir figure III-10. Ce qui est fastidieux. Figure III-10. Nombre de plan à gérer pour le bloc analogique
  • 51. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 39 Cette pénibilité et la médiocrité du résultat nous a poussé à chercher une autre voix. III.2.3 Solution proposée Nous avons proposé de prendre les blocs programmes de la bibliothèque 1 (Développer sous STEP7 TIA Portal), de trouver un équivalent des codes sous STEP7 V5.5, de les remonter vers TIA Portal (Par un PROXY DEVICE) et de les relier avec les blocs d’affichage de la bibliothèque 1. Autrement, nous avons à développer des blocs programmes similaire dans le fonctionnement aux blocs illustrées par les figures de III-11 à III-15 mais sur STEP7 V5.5. Figure III-11. Bloc Digital Figure III-12. Bloc Moteur Figure III-13. Bloc Analogique
  • 52. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 40 Figure III-14. Bloc Valve Figure III-15. Bloc SimoDir C’est cette solution que nous avons retenue et mis en œuvre.
  • 53. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 41 III.3 Les problèmes rencontrés lors de la mise en œuvre III.3.1 Structure des programmes Les programmes blocs de la bibliothèque 1 se composent de plusieurs réseaux (programmer en langage SCL). Chaque bloc se termine par un double mot QdwState qui définit les états pour l’IHM et un mot QwAlarme dont les bits définissent les procédures d’alarme. Pour illustrer nous prenons l’exemple du bloc analogique (Les figures III-16 et III-17) : Figure III-16. QdwState du bloc programme analogique Figure III-17. QwAlarme du bloc programme analogique Cette structure de regrouper les états et les alarmes dans des mots simplifie la liaison avec les blocs d’affichage et du coup, réduit le temps de développement. Si par exemple nous avons dix bits d’alarmes pour un bloc donné et que l’installation contient dix instances de ce bloc. Cela revient à affecter les cents bits. Avec cette structure cela se réduit à dix : au nombre d’instance du bloc dans l’installation.
  • 54. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 42 Le tableau suivant définit le nombre de réseau dans chaque bloc : Bloc Nombre de réseaux Analogique 27 Digital 13 Moteur 15 SimoDir 24 SimoRev 26 Valve 11 Tableau III-1. Nombre de réseaux dans chaque bloc III.3.2 Le nombre d’erreurs A la première compilation, le nombre d’erreurs de compilation sous l’éditeur SCL sont regroupés dans le tableau suivant : Bloc Nombre d’erreurs Analogique 705 Digital 630 Moteur 338 SimoDir 672 SimoRev 730 Valve 551 Tableau III-2. Nombre d’erreurs lors de la 1ère compilation Au fur et à mesure des modifications que nous avons apportées, ce nombre d’erreurs augmenté puis diminuer, jusqu’à ce que nous arrivions à le réduire à néant. III.3.3 Les principaux sources d’erreurs Les erreurs sont dues essentiellement à l’évolution du langage SCL sur STEP7 TIA Portal par rapport à STEP7 V5.5
  • 55. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 43 A. Lecture de l’état d’un bit d’un mot Pour accéder à un bit d’un mot sous STEP7 TIA Portal, l’accès est direct: il suffit de taper le mot suivit de % et le numéro du bit voulu (Illustration par la figure III-18): Figure III-18. Lecture d’un état d’un bit d’un mot sous TIA Portal Cependant, cet accès direct n’est pas possible sous STEP7 V5.5. Un détournement est imposé. Comme 1ère méthode nous avons pensé à convertir le mot ou le double mot en tableau, d’accéder à chaque bit séparément dans le tableau et à la fin du traitement reconvertir le tableau en un mot et l’affecter au mot initiale. Cette méthode est envisageable sauf qu’elle va alourdir le programme. La 2nd méthode que nous avons appliquée, est d’utiliser des masques. Pour accéder par exemple à l’état du bit 20 du double mot OPdwCmd, nous le multiplions par un double mot contenant des zéros partout sauf pour le bit concerné, si le résultat est identique au masque c’est que le bit est à un. Si le résultat est différent du masque c’est qu’il est à zéro : Pour l’édition nous utilisons un codage en hexadécimale (4 bits), à force de faire nous avons conclu le tableau suivant sur le quel est marqué le code binaire pour accéder au 20ème d’un double mot ainsi que le code hexadécimale correspond : 8 7 6 5 4 3 2 1 (31.30.29.28) (27.26.25.24) (23.22.21.20) (19.18.17.16) (15.14.13.12) (11.10.9.8) (7.6.5.4) (3.2.1.0) Bit 20 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0 0 1 0 0 0 0 0 Tableau III-3. Masques hexadécimales pour la lecture du 20ème bits d’un double mot OPdwCmd :XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX Masque :0000.0000.0000. 0100.0000.0000.0000.0000 AND RESULTAT :0000.0000. 0000. 0100.0000.0000.0000.0000
  • 56. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 44  Le codage prend une forme récurrente (1 – 2 – 4 – 8),  Pour les mots on se limite au 16ème bit,  Le tableau complet des masques, pour la lecture des bits extrait d’un mot est donné en ANNEXE A : Masques pour la lecture d’un bit d’un mot. Le code équivalent du code présenté dans la figure III-18 sous STEP7 est le suivant : Figure III-19. Lecture d’un état d’un bit d’un mot sous STEP7 B. Ecriture dans l’état d’un bit d’un mot Il en est de même pour l’écriture dans un mot, sous TIA Portal il est de façon directe : Figure III-20. Ecriture dans le bit d’un mot sous STEP7 TIA Portal Pour le codage sous STEP7, nous utilisons les masques cette fois ci pour mettre à zéro le bit 20 du double mot OPdwCmd, nous le multiplions par un masque contenant des 1 partout sauf pour le 20ème bit, ainsi on le force à zéro : Il en est de même, on a pu établir un tableau résumant les masques : OPdwCmd : XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX Masque : 1111.1111.1111.1011. 1111.1111.1111.1111 AND RESULTAT : XXXX.XXXX.XXXX.X0XX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX
  • 57. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 45 8 7 6 5 4 3 2 1 (31.30.29.28) (27.26.25.24) (23.22.21.20) (19.18.17.16) (15.14.13.12) (11.10.9.8) (7.6.5.4) (3.2.1.0) Bit 20 1111 1111 1110 1111 1111 1111 1111 1111 F F E F F F F F Tableau III-4. Masques hexadécimales pour l’écriture dans le 20ème bit d’un mot  De même le codage prend une forme récurrente (E – D – B – 7).  Le tableau complet des masques pour l’écriture dans des bits d’un mot est donné en ANNEXE B : Masques pour l’écriture dans un bit d’un double mot. Le code équivalent du code présenté dans la figure III-20 est le suivant : Figure III-21. Ecriture dans un bit d’un mot sous STEP7 C. Temporisation : Retard à la montée Les retards à la montée des blocs programmes de la bibliothèque 1 sous TIA Portal utilise la fonction TON (uniquement sous S7-1200 et S7-1500) qui permet de retarder la mise à 1 du paramètre Q de la durée programmée PT. L'instruction est démarrée lorsque le résultat logique (RLO) dans le paramètre IN passe de "0" à "1" (front montant). La durée programmée PT commence à s'écouler au démarrage de l'instruction. Une fois que la durée PT est écoulée, le paramètre Q fournit l'état de signal "1". Le paramètre Q reste à 1 tant que l'entrée de démarrage fournit "1". Lorsque l'état de signal du paramètre IN passe de "1" à "0", le paramètre Q est remis à zéro. La fonction de temporisation est redémarrée lorsqu'un nouveau front montant est détecté au paramètre IN.
  • 58. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 46 La figure III-22 montre le chronogramme de la fonction Retard à la montée TON : Figure III-22. Retard à la montée T_ON sous TIA Portal La syntaxe de la fonction est constituée des éléments suivants : Paramètres Déclaration Type de données Description IN Input BOOL Entrée de démarrage PT Input TIME Durée du retard à la montée. La valeur du paramètre PT doit être positive. Q Output BOOL Opérande mis à 1 après l'écoulement du temps PT. ET Output TIME Valeur de temps en cours Tableau III-5. Paramètre de la temporisation T_ON La fonction retard à la montée est utilisée dans les blocs : Digital – Moteur - Valve Figure III-23. Usage de retard à la montée sous STEP7 TIA Portal La fonction TON n’existe pas sous STEP7 (S7-300 et S7-400) ce qui nous a poussés à chercher une fonction équivalente de fonctionnement. Cette fonction est S_ODT. Le fonctionnement de S_ODT est comme suit : Le signal de sortie ne passe de "0" à "1" que lorsque la temporisation programmée s'est écoulée et que le signal
  • 59. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 47 d'entrée est toujours "1". Ceci signifie que la sortie est activée avec un retard. Les signaux d'entrée dont la durée est plus courte que celle de la temporisation programmée n'apparaissent pas à la sortie. Figure III-24. Chronogramme de la fonction S_ODT La fonction S_ODT est constituée des éléments suivants : Paramètres Déclaration Type de données Description S Input BOOL Démarrer la temporisation R Input BOOL Remettre la temporisation à "0" TV Input S5_TIME Fixer la durée d'exécution BI Output S5_TIME Interroger la valeur de temps actuelle Q Output BOOL Interroger l'état logique Tableau III-6. Paramètre de la temporisation S_ODT Le type TIME n’est pas supporté par SCL sur STEP7 V5.5. Son équivalant fonctionnel est le S5_TIME. Le code équivalent du code présenté dans la figure III-23 sous STEP7 est le suivant : Figure III-25. Usage de la fonction Retard à la Montée sous TIA Portal Ce qui valable pour la fonction retard à la montée T_ON (STEP7 TIA Portal) substituée par la fonction S_ODT (STEP7 V5.5), l’est aussi pour la fonction retard à la tombée T_OFF (STEP7 TIA Portal) substituée par (STEP7 V5.5),
  • 60. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 48 D. Les types de variables L’évolution du langage SCL sous TIA Portal fait qu’il est apte d’accepter de nouveau type comme par exemple UInt (Entier non signé). Chose que le langage SCL sous STEP7 n’admet pas. Nous l’avons remplacé par le type Int (Entier signé), tout en s’assurant de ne pas modifier le dernier bit (le laisser à zéro) pour qu’il réaliser la même tâche. III.3.4 Le résultat Nous avons réussi à développer des blocs programmes équivalant dans le fonctionnement aux blocs programmes de la bibliothèque 1 sous TIA Portal, mais sur STEP7 (S7-400H). En les remontant vers TIA Portal par un PROXY DEVICE, nous pouvons exploiter les blocs d’affichage de la bibliothèque 1 (TIA Portal) qui sont d’une grande affinité. Figure III-26. Le résultat – Bibliothèque de blocs programmes équivalent sous STEP7 V5.5
  • 61. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 49 Les faces des blocs programmes sont regroupées dans les figures III-27 à III-31 : Figure III-27. Bloc Analogique développé Figure III-28. Bloc Digital développé Figure III-29. Bloc Moteur développé Figure III-30. Bloc Valve développé Figure III-31. Bloc SimoDir développé Comme illustration nous avons mis en ANNEXE C : Code SCL du bloc analogique.
  • 62. Partie I, Chapitre III : Solutions envisageables et mise en œuvre de la solution retenue 50 III.4 Avantages Une sagesse nous a poussés d’être vigilant et de mettre en veille la solution demandée, consistant à développer les blocs d’affichage. Cette dernière est fastidieuse et pénible. De plus, si nous avons suivi cette voie, nous aurons développé des blocs d’affichage moindre en affinité et vue que le client n’aperçoit que les écrans de supervisions sur lesquelles figurent ces blocs d’affichage, il ne sera pas très satisfait. Cependant, nous avons proposé un remède, de construire des codes équivalents des blocs programmes de la bibliothèque 1 sous STEP7 V5.5 pour pouvoir les utiliser dans les programmes des automates S7-400H, de les remonter par le PROXY DEVICE et de les utiliser avec des blocs d’affichage de la bibliothèque 1 pour pouvoir les utiliser dans les programmes de supervision des COMFORT Panel. De ce fait la 2ème configuration optimale économiquement est possible et SIEMENS peut s’engager sans crainte dans tout projet dont les procèdes exigent une redondance. Avec cette méthode proposée, le développement des blocs programmes et les tests par simulation, nous ont pris 8 jours au lieu des 50 jours prévus initialement prévue. Autrement dit : « Nous avons réduit le temps de développement des outils de développement. » Vu le temps gagne, il nous a été confié de contribuer sur un projet décroché par SIEMENS à JORF LASFAR concernant le REVAMPING des convoyeurs de phosphates, ou nous allons mettre en pratique la bibliothèque déjà développée. Notre contribution s’étalera sur d’autre partie non prévu initialement. III.5 Conclusion Ce chapitre a exposé, la manière dont nous avons répondu à la problématique étalée dans le chapitre 2. Cependant la solution proposée nous a permis de gagner considérablement en termes de durée de mise en œuvre. Le temps gagné a été exploité la mise en pratique sur un marché décroché par SIEMENS. Les trois chapitres suivants constituent la phase d’étude et de réalisation de ce projet.
  • 63. 51 PARTIE 2 - CONTRIBUTION AU REVAMPING DES CONVOYEURS DE PHOSPHATES A JORF LASFAR : Contrôle des tableaux MCC (Motor Control Center) du poste PR-BIS
  • 64. 52 CHAPITRE IV : CONTEXTE ET CAHIER DES CHARGES Le long de ce chapitre nous allons présenter le projet REVAMPING, en précisant les parties prenantes, le lieu du projet et son objectif. Par la suite nous situerons le périmètre de notre contribution. Enfin nous étalerons le cahier des charges concernant cette partie du PFE.
  • 65. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 53 IV.1 Présentation du projet IV.1.1 Les parties prenantes A. MOA : OCP Le maitre d’ouvrage de ce projet est l’OCP : Office Chérifienne du Phosphates. OCP, un des leaders mondiaux sur le marché du phosphate et des produits dérivés. Présent sur toute la chaine de valeur, OCP extrait, valorise et commercialise le phosphate Marocain et ses produits dérivés, acide phosphorique et engrais OCP maîtrise toute la chaîne de création de valeur de l’industrie du phosphate : extraction et traitement du minerai, transformation de cette matière première en un produit liquide intermédiaire, l’acide phosphorique, et fabrication des produits finis par concentration et granulation de cet acide ou par purification : engrais et acide phosphorique purifié. [14] La variété et la qualité des sources des phosphates contenus dans le sous-sol marocain, parmi les plus importantes au monde, assurent la richesse de la gamme de produits offerts par OCP. Figure IV-1. Logo OCP B. AMOA : JESA JESA : Jacobs Engineering SA ; est le bureau d’étude de l’OCP. (Assistant du maitre d’ouvrage). Jacobs Engineering Group Inc. (3ème société d’ingénierie au monde) et l'Office Chérifien du phosphate (leader du phosphate) ont signé un accord de partenariat en ingénierie industrielle sous forme de joint-venture le 19 février 2010. Ceci a permis la création d’une société mixte
  • 66. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 54 d'ingénierie qui fournit des prestations de gestion de programmes, de gestion de projets, et d'ingénierie pour des projets inscrits dans les programmes d'investissement de l'OCP. Cette société utilise les systèmes et outils d'ingénierie Jacobs et est pourvue en personnel OCP et Jacobs. Figure IV-2. LogoJESA C. MOE: Partenariat SIEMENS et Safarelec Comme cité dans le paragraphe : I.3.7 Future de SIEMENS Maroc. Un partenariat entre SIEMENS et Safarelec est signé. Ce partenariat a décroché l’appel d’offre N° : Q3203. (Revamping des convoyeurs de Phosphates), et constitue ainsi le maître d’œuvre de ce projet. D. Prestations SIEMENS Le projet compte plusieurs aspects : Génie Civil, Mécanique, Electrique et Automatismes. Les prestations SIEMENS s’articulent autour de ce qui est Electrique et Automatismes :  Fourniture des équipements  Ingénierie
  • 67. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 55 IV.1.2 Lieu du projet A. Exploitation du phosphates au Maroc L’exploitation des phosphates Marocain se fait à travers trois axes : Nord, centre et Phosboucraâ. Figure IV-3. Exploitation des phosphates au Maroc [16] B. Axe du nord Nous nous intéressons à l’axe du nord ; ou se trouve Jorf Lasfar. L’axe du nord développe son activité à travers :  L’extraction du phosphate à Khouribga (20 MT/an)  Le Transport par Slurry Pipeline (235 Km)  Transformation à Jorf Lasfar : Acide et Engrais  Exportation par le port OCP de Jorf Lasfar (Voir figure IV-3)
  • 68. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 56 C. Jorf Lasfr Situé sur le littoral atlantique, à 80 km de Casablanca et à 17 km au sud-ouest d’El Jadida, le complexe industriel de Jorf Lasfar a démarré sa production en 1986. Cette unité a permis de doubler la capacité de valorisation des phosphates. Cet ensemble, qui s’étend sur 1700 hectares, produit chaque année 2 millions de tonnes de pentoxyde de phosphore (P2O5) sous forme d’acide phosphorique, nécessitant la transformation de 7. 7 millions de tonnes de phosphate extrait des gisements de Khouribga, 2 millions de tonnes de soufre et 0.5 million de tonnes d’ammoniac. Une partie de la production est transformée localement en engrais ainsi qu’en acide phosphorique purifié. L’autre partie est exportée sous forme d’acide phosphorique marchand via les installations portuaires locales. (Voir figure IV-4) Figure IV-4. Vue Satellite de la plateforme Jorf Lasfar (Via Google Earth) Le projet porte sur le REVAMPING des convoyeurs au niveau de l’unité de stockage de phosphates. D. Unité de stockage du phosphates L’installation existante se constitue de cinq hangars de stockage (H1, H2, H3, H4 et H5). L’extraction se fait au bas des halls moyennant des casques de soutirage qui débouchent sur dix Terminus des pipelines U 3 U 4 Port Jorf Lasfr Stockage phosphates Stockage Ammoniac Stockage Soufre U1 U2
  • 69. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 57 convoyeurs de reprise Ex1 à Ex10 (soit 2 axes par hangars). Chaque convoyeur est équipé d’un chariot verseur qui desserve à son tour un ensemble de convoyeurs existants F1, F2, F3, F4. Figure IV-5. Vue Satellite de l’unité de stockage du phosphates (20/04/2016) Actuellement le circuit de transport du phosphate est comme suit :  Les deux convoyeurs F1 et F4 sont alimentés par tous les hangars (S1…S5) et versent dans les convoyeurs UA et UA1 via des goulottes. (Voir figure IV-4)  Les convoyeurs F2 et F3 sont alimentés uniquement par les 4 hangars S1, S2, S3 et S4 et versent dans les convoyeurs G1 et G2 via la tour de transfert FX/GX Hangars de 1 à 5 (H1, H2, H3, H4 et H5) Convoyeurs Fx (F1, F2, F3 et F4) Convoyeurs Ex (E1, E2… E10) Poste électrique PR
  • 70. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 58 Figure IV-6. Synoptique de l’interface du projet Le projet REVAMPING des convoyeurs présente une partie mécanique et une autre partie électrique :  Mécanique : extension des convoyeurs Fx : o F2 et F3 seront alimentés en phosphate par le hangar S5 en plus des hangars S1, S2, S3 et S4. o F1 et F4 seront connectés aux convoyeurs Gx à travers les tours de transfert Fx/Gx.  Electrique : construction d’un nouveau poste électrique PR-BIS substituant l’ancien poste PR et pouvant alimenter les nouvelles installations. Notre contribution tourne autour du poste PR-BIS E. L’objectif du projet Ce projet a pour objectif d’augmenter la capacité d'exportation de phosphate à 10 millions de tonnes par an à travers 4 conteneurs :  Les Convoyeurs G1 et G2 alimenteront 2 conteneurs avec une capacité de 2*1500T/h  Les Futurs convoyeurs G3 & G4 alimenteront 2 autres conteneurs d’une capacité de 2*2000T/h
  • 71. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 59 F. Le nouveau Poste PR-BIS Le nouveau poste électrique PR-BIS sera alimenté à partir des postes HT/MT existants PJ2 et PJ3 (tension de 10 kV):PJ2 étant le poste source d’alimentation normale qui sera remplacé en cas de coupure d’alimentation par le poste source d’alimentation secours PJ3. Ce poste source alimente un tableau MT à partir duquel sont alimentés des transformateurs MT/BT 10kV/690V, un transformateur d’éclairage et auxiliaires 10 kV/380V et une armoire de batteries de compensation. La liste des consommateurs de ce poste est fourni dans l’ANNEXE D : Liste des départs du POSTE PR-BIS. Comme cité précédemment les travaux de génie civil sont en cours. Une autre vue satellite de l’unité de stockage du phosphate, prise ultérieurement, monte l’état des travaux (Encadrée rouge) – à comparer avec la figure IV.5 : Figure IV-7. Vue Satellite de l’unité de stockage du phosphates (09/05/2016) – Construction du poste PR-BIS Le schéma unifilaire du poste PR-BIS est donné dans la figure suivante :
  • 72. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 60
  • 73. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 61 Le bâtiment électrique PR-BIS comprend :  Local pour les équipements MT et les équipements BT  Loges pour les transformateurs, les redresseurs, onduleurs et les batteries  Vide technique pour les câbles  Local d'automatisme, relayage et contrôle/commande process  Salle de contrôle local PC de développement - Postes ingénieurs et Sanitaires. Une simulation sous le logiciel DIALUX du poste fournit par JACOB’s permet d’approcher de plus près l’état future du poste (Voir figure IV-8) : Figure IV-8. Vue future du poste PR-BIS – (Réalisé sous DIALUX) IV.2 Périmètre de la contribution Les ingénieurs de SIEMENS ont établi l’architecture du système numérique de contrôle et de commande de l’installation (Page suivante). La mise en œuvre de cette architecture est sous- traitée à la société Elesystem. Sauf, pour la partie PLC Tableaux SIEMENS concernant la supervision des tableaux BT sur laquelle portera notre contribution (Encadré en rouge : figure page suivante). La liste matérielle est fournie en ANNEXE E : Liste matérielle du SNCC générale. Cette architecture répond minutieusement aux descriptifs techniques : Instrumentation et contrôle commande du projet (Document de référence Q3203071-03-J- 02F-00001) établie par JESA.
  • 74. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 62 Imprimer l’architecture du DCS en A4, puis la coller. Figure IV-9. L’architecture générale du SNCC
  • 75. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 63 A. MCC Ce PLC des tableaux SIEMENS gére le contrôle des MCC (Motor Control Center) ou CCM (Centre de commande moteur). Un centre de commande moteur (MCC) est un ensemble d'une ou plusieurs sections fermées ayant un bus d'alimentation commun et contenant principalement des unités de contrôle du moteur. (Les moteurs contrôlés dans ce projet sont ceux des convoyeurs). Les centres de contrôle du moteur sont un assemblage en usine de plusieurs départs-moteurs. Un centre de commande moteur peut inclure les équipements pour la variation de vitesse, les équipements d’automatismes (API et châssis déporté) et les équipements d’électricité (Tiroirs disjoncteurs) B. SIVACON S8 Le SIVACON S8 définit de nouvelles normes en tant que centre de commande des moteurs pour les applications industrielles ou dans des infrastructures. Le système de tableaux pour une distribution d'électricité simple et cohérente garantit un niveau de sécurité élevé pour les personnes et pour l'installation et, grâce à son design optimal, il offre une multitude d'utilisations. Lors de la conception de l'ensemble de l'installation, le tableau peut être adapté de manière optimale à n'importe quelle exigence au moyen de la technique modulaire. Un niveau de sécurité élevé et un design moderne sont combinés dans ce tableau. [15] Figure IV-10. Aperçu d’un tableau SIVACON S8 Ces tableaux SIVACON seront utilisés pour la 1ère fois au Maroc (Voir paragraphe I.3.7)
  • 76. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 64 IV.3 Cahier des charges Le cahier des charges de cette deuxième partie du PFE consiste à : 1. Etablir la liste des entrées/sorties des tableaux SIAVCON S8 des trois types de tensions BT : 660V – 380V et 220V (voir schéma unifilaire du poste PR-BIS) à partir des schémas d’implantation fournit par les électriciens de SIEMENS. Tableau BT 220V Tableau BT 380V Tableau BT 660V 2. Proposer une architecture de contrôle de ces tableaux à partir de liste des entrées/sorties, des spécifications des tableaux débrochables fournit par JESA (Document projet de référence Q3203071-03-E-02a-00001) et des rapports des réunions d’harmonisation. 3. Configurer l’architecture et établir les diagrammes contenant les blocs de ces tableaux BT, 4. Proposer et réaliser des écrans pour la supervision en exploitant la bibliothèque développée.
  • 77. Partie 2, Chapitre VI : Contexte et cahier des charges 65 IV.4 Conclusion Le présent chapitre montre que le projet REVAMPING est un projet d’ampleur donc nous avons délimité notre champ de contribution. Le chapitre suivant sera dédié à la partie conception et réalisation de cette contribution.
  • 78. 66 CHAPITRE V : LISTE DES ENTREES / SORTIES ET ARCHITECTURE DE CONTROLE Après avoir fait la présentation du contexte du projet REVAMPING, ainsi que la définition du périmètre de notre contribution et du cahier des charges relative à cette contribution, nous allons découvrir dans ce chapitre comment nous avons établi l’architecture matérielle de l’API de contrôle des départs moteurs. Nous allons déterminer, dans un premier temps, les types de tiroirs contenus dans cette MCC, le recensement de ces tiroirs pour établir la liste des entrées/sorties. Cette liste, nous permettra de déterminer le nombre de châssis déportés, nécessaire pour le contrôle de l’installation.
  • 79. Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle 67 V.1 Liste des entrées/sorties V.1.1 Types de tiroirs En consultant les tableaux d’implantation (voir face avant de ces tableaux page X) réalisés par les électriciens de SIEMENS, nous déterminons quatre types de tiroirs (les noms des tiroirs sont utilisés en interne : ne sont pas normalisées) : A. Tiroir départ disjoncteur de type FDR Ces tiroirs sont utilisés pour l’éclairage : Figure V-1. Départ FDR Le schéma unifilaire de ce départ montre 5 entrées TOR, une entrée analogique et une sortie TOR. Position tiroir Entrée TOR Etat Disjoncteur Entrée TOR Retour marche tiroir Entrée TOR Défaut Entrée TOR Signalisation Entrée TOR Courant Entrée Analogique Réarmement Sortie TOR Tableau V-1. Les entrées/sorties du départ FDR
  • 80. Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle 68 B. Tiroir départ moteur : FWD (Forward Drive) Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs à rotation dans les deux sens : Figure V-2. Départ FWD Le schéma unifilaire de ce départ montre 4 entrées TOR et une sortie TOR. Position Tiroir Entrée TOR Etat Disjoncteur Entrée TOR Retour Marche Sens 1 Entrée TOR Retour Marche Sens 2 Entrée TOR Signalisation Entrée TOR Réarmement Sortie TOR Tableau V-2. Les entrées/sorties du départ FWD C. Tiroir départ moteur : DD (Direct Drive) Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs équipés d’un variateur de vitesse : Figure V-3. Départ DD
  • 81. Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle 69 Le schéma unifilaire de ce départ montre 3 entrées TOR et une sortie TOR. Position Tiroir Entrée TOR Etat Disjoncteur Entrée TOR Retour Marche Entrée TOR Réarmement Sortie TOR Tableau V-3. Les entrées/sorties du départ DD D. Tiroir départ moteur : SSD (Soft Start Drive) Ces tiroirs sont utilisés pour les moteurs équipés d’un démarreur : Figure V-4. Départ SSD Le schéma unifilaire de ce départ montre 3 entrées TOR et une sortie TOR. Position Tiroir Entrée TOR Etat Disjoncteur Entrée TOR Retour Marche Entrée TOR Réarmement (Signalisation) Entrée TOR Réarmement Sortie TOR Tableau V-4. Les entrées/sorties du départ FWD Les trois types de départ moteurs disposent de l’équipement SIMOCDE (Voir V.2.2)
  • 82. Partie 2, Chapitre V : Liste des entrées/sorties et architecture de contrôle 70 E. Résumé des entrées / sorties par tiroir Le tableau suivant est une synthèse des entrées/sorties : Tiroir ETOR ESTOR EANA FDR 5 1 1 FWD 4 1 0 SSD 3 1 0 DD 4 1 0 Tableau V-5. Synthèse des entrées/sorties par type de tiroir V.1.2 SIMCODE SIMOCODE pro est un système de gestion de moteur basse tensions, flexible et modulaire qui se raccorde simplement et directement aux systèmes d’automatisation. Ses fonctionnalités couvrent tous les besoins entre le départ-moteur et le système d’automatisation. L’ensemble des fonctions de protection, surveillance et commande nécessaires pour chaque départ moteur est regroupée dans un système compact unique. La qualité de la conduite de processus s’en trouve améliorée et parallèlement, les coûts diminuent [17] Des fonctions complètes sont intégrées dans ce système :  Protection contre les surcharges pour courants jusqu’à 820 A  Protection du moteur par thermistance intégrée  Surveillance des défauts à la terre intégrée  Mesure de température (Pt100/Pt1000/KTY/NTC)  Mesure de la tension jusqu’à 690 V  Puissance et cos phi  Entrées et sorties analogiques  Communication via PROFIBUS DP et PROFINET ETHERNETs  Intégration normalisée et homogène  Interface graphique de paramétrage  Tracé des courbes de mesure  Mémoire et historique de défauts intégrés  Largeur de montage 45 mm