Câblage des entrées analogiques

Le câblage des entrées analogiques est un petit peu différent que le câblage des entrées TOR.

Conclusion

Ce chapitre résume la démarche que nous avons suit lors de l’automatisation de l’atelier de broyage a cru.

En premier lieu, nous avons entamé la partie de l’analyse fonctionnelle par l’utilisation de la méthode SADT, pour passer ensuite à l’illustration du câblage de l’automate.

Une explication plus détaillée de cette dernière tâche sera traitée dans le chapitre suivant.

Mise en œuvre de la solution

Chapitre 3:

Mise en œuvre de la solution

Mise en œuvre de la solution

Introduction

Nous nous intéressons dans ce chapitre à développer le nouveau système de contrôle commande de l’atelier du broyage après avoir déterminé les spécifications fonctionnelles et techniques, Pour ce faire, nous commençons par donner une idée sur l’architecture des automates, ensuite nous commençons l’établissement du nouveau système, pour ce faire, nous passons par la programmation de l’automate sous Step7.

1. Réalisation du programme

1.1. Représentation du logiciel STEP7 professionnel

Dans cette partie du chapitre, nous allons décrire l’outil de la programmation du broyeur à cru. Pour la réalisation du projet nous avons intérêt à utiliser le logiciel STEP7.

Le STEP7 fait partie de l’industrie logiciel SIMATIC. Il représente l’outil de base pour la configuration et la programmation, ainsi le test et la maintenance des systèmes d’automatisation à base d’automate S7-300. Il intègre aussi différents outils pour faciliter le travail, tels que :

 Une interface utilisateur SIMATIC manager commune à tous les outils logiciels intégrés et optionnels.

Figure 22: SIMATIC manager

 Nous allons traverseraussi différentes langage de programmation tel que : graphe séquentiel S7-GRAPH, langage structuré S7-SCL, schéma à contact, listes d’instructions etc.

 S7-PLCSIM : c’est un logiciel de simulation qui permet de tester le programme sans disposer d’un automate réel.

Figure 23: Simulateur S7-PLCSIM



Mise en œuvre de la solution

Pour la réalisation de notre projet nous avons intérêt à adopter le langage à contact qui est un langage très proche du schéma électrique.

1.2. Présentation du logiciel de programmation STEP7 V5.5

Après avoir choisi l’automate ainsi que le CPU, nous sommes passés à la partie de la programmation. Nous avons utilisé le logiciel STEP7 V5.5 qui représente le logiciel de base pour la configuration et la programmation des systèmes automatisés SIMATIC.

Ce dernier offre plusieurs avantages :

 Possibilité d'extension grâce aux applications proposées parl'industrie logicielle SIMATIC.

 Possibilité de paramétrage des modules fonctionnels et de communication.

 Communication par des données globales.

 Transfert des données commandées par événement à l'aide des blocs de communication et des blocs fonctionnels.

 Configuration des liaisons.

1.2.1. Différents Blocs

STEP7 offre la possibilité de décomposer un programme utilisateuren un ensemble de blocs, pour qu’il soit bien traité.

 Blocs d'organisation OB : les blocs d'organisation constituentl'interface entre le système d'exploitation de la CPU S7 et leprogramme utilisateur. C'est dans ce bloc que nous définissonsl'ordre d'exécution des blocs du programme utilisateur.

 Blocs fonctionnels FB : les blocs fonctionnels sont des blocs decode à données statiques. Le FB disposant d'une mémoire, il estpossible d'accéder à ses paramètres à partir de n'importe quelleposition du programme utilisateur. Ils sont utilisés généralementpour les tâches répétitives telles que le fonctionnement des moteurs,les convertisseurs analogiques, les régulateurs, etc.

 Blocs de fonctions FC : les fonctions sont des blocs de code sans mémoire. De ce fait, il faut que les valeurs calculées soient traitées aussitôt après l'appel de la fonction.

 Blocs de données DB : les blocs des données sont des zones servant à mémoriser les données utilisateur. Nous distinguons les DB globaux auxquels tous les blocs de code ont accès et les DB d'instance qui sont associés à un appel de FB déterminé.

Contrairement à tous les autres blocs, les blocs de données necontiennent aucune instruction.

Mise en œuvre de la solution

1.3. Elaboration du programme de commande

Pour créer un nouveau projet avec le logiciel STEP 7 nous allons suivre les étapes illustrées dans la figure n°24.

Figure 24: Etapes de création de projet avec le logiciel STEP 7

Nous avons passé par ces différentes étapes afin de créer notre projet. Dans ce qui suit, nous allons les détailler afin de démontrer l’importance de chacune d’elles.

1.3.1. Création d’un nouveau projet et configuration matérielle

La création d’un nouveau projet se fait à l’aide d’un assistant danslequel nous définissons le nom du projet ainsi que le type de CPU utilisé disponible depuis le menu Fichier. Une fois le projet est nommé, nous passons à la configuration matérielle.

Cette configuration est la disposition de profilés support ou châssis, de modules, d'appareils de la périphérie décentralisée et de cartouches interface dans une fenêtre de station. Les profiles support ou châssis sont représentés par une table de configuration, dans laquelle nous pouvons afficher un nombre défini de modules, tout comme dans les profilés support ou châssis "réels".

Pour réaliser cette configuration, nous allons utiliser la fenêtre « Catalogue du matériel » dans laquelle nous allons sélectionner les composants matériels requis.

Nous allons définir, dans ce qui suit, la liste de matériel utilisé lors de notre projet:

 Deux châssis

 CPU 315-2DP

Création d’un nouveau projet Configuration du matériel

Configuration de communication Gestion de mnémonique

Elaboration du programme Simulation du projet

Mise en œuvre de la solution

 Module d’entrées :

 5 modules d’entrées TOR de type SM321 DI32xDC24V

 Un module d’entrée analogique de type SM 331 AI8x12Bits et 3 de type AI18x16Bits

 Module de sortie :

 2 modules de sorties TOR de type SM 322DO32xDC24V/0.5A.

La figure ci-dessousdécrit la configuration matérielle utilisée lors du projet.

Figure 25: Configuration matérielle

1.3.1.1.Configuration de la communication pupitre opérateur/l’automate

L’interconnexion des automates et leur liaison avec la PC/PG et les pupitres sont configurables grâce à NETPRO représenté dans la figure n°26.

Figure 26: Vue de l’interface NETPRO

Mise en œuvre de la solution

Cette liaison peut se faire en utilisant plusieurs protocoles de communication tels que le PROFIBUS et le MPI (Multi Point Interface).

Pour garantir la supervision, la communication entre l’automate programmable et le pupitre opérateur est assurée par PROFIBUS pour son extensibilité, la standardisation du matériel et une éventuelle mise en réseau.

1.3.1.2.Gestion des mnémoniques

Tableau 3: Mnémoniques locales et mnémoniques globales

Mnémoniques globales Mnémoniques locales Domaine de validité - Valables dans l'ensemble du

programmeutilisateur ; -Utilisés par tous les blocs ; - Leur signification est la même dans tous les

lequel ils ont été définis;

-Nous pouvons utiliser le même nom dans

- Données statiques d'un bloc données temporaires d'un bloc

Endroit de définition Table des mnémoniques Table de déclaration des variables du bloc

Nous avons utilisé les mnémoniques globales lors de l’affectation des adresses aux différents entrées et sorties. Quant aux mnémoniques locales, nous l’avons utilisé lors de l’élaboration

Mise en œuvre de la solution

En outre, nous avons utilisé des opérandes (entrées/sorties, mémentos, compteurs, temporisations, blocs de données et blocs fonctionnels) que nous avons adressé de manière absolue en premier lieu et de manière symbolique en second lieu.

 Adressage symbolique

Pour l’adressage absolu il est composé d’un identificateur d’opérande et d’une adresse absolue, illustré par le tableau 4.

Tableau 4: adressage symbolique

Identificateur d’opérande : Types des indicateurs d’opérandes : Zone de mémoire : M

Zone des entrés : E Zone des sorties : A

Zone des temporisations : T Bloc de données : DB correction d’erreurs en affectant des noms symboliques aux adresses absolues.

Par exemple, nous faisons correspondre à l’adresse absolue E 21.0 une adresse symbolique telle que la disponibilité du ventilateur VX 2. La figure n°27est la vue de l’interface de l’éditeur des mnémoniques.

Figure 27:Vue de l’interface de l’éditeur de mnémoniques

Mise en œuvre de la solution

1.3.1.3.Description des blocs de programmation de l’automate

Une fois la définition de table des mnémoniques est établie, nous avons abordé la partie de la programmation.

Pour mieux structurer notre programme nous avons opté à l’élaboration des blocs qui gèrent des tâches bien précises. Ainsi notre programme sera composé de différents blocs OB, FB, FC et DB dont la fenêtre principale est présentée dans la figure n°28:

Figure 28: Fenêtre principale de programme Chaque bloc possède une fonction bien définie :

Mise en œuvre de la solution

 OB1 : C’est le bloc dans lequel nous avons fait l’appel des différents blocs du programme utilisateur, en effet c’est un bloc d’exécution de programme. Il est illustré par la figuren°29 :

Figure 29: Bloc OB1

 FB1 : c’est un bloc fonctionnel qui traite toutes les commandes de marche, tous les défauts, temporisation de fonctionnement, et l’animation de l’instrument à partir WIN CC flexible.

Figure 30: Extrait de quelques réseaux du bloc FB1

Mise en œuvre de la solution

 FC4 : c’est la fonction qui gère le moteur du broyage M03. Toutes les entrées sont connectées, la commande du moteur en marche en résulte (voir annexe 2 et annexe 3).

Figure 31: FC5, fonction de moteur du broyage M03 avec les entrées/sorties

 DB2 : c’est un bloc de données pour stocker les variables d’animation système qui vont être utilisées ultérieurement lors de la supervision.

Mise en œuvre de la solution

 DB3 : C’est le bloc de données dans lequel tous les défauts de systèmes sont déclarés.

Figure 33: Bloc de données des défauts 1.4. Simulation du programme élaboré

Nous avons besoin de faire cette phase pour être certains de l’efficacité du programme. Cette phase est basée sur l’outil de simulationS7-PLCSIM. En effet, la simulation se fait en quelques étapes décrites comme-suit :

 1ère étape : activation de la simulation. Cette étape est illustrée par la figure n°34qui montre l’icône du lancement de la simulation.

Mise en œuvre de la solution

Figure 34: Activation de la simulation

Un clic sur le bloc mis en gras, la fenêtre illustrée dans la figure n°35apparait.

Figure 35: Fichier Plc pour la gestion des entrées de l’automate

Dans cette figure, nous présentons le fichier Plc du programme à travers lequel toutes les

Mise en œuvre de la solution

 2ème étape : chargement de tous les blocs système. La figure n°36 illustre cette étape.

Figure 36: Chargement des blocs

 3ème étape : la mise du programme en mode ‘Run’

Figure 37: Mode ‘Run’

Nous pouvons maintenant tester le programme. La figure n°38illustre la visualisation du programme.

Figure 38: Visualisation du programme

Mise en œuvre de la solution

Conclusion

Ce chapitre résume la démarche que nous avons suit lors de l’automatisation de l’atelier de broyage a cru.

De plus, nous avons présenté le logiciel Step7 et ses fonctionnalités en indiquant aussi les critères de choix de l’automate pour élaborer enfin le programme qui sera supervisé.

Une explication plus détaillée de cette dernière tâche sera traitée dans le chapitre suivant.

Supervision de la chaine de broyage a cru

Chapitre 4 :

Supervision de la chaine de broyage a

cru

Supervision de la chaine de broyage a cru

Introduction

L’automatisation est accompagnée par des interfaces de supervisionpour mieux gérer et piloter les installations industrielles.

Généralement les outils de supervisions permettent d’améliorer la fiabilité, l’archivage et la lecture en temps réel de toutes les variables du procédé (les défauts, température, débit). Nous présenterons dans la suite, le logiciel développé pour la supervision du procédé de fabrication de ciment.

1. Notre choix

Siemens offre deux logiciels de supervision : Win CC FLEXIBLE et Win CC Explorer. Nous allons utiliser Win CC flexible 2008 car il répond à notre besoin selon les nombres d’entrées, sorties quel que soit TOR ou ANA.

2. Environnement du travail (WIN CC Flexible 2008) 2.1.Présentation

Le logiciel de supervision Win CC flexible sert à configurer desinterfaces utilisateur destinées à la commande des machines et desinstallations. Il peut s’agir de simples panneaux de commande pour lalecture de paramètres mais aussi de pupitres opérateurs complexes d’unechaîne de production. Suite à la création d’un nouveau projet sous Win CCflexible, l’écran de l’ordinateur affiche une série d’outils :

Fenêtre de travail

Zone de travail

Fenêtre des propriétés

Vue des objets

Supervision de la chaine de broyage a cru

 La zone de travail

Sert à éditer les objets du projet. Tous les éléments de Win CC flexible sont disposés autour de la zone de travail. Au sein de cette zone, nous pouvons disposer, configurer, déplacer ou masquer les éléments.

 La fenêtre du projet

Tous les éléments et tous les éditeurs disponibles d’un projet sont affichés dans l’arborescence et peuvent y être ouverts. Dans la fenêtre de projet, nous pouvons en plus accéder aux propriétés du projet et faire le paramétrage du pupitre utilisateur.

 La fenêtre des propriétés

Elle est consacrée à l’édition des propriétés des objets comme les couleurs des graphiques.

Elle n’est disponible que dans certains éditeurs.

 La fenêtre d’outils

Elle propose une sélection d’objets qui peuvent être insérer dans les vues tels que les objets graphiques et les éléments de commande.

2.2.Utilité du logiciel

Un projet Win CC flexible contient toutes les données deconfiguration d’une installation ou d’un pupitre opérateur. Les données deconfigurations sont :

 Représentation du processus : le processus est représenté sur lepupitre opérateur.

Lorsqu’un état du processus évolue, l’affichage dupupitre opérateur est mis à jour.

 Commande du processus : l’opérateur peut commander le processusvia l’interface utilisateur graphique. Il peut définir une valeur deconsignes pour un automate ou démarrer un moteur.

 Stimulation « le Mode Runtime » : Ce mode est établi à l’aide du logiciel Win CC flexible runtime. Ce logiciel est performant etfacile à utiliser pour la visualisation du processus des projets créesavec le logiciel de configuration Win CC flexible Advanced.

En mode runtime, l’opérateur peut réaliser le contrôle du processus. Les tâches suivantes sont alors exécutées :

 Communication avec les automates

 Affichage des vues à l’écran

 Commande du processus, par exemple spécification des consignes de séparateur

 Archivage des données de runtime actuelles, des valeurs de processus et événements d’alarmes.

Supervision de la chaine de broyage a cru

3. Création de l’interface graphique de supervision

Avant la création de l’interface, nous devons passer par l’étaped’intégration du projet STEP 7 dans le projet Win CC Flexible. Cette étape est nécessaire pour que toute modification faite sous STEP 7 se traduise par une mise à jour des paramètres de communication sous Win CC flexible.

Les étapes d’intégration du programme STEP7 dans le projet Win CC sont les suivantes :

 Ouvrir le projet à intégrer sous Win CC flexible Advanced

 Sélectionner le type de projet

 Intégrer le programme STEP7

 le pupitre opérateur PC

 Choisir la connexion MPI/DP entre l’automate et le pupitre

 Sélectionner la gamme SIMATIC S7 300/400

 Paramètre des liaisons

Dans l'éditeur "Liaisons" nous paramétrons dans l'onglet "Paramètres" les propriétés d'une liaison entre le pupitre opérateur et le partenaire decommunication. Les partenaires de communication sont schématiquementreprésentés dans l'onglet "Paramètres". Selon l'interface utilisée, différentsparamètres peuvent être sélectionnés pour le "pupitre opérateur", le "réseau"

et "l'automate", représenté par la figure n°40.

Figure 40: Paramètre de liaison

 Création des vues

Pour présenter l’atelier de broyage, nous disposons d’une bibliothèqueriche de symboles à partir de laquelle l’insertion des éléments industriels à surveiller est assurée aisément. En effet nous avons créé des vues dynamiques comportant des boutons de présélection et d’enclenchement/déclenchement, ainsi que les zones d’affichage de mesures de température,

Supervision de la chaine de broyage a cru

4. Présentation des vues de l’atelier de broyage a cru

Notre projet va comporter les huit vues suivantes : Vue d’accès, vue principale(atelier broyeur), vue d’alimentation, vue broyeur,vue choix de silos, vue de température, vue de courbe et vue d’alarme.

4.1.Simulation sur le runtime

Nous utilisons l’éditeur RUNTIME pour démarrer la supervision (bien sûr il faut que l’automate soit en action et actif). Lorsque le cycle démarre, les équipements s’animent suivant les états que nous avons choisis :

 Vert : en marche.

 Rouge en clignotement : présence d’un défaut.

 Gris : la machine n’est pas commandée et il n’y a pas de défaut.

Ce choix de couleurs nous aide à distinguer facilement tout changement d’états, ce qui nous facilite le contrôle et la supervision de l’installation.

4.2.Vue d’accueil

Elle permet d’assurer la protection d’accès aux fonctions et aux données du runtime.

Nous pouvons alors à partir d’un mot de passe protéger notre application contre les accès non autorisés en les limitant à des utilisateurs spéciaux (les ingénieurs et les techniciens de maintenance) comme le montre la figure 41.

Le bouton « Accès » permet d’activer le dialogue de connexion.

Le bouton « Sortie » permet de quitter le runtime.

Figure 41 : La vue d'accès

Supervision de la chaine de broyage a cru

4.3.Vue d’atelier de broyage

Cette vue illustre l’atelier du broyage et stockage du ciment. Elle met en évidence tous les équipements de cet atelier.

 On dispose de plusieurs boutons permettant de :

 Choisir le mode de fonctionnement : central, maintenance ou local.

 Mettre en marche le circuit.

 Arrêter le circuit.

 Acquitter un défaut.

 Passer à l’une des autres vues.

 Retour à la page d’accueil.

 Quitter le runtime.

 Commander la finesse de la matière

 Affichage de la date et de l’heure.

Figure 42: Vue de supervision de l'atelier en marche

Supervision de la chaine de broyage a cru

Figure 43: Vue de supervision de l'atelier en défaut

Figure 44 : Vue de supervision de l'atelier en prêt de fonctionnement

Supervision de la chaine de broyage a cru

4.4.Les autres vues

Pour bien comprendre le fonctionnement de l’atelier, nous avons créé d’autres vues desparties de l’atelier.

 Vue alimentation

Figure 45: Vue d'alimentation

 Vue broyeur

Figure 46 : Vue broyeur

Supervision de la chaine de broyage a cru

 Vue choix de silos

Figure 47 : Vue choix de silos 4.5.Vue de température

Cette vue permet nous donner les valeurs de température, vibration du moteur principal M03 et le séparateur, les facteurs de mesures sont très importants car ils assurent la sécurité du système.

Figure 48 : Vue de température

Supervision de la chaine de broyage a cru

4.6.Vue d’alarmes

Cette vue nous donne toutes les informations dans le cas où une anomalie survient à notre système (figure n°49).

Un indicateur d’alarmes se met à clignoter si un défaut apparait, et donc grâce à un bouton dans la vue principale, nous pouvons migrer vers la vue d’alarmes pour voir les détails : toute alarme dispose d’un numéro et du texte d’alarme. Des indications encore sur l’heure et la date sont disponibles.

Figure 49: Vue d’alarmes

 Gestion des alarmes TOR : C’est grâce à l’outil « alarmes TOR » qu’on peut identifier les entrées TOR du notre système. La classification s’effectue dans un tableau. La figure illustre une partie du tableau d’alarmes TOR.

Figure 50 : Les alarmes TOR

Analogiques : La configuration des alarmes analogiques d’effectue avec l’outil « alarmes analogiques ».Ceci s’effectue en indiquant les seuils limites supérieurs de sécurité (figure n°51)

Supervision de la chaine de broyage a cru

4.7.Vue de la courbe

Nous avons conçu une vue qui permet de visualiser en temps réel les variations de tous les paramètres du processus.

Figure 52 : Vue des courbes Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons en premier lieu présenté le logiciel Win CCflexible et toutes ses fonctionnalités, en second lieu nous avons créé l’interface graphique de supervision et toutes les vues nécessaires pour simuler le travail sur le Runtime en dernier lieu.

Conclusion générale

Conclusion générale

Le développement incessant des procédés de production fait appel de plus en plus à des technologies évolutives pouvant combiner simplicité d’implémentation et souplesse d’exploitation et de maintenance.

Notre passage par la société Ciments de Bizerte, dans le cadre d’un stage de fin d’études, nous

Notre passage par la société Ciments de Bizerte, dans le cadre d’un stage de fin d’études, nous

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