Chapitre 3:Mise en œuvre de la solution
1. Réalisation du programme
1.3. Elaboration du programme de commande
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 a permis de côtoyer le milieu industriel et de prendre conscience de ses complexités et aléas.
En effet, notre projet intitulé « Automatisation d’un atelier de broyage à cru » nous a été bénéfique aussi bien sur le plan théorique que celui pratique. Il nous a permis de comprendre et appliquer les techniques les plus utilisées conduisant à l’automatisation des systèmes industriels.
En terme de perspectives, et après avoir développé et tester les logiciels de contrôle et de commande, il serait toutefois envisageable l’intégration d’un système d’automation.
Bibliographie et Netographie
Bibliographie et Netographie
Bibliographie et Netographie
Bibliographie
[1]Schneider Electric. Les bus et les réseaux de terrains en automatisme industriel, Novembre, 2002.
[2] Manuel technique PROFIBUS, Septembre 1999.
[3] Manuel Siemens. A Step 7 pour une transition facile de S5 a S7, édition 5, 2010.
[4] Manuel Siemens. Principe Wincc flexible 2008, manuel d’utilisation, 07/2008.
[5] Cours automatisme
[6] Des documents donnés par l’encadreur de la société
[7] Wiliam Bolton. Automate programmable industriel de deuxième édition,2015 tradiction enfrancaisHevré Soulard
Bibliographie et Netographie
Netographie
[1] http://www.Les ciment de Bizerte.ind.tn [2] http://www.support.automation.siemens.com [3] http://www.wikipedia.org/wiki/supervision
[4] http://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/sadt/sadt.htm consulté le 6/4/2012 [5] http://marigobouacar.e-monsite.com/page/cours-step-7.html
[6] http://www.cours-electromecanique.com/2017/05/livre-atoumates-programmable.html [7] http://www.cours-electromecanique.com/2017/03/cours-le-grafcet-en-ppt.html
Annexes
Annexes
Annexes
Annexe 1
Les actionneurs :
A02 : Trainasse chaine transporteuse qui transporte les trois matières
A01 : Bande transporteuse qui transporte
B01 : Bande transporteuse qui transporte
C01 : Bande transporteuse qui transporte
D02 : Lamelle
M03 : Moteur principal du broyeur à cru
S07 : Séparateur
S01 : Sasse d’homogénéisation
S02 : Sasse d’homogénéisation
F01 : Filtre indépendant
V01 : Ventilateur de gaz avec matière
V02 :Ventilateur d’extraction
V03 : Ventilateur d’alimentation le gaz Chau
VX1 :Ventilateur de refroidissement
VX2 :Ventilateur de refroidissement
VX3 :Ventilateur de refroidissement
VX4 : Ventilateur de refroidissement
VX5 : Ventilateur de refroidissement
VX6 : Ventilateur de refroidissement
P21 :Filtre a manche
U08 : Bande transporteuse
U07 : Bande transporteuse
U06 : Bande transporteuse
U04 :Vis transporteuse
U03 :Vis transporteuse
U02 :Vis transporteuse
U01 :Vis transporteuse
RX1 :Bande 1 refus qui dégagent les grandes particules non broyées
RX2 : Bande 2 refus qui dégagent les grandes particules non broyées
Annexes
Annexe 2
Blocs FB : FB2 démarrage d’un moteur
Disj_M03 : Disjoncteur dumoteur principal du broyeur a cru
Au_M03 : Arrête d’urgence
Rm_M03 : Retour marche
Bout_mar_loc_M03 : Bouton marche
Bout_arr_loc_M03 : Bouton arrêt
Var_pret_M03 : Variateur prêt
Autoriser_M03 : Autorisation pour le moteur M03
"commande".ACQ : Acquittement après les défauts
"commande".mode_cent : Mode centrale
"commande".mode_loc : Mode locale
"commande".mod_maint : Mode maintenance
"asser_M03" : Asservissement
Marche automatique : "commande".mar_auto, asservissement de l’étape précédente (asser_S07)
Arrêt automatique : "commande".arr_auto où l’asservissement de l’étape précédente n’est pas fonctionné ou une température
Comm_mar_M03 : Sortie de M03
"animation".anim_M03 : Animation avec le WINCC
"defauts".Def_M03 : Sortie des défauts (disj _ au _rm _var_gen)
"compt_hor".compt_M03 : Compteur horaire fonctionnement du moteur MO3
Il faut les températures est inférieur à la valeur maximum pour fonctionnée le bloc
Annexes
Bloc M03 en marche
Annexes
Annexe 3
FB 1 démarrage d’une bande nous ajoutons d’autres entrées
Deb _pied : débordement pied
Deb_tete : débordement tête
Cr: contrôleur de rotation
Annexes
Résumé
Abstract
Le but de ce projet est de réaliser un système de contrôle/commande de l’atelier de broyage à cru au sein des Ciments de Bizerte.
La plupart des processus industriels sont devenus totalement automatisés afin d’améliorer la productivité, augmenter la sécurité et faciliter le travail humain, donc il devient indispensable de réaliser un système complémentaire pour éviter la défaillance en cas d’un défaut attaquant le système actuel.
Notre travail commence par une étude du système existant amenant au bon fonctionnement.
Après les différentes étapes de l’analyse fonctionnelle et temporelle, et l’identification de toutes les entrées/sorties de l’atelier, le choix de l’automate convenable pour notre application est une étape très fondamentale, pour terminer avec la programmation par le logiciel Step7 et l’élaboration d’une interface de supervision et de contrôle par le logiciel WinCC flexible répondant à toutes les exigences en termes d’efficacité, sécurité et productivité.
Mots clés : Automatisation, broyage cru, Ciments, Step 7, WinCC flexible 2008, Automate.
The aim of this project is to release a control system of the raw grinding in the Cement factory of Bizerte.
The most industrial processes have become totally automated in order to ameliorate
The most industrial processes have become totally automated in order to ameliorate