RECONVERSION DU PROGRAMME DE PILOTAGE DE L’ATELIER D’ENSACHAGE DE CIMBENIN S.A. POUR UNE HARMONISATION DES SYSTEMES DE PROGRAMMATION

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Année Académique 2014-2015 8^ième promotion

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI (UAC)

===-*-===

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC)

===-*-===

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE (GE)

===-*-===

Option : Contrôle de processus Industriels (CPI)

POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

Présenté et soutenu le 10/12/2015 à 9h par : Ignace HOUEDANOU

Sous la direction du jury : THEME :

RECONVERSION DU PROGRAMME DE PILOTAGE DE L’ATELIER D’ENSACHAGE DE CIMBENIN S.A. POUR UNE HARMONISATION

DES SYSTEMES DE PROGRAMMATION

Président : Dr. HOUNGAN K. Théophile Membres : 1- Dr. SOGBOHOSSOU Médésu

2- Ing. ADJAGBE Jérémie, tuteur de stage

3- Dr. AGBOKPANZO G. Richard, maître de mémoire

Ingénieur Jérémie ADJAGBE, Technicien supérieur spécialité Energie Electrique.

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Mémoire d’ingénieur de conception

Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 I

DEDICACES

Je dédie ce travail à :

 Dieu Tout Puissant,

 Pour sa gloire qui règne et qui règnera durant toute mon existence.

 Mon père Christophe HOUEDANOU,

 Pour tous les sacrifices qu’il a consentis pour mon éducation.

- Le Seigneur Dieu te le revaudra au centuple.

- Que Dieu t’accorde paix, santé et longévité afin que tu jouisses des fruits de tes peines.

 Ma mère Joséphine HOUEOU,

 Pour le soutien tant spirituel que moral dont j’ai toujours bénéficié de toi.

 Pour son amour maternel dont elle a toujours fait preuve envers moi.

- Reçois ici les bénédictions du Père Tout Puissant, qu’il t’accorde paix, santé et longévité à nos côtés.

 Mes frères et sœurs, cousins et cousines ainsi qu’à mes collègues et amis,

- Je vous dédie ce travail en vous souhaitant un avenir plein de réussite et de bonheur.

Ignace HOUEDANOU

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 II

REMERCIEMENTS

Nous ne saurions présenter ce modeste travail sans exprimer nos profondes gratitudes à tous ceux qui de diverses manières ont permis sa réalisation.

J’adresse mes sincères remerciements :

 Aux autorités et enseignants de l’EPAC

 Professeur Félicien AVLESSI, Directeur de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) ;

 Professeur Clément BONOU, Directeur Adjoint de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) ;

 Docteur François-Xavier FIFATIN, Chef de Département Génie Electrique ;

 Mon maître de mémoire, Docteur Richard AGBOKPANZO, pour avoir accepté de conduire ce travail et pour ses nombreux conseils ;

 Tous les professeurs du département du Génie Electrique de l’EPAC à qui nous devons notre formation en particulier Messieurs Théophile HOUNGAN, Luc NASSARA, Léonard MONTEIRO et Richard EGOUNLETY ;

 Aux autorités et personnels de la CIMBENIN S.A

 Monsieur Velez Martinez ALFONSO, Directeur Général de la société CIMBENIN S.A pour avoir accepté nous accorder ce stage ;

 Monsieur Idrissou Djibril GADO, Directeur Technique de la société CIMBENIN S.A, pour la confiance qu’il a placée en moi ;

 Ingénieur Jérémie ADJAGBE, mon tuteur de stage, pour tous les efforts fournis dans la réalisation de ce document et pour les nombreux conseils qu’il m’a prodigués ;

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 III

 Messieurs Samuel OUSSOU, Norbert TALOGNON, Gilbert GAHOU, Zanhounali DOSSOU, Schadrack TOUHOU, Narcisse CODJIA, Elie TOSSOU, pour leur grande participation à la réussite de mon stage ;

 Tout le personnel de la société CIMBENIN S.A, particulièrement aux techniciens du service Maintenance et du service Production, pour leur convivialité ;

 Aux camarades

 Tous les amis de la huitième promotion de l’EPAC ; tous les amis qui de près ou de loin m’ont soutenu et me soutiennent encore ;

 Aux parents et amis

 Mes tantes,

 Pour leurs amours maternels et multiples soutiens dont elles ont toujours fait preuve à mon égard.

- Recevez ici les béatitudes du Père tout puissant.

 A tous ceux qui nous aidé de loin ou de prêt pour la réalisation de ce document, sincère merci et que Dieu vous bénisse.

MERCI !

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 IV

SOMMAIRE

SOMMAIRE... iv

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... vi

LISTE DES TABLEAUX ... viii

LISTE DES FIGURES ... ix

RESUME ... xi

ABSTRACT ... xii

INTRODUCTION GENERALE ...1

CHAPITRE 1 : PRESENTATION GENERALE DE LA CIMBENIN S.A...3

1.1. Présentation de l’usine [2] ...4

1.2. Processus de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A.[2] ...6

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU PROCESSUS D’ENSACHAGE DU CIMENT : L’EXISTANT ... 12

2.1. Description de l’atelier d’ensachage de CIMBENIN S.A... 13

2.2. Fonctionnement de l’atelier d’ensachage de CIMBENIN S.A. ... 18

2.3. Description et fonctionnement du compresseur ... 24

2.4. Description et fonctionnement du filtre... 25

2.5. Méthode de conduite de l’atelier d’ensachage ... 27

2.6. Présentation du cahier de charges ... 28

CHAPITRE 3 : CONCEPTION DU NOUVEAU SYSTEME DE COMMANDE DU PROCESSUS DE L’ATELIER D’ENSACHAGE ... 30

3.1. Etude et conception d’une solution d’automatisation du processus ... 31

3.2. Dimensionnement des principaux équipements de commande de l’installation ... 70

CHAPITRE 4 : PROGRAMMATION DU SYSTEME SUR API SOUS LES LOGICIELS STEP 7-CFC-ACESYS ... 74

4.1. Description de STEP 7-CFC-ACESYS ... 75

4.2. L’Automate Programmable Industriel (API)... 86

CHAPITRE 5 : PROGRAMMATION DE LA SUPERVISION ... 96

5.1. Présentation de l’application ECS ... 97

5.2. Configuration des outils servants à la conception de la supervision dans ECS... 98

5.3. Structure IHM du système automatisé de l’atelier d’ensachage ... 101

5.4. Configuration des animations graphiques ... 102

5.5. Simulation et résultat ... 102

5.6. Procédure de conduite du processus ... 106

CHAPITRE 6 : EVALUATION FINANCIERE DU COUT DU PROJET ... 108

6.1. Estimation du coût des matériels choisis ... 109

6.2. Coût d’exécution du projet ... 112

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 V

6.4. Coût global du projet ... 113

CONCLUSION ... 115

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES ... 116

ANNEXE 1 : SCHEMAS DE CABLAGE ELECTRIQUE ... 118

ANNEXE 2 : Liste des actionneurs et les items et E/S associées ... 119

ANNEXE 3 : QUELQUES PROGRAMMES SOUS STEP 7 ... 126

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 VI

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AI : Analog Input.

ACESYS : Adaptable Control Engineering System.

API : Automate Programmable Industriel.

BOOL : Booléen.

CFC : Continuous Function Chart.

CPA : Ciment Portland Artificiel.

CPJ : Ciment Portland Jumelé.

CPU : Central Processing Unit.

DB : Data Block.

DC : Direct Current.

DI : Digital Input.

DO : Digital Output.

ECS : Expert Control and Supervision.

EEPROM : Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory.

E/S : Entrées/Sorties.

FB : Function Block.

FC : Function Code.

GRAFCET : Graphe Fonctionnel de Commande Etape-Transition.

HTC : Heidelberg Cement Technology Center.

IHM : Interface Homme-Machine.

KW : KiloWatt.

LOTOTO : Lock Out Tag Out Track Out.

MP : Matière Première.

OB : Organization Block.

PC : Partie Commande.

PLC : Programmable Logic Controller.

PO : Partie Opérative.

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 VII

RAM : Random Access Memory.

ROM : Read-Only Memory.

S.A. : Société Anonyme.

SAP : Système Automatisé de Production.

SFB : System Functional Block.

SFC : Sequential Function Chart.

SO.NA.CI : Société Nationale de Ciment.

TOR : Tout Ou Rien.

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 VIII

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 3.1 : Les équipements associés à chaque groupe fonctionnel.

... 32

Tableau 3.2 : Couleur associée par défaut selon le mode de fonctionnement. ... 34

Tableau 3.3 : Les actionneurs et pré-actionneurs du système. ... 61

Tableau 3.4 : Récapitulatifs des capteurs ... 63

Tableau 3.5 : Récapitulatif des références démarreurs-moteurs suivants les caractéristiques des actionneurs. ... 71

Tableau 3.6 : Principales caractéristiques des relais d’interface choisis [12]. ... 73

Tableau 4.1 : Récapitulatif des différents blocs de STEP 7 [3] ... 76

Tableau 4.2 : Abréviation des entrées/sorties du bloc Unimotor ... 81

Tableau 4.3 : Abréviation des E/S du bloc ‘’SELECT’’ ... 84

Tableau 4.4 : Abréviation des E/S du bloc ‟ALARM” ... 86

Tableau 4.5 : Les différentes parties d’un API [9]. ... 88

Tableau 6.1 : Prix hors taxe des accessoires de l’automate. ... 110

Tableau 6.2 : Prix hors taxe des nouveaux composants. ... 111

Tableau 6.3 : Estimation du coût de la phase de réalisation ... 113

Tableau 6 4 : Coût total du projet. ... 113

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 IX

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : Organigramme de la CIMBENIN S.A. ... 5

Figure 1.2 : Schéma synoptique résumant le processus de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A. ... 11

Figure 2.1 : Schéma synoptique du processus de l’atelier d’ensachage. ... 14

Figure 2.2 : Photo de l’écran de supervision actuelle. ... 19

Figure 2.3 : Photo du coffret installé à proximité de l’ensacheuse. ... 21

Figure 2.4 : Configuration actuelle Système ... 28

Figure 3.1: Schéma descriptif des différentes étapes de la conception d’une solution d’automatisation. ... 31

Figure 3.2 : Organigramme du programme principal du processus d’ensachage. ... 41

Figure 3.3 : Organigramme du processus d’ensachage en mode Auto. ... 42

Figure 3.4 : Organigramme du processus d’ensachage en mode Local. ... 43

Figure 3.5 : Organigramme de la Sécurité. ... 44

Figure 3.6 : Organigramme de la séquence de marche en mode Auto du groupe filtre et retour poussière. ... 45

Figure 3.7 : Organigramme de la séquence d’arrêt en mode Auto du groupe filtre et retour poussière. ... 46

Figure 3.8 : Organigramme des séquences de marche et d’arrêt du groupe filtre et retour poussière en mode local. ... 47

Figure 3.9 : Organigramme de la séquence de marche en mode Auto du groupe Compresseur d’air. ... 48

Figure 3.10 : Organigramme de la séquence d’arrêt en mode Auto du groupe Compresseur d’air. ... 48

Figure 3.11 : Organigramme des séquences de marche et d’arrêt en mode local du groupe compresseur d’air. ... 49

Figure 3.12 : Organigramme du mode Auto de la séquence de marche du groupe Ensacheuse. ... 50

Figure 3.13 : Organigramme du mode Auto de la séquence d’arrêt du groupe Ensacheuse. ... 50

Figure 3.14 : Organigramme des séquences de marche et arrêt en mode local du groupe ensacheuse. ... 51

Figure 3.15 : Organigramme pour le choix du silo ciment. ... 52

Figure 3.16 : Organigramme de la séquence de marche en mode Auto du groupe Alimentation en ciment. ... 53

Figure 3.17 : Organigramme du mode Auto de la séquence d’arrêt du groupe Alimentation en ciment 1. ... 54

Figure 3.18 : Organigramme de la séquence de marche et d’arrêt du groupe alimentation ciment (ligne n°1) en mode local. ... 55

Figure 3.19 : Organigramme de la séquence de marche en mode Auto du groupe transport sac ciment. ... 56

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 X

Figure 3.20 : Organigramme de la séquence d’arrêt en mode Auto du groupe

transport sac ciment. ... 56

Figure 3.21 : Organigramme des séquences de marche et d’arrêt du groupe transport sac ciment en mode Local. ... 57

Figure 3.22 : Organigramme de la séquence de marche en mode Auto du groupe livraison en vrac. ... 58

Figure 3.23 : Organigramme de la séquence d’arrêt en mode Auto du groupe livraison en vrac. ... 58

Figure 3.24 : Organigramme des séquences marche et arrêt en mode local du groupe livraison en vrac. ... 59

Figure 3.25 : Grafcet du groupe compresseur d’air en mode Auto. ... 63

Figure 3.26 : Grafcet du groupe filtre et retour ciment en mode Auto. ... 64

Figure 3.27 : Grafcet du groupe Ensacheuse en mode Auto. ... 65

Figure 3.28 : Grafcet du groupe chargement en vrac en mode Auto. ... 65

Figure 3.29 : Grafcet du groupe Alimentation en ciment 1 et 2 en mode Auto. . 66

Figure 3.30 : Grafcet du groupe Transport sac ciment 1 et 2 en mode Auto. .... 67

Figure 3.31 : Grafcet principal du système. ... 68

Figure 3.32 : Grafcet pour la gestion des défauts... 68

Figure 4.1 : Structure hiérarchiquement des blocs ACESYS. ... 78

Figure 4.2 : Bloc d’interface d’entrée/sortie du moteur unidirectionnel. ... 80

Figure 4.3 : Bloc d’interface de l’unité Select. ... 84

Figure 4.4 : Bloc d’interface de l’unité d’alarme. ... 85

Figure 4.5 : Structure interne d’un API [9]. ... 87

Figure 4.6 : Fonctionnement cyclique d’un API [10]. ... 89

Figure 4.7 : Configuration matérielle de l’automate. ... 91

Figure 4.8 : Organisation du programme sous STEP7. ... 93

Figure 4.9 : Quelques blocs FB et DB créés au cours de la programmation. ... 94

Figure 4.10 : Quelques ‘’chart’’ créés pour la programmation de notre système. ... 94

Figure 4.11 : Schéma de configuration du réseau local du nouveau système. .. 95

Figure 5.1 : Configuration d’adresse. ... 99

Figure 5.2 : Aperçu du répertoire du DB 1784. ... 100

Figure 5.3 : Synoptique du processus de l’atelier d’ensachage réalisé sous ECS. ... 101

Figure 5.4 : Groupe filtre et retour poussière accepté pour démarrer (couleur jaune). ... 103

Figure 5.5 : Groupe filtre et retour poussière démarré: 2^ième ligne en couleur verte. ... 103

Figure 5.6 : Groupe transport sac ciment accepté : ligne en couleur jaune. .. 104

Figure 5.7 : Groupe transport sac ciment en marche (donc en couleur verte).105 Figure 5.8 : Groupes en fonctionnement (couleur verte). ... 105

Figure 5.9 : Différentes étapes à suivre pour bien mener la conduite du système de l’atelier d’ensachage. ... 106

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 XI

RESUME

L’atelier d’ensachage est situé à la fin du processus de fabrication du ciment. Il a subi une modification totale de ses équipements et une automatisation de ce dernier depuis 2002. Ainsi, tout le système du processus d’ensachage a été programmé en langage LIST sous STEP7 et la supervision avec WINCC flexible.

Pour un meilleur contrôle et pour faciliter les maintenances préventives et curatives dans une industrie automatisée, il faut que tous les processus de fabrication soient contrôlés par le même type d’automate et que la supervision soit faite dans un même environnement. En effet, le programme automate actuel de l’atelier de broyage est fait sous les nouveaux logiciels dont le STEP 7 et le CFC en langage diagramme et la supervision sous le logiciel ECS.

Le présent travail est axé sur la conception d’un nouveau système de contrôle-commande du processus de conduite de l’atelier d’ensachage dans le même langage que celui de l’atelier de broyage. En effet, nous avons fait l’étude technique du système mis en place afin d’écrire son programme sur un Automate Programmable Industriel (API) de chaque séquence et de concevoir une supervision adéquate à partir d’une Interface Homme-Machine (IHM) pour faciliter sa bonne conduite et la bonne gestion de ses défauts. Le schéma de câblage de l’installation a été réalisé, mais le projet n’a pas encore été mis en œuvre. Néanmoins la simulation du programme et le coût global du projet sont choses faites. Au vu de tout cela, nous pouvons dire que les objectifs du projet à mettre en œuvre ont été atteints.

Mots clés : Processus de fabrication du ciment, Processus d’ensachage, Automate Programmable Industriel, Interface Homme-Machine, Supervision.

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 XII

ABSTRACT

The bagging workshop is situated at the end of the cement manufacturing process. Affecting performance of the factory, it underwent a total improvement of its equipment and automation since 2002. Thus, the whole system of bagging process was in LIST language in STEP 7 and his supervision with WINCC flexible. For a better control and to facilitate preventive and curative maintenance in an automated industry, it requires that all manufacturing processes are controlled by the same type of PLC and supervision done in the same environment. Indeed, the current of the grinding plan PLC program is done under the new software which STEP 7 and CFC in chart language and supervision under the ECS software. This work focuses on the design of a new control system of conducting the workshop bagging in the same language as that of the grinding plant. Indeed, we made the technical study of the system set up to write its program on a PLC and design the appropriate supervision from a human machine interface to facilitate good behavior and good management of its defects. The wiring diagram installation was made, the project has not been implemented. Nevertheless, the simulation program and the cost of the project are things done. In light of all this, we can say that the project objectives to be implemented have been achieved.

Key words: bagging process, programmable logic controller (PLC), human- machine interface, supervision, and cement manufacturing process.

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Mémoire d’ingénieur de conception

Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 1

INTRODUCTION GENERALE

Depuis la nuit des temps, le ciment est le matériau de la modernité par excellence. Face aux enjeux climatiques, il devient un acteur du bien-être des hommes et de l’aménagement du cadre de vie. Présent dans une multitude d’applications, le ciment est incontournable dans les réalisations traditionnelles ou de haute technicité (ouvrage d’art routiers ou ferroviaires, immeubles de grande hauteur, gares, ports, aéroports, etc.) éclatante pour toutes les formes de constructions destinées à protéger et à améliorer la qualité de vie. Du moment où notre pays le Bénin n’est pas épargné de ces contraintes de grandes réalisations, il urge que les sociétés productrices de ciment qui y sont installées développent des moyens efficaces et efficients de production viables afin de pouvoir répondre au marché tant sur le plan de la qualité que de la quantité.

A cet effet, la CIMBENIN S.A., qui est l’une des sociétés leader dans la fabrication du ciment, dans le défi de la concurrence n’a pas cessé d’apporter de modification tant sur les plans des installations que sur l’acquisition des outils d’automatisation de son système. Dans la même initiative, le groupe HEIDELBERG CEMENT auquel CIMBENIN appartient, dans sa politique de management a souhaité une harmonisation de son système de programmation dans l’ensemble de ses usines dans le monde. Pour ce faire, l’atelier de broyage a été programmé en 2012 dans les logiciels récents tels que STEP7-CFC-ACESYS et ECS pour la supervision. CIMBENIN se trouvant obligé de se conformer à ces décisions nous propose de reconvertir le programme de pilotage de l’atelier d’ensachage pour une harmonisation des systèmes de programmation.

Suite à cela, le présent document décrit l’essentiel de notre travail subdivisé en six (06) chapitres. Après une présentation générale de la CIMBENIN S.A dans le premier chapitre, s’en suit une description du processus d’ensachage du ciment (l’existant) et une élaboration du cahier de charges dans le second chapitre. Les chapitres trois et quatre présentent respectivement la reprise et la conception du

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Rédigé par Ignace HOUEDANOU UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 2

contrôle de commande du processus automatisé de l’atelier d’ensachage et de la conception du nouveau programme du système sur l’API. La supervision du système est traitée dans le cinquième chapitre. Enfin, nous avons proposé une évaluation financière de la partie logicielle du système et des principaux matériels nécessaires pour la phase de câblage.

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CHAPITRE 1 :

PRESENTATION GENERALE

DE LA CIMBENIN S.A.

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Ce chapitre est consacré à l’aperçu sur l’organisme de CIMBENIN S.A., et par la suite au procédé détaillé de fabrication du ciment allant du déchargement des matières premières jusqu’à l’étape d’expédition.

1.1. Présentation de l’usine [2]

1.1.1. Historique

Créée le 30 Avril 1976 sous l’appellation SO.NA.CI (Société Nationale de Ciment), l’usine a connu le démarrage effectif de ses activités le 16 Août 1978 avec un capital social de 500.000.000 FCFA. Le 28 Février 1991, suite à une crise économique qu’a connu le pays dans les années 80, elle a été privatisée et est devenue CIMBENIN S.A.

Située dans la commune de Sèmè-Kpodji plus précisément dans le village de Sèkandji (Département de l’Ouémé) au Pk8 route de Porto-Novo, CIMBENIN S.A. est une usine de cimenterie spécialisée dans la fabrication de ciment de type Portland CPJ 35 et CPA, conforme à la norme française NF P 15-301 à partir des matières premières telles que : le Clinker, le Calcaire et le Gypse. Notons aussi que cette entreprise avec un capital social de 1.950.000.000 FCFA est une filiale du groupe Allemand HEIDELBERG CEMENT qui possède 13 cimenteries en Afrique réparties dans 8 pays [7].

1.1.2. Organigramme de CIMBENIN S.A.

L’organisme opérationnel de CIMBENIN S.A. repose sur un comité de quatre directions et un service, tous sous la supervision de la Direction Générale.

Il s’agit de : la Direction Technique, la Direction Financière et Comptable, la Direction des Ressources Humaines, de la Direction Commerciale et du service d’approvisionnement. L’organigramme détaillé de la CIMBENIN S.A. est présenté à la figure 1.1.

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Direction Générale

Direction Technique

Service Production

Service Maintenance

Atelier Electricité

Groupe Electrogène

Magasin Centrale

Atelier Mecanique

Chargé de la Planification Service Qualité et

Sécurité environnementale

Service Projets Service

approvisionnement

Direction Financière et Comptable

Service informatique

Service Financier

Service Comptabilité

Service Contrôle

Direction

Commerciale Service Commercial

Direction des Ressources

Humaines

Figure 1.1 : Organigramme de la CIMBENIN S.A.

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1.2. Processus de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A.[2]

Avant d’esquisser le processus de fabrication du ciment, il est nécessaire de poser la question suivante : Qu’est-ce que le ciment ?

Le ciment est un produit artificiel fabriqué par broyage du mélange de clinker et d’ajouts (Gypse ou autres).

CIMBENIN S.A. produit spécialement suivant la norme française NF P 15- 301 le ciment de type Portland CPJ-35. Néanmoins, sur demande de la clientèle, elle produit aussi le ciment de type Portland CPA suivant la norme requise.

La chaîne de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A est divisée en quatre (04) grandes parties :

 le déchargement des Matières Premières (MP) ;

 le chargement des matières premières : ‘’la reprise’’ ;

 le broyage des matières premières ;

 l’ensachage du ciment.

1.2.1. Le déchargement des Matières Premières (MP)

Le premier volet de la chaine de fabrication du ciment à CIMBENIN S.A.

est le déchargement des MP que sont : le clinker, le calcaire et le gypse. Car pour la production du ciment, CIMBENIN utilise dans les proportions bien définies les trois MP précitées.

Le clinker qui est le principal constituant des ciments est un produit semi- fini obtenu par la cuisson d’un mélange des matières premières (généralement calcaire et argile et parfois d’autres oxydes apportés par le sable et le minerai de fer qui sont ajoutés au besoin) à haute température (1450°C). Son élaboration se fait suite à une série de transformations moyennant des dispositifs de grandes fonctionnalités tels que le concasseur, le broyeur à cru, le cyclone, le four rotatif,

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le refroidisseur etc. Le clinker utilisé à CIMBENIN S.A. est fabriqué au Togo par la société SCAN-TOGO une filiale du groupe Heidelberg Cement. Il est ensuite camionné du Togo vers CIMBENIN et déchargé dans une trémie. De la trémie, le clinker est extrait par l’extracteur qui le déverse sur une bande transporteuse. Par suite, la bande transporteuse le convoi dans le hall clinker. Le clinker est ensuite disposé en tas dans le hall par le chariot verseur. Le clinker étant une matière qui émet beaucoup de poussière, il est prévu un filtre dans la cabine de déchargement et un autre sur la bande transporteuse pour absorber les émissions de poussière de clinker.

Le calcaire est une roche sédimentaire (définition à revoir) qui se forme principalement en milieu marin par accumulation et consolidation d'organismes animaux et végétaux (mollusques, coraux, etc.). C’est une roche très courante composée d’au moins 50% de calcite (CaCO3), et souvent accompagnée de dolomite (Ca, Mg) (CO3)2 et d’aragonite (CaCO3). Lorsqu’elle est brûlée ou calcinée, cette roche produit de la chaux (oxyde de calcium, CaO). Pour ce qui est du calcaire à CIMBENIN S.A., il est extrait localement dans le Mono plus précisément à Gbakpodji. Camionner vers l’usine, son déchargement se fait simplement dans un autre hall dénommé hall calcaire.

Le gypse est un minéral sédimentaire courant composé de sulfate dihydraté de calcium (CaSO4, 2H2O). Il est répandu et formé par la précipitation du sulfate de calcium présent dans l’eau de mer. Le gypse est constitué dans les régions volcaniques par l’action de l’acide sulfurique sur les minéraux contenant du calcium. On le trouve également dans la plupart des argiles comme produit issu de l’action de l’acide sulfurique sur le calcaire. Exploité dans le monde entier, il existe de très nombreux gisements en France, en Suisse, aux États-Unis et au Mexique. Quant au Gypse, il est importé de l’extérieur, est déchargé à l’air libre par les camions bernes.

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1.2.2. Le chargement des matières premières : ‘’la reprise’’

Le second volet de la chaîne de fabrication a pour but principal le transport et le stockage des matières premières dans leurs silos respectifs. Il commence par le choix de la matière première à stocker suivi de la sélection du silo approprié.

Le positionnement sur le silo choisi est fait par un vérin situé sur les silos de matières premières. La matière choisie est ensuite versée dans une trémie par une chargeuse, tombe ensuite sur la bande transporteuse qui la convoie au pied de l’élévateur choisi (il y a deux élévateurs ‘’Matières Premières’’). Notons que la bande transporteuse est alimentée en MP par deux trémies, dispose d’un filtre pour l’absorption de la poussière, de deux dispositifs de sécurité : l’arrêt d’urgence à corde et le capteur de déport. De même un électro-aimant dont le rôle est d’attirer les débris de métaux contenus dans les MP est installé au-dessus de la bande. De l’élévateur, quand il s’agit du clinker ou du gypse, la matière est directement déversée dans le silo correspondant. Dans le cas du chargement du calcaire, la matière quittant l’élévateur est déversée sur une autre bande transporteuse située au-dessus du silo calcaire, qui la convoie dans le silo calcaire. La capacité de stockage de chacun de ces silos est de 300 tonnes environ. Il convient de noter la présence d’un filtre sur le silo clinker pour absorber les éventuelles poussières soulevées lors du déversement du clinker dans le silo.

1.2.3. Le broyage des matières premières

Le broyage consiste à réduire par écrasement les matières MP. Il constitue essentiellement l’étape majeure du processus de fabrication du ciment, puisque le ciment n’est obtenu qu’à la fin de cette phase. En effet, CIMBENIN S.A. utilise le broyeur à boulets de 11m sur 3m (ou broyeur tubulaire cylindrique à axe horizontal) séparé en 02 compartiments contenant des boulets en acier. Entrainé par son moteur, il est alimenté en MP par la bande transporteuse M1.13 qui reçoit

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les 03 MP (Gypse, Calcaire et Clinker) dans les proportions bien définies issues d’un système de dosage automatique chargé d’effectuer des tests dans le laboratoire tout au long du processus de production.

La rotation du broyeur fait écraser les matières sous l’effet des efforts mécaniques des boulets : le relevage des boulets permet de broyer les matières.

Au cours du broyage, la matière passe de la première chambre à la deuxième chambre.Dans la 1^ère chambre se fait le broyage grossier et dans la 2^ième chambre se fait la mouture finale jusqu’à la finesse désirée (inférieur à 40 microns environ).

La matière ainsi broyée est aspirée par le filtre à manches à travers le trommel qui rejette les éventuels grains non suffisamment broyés. Le ciment descend dans la vis sortie-broyeur par le sas alvéolaire pour être convoyé au pied de l’élévateur- ciment. Une partie du ciment, est emprisonnée dans le filtre à manches qui la filtrera, laissant l’air pur s’échapper. Le filtrat est aussitôt acheminé vers la vis sortie-broyeur grâce à la vis sous filtre-broyeur. L’élévateur-ciment est constitué d’une centaine de godets reliés à une chaîne. Ces godets prélèvent le ciment et le versent dans des goulottes situées au-dessus de deux silos-ciment cylindriques (15m de haut, 8.6m de diamètre avec une base conique de 6.5m de diamètre) ayant chacun une capacité de 1100 tonnes environ. Un filtre intensif est également installé sur les silos-ciment pour empêcher la propagation de poussière de ciment.

Notons qu’avec le projet en cours : le broyeur sera équipé d’un séparateur en vue d’en faire un circuit fermé de broyage.

A la sortie du broyeur, le ciment est transporté vers deux silos de grandes capacités qui alimentent par suite l’atelier d’ensachage pour l’expédition en sacs ou la livraison en vrac du ciment (sans emballage).

(23)

1.2.4. L’ensachage de ciment [2]

Il consiste à livrer le ciment en vrac ou en sac. Dès lors que le ciment est stocké dans le silo, de l’air chaud injecté par des surpresseurs situés en partie basse des silos-ciment permet de réaliser la fluidification et l’extraction du ciment afin de l’acheminer depuis les silos jusqu’au Roto-Packer (l’ensacheuse rotative) en passant successivement par les brises-blocs, les vannes doseuses, les vis sous silo, le crible et la vanne d’alimentation en ciment. Le ciment pourra donc être livré en sacs. Les fuites de ciment apparues au niveau du Roto-Packer, tombent dans la vis sous Roto-Packer qui les conduit au pied de l’élévateur par le biais de la vis retour-poussière-élévateur. L’ensachage dispose aussi d’un filtre intensif qui se charge d’emprisonner la poussière générée. Le ciment obtenu est également acheminé jusqu’au pied de l’élévateur en passant par le sas alvéolaire, la vis sous- filtre-ensachage et la vis retour-poussière-élévateur. L’ensachage du ciment dans les sacs en papier est effectué par deux machinistes. Ces derniers positionnent les sacs successivement sur les 8 becs de l’ensacheuse ‘’Roto-Packer’’ en rotation.

Lorsqu’un sac est plein (masse de 50kg), il est automatiquement éjecté sur l’un des tapis d’évacuation (il en existe 02 de part et d’autre du Roto-Packer). Du tapis d’évacuation, le sac passe par la chambre de nettoyage, atterrit sur le tapis transporteur avant d’être acheminé vers l’en-camionneur auquel il est relié. A la fin de chacun des en-camionneurs, se trouvent deux ouvriers chargés de réceptionner et de ranger les sacs de ciment dans les camions.

La livraison en vrac est assurée par un accordéon qui reçoit le ciment apporté par la vis-vrac après l’ouverture de la vanne doseuse. Cette forme de livraison n’est possible qu’à partir du silo-ciment n°2.

La figure 1.2 nous présente le schéma synoptique résumant le processus de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A.

(24)

Figure 1.2 : Schéma synoptique résumant le processus de fabrication du ciment à la CIMBENIN S.A.

(25)

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU PROCESSUS D’ENSACHAGE

DU CIMENT : L’EXISTANT

(26)

Ce chapitre va mettre en œuvre une étude rigoureuse des séquences de fonctionnement actuel du système d’ensachage du ciment afin de mieux cerner ces contraintes et proposer une solution suivant une méthodologie bien définie.

En effet, une description fonctionnelle sera effectuée pour aboutir sur le cahier de charges. Dans le but d’harmoniser nos idées nous nous sommes servis de la documentation de l’ingénieur HOUETO Ulrich cf. [1].

2.1. Description de l’atelier d’ensachage de CIMBENIN S.A.

L’atelier d’ensachage de CIMBENIN S.A. s’occupe essentiellement de la mise en sac du ciment pour son expédition ou sa livraison en vrac. Situé à la fin du processus de fabrication du ciment, il peut être scindé en cinq différentes parties à savoir :

 deux circuits d’alimentation en ciment (identique l’un à l’autre) ;

 une machine Ensacheuse rotative (Roto-Packer) ;

 deux lignes de transport sacs du ciment (identique l’un à l’autre) ;

 deux quais d’en-camionnage (identique l’un à l’autre) ;

 une ligne de livraison en vrac.

Notons que les deux circuits d’alimentation en ciment alimentent la seule ensacheuse rotative. Cette dernière alimente à son tour les deux lignes de transport de sacs de ciment chacune reliée à un quai d’en-camionnage.

La figure 2.1 présente le schéma synoptique de l’atelier d’ensachage.

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1221 1223

1220 1224

1214 1213 1211

1210

1104

1301

1302

1303

Silo n°1 Silo n°2

0410 0420

0411 0412 0413

0414

1101

1102

0422

0421 0902

0921

0423

0903

1222 0503

0504

0501 0502

1212

1103 Vis sous

Silo 1

Vis sous Silo 2

Vis-Vrac Vis sous

filtre

Vis sous ensacheuse

Vis retour poussière Bande à

crampon 1 Souffleur 1

Bande à crampon 2

Souffleur 2 Bande de

transport sac 1

Bande de transport

sac 2

Roulement à chaîne 1

Roulement à chaîne 2

Elévateur Roto

Packer

Bande En-camionneur 2 Bande En-

camionneur 1

Crible Filtre

Figure 2.1 : Schéma synoptique du processus de l’atelier d’ensachage.

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Mémoire d’ingénieur de conception Rédigé par Ignace HOUEDANOU

UAC/EPAC/GE/CPI 2014-1015 15

L’atelier d’ensachage possède deux lignes identiques de chargement en sac.

En effet, nous allons effectuer la description d’une seule ligne (la ligne 2).

Le ciment produit par le broyeur est stocké dans les deux silos ciment (selon le choix) par le biais d’un vérin et d’un élévateur. Le ciment stocké dans les silos (chacun d’une capacité de 1500 tonnes environ) est spécialement du Ciment Portland Jumelé (CPJ) ou du CPA sur demande. Ces deux silos sont équipés chacun de détecteurs de niveau du ciment, de séquenceurs et de canons à air pour secouer le ciment afin de diminuer au mieux les colmatages sur les parois du silo.

En plus du chargement en sac, la livraison en vrac n’est possible qu’à partir du silo n°2.

L’atelier d’ensachage est équipé de deux surpresseurs (0410-0420) pour la fluidisation du ciment, de deux souffleurs (1212-1222) pour le nettoyage des sacs de ciment avant d’être expédier, d’un (0502-0501) pour l’inspiration de la poussière de ciment afin de le séparer de l’air (expulsé dans l’environnement) et le réintégrer dans le circuit d’alimentation en ciment.

2.1.1. Circuit d’alimentation ciment

Le choix du silo à partir duquel le ciment sera extrait, se fait par l’opérateur à partir du tableau de commande situé sur le panel de l’armoire de l’ensacheuse.

Ceci étant, l’extraction du ciment se fait par une ouverture de la vanne doseuse sous l’action du vérin pneumatique et de l’envoi d’air comprimé dans le silo par le surpresseur. Le vérin pneumatique est commandé par une électrovanne qui est en liaison avec : le capteur de niveau haut dans la vanne d’alimentation en ciment sous crible, le surpresseur et le convoyeur à vis de ciment sous silo.

Le ciment sort du silo choisi en passant par le brise-bloc (0414) et la vanne doseuse avant de tomber sur le transporteur à vis (0413). Ce dernier le convoie

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dans le crible au-dessus de l’ensacheuse rotative (Roto-Packer) pour subir une épuration. Le ciment pur tombe dans la vanne doseuse sous crible qui alimente le réservoir des becs de l’ensacheuse rotative par le biais d’un vérin pneumatique.

Un détecteur de niveau haut installé dans le réservoir des becs arrête l’extraction de ciment du silo lorsque celui-ci est plein ; il permet l’extraction lorsque le niveau du ciment descend jusqu’au niveau bas. C’est ainsi que le détecteur de niveau régule automatiquement le niveau du ciment dans le réservoir de l’ensacheuse.

Pour éviter l’évaporation de la poussière de ciment, un filtre intensif a été installé sur la ligne du processus d’ensachage. En effet, un ventilateur de dépoussiérage aspire une éventuelle poussière dans la vanne doseuse, dans l’élévateur, dans la vanne d’alimentation de ciment de l’ensacheuse rotative et dans la chambre de nettoyage des sacs de ciment et l’envoie dans le filtre intensif. Après une séparation, le ciment récupéré du filtre tombe sur la vis sous filtre (0504) en passant par le sas alvéolaire (0503) et est finalement renvoyé vers l’élévateur ciment par la vis transporteuse retour-poussière (1303). C’est ainsi que le ciment est réintégré dans le circuit de transport ciment.

2.1.2. Ensachage de ciment

Une soupape à clapet est installée à la fin de la vanne d’alimentation de ciment située en-dessous du crible. Son action (fermeture & ouverture) est guidée par un vérin pneumatique qui lui-même est sous la commande d’une électrovanne.

Cette dernière est commandée par le détecteur de niveau haut situé dans le réservoir de l’ensacheuse. Le clapet se ferme lorsque le niveau haut est atteint dans le réservoir de l’ensacheuse et s’ouvre dès que le ciment descend du silo gardant ainsi un niveau de matière à peu près constant. C’est ainsi que le ciment sort du silo pour descendre dans le réservoir de l’ensacheuse.

(30)

L’ensacheuse dispose de huit becs par lesquels sort le ciment. Un opérateur place les sacs vides sur les becs de l’ensacheuse et le ciment entre dans les sacs par un aéroglisseur. Lorsque leurs poids atteignent 50 Kg (± 500 g), ces sacs tombent sur la bande de déchargement à crampon. Ainsi, les sacs de ciment entrent dans le circuit de transport de sacs.

Notons que la détection de présence de sac sur bec, le remplissage de sac, détection de la limite de poids atteinte et l’éjection du sac dans le circuit de transport de sacs de ciment sont pilotés par un programme préétabli pour le fonctionnement de l’ensacheuse.

2.1.3. Circuit de transport de sacs ciment

Le circuit de transport de sacs est subdivisé en trois portions.

La bande de convoi à crampon est entrainée par son moteur électrique. Cette bande est équipée de crampon afin d’empêcher le glissement des sacs de ciment.

Par sa rotation, le sac de ciment est transmis dans la chambre de nettoyage.

La chambre de nettoyage, où le sac de ciment subit un dépoussiérage sous l’effet du souffleur qui envoie de l’air en permanence dans la chambre. Dans cette chambre, des roulettes en rotation sous l’effet du mouvement d’un moteur électrique entrainent les sacs de ciment sur la bande transporteuse de sacs.

La bande transporteuse de sacs en rotation renvoie le sac de ciment dans le circuit d’en-camionnage par le biais d’une glissière. Cette bande est aussi équipée d’un moteur pour permettre sa rotation.

(31)

2.1.4. En-camionnage de sacs ciment

L’en-camionneur est équipé de deux moteurs ; l’un permettant son va-et- vient (moteur de translation) et l’autre pour la mise en rotation de la bande. Ainsi, le sac de ciment provenant de la bande transporteuse est convoyé dans les camions. Notons que deux chargeurs sont placés à la fin de l’en-camionneur afin de réceptionner les sacs de ciment pour les classer dans le camion.

A l’entrée comme à la sortie de l’usine, les camions font un état de charge sur le pont bascule. En effet, à l’entrée le poids à vide est noté tandis qu’à la sortie le poids en charge. Ceci permet de décompter le nombre de sacs chargés afin d’évaluer le tonnage sorti de l’usine plus tard. Ainsi s’achève la mise en sac du ciment et en suite son expédition de CIMBENIN S.A.

2.1.5. Chargement en vrac

Le chargement en vrac consiste à livrer le ciment dans le camion-citerne.

Ceci n’est possible qu’à partir du silo n°2. En effet, le ciment sort du silo en passant par le brise-bloc qui a pour rôle spécial de casser les colmatages de ciment avant de descendre dans la vanne doseuse. Le vérin installé sert à ouvrir manuellement le clapet de la vanne doseuse afin de permettre le ciment de tomber sur la transporteuse à vis sans fin. En suite le ciment est convoyé dans un accordéon de chargement qui est directement plongé dans le camion-citerne (de type banane).

2.2. Fonctionnement de l’atelier d’ensachage de CIMBENIN S.A.

L’atelier d’ensachage fonctionne suivant deux modes pour le démarrage comme pour l’arrêt: le mode automatique et le mode local. En effet, tout le système est mis soit en local soit en auto. Son programme de fonctionnement est

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codé en langage LIST sous STEP7 et l’écran de supervision en WINCC est installé sur le panel de l’armoire de l’ensachage (voir figure 2.2). Nous constatons que seuls le filtre et les deux souffleurs démarrent en mode auto. A la suite, un klaxon retentit lorsque les autres lignes du processus sont prêtes pour le démarrage.

Pour l’arrêt, tout le système s’arrête instantanément suite à la demande de l’opérateur ou suite à un défaut survenu sur un équipement du système.

Les deux lignes d’ensachage étant identiques, nous décrivons le fonctionnement de la ligne 1.

Figure 2.2 : Photo de l’écran de supervision actuelle.

2.2.1. Fonctionnement du circuit d’alimentation ciment

La chaine de transport de ciment décrite ici fonctionne en mode LOCAL (commande locale). Sauf que lors de l’extraction de ciment des silos, c’est le capteur de niveau haut dans le réservoir de l’ensacheuse qui commande la marche de la ligne suivant une séquence bien structurée dans un bref delai pour permettre la descente du ciment dans le réservoir.

(33)

Pour ce mode de fonctionnement, les actions de marches et/ou arrêt sont effectuées uniquement au niveau des coffrets de chaque actionneur. Par ailleurs, il faut s’assurer de la disponibilité de tension au niveau de chaque pré-actionneur.

 Le ‘’prêt au démarrage’’

Cette section s’explique en primo par la disponibilité de tension aux bornes des équipements concernés et en secundo, l’absence de défaut sur toute la ligne d’alimentation en ciment. Une sirène retentit pour la confirmation du ‘’prêt au démarrage’’.



La marche

Elle indique le démarrage automatique effectif de la séquence de fonctionnement de transport de ciment. En effet, le moteur du crible démarre en premier et celui du transporteur à vis sous Silo démarre par la suite. Ce dernier autorise l’ouverture de la vanne doseuse, le démarrage du moteur de brise-bloc et enfin le démarrage du surpresseur.

La marche d’un moteur est notifiée sur l’écran par un voyant de couleur verte sur l’icône le représentant.

 L’arrêt

Nous avons deux modes d’arrêt : l’arrêt séquentiel (ou arrêt par asservissement) et l’arrêt qui peut intervenir suite à un défaut (ou Arrêt d’urgence).

L’arrêt séquentiel intervient sur demande de l’opérateur en actionnant le bouton ‘arrêt’. Sur l’ordre de cet arrêt, tous les moteurs s’arrêtent par asservissement : de l’amont en aval dans un ordre contraire à celui de démarrage.

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Lorsqu’un défaut survient ou si on appuie sur le bouton ‘ d’arrêt d’urgence’, tous les moteurs s’arrêtent instantanément.

2.2.2. Fonctionnement de l’ensachage du ciment

Un coffret de commande situé à côté de l’ensacheuse permet de la démarrer ou l’arrêter. Le ‘‘prêt au démarrage’’ est obtenu suite à l’allumage d’un voyant

‘’ready’’. En effet, le machiniste démarre ou arrête l’ensacheuse en local.

La figure 2.3 présente les différents boutons disponibles sur le coffret de commande de l’ensacheuse.

Figure 2.3 : Photo du coffret installé à proximité de l’ensacheuse.

 La marche

Cette phase nous indique le fonctionnement effectif de l’ensacheuse (Roto- Packer). Un pressostat maintient l’air comprimé dans le réservoir de l’ensacheuse à une pression bien définie. En effet, lorsque cette pression est atteinte et que toutes les conditions sont vérifiées, une impulsion sur le commutateur ‘’marche’’

(35)

démarre le moteur de l’ensacheuse. Son démarrage met en marche le dispositif de glissière et de remplissage des sacs de ciment commandé par électrovanne.

 L’arrêt

L’arrêt intervient d’une part sur demande de l’opérateur, par une impulsion sur le commutateur arrêt ; il s’en suit l’arrêt du moteur de l’ensacheuse.

L’arrêt peut aussi intervenir par action sur un dispositif d’arrêt d’urgence (Arrêt d’urgence à corde ou porte de sécurité) disposé au niveau de l’ensacheuse ou par défaut survenu sur un moteur sur la ligne en aval.

2.2.3. Fonctionnement du transport sacs

Pareillement au circuit d’alimentation en ciment, la chaîne de transport de sacs fonctionne aussi en mode LOCAL.

Dans ce mode de fonctionnement, il faut s’assurer de la disponibilité électrique sur chaque pré-actionneur. Une impulsion sur le commutateur ‘marche’

de chaque actionneur le démarre et l’arrêt est commandé par une impulsion sur le bouton ‘arrêt’. Toutefois en cas de présence de sacs, la séquence peut être démarrée sous la vigilance de l’opérateur qui respectera l’ordre de démarrage.

 Le ‘‘prêt au démarrage’’

Il est obtenu sur disponibilité électrique (présence tension) aux bornes de tous les disjoncteurs de la séquence. Un voyant s’allume pour signaler le prêt au démarrage. Dans le cas échéant, apparait un signal de défaut.

(36)

 La marche

Après la disponibilité des disjoncteurs, une impulsion sur le commutateur

‘marche’ permet le démarrage de cette séquence. Bien avant ceci, le moteur du transporteur à bande doit être en marche. Sa réponse de marche démarre simultanément les moteurs du transporteur à roulettes et de la bande à crampon.

Il est à noter que le démarrage du moteur du transporteur à bande est conditionné par la marche du moteur de la bande de l’en-camionneur.

 L’arrêt

L’arrêt de la séquence peut intervenir après une demande d’arrêt séquentiel de l’opérateur. A cette demande, tous les actionneurs de la séquence s’arrêtent par asservissement. D’autre part, l’arrêt peut aussi intervenir sur défaut d’un actionneur. L’arrêt d’un moteur sur la ligne arrête simultanément tous les moteurs en amont suivant le sens de transport des sacs. De même, l’arrêt de l’ensacheuse et/ou de la bande de l’en-camionneur arrête également le fonctionnement de la séquence.

2.2.4. Fonctionnement de l’en-camionneur

L’en-camionneur fonctionne en mode local et est composé de moteurs de translation et de rotation de la bande. Notons que le coffret de commande est situé sur celui-ci. Une action sur le bouton poussoir ‘marche’ de chaque actionneur le démarre tandis qu’une action sur ‘arrêt’, l’arrête. De même le bouton poussoir d’arrêt d’urgence, à l’appui, arrête instantanément le processus de convoi des sacs de ciment.

(37)

2.2.5. Fonctionnement du transport en vrac

La ligne de livraison en vrac ne fonctionne qu’en mode local. En effet, pour effectuer un déchargement en vrac, l’opérateur démarre chaque moteur depuis son coffret. Nous avons la vis transporteuse en premier, vient après le surpresseur et enfin l’ouverture du clapet de la vanne doseuse qui s’effectue par action manuelle sur le vérin (ce qui exige plus d’effort de la maintenance). Sous le contrôle à vue d’œil de l’opérateur (un électricien) dans le camion-citerne, lorsque celui-ci est rempli il arrête un à un les actionneurs de la ligne afin d’interrompre l’extraction du ciment. Ce mode d’arrêt retarde l’arrêt spontané de circulation du ciment et donc, le ciment déborde en grande quantité vers le sol.

2.3. Description et fonctionnement du compresseur 2.3.1. Description

L’atelier Ensachage dispose de deux compresseurs principaux, GA55 et GA45 d’Atlas Copco, assurant la fourniture en air comprimé à divers usages à savoir :

 extraction de ciment des silos ;

 fluidisation du ciment dans l’ensacheuse ;

 fonctionnement des filtres de dépoussiérage ;



commande des vérins de mécanisations diverses

.

L’installation offre les possibilités d’exploitation suivantes :

 les deux compresseurs peuvent fonctionner soit en marche alternée soit en marche simultanée ;



l’un ou l’autre des compresseurs permet d’alimenter le grand ballon d’air desservant les diverses utilisations.

(38)

2.3.2. Fonctionnement du compresseur d’air

Le compresseur d’air, composé du moteur compresseur et des éléments compresseurs est démarré en local. Une interface homme machine est installée sur celui-ci permettant son paramétrage, le réglage des sécurités et le contrôle des valeurs de service (température, pression, etc.). Un appui sur le bouton ‘marche’

du compresseur démarre le moteur du compresseur. La marche du moteur compresseur est régulée entre un seuil de pression haute et un seuil de pression basse, préalablement fixés par l’utilisateur. En fonctionnement, si la pression d’air est maximale, le compresseur entre en décharge et son moteur s’arrête automatiquement. Il ne redémarre que lorsque la pression d’air descend à une valeur minimale fixée.

Pour arrêter le compresseur, on appuie sur le bouton d’arrêt. Le compresseur marche en décharge pendant 60 secondes avant de s’arrêter.

L’arrêt par défaut intervient :

 si la température de sortie de l’élément compresseur dépasse le seuil programmé ;

 en cas de surcharge ou de manque de phase sur l’actionneur ;

 sur un arrêt d’urgence.

2.4. Description et fonctionnement du filtre [6]

2.4.1. Description du filtre

Les filtres à manches en série INTENSIV sont constitués de modules standardisés (compartiments du filtre) qui s'accordent selon la conception des blocs-éléments. Afin de respecter les exigences techniques, il est possible d'assembler plusieurs modules pour obtenir un filtre de plusieurs compartiments.

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Un filtre en série complet est composé des groupes de construction à savoir boîtier du filtre, la trémie collectrice de poussière et le canal du gaz épuré. Selon les besoins, les autres formes de construction peuvent être réalisées par omission ou bien complètement des groupes de constructions individuelles.

2.4.2. Fonctionnement du filtre

La poussière entraînée dans le gaz brut sera séparée à la surface des manches filtrantes et sera décolmatée par le système de décolmatage du filtre fonctionnant automatiquement par des impulsions d'air comprimé.

Les gaz chargés de poussière passent dans les manches filtrantes de l'extérieur vers l'intérieur en déposant la poussière sur la surface des manches, et les gaz décolmatés quittent ainsi comme gaz épuré le filtre par la chambre dite canal du gaz épuré. Avec la différence de pression entre les côtés extérieur et intérieur de la manche filtrante, la poussière se pose autour de la cage de support du filtre sous forme d'étoile.

Les filtres à manches série sont équipés d'un système de décolmatage fonctionnant automatiquement. Le décolmatage des manches est effectué par un rinçage à contrecourant à impulsions avec l'air comprimé ou des autres gaz comprimés à l'aide d'un système d'injecteurs à deux étages. Lors de ce procédé le courant d'air de décolmatage est soufflé sur la tuyère d'entrée dans les manches filtrantes effectuant ainsi le renversement du courant filtrant dans le courant de décolmatage. Par le changement en pression, la manche qui adhérait jusqu' à présent sur son panier sous forme d'étoile est subitement gonflée jusqu'à son déploiement maximum provoquant le décollement des poussières. De plus, les infimes particules de poussière pouvant subsistées à l'intérieur de la manche sont refoulées par ce contre-courant énergique dans la chambre de gaz poussiéreux.

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2.5. Méthode de conduite de l’atelier d’ensachage

L’écran de commande situé sur le panel de l’armoire de l’ensacheuse permet de lancer en auto le prêt de certaines lignes et la marche d’autres pour le processus d’ensachage. En effet, l’opérateur utilise des commutateurs à retour automatique pour la mise en marche du filtre, des souffleurs. Par contre la marche de l’en-camionneur est donnée sur son coffret installé sur celui-ci. Deux coffrets de commande situés de part et d’autre de l’ensacheuse permettent à l’opérateur d’utiliser des commutateurs pour :

 démarrer l’ensacheuse ;

 démarrer la ligne de transport sac de ciment.

Des voyants sont installés sur les coffrets de commande de l’ensacheuse pour renseigner sur l’état des capteurs et des actionneurs. Lorsqu’un actionneur est en marche, son voyant reste allumé. En cas de défaut, il clignote et est éteint à l’arrêt de l’actionneur. En cas de défaut signalé par un capteur, le voyant correspondant s’allume et ne s’éteindra qu’à la disparition du défaut et l’acquittement.

L’atelier d’ensachage dispose de deux compresseurs GA55 et GA45 d’Atlas Copco. Ils fournissent l’air comprimé nécessaire à la fluidisation du ciment dans les silos pour faciliter sa circulation et le fonctionnement des filtres de dépoussiérage ainsi que la commande des vérins. Ils doivent être en marche avant le démarrage de l’atelier d’ensachage.

Sous l’action de l’air chaud envoyé par le surpresseur, le ciment descend dans le brise-bloc par les aéroglisseurs. Ensuite, le ciment traverse la vanne doseuse pour descendre dans la vis transporteuse de ciment et entre dans la ligne de livraison en vrac.

La liaison de communication actuelle du système est présentée à la figure 2.4.

(41)

Figure 2.4 : Configuration actuelle Système

2.6. Présentation du cahier de charges 2.6.1. Objectif général

L’objectif général du projet est de concevoir un nouveau système numérique contrôle-commande du processus de conduite de l’atelier d’ensachage à l’aide d’un API sous les logiciels STEP 7-CFC-ACESYS et la supervision étant faite sous ECS.

2.6.2. Présentation du projet

Le système actuel utilisé dans l’atelier d’ensachage est à commande numérique dont l’usine ne dispose pas du code source (Back-up) pour faire d’éventuelle modification de maintenance au besoin. L’écran de supervision, réalisé en WINCC, est implanté sur la porte de l’armoire électrique de l’atelier d’ensachage ; ce qui n’est pas conforme à celui existant à l’atelier de broyage et par conséquent n’offre pas un bon suivi en contrôle du processus d’ensachage.

Pour remédier à ces problèmes, la modernisation de l’atelier d’ensachage s’avère indispensable. De même, dans le but de mettre en redondance l’automate SIEMENS S7- 300 de l’atelier d’ensachage afin de pallier aux problèmes futur,