OPTIMISATION DE LA REGULATION DU DEBIT D’ALIMENTATION DU BROYEUR A CRU ET MISE EN OEUVRE D’UN SERVEUR POUR LES DONNEES PROCESS DU BROYEUR CIMENT DU COMPLEXE CIMENTIER

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OPTIMISATION DE LA REGULATION DU DEBIT D’ALIMENTATION DU BROYEUR A

CRU ET MISE EN ŒUVRE D’UN SERVEUR POUR LES DONNEES PROCESS DU BROYEUR

CIMENT DU COMPLEXE CIMENTIER D’ONIGBOLO

UNIVERSITE D’ABOMEY – CALAVI

*-*-*-*-*-*-*-*-*

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY – CALAVI

*-*-*-*-*-*-*-*-*

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

*-*-*-*-*-*-*-*-*

Option: Contrôle de processus industriels

POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

Rédigé par :

Abdoul Kamel M. AMOUSSA

Sous la direction de : Maître de mémoire

DR FRANÇOIS-XAVIER FIFATIN ENSEIGNANT A L’EPAC

Tuteur de stage

MONSIEUR PAVIX LONMADON Ingénieur système à la SCB-Lafarge

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Mémoire d’ingénieur de conception Rédigé par Abdoul Kamel AMOUSSA

DEDICACES

 A Dieu tout puissant

 A mon père Djassaou S. AMOUSSA

 A ma mère Alimath H. ABLESSOU

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REMERCIEMENTS

Après ces années d’étude (qui sont passées beaucoup trop vite !), je tiens à remercier un certain nombre de personnes qui m’ont aidé ou soutenu d’une manière ou d’une autre. Il est difficile de faire une liste exhaustive, alors ne vous vexez pas si vous n’êtes pas cité !

Tout d’abord, je voudrais remercier tout le personnel du Complexe Cimentier d’Onigbolo, qui m’a accueilli et m’a offert l’opportunité de faire ce mémoire. En particulier, j’adresse mes sincères remerciement à :

 Monsieur Valentin TOGBE : Directeur de l’usine et toute la direction SCB-Lafarge pour la confiance, et pour l’intérêt que vous portez à la réalisation effective de ce travail.

 Monsieur Pavix LONMADON : Ingénieur système à la SCB-Lafarge mon tuteur de stage pour sa disponibilité et son suivi rigoureux afin que la réalisation de ce projet de fin d’étude soit une réussite. Recevez ici ma profonde gratitude.

 Monsieur Godfried TSAWLASSOU : Chef Service Travaux Neufs et Améliorations à la SCB-Lafarge, pour sa contribution et sa détermination pour la réussite de ce projet.

Mes remerciements vont tout naturellement à mon maître de mémoire, Monsieur François-Xavier FIFATIN, qui a accepté suivre ces travaux et qui a été disponible lorsque j’avais besoin de conseils, et dont les corrections de ce mémoire ont contribué à l’étoffer.

Un grand merci à tous les professeurs du département Génie Electrique de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC), à qui je dois ma formation en particulier Messieurs Théophile HOUNGAN, Léonard MONTEIRO, Mèdésu SOGBOHOSSOU, et Basile DEGBO.

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Mes remerciements vont également au personnel technique du Complexe Cimentier d’Onigbolo qui m’a aidé dans mes travaux et qui m’a apporté leurs conseils. Je remercie particulièrement :

 Monsieur Prosper GNONLONFOUN : Chef Service Electricité et Instrumentation à la SCB-Lafarge qui a tout mis à notre disposition pour la réussite du projet.

 Madame Natacha DJOSSOUVI : Responsable des interventions en électricité qui a permis notre insertion dans les équipes de travail.

 Monsieur Hervé DJIDJOHO : Ingénieur mécanicien et responsable des interventions pour son soutien et ses conseils.

 Monsieur Luc HOUNSOU : Ingénieur maintenance à la SCB-Lafarge pour ses conseils.

 Monsieur Martin HOUNGBEDJI : Ingénieur procédé à la SCB-Lafarge pour tous ses conseils.

 Messieurs Mannyzoï LAWANI, Marc AKPLOGAN et Jean KOKODOUME qui sont d’une disponibilité assez rare, merci pour tout ce que vous aviez fait pour la réalisation de ce document.

D’un point de vue plus personnel, merci à mes oncles, tantes et cousins qui ont cru en moi, à mes frères Hakim et Farid pour tout leur soutien, aux amis qui m’ont aidé et soutenu par les prières, aux camarades de l’EPAC pour les bons moments passés ensemble au cours de la formation et de notre stage, que ce travail soient pour eux un souvenir.

Je voudrais terminer ces remerciements par les trois personnes qui comptent le plus pour moi, qui m’ont supporté et soutenu dans les moments difficiles durant toute la durée de mon mémoire. Je veux bien évidement parler de mon père, de ma mère et de ma chérie, Azimath MOUNIROU.

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RESUME

Nous avons montré d’abord dans ce travail, que pour améliorer la régulation en mode automatique du broyeur à cru, le contrôle par les boucles de régulation classique ne suffisait plus. Ensuite, nous avons montré qu’il fallait passer au régulateur capable de prendre en compte plusieurs paramètres : logique floue. Et pour finir nous avons montré qu’un serveur était nécessaire pour l’archivage des données du broyeur ciment en vue de leur enregistrement automatique dans le fichier Excel par le biais des scripts.

Mots clés : broyeur, régulation, logique floue, serveur, script.

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ABSTRACT

We first showed in this work, that to improve the regulation in automatic of the grinder to vintage, the control by the buckles of classic regulation was not sufficient anymore. Then, we showed that it was necessary to pass to the regulator capable to take in account several parameters: fuzzy logic. And to finish we showed that a server was necessary for the storage of the data of the grinding cement in view of their automatic registration in the Excel file by the slant of the scripts.

Key words: grinder, regulation, fuzzy logic, server, script.

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SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE ... 1

CHAPITRE 1 : PRESENTATION DU COMPLEXE CIMENTIER D’ONIGBOLO... 2

1.1. HISTORIQUE DU COMPLEXE CIMENTIER D’ONIGBOLO ... 2

1.2. ORGANISATION STRUCTURELLE DE LA CIMENTERIE D’ONIGBOLO ... 3

1.3. PROCESSUS DE FABRICATION DU CIMENT D’ONIGBOLO ... 5

1.4. SOURCES D’ENERGIE ET COMBUSTIBLES ALTERNATIFS ... 9

1.5. SYSTEME DE CONTROLE COMMANDE DE L’USINE ... 11

1.6. SECURITE ET MAINTENANCE A LA SCB-LAFARGE ... 13

CHAPITRE 2 : DESCRIPTION DES SYSTEMES ACTUELS ET PRESENTATION DU CAHIER DE CHARGES ... 17

2.1. PRESENTATION DE QUELQUES INSTALLATIONS ... 17

2.2. DESCRIPTION DU REGULATEUR AU FOYER AUXILIAIRE ... 22

2.3. DESCRIPTION DE LA CONDUITE DU BROYEUR A CRU ... 25

2.4. DESCRIPTION DU SYSTEME D’ARCHIVAGE DES DONNEES PROCESS ... 29

2.5. CAHIER DES CHARGES ... 30

CHAPITRE 3 : SYSTEME DE REGULATION DE LA TEMPERATURE A LA SORTIE DU BROYEUR A CRU ... 31

3.1. CONCEPTION DU NOUVEAU SYSTEME DE REGULATION ... 31

3.2. PROGRAMMATION DU REGULATEUR DANS L’^AUTOMATE ... 35

3.3. CONCEPTION DE LA SUPERVISION ... 42

3.4. MODIFICATION DE LA SUPERVISION A LA SALLE CENTRALE ... 48

CHAPITRE 4 : CONCEPTION D’UN MODELE DE CONDUITE AUTOMATIQUE DU BROYEUR A CRU ... 49

4.1. DESCRIPTION DU NOUVEAU SYSTEME DE CONDUITE ... 49

4.2. ETUDE DU SYSTEME PAR LA LOGIQUE FLOUE ... 51

4.3. CONCEPTION DU SYSTEME SOUS CONCEPT ... 56

CHAPITRE 5 : SYSTEME D’ARCHIVAGE DES DONNEES PROCESS DU BROYEUR CIMENT . 62 5.1. ARCHIVAGE DES VARIABLES DANS WINCCFLEXIBLE... 63

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5.2. PRESENTATION DES VUES ... 67

5.3. PRESENTATION DES SCRIPTS ... 68

5.4. CONFIGURATION DES ELEMENTS DES VUES ... 72

CHAPITRE 6 : MISE EN PLACE DES NOUVEAUX SYSTEMES ET EVALUATION MATERIELLE DU PROJET ... 74

6.1. SYSTEME DE REGULATION DU BROYEUR A CRU ... 74

6.2. S^{YSTEME D}’ARCHIVAGE DES DONNEES DU BROYEUR CIMENT ... 78

6.3. BILAN DES MATERIELS ET LOGICIELS UTILISES ... 80

CONCLUSION GENERALE ET SUGGESTIONS ... 82

BIBLIOGRAPHIE ... 85

TABLE DES MATIERES ... 87

ANNEXE ... 92

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LISTES DES FIGURES

Figure 1-1: Organigramme de l'usine ... 3

Figure 1-2 : Extraction et concassage ... 5

Figure 1-3: Circuit de préparation de la farine ... 6

Figure 1-4 : Circuit de préparation du clinker ... 7

Figure 1-5: Circuit de préparation du ciment et expédition ... 8

Figure 1-6: Synoptique du processus de fabrication du ciment d’Onigbolo ... 9

Figure 1-7: Synoptique du système de contrôle commande ... 13

Figure 1-8: Synoptique du système d'information de la SCB-LAFARGE ... 16

Figure 2-1: Synoptique de l'aéraulique du broyeur à cru ... 18

Figure 2-2: Synoptique de la régulation de la température sortie broyeur à cru ... 24

Figure 3-1: Synoptique de la nouvelle régulation ... 33

Figure 3-2: Fonctions de régulation pour les TSX MICRO ... 35

Figure 3-3 : Description du pupitre XBT-P011010 ... 43

Figure 3-4: Eléments d'une page de supervision ... 44

Figure 3-5 : Fenêtre de configuration d'un champ ... 45

Figure 3-6 : Fenêtre d'insertion de lien ... 45

Figure 3-7: Aéraulique du broyeur à cru ... 48

Figure 4-1: Exemple de fonction d’appartenance pour une température ... 52

Figure 4-2: Exemple de paramétrage d'un FFB ... 57

Figure 4-3: Extrait du nouveau programme de conduite du broyeur cru ... 61

Figure 5-1: Vue initiale du superviseur du broyeur ciment ... 62

Figure 5-2: Support de données et lieu d'archivage ... 63

Figure 5-3 : Exemple d’une vue de courbe ... 67

Figure 5-4: Capture du fichier TRACKING TOOL ... 71

Figure 5-5: Animation du bouton "COURBE EN TEMPS REEL" ... 72

Figure 5-6 : Planification des tâches ... 73

Figure 5-7 : Configuration des évènements pour un bouton ... 73

Figure 6-1: Vue interne de l'armoire de commande du foyer auxiliaire ... 75

Figure 6-2: Vue de la nouvelle supervision sur le Magelis XBT-P011010 ... 75

Figure 6-3: Aperçu des bases de données... 78

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Figure 6-4: Aperçu des courbes de débit depuis le mois de juillet 2013 ... 79

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.1: Les actions effectuées en fonction des seuils ... 26

Tableau 3.1: Paramètres du PID ... 36

Tableau 3.2: Paramètres de réglage du PID 1 ... 40

Tableau 3.3: Paramètres de réglage du PID 2 ... 41

Tableau 3.4: Table de dialogue ... 44

Tableau 3.5: Configuration des pages d’états et défauts ... 46

Tableau 3.6: Configuration de la page de commande ... 46

Tableau 3.7 : Configuration de la page des alarmes ... 47

Tableau 3.8 : Configuration de la page de réglage du PID ... 47

Tableau 3.9 : Configuration de la page de réglage de l'heure ... 47

Tableau 4.1: Seuils des paramètres surveillés ... 50

Tableau 4.2:Les EFB pour les types INT et REAL ... 59

Tableau 6.1: Comparaison des relevés manuels et automatiques ... 79

Tableau 6.2: Liste des matériels ... 80

Tableau 6.3: Liste des logiciels utilisés ... 81

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Mémoire d’ingénieur de conception Présenté et soutenu par Kamel AMOUSSA

INTRODUCTION GENERALE

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En ce début du 21ème siècle, on assiste à une vulgarisation des technologies électroniques et informatiques dans tous les secteurs d’activité.

Servant de support, ces technologies ont permis le développement de nouvelles techniques en régulation industrielle. Le contrôle des processus utilisant des algorithmes de réglage complexes devient alors une simple alternative vis-à-vis de nombreuses autres méthodes de régulation. Il s’agit par exemple de la régulation par la logique floue qui a été abordé pour la première fois en 1965. Depuis cette date, de nombreuses applications industrielles de cette méthode de régulation ont vu le jour : régulation d’une chaudière à vapeur, conduite d’un four à ciment, conduite automatique de métro, conduite de hauts-fourneaux…

A cet effet, l’une des plus importantes usines de ciment du Bénin n’a pas voulu rester en marge de cette évolution technologique, n’a cessé d’améliorer le fonctionnement de son installation et n’a cessé d’accroître le rendement de son usine. C’est dans le cadre d’une de ses prévisions d’investissement que le Complexe Cimentier d’Onigbolo nous a proposé d’une part, d’étudier et de concevoir un modèle optimisé pour la régulation du débit d’alimentation de son broyeur à cru, et d’autre part, de mettre en place un serveur pour l’archivage des données process de son broyeur ciment.

Le travail présenté dans ce document est divisé en six (6) chapitres.

Après une généralité sur le Complexe Cimentier d’Onigbolo dans le premier chapitre, s’en suit une description des systèmes existants et une élaboration du cahier des charges dans le deuxième chapitre. Quant aux chapitres trois à cinq, ils sont consacrés à la conception des nouveaux systèmes. Et pour finir, la mise en place des nouveaux systèmes et le bilan des matériels utilisés ont été abordées dans le sixième chapitre.

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Mémoire d’ingénieur de conception Rédigé par Kamel AMOUSSA

CHAPITRE 1 : PRESENTATION DU COMPLEXE CIMENTIER D’ONIGBOLO

La cimenterie d’Onigbolo est située dans la commune de Pobè au Sud- Est du Bénin. Dans ce chapitre, nous présenterons l’historique de ce complexe et son organisation actuelle et enfin nous décrirons le processus de fabrication du ciment à Onigbolo et les sources d’énergies utilisées dans cette usine.

1.1. Historique du complexe cimentier d’Onigbolo

En 1974, des études géologiques menées ont certifiées la présence d’un gisement de calcaire et d’argile dans la région d’Onigbolo. Afin de mettre en exploitation ce gisement, La Société des Ciments d’Onigbolo (SCO) fut créée par une ordonnance n°75-52 du 30 juillet 1975. Il s’agit d’un joint- venture entre la République du Bénin et la République Fédérale du Nigéria avec une participation minoritaire d’un partenaire technique, la société danoise FL Smith et Co.

La SCO ainsi créée a été mise en service en Août 1982, mais après quelques années de fonctionnement, l’usine s’est arrêtée en Mars 1998. Les Etats Béninois et Nigérians ont alors décidé de mettre ladite société en location gérance. C’est à ce juste titre qu’un appel d’offre international a été lancé. La Société des Ciments du Bénin (SCB) et LAFARGE, le premier cimentier mondial, ont remporté ledit appel d’offre. Le contrat de location a été signé le 10 Février 1999. Pour son exécution, SCB et LAFARGE ont créé, le même mois, la filiale SCB-LAFARGE. C’est ainsi que l’usine reprit service en Avril 2000 et depuis cette date à ce jour, la cimenterie n’a cessé d’augmenter sa performance.

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1.2. Organisation structurelle de la cimenterie d’Onigbolo

Figure 1-1: Organigramme de l'usine Directeur d’usine (Valentin TOGBE)

Secrétariat (Regina LOZES)

Ingénieur production (Saad ADJIBADE)

Expéditions (Barthélémy DOUKPO) Fabrication (Philibert SOSSOU)

Carrière (Edwige KOUZOUNHOUE) Procédé (Marc KOUZONDE)

Ingénieur de maintenance (Luc HOUNSOU)

Méthodes (DARIUS GANDONOU) Mécanique (Bertin AHLONSSOU)

Travaux Neufs (Godfried TSAWLASSOU) Garage (Marc BOTTA)

Cour-Bâtiments (Etienne YELOUASSI) Achats / Stocks (Fernand TOBOSSI)

Magasin (Augustin HOUESSINON) Achats Cotonou Onigbolo Qualité (Clarisse KOUCHADE)

Contrôleur de gestion (Caleb ADELAKOUN) Ingénieur Sécurité (Michel SANDAH)

Chiffres (Michel ZOHOUKON)

Electricité (Prosper GNONLONFOUN) Ingénieur Système (Pavix LONMANDON)

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1.2.1. Service fabrication

Dans sa structuration, l’usine dispose d’un service fabrication qui est constitué de l’équipe des opérateurs et conducteurs de diverses machines.

Leur rôle est de mettre en œuvre les règles de conduite définie par le procédé.

1.2.2. Service Procédé

Optimiser le rendement de l’usine tels est la devise du service procédé de l’usine. Il est chargé d’analyser la production afin de justifier le rendement obtenu et de définir les nouvelles procédures à adopter en vue d’une amélioration du rendement. Ce sont eux qui définissent les règles de conduite que doit suivre la fabrication.

1.2.3. Service Electricité-instrumentation

Le service électricité-instrumentation est chargé d’assurer la disponibilité des équipements électriques. Dans ce sens, il intervient pour les dépannages, installation et opération de maintenance. Il est aussi chargé des interventions en électricité bâtiment, froid et climatisation dans les locaux de l’usine et dans les logements. Il assure également les interventions préventives et curatives des moteurs électriques et des équipements de contrôle-commande et régulation de la chaîne de production tels que les capteurs, les appareils de mesure, les systèmes de détection. Ce service est notre service d’accueil pour le stage.

1.2.4. Service Travaux Neufs et Améliorations

Il s’occupe de l’étude de la faisabilité et de la réalisation des nouveaux travaux (travaux neufs) des différents services de l’usine.

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1.2.5. Contrôle qualité

Le service contrôle qualité prélève des échantillons à chaque niveau de la production et effectue sur ces échantillons des tests afin de s’assurer de la qualité du ciment produit. Ces tests sont d’ordres physiques et chimiques. De par les résultats de ces tests, il permet de porter un jugement sur la procédure mise en place par le procédé et son application par la fabrication.

1.3. Processus de fabrication du ciment d’Onigbolo

1.3.1. Extraction et concassage de la matière première

Le complexe cimentier d’Onigbolo bénéficie d’une vaste terre qui est constituée essentiellement d’argile et de calcaire. Ces derniers représentent les matières premières pour la fabrication de ciment. L’argile est obtenue par excavation des engins après décapage et le calcaire par abattage à l’explosif à cause de sa dureté. Après obtentions des matières premières, ils sont convoyés à l’atelier de concassage par des engins communément appelé dumpers.

Figure 1-2 : Extraction et concassage

L’usine de ciment d’Onigbolo est équipée d’un concasseur à marteaux et d’un concasseur à rouleaux respectivement destinés au concassage des grosses mottes de calcaire et des mottes d’argile. Une fois concassées, elles sont mélangées dans des proportions bien données puis transportées par un convoyeur à bande dans le hall de pré-homogénéisation. Déposé en couches successives par le jeteur, le mélange est ensuite repris transversalement par le pont gratteur pour lui assurer une bonne pré-homogénéisation.

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1.3.2. Préparation de la farine

Cela consiste à sécher et à broyer finement la matière "cru" stockée dans le hall de pré-homogénéisation. Le cru, produit avec un léger déficit de calcaire ou d’argile, est corrigé à travers la ligne de correction. Les matières issues du hall de pré-homogénéisation sont convoyées par une série de convoyeurs à bande vers le broyeur sécheur dont la capacité est de 160 tonnes/heure. La figure 1-3 présente le circuit de préparation de la farine.

Figure 1-3: Circuit de préparation de la farine

Après dosage, le cru est d’abord séché à l’entrée du broyeur par l’air chaud venant du four et celui venant du générateur de gaz chaud, avant d’être broyé dans le broyeur à cru. La farine obtenue ainsi que les gaz chauds sont ensuite extrait du broyeur par un ventilateur de tirage. La farine est stockée dans deux silos d’homogénéisation. Les gros morceaux du ‘cru’ qui n’ont pas pu être broyés, sont renvoyés par le séparateur à l’entrée du broyeur pour être broyé de nouveau.

1.3.3. Fabrication du clinker

La ligne de cuisson est la pièce maîtresse d’une cimenterie. La SCB- LAFARGE utilise le procédé de fabrication de ciment qui est la voie sèche.

Elle est composée :

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 d’une tour de préchauffage de 5 étages, équipée de cyclones. Cette tour permet une décarbonatation de la matière grâce aux gaz chauds qui remontent du four.

 d’un four rotatif. La farine qui arrive à l’entrée de ce four est déjà à une température de 900°C. Il va subir ensuite des transformations physico- chimiques : la calcination puis la clinkerisation à 1450°C.

 d’un refroidisseur permettant la trempe du clinker.

Le clinker est ensuite stocké dans le silo clinker.

La figure 1-4 présente le circuit de préparation du clinker.

Figure 1-4 : Circuit de préparation du clinker

1.3.4. Fabrication du ciment

Cet atelier constitué d’un broyeur à boulet qui permet de broyer le mélange de clinker issu de la cuisson, de gypse importé et ou non d’ajout du calcaire en provenance de la carrière. Ce mélange se fait dans des proportions définies par le laboratoire en fonction de la qualité du ciment à produit. Le respect des pourcentages de ces composants est géré par trois doseurs autorégulés. Broyé à la finesse désirée, le ciment est aspiré et envoyé dans l’un des silos de stockage de ciment selon le type de ciment fabriqué. La capacité du broyeur est de 80 tonnes/heure.

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La figure 1-5 présente le circuit de préparation du ciment.

Figure 1-5: Circuit de préparation du ciment et expédition

1.3.5. Stockage, ensachage et expédition

L’usine dispose de trois silos (deux de 10.000 tonnes et un de 800 tonnes) pour le stockage des différents types de ciment produits.

L’ensachage est fait grâce à deux ensacheuses ROTATIVE FLUX à douze (12) becs d’une capacité de 100 tonnes/heure pourvues de sortie à pesage avec une marge de ± 250grammes/sac de 50 kilogrammes. Les sacs de ciment sont transportés par des bandes transporteuses vers quatre quais de chargement des camions. Le ciment est ensuite expédié vers les dépôts locaux pour la vente et vers le Nigeria. Deux ponts bascules, situés à l’entrée de l’usine servent à contrôler les chargements de ciments effectués dans les camions avant leur sortie de l’usine.

1.3.6. Synoptique du processus de fabrication du ciment d’Onigbolo

Le détail de chacune des étapes de fabrication du ciment à la SCB- LAFARGE est représenté sur le schéma synoptique de la figure 1-6.

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Figure 1-6: Synoptique du processus de fabrication du ciment d’Onigbolo

1.4. Sources d’énergie et combustibles alternatifs 1.4.1. Description de l’alimentation électrique de l’usine

Le complexe cimentier d’Onigbolo consomme énormément d’énergie électrique. Cette énergie lui est fournie par la CEB (Communauté Electrique du Bénin) via le poste source d’Onigbolo. Actuellement, la CEB est alimentée en 161 kV par la TCN (Sakété) et la VRA (Ghana). Cette tension est abaissée à 20KV avant d’être livrée à l’usine par des lignes aériennes et aéro-

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souterraine. Elles ne peuvent être utilisées au même moment. Les installations de l’usine fonctionnent sous le régime TNC (le neutre est relié à la Terre et les masses sont reliées aux neutres). Chaque ligne d’arrivée de 20kV est reliée à un sectionneur qui permet le choix de ligne. Du sectionneur, chacune des lignes est raccordée à un transformateur principal (20kV/6kV 15 MVA) via un disjoncteur. Le secondaire de ce transformateur est relié aux cellules disjoncteurs électriques à savoir:

- départ concassage ;

- départ transformateur lumière;

- départ broyeur de cru ;

- départ transformateur du moteur du four ; - départ camps ;

- départ transformateur plate-forme chauffe ; - départ broyeur ciment.

Chaque cellule assure la distribution de l’énergie électrique aux différentes sous stations. Les transformateurs dans ces dernières abaissent la tension de 6kV à 380V pour l’alimentation des équipements Basse Tension des ateliers.

1.4.2. Combustibles alternatifs

Conscient du poids que représente l’énergie dans le coût de fabrication du ciment, la SCB-LAFARGE s’est équipée d’un atelier de combustible alternatif. Ceci permet à l’usine de parer aux fluctuations du coût de l’énergie.

Ces efforts constants lui ont permis d’adapter ces installations aux combustibles alternatifs tels que les coques de riz, de coton et de palmistes afin de réduire considérablement la quantité de fuel utilisée.

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1.5. Système de contrôle commande de l’usine

Le système de contrôle commande du Complexe Cimentier d’Onigbolo comporte deux types de technologie : l’un est un système numérisé prenant en compte les ateliers de concassage, de broyage cru, du four et une partie de l’atelier de broyage ciment et l’autre un système en logique câblée.

Les ateliers de concassage, de broyage cru et du four sont sur plateforme d’automatisme QUANTUM avec une supervision MONITOR PRO. Ainsi, on trouve :

 Une salle de commande centrale abritant :

 un PC de développement destiné à la conception et à la programmation du système de contrôle de commande.

 trois stations opérateurs destinés à la supervision et à la conduite des ateliers du broyeur à cru, du four et même du concassage (en cas de besoin).

 Trois racks principaux d’automates programmables industriels QUANTUM pilotant chacun les ateliers de concassage, broyage cru et four

 Une carte de communication Ethernet 10/100 140NOE 771 00.

Il est à souligner que la plateforme d’automatisme est du type Entrées/Sorties déportées avec des racks d’extension dans chaque atelier, communiquant avec le rack principal correspondant par Fibre Optique.

La fibre optique est du type « 6 brins multimodes ST/ST, NSCCTMMUT06STST » et fait appel, de part et d’autre, à deux modems

"FO E/S" décentralisées qui sont des convertisseurs "FO/coax".

 un HUB Ethernet "TCP/IP" assurant le dispatching des informations inchangées entre les divers composants du réseau [réf : Super Stack II, Baseline dual speed hub, 3C16592A].

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La partie à commande numérique de l’atelier de broyage ciment est sur plateforme d’automatisme SIEMENS avec une supervision Win CC flexible.

Elle gère les séquences de l’alimentation du broyeur et du transport ciment.

Elle est constituée de :

 un pupitre de conduite qui communique avec l’automate programmable industrielle en PROFIBUS.

 Une deuxième supervision sur PC installée à la salle centrale avec une liaison Profibus avec l’API.

 Un rack principal d’automate programmable industriels SIEMENS pilotant l’atelier et constitué de :

 deux racks d’extensions, communiquant avec le rack principal par câble MPI.

Le reste de l’atelier de broyage ciment en l’occurrence le transport gypse, le transport calcaire/ clinker, les auxiliaires du broyeur et la commande du broyeur, est en technologie câblée à relayage classique. Il en est de même pour l’atelier de l’ensachage et la station de traitement des eaux.

La figure 1-7 présente le schéma synoptique du système de contrôle du Complexe Cimentier d’Onigbolo.

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Figure 1-7: Synoptique du système de contrôle commande

1.6. Sécurité et maintenance à la SCB-LAFARGE

1.6.1. Accueil sécurité

La SCB-LAFARGE a mis en place un accueil sécurité obligatoire, destiné à toute personne voulant intégrer l’usine de façon temporaire ou définitive et a établi des mesures de sécurité à prendre dans l’usine afin de réduire à zéro les accidents du travail et autres incidents graves. Cet accueil sécurité est une séance d’information entre les nouveaux venus et le chef sécurité. Cette séance vise plusieurs objectifs à savoir :

 informer la personne des risques d’accident qu’elle court en travaillant dans l’usine ;

 montrer à la personne les zones dangereuses de l’usine ;

 apprendre les procédures à engager en cas d’incident ;

 connaître les règles élémentaires de sécurité à respecter dans l’usine et les sanctions éventuelles en cas de non-respect de celles-ci ;

 s’assurer que la personne dispose des Equipements de Protection Individuelle (EPI) avant d’intégrer l’usine.

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1.6.2. Mesures de sécurité

Des dispositifs de sécurité sont mis en place dans l’usine tant au niveau des opérateurs qu’au niveau des équipements de production.

 Sécurité des équipements installés

La sécurité des équipements de production est assurée par un contrôle et une surveillance en temps réel des différentes machines depuis la salle centrale de supervision. Aussi, des analyses profondes sont faites sur tous les cas d’incidents déclarés afin de pouvoir les éviter les fois à venir.

 Sécurité des opérateurs de l’usine

Pour ce qui est de la sécurité du personnel, des efforts louables ont été faits. On peut remarquer que :

- l’accueil sécurité obligatoire pour tout nouveau venu ;

- le port des équipements de protection individuelle tels que le casque, les chaussures de sécurité, les lunettes, la tenue de travail a été imposé à tous les acteurs de l’usine ;

- des campagnes de sensibilisation sont lancées pour attirer l’attention sur l’importance du port des équipements de protection individuelle, sur les méfaits de l’alcool…;

- des extincteurs sont placés à des endroits stratégiques ;

- des Robinets à Incendie Armés (R.I.A), sont installés dans l’usine ; - des procédures d’interventions en cas de sinistre sont disponibles ; - des exercices de simulation d’incendie à temps réel sont faits au

moins quatre fois par an afin de mettre en pratique les différentes procédures établies ;

- des formations et conférences du personnel sur la sécurité s’organisent ;

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- la mise en place des sirènes à proximité des moteurs qui peuvent être démarrés à distance ;

- toute intervention sur un équipement exige une consignation et une condamnation de cet équipement ;

1.6.3. Organisation de la maintenance

La maintenance industrielle a pour mission d’assurer le bon fonctionnement des outils de production. La maintenance préventive à la SCB-LAFARGE est gérée par le logiciel GMAO (Gestion de la Maintenance Assistée par l’Ordinateur). Pour faire face aux difficultés liées à leurs activités, la SCB-LAFARGE a structuré ses services en divisant l’usine en quatre (04) secteurs. Le premier s’étend du concassage jusqu’au tas pré homo. Le deuxième s’étend du pont-gratteur jusqu’au silo de stockage clinker. Le troisième secteur commence de l’extraction du silo de stockage clinker passe par le broyage ciment et l’ensachage jusqu’au pont bascule. Les ateliers de travail constituent le quatrième secteur. Les contremaîtres des différents services sont répartis sur les quatre secteurs dans le but d’avoir un meilleur suivi du fonctionnement de l’usine.

Le chef de quart de permanence a toujours des agents des différents services de maintenance à sa disposition pour intervenir sur les petites pannes qui pourraient perturber la production pendant la nuit et les week-ends.

1.6.4. Système d’information

A la SCB-LAFARGE, pour faciliter la communication entre tous les opérateurs de l’usine, des réunions quotidiennes ou périodiques se tiennent à tous les niveaux. Ce système mise en place permet à tout intervenant dans l’usine d’être au même niveau d’information à propos des difficultés

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rencontrées et des décisions prises par la hiérarchie. Le synoptique du système est représenté à la figure ci-dessous.

La figure 1-8 présente le synoptique du système d’information.

Figure 1-8: Synoptique du système d'information de la SCB-LAFARGE

En plus des réunions présentées à la figure 1-8, il existe:

 La réunion ADF (Arrêt Du Four)

Une réunion au cours de laquelle sont présents tous les chefs services et leurs adjoints, les préparateurs, l’ingénieur de production ; l’ingénieur de maintenance et le directeur d’usine pour faire le point de la préparation de l’arrêt du four. Un arrêt au cours duquel on fait la maintenance générale des installations en amont du four. Cet arrêt est fait deux fois par an.

 La réunion ADBK (Arrêt du broyeur ciment)

Cette réunion regroupe tous les membres de la réunion ADF. Ils discutent pour faire le point de la préparation de l’arrêt du broyeur ciment. Comme l’ADF, au cours de cet arrêt on fait la maintenance générale des installations en aval du four. Cet arrêt est fait une fois par an.

Réunion coordination

Réunion service

Réunion sectorielle

Chef service

Contremaître

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CHAPITRE 2 : DESCRIPTION DES SYSTEMES ACTUELS ET PRESENTATION DU CAHIER DE CHARGES

Dans ce chapitre, il s’agira d’abord de décrire la régulation utilisée pour contrôler la température à la sortie du broyeur à cru puis ensuite de décrire la méthode utilisée à la SCB-LAFARGE pour contrôler le débit d’alimentation du broyeur à cru et enfin de décrire le système d’archivage des données du broyeur ciment de la SCB-LAFARGE. Nous ferons une analyse de chaque système existant. Ceci permettra de mieux appréhender les insuffisances des systèmes en place.

. Mais avant d’aborder ces points, nous présenterons d’abord quelques équipements intervenant dans l’aéraulique du broyeur à cru.

2.1. Présentation de quelques installations

2.1.1. Synoptique de l’aéraulique du broyeur à cru

L'aéraulique désigne la branche de la physique qui traite de l'étude de l'écoulement de gaz dans les conduits. Le synoptique de l’aéraulique du broyeur à cru de la SCB-Lafarge est présenté à la figure 2.1.

Sur cette figure, nous pouvons distinguer les installations suivantes : - Le foyer auxiliaire,

- La bande d’alimentation du broyeur, - Le broyeur à cru,

- Le séparateur,

- Le ventilateur de tirage du broyeur à cru.

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Figure 2-1: Synoptique de l'aéraulique du broyeur à cru

2.1.1.1.Générateur de chaleur

Le générateur de chaleur encore appelé foyer auxiliaire désigné par l’ITEM R1T11 est un système dont le fonctionnement est géré par un automate TSX MICRO. Dans la configuration de la plateforme d’automatisme, il est traité comme un package (système géré par un automate séparé des automates de la plateforme d’automatisme).

Lorsque le foyer auxiliaire est mis en marche, il génère de la chaleur.

Son rôle est de produire de la chaleur pour compléter celle provenant du four rotatif afin de sécher la matière présente à l’entrée du broyeur à cru.

2.1.1.2.Broyeur à cru

Le broyeur à cru désigné par l’ITEM R1M01 est un actionneur dont le fonctionnement est géré par un automate QUANTUM. Il permet d’obtenir la farine par un séchage puis par un broyage du cru.

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Le cru est d’abord séché à l’entrée du broyeur au moyen de la chaleur tirée du four. On lui apporte un complément de chaleur par air chaud tiré du foyer auxiliaire. Ensuite, le broyeur procède par fragmentations successives des grains (cru) jusqu’à obtenir des grains de faible dimension pour faciliter leur cuisson. Ce produit obtenu appelé farine, est extraite du broyeur par un ventilateur en même temps que les gaz admis dans le broyeur. Elle est ensuite envoyée dans les deux silos d’homogénéisation. Un séparateur de matières non fines permet le recyclage pour un nouveau broyage.

2.1.1.3.Séparateur

Le séparateur désigné par l’ITEM R1S01 est aussi un système dont le fonctionnement est géré par un automate QUANTUM. Son rôle est de séparer les grosses matières des fines. A cet effet, Il rejette les matières qui ne sont pas bien broyées sur les vis R1S16 et R1S17 afin qu’elles soient à nouveau broyées. Celles qui sont bien broyées, sont aspirées par le ventilateur de tirage pour être stockées dans les silos d’homogénéisation H01 et H02.

2.1.2. Description du générateur de chaleur 2.1.2.1.Présentation générale

Le générateur de chaleur est une installation constituée:

- d’un ventilateur de combustion de débit 8.150 m³/h, - d’un ventilateur de dilution de débit 14.400 m³/h, - d’un brûleur utilisant le fioul comme combustible, - d’une chambre de combustion où est brûlé le fioul, - d’une armoire de commande équipée de :

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o un automate TSX 3721 qui gère le fonctionnement du foyer auxiliaire.

o un régulateur SIPART permettant de réguler la température à la sortie du broyeur à cru.

o un afficheur XBTH qui gère l’affichage des alarmes et défauts survenus pendant le fonctionnement du foyer.

o un afficheur DGN permettant de surveiller la température à l’intérieur de la chambre de combustion.

2.1.2.2.Sélection du mode de fonctionnement

Un commutateur à trois positions est situé sur la face avant de l’armoire de commande. Il autorise les opérations suivantes :

 Sélection en mode "manu"

Préconisée pour les essais, cette option permet les actions suivantes:

- marche/arrêt instantané du ventilateur d’air de combustion ; - marche/arrêt instantané du ventilateur d’air de dilution ; - mise en service et arrêt du foyer.

 Sélection en mode "local-auto"

La conduite totalement automatique de l’installation se fait à partir des boutons poussoirs Marche/Arrêt du brûleur situés sur la face avant de l’armoire de commande.

Dans ce cas, tout le système démarre automatiquement. Sur un arrêt volontaire ou par sécurité, l’arrêt des ventilateurs est différé de 20 minutes.

Cependant, ils peuvent être arrêtés instantanément en actionnant : les BP Arrêt respectifs ou le BP Arrêt prioritaire.

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 Sélection en mode "distance"

Ce mode de fonctionnement est identique au fonctionnement "local-auto"

à la seule différence que le démarrage ne se fait pas à partir des boutons poussoirs Marche/Arrêt, mais par un ordre de marche distant venant de la salle centrale.

L’interruption de cet ordre de marche entraîne l’arrêt du générateur et l’arrêt différé des deux (2) ventilateurs.

2.1.2.3.Fonctionnement du foyer

Le démarrage du foyer est subdivisé en deux séquences :

 Séquence de préventilation

Elle permet de s’assurer que le circuit des fumées de la ligne de procédé est exempt d’imbrulés gazeux au moment où l’on va allumer le brûleur.

L’opérateur choisit d’abord un mode de fonctionnement du foyer à partir du commutateur situé sur la face avant de l’armoire de commande, puis selon le mode, il lance le démarrage du foyer auxiliaire. Le voyant

"Brûleur en service " clignote lentement pendant cette séquence qui dure environ 180 secondes.

 Séquence d’allumage du brûleur

La préventilation étant terminée, l’automatisme poursuit le démarrage du brûleur par allumage sous contrôle des sécurités. Le voyant "Brûleur en service " clignote rapidement pendant cette séquence qui dure environ 60 secondes. A la fin de cette séquence, la régulation de la température à la sortie du broyeur à cru est enclenchée.

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Pour ce qui concerne l’arrêt du foyer, on en distingue deux cas possibles:

l’arrêt volontaire et l’arrêt par sécurité. Ces types d’arrêt s’exécutent presque de la même manière à la seule différence que le système prend plus de temps pour s’arrêter au cours d’un arrêt volontaire. Ceci s’explique par la présence, pendant un arrêt volontaire, d’une séquence de lessivage qui consiste à nettoyer avec de la vapeur la canne du brûleur après son extinction. Cette séquence dure environ 160 secondes.

2.2. Régulateur du générateur de gaz chaud

2.2.1. Fonctionnement de la régulation actuelle

Le régulateur SIPART présent au foyer fonctionne suivant deux modes : automatique et manuel. Lorsqu’il est en fonctionnement manuel, un opérateur commande directement la vanne de fuel en fixant lui-même la position de la vanne. Le correcteur n’agit plus. Par contre, en fonctionnement automatique du régulateur, la position de la vanne est calculée par le régulateur et dépend de la valeur de l’écart ɛ calculé à cet instant. L’opérateur ne peut donc pas modifier la valeur de sortie.

En effet, en fonctionnement automatique du régulateur, il régule la température à la sortie du broyeur autour d’une valeur de consigne de température qu’il compare à la valeur réelle de la température mesurée à la sortie du broyeur. Lorsque cette mesure baisse par rapport à la consigne, il envoie une commande d’ouverture de la vanne de fuel délivrant ainsi plus de fuel pour produire plus de chaleur, ce qui entraine une augmentation de la température de la chambre de combustion du foyer auxiliaire; dans le cas contraire, il envoie une commande de fermeture de la vanne de fuel délivrant ainsi moins de fuel pour diminuer alors la chaleur produite; ce qui entraine une diminution de la température de la chambre de combustion.

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Cette chaleur s’ajoute à celle venant du four pour sécher la matière présente à l’entrée du broyeur à cru. Cette matière séchée est ensuite broyée par les boulets du broyeur et lorsque le broyeur n’est pas bourré, l’air chaud arrive à atteindre sa sortie ce qui permet de réduire l’écart que mesure le régulateur et ainsi de maintenir le broyeur dans son état de stabilité. Par ailleurs, lorsque le broyeur est bourré, l’air chaud n’arrive plus à atteindre sa sortie ce qui provoque une augmentation de l’écart que mesure le régulateur.

Il réagit à cette augmentation par une ouverture de la vanne de fuel, ce qui va se traduire par une élévation de la température de la chambre de combustion.

Or cette température est contrôlée par un seuil de sécurité au-delà duquel le module de contrôle de température arrête le foyer. Ainsi, dans le cas où cette situation d’élévation de la température persiste, le foyer risque d’être arrêté.

Pour mieux comprendre la situation précédemment décrite, prenons un exemple où la température à la sortie du broyeur est 90°C (broyeur surchargé) et que la consigne est fixée à 103°C, le régulateur va donc donner l’ordre d’ouvrir la vanne de fuel, ce qui provoquera l’élévation de la température de la chambre de combustion, le broyeur étant toujours surchargé, cette chaleur produite prendra de temps avant d’atteindre la sortie. Ainsi, le régulateur puisqu’il observe toujours un écart entre la mesure et la consigne demandera encore l’ouverture de la vanne de fuel et ceci jusqu’à la réduction de l’écart.

Pendant tout ce temps, la température de la chambre de combustion a eu le temps d’accroitre excessivement et pour éviter tout danger, l’équipement de contrôle de température arrête le fonctionnement du foyer auxiliaire lorsque cette température atteint 890°C.

2.2.2. Synoptique de la régulation actuelle

La figure 2-2 est le schéma synoptique actuellement utilisé pour de régulation de la température à la sortie du broyeur.

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Figure 2-2: Synoptique de la régulation de la température sortie broyeur à cru

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2.2.3. Analyse de la régulation actuelle

Le régulateur actuel contrôle la température à la sortie du broyeur à cru sans tenir compte de la température de la chambre de combustion ce qui ne permet pas d’agir sur la vanne de fuel lorsque cette température augmente excessivement. Ce mode en automatique du régulateur conduit souvent à un arrêt du foyer auxiliaire et engendre donc des pertes de temps inutiles.

Par ailleurs, le mode manuel nécessite la présence d’un opérateur près du régulateur. Mais force est de constater qu’il existe juste des techniciens qui font des rondes et des opérateurs à la salle centrale pour surveiller les données process des installations. Ainsi, le système actuel ne permettant pas de commander la vanne de fuel à distance, c’est en cas d’élévation excessive de cette température que l’opérateur de la salle centrale informe le technicien faisant la ronde d’aller réduire cette température. Il arrive alors qu’on observe les mêmes situations qu’en fonctionnement automatique.

Il devient alors nécessaire de penser à un autre système de régulation et de commande de la vanne afin de réduire ces pertes de temps et d’alléger la tâche aux techniciens faisant la ronde et aux opérateurs de la salle centrale.

2.3. Description de la conduite du broyeur à cru

La conduite du broyeur à cru se fait soit en mode automatique ou soit en mode manuel. Lorsque le broyeur est en mode manuel, l’opérateur de la salle centrale a la charge de varier selon son appréciation le débit d’alimentation du broyeur. Il surveille plusieurs paramètres afin d’assurer la bonne conduite de ce dernier. Par contre, lorsque le broyeur est en mode automatique, le système prend le relais et conduit le broyeur en tenant uniquement compte de la différence de pression entre l’entrée et la sortie du broyeur à cru et de la température à la sortie du broyeur à cru.

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2.3.1. Description de la conduite manuelle

Les paramètres que les opérateurs surveillent pour assurer une bonne conduite du broyeur sont les suivants :

- La température de la chambre de combustion (θ_f), - La pression à l’entrée du broyeur à cru ( ),

- La différence de pression entre l’entrée et la sortie du broyeur ( ,

- La température à la sortie du broyeur à cru ( ), - Le courant du moteur du séparateur ( ,

- La puissance électrique du moteur du ventilateur R1S07 ( ).

Avant d’agir sur le débit d’alimentation du broyeur, les opérateurs surveillent des seuils pour ces paramètres et en fonction de ces seuils, ils mènent certaines actions. Les seuils surveillés pour chacun de ces paramètres sont laissés à l’appréciation de l’opérateur selon son expérience.

Le tableau 2-1 résume les actions effectuées en fonction des seuils :

Tableau 2.1: Les actions effectuées en fonction des seuils

(mbar) (mbar) (°C) (A) (kW) Diminuer le débit < 3 < 55 et > 65 < 94 > 50 < 1100 Pas d’action sur le débit > 94 et < 100

Augmenter le débit > 3 > 55 et < 65 > 100 < 50 > 1100

Par ailleurs, la température de la chambre de combustion (θ_f) est surveillée lorsque le foyer auxiliaire est en marche, dans le cas contraire, elle n’est pas prise en compte. Lorsqu’elle varie entre 830 à 870 °C, cela veut dire que la chaleur nécessaire pour sécher la matière à l’entrée du cru est produite.

L’opérateur ne fait rien dans ce cas. Dans le cas contraire, l’opérateur réagit en diminuant ou en augmentant cette température lorsqu’elle est respectivement supérieure à 870°C ou inférieure à 830°C.

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2.3.2. Description de la conduite automatique

La conduite du broyeur en mode automatique dépend de deux paramètres que sont la température à la sortie du broyeur à cru et la différence de pression entre l’entrée et la sortie du broyeur. Après avoir fixé des consignes au système, il calcule les seuils qu’il doit suivre pour conduire le broyeur. Ces seuils sont calculés de la façon suivante :

- Différence de pression entre l’entrée et la sortie du broyeur (ΔP)



 - Température sortie broyeur ( )



Par ailleurs, la règle suivie par le système est résumée comme suit :

 Si

 Si alors arrêter d’alimenter le broyeur en coupant la bande d’alimentation pendant 10 minutes et démarrer pendant 1 minute ainsi de suite jusqu’à ce qu’on ait ;

 Si alors réduire le débit d’alimentation du broyeur de 3 tonnes toutes les 5 minutes ;

 Si alors pas d’action sur le débit d’alimentation du broyeur ;

 Si et alors augmenter le débit d’alimentation du broyeur de 2 tonnes toutes les 10 minutes ;

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 Si et alors augmenter le débit d’alimentation du broyeur d’une tonne toutes les 10 minutes ;

 Si et alors pas d’action sur le débit d’alimentation du broyeur ;

 Si ou , alors il faut arrêter d’alimenter le broyeur en coupant la bande d’alimentation pendant 10 minutes jusqu’à ce que ΔP revienne dans sa zone normale ;

2.3.3. Analyse de la conduite du broyeur

Le système actuel de conduite du broyeur dépend principalement de la température sortie broyeur et de la différence de pression entre l’entrée et la sortie du broyeur; ce qui ne permet pas d’anticiper sur l’action à exécuter lorsque le système tend à être bourré puisque ces deux paramètres seuls ne suffisent pas pour renseigner sur l’état du broyeur.

L’état bourré ou non du broyeur dépend aussi d’autres paramètres tels que la température produite dans la chambre de combustion du foyer auxiliaire, la baisse de pression entre entrée et sortie broyeur, le courant du moteur du séparateur, la puissance électrique du ventilateur…

De plus, lorsque le système entre dans le bourrage, l’opérateur est obligé de passer la conduite en mode manuel afin de vite sortir du bourrage.

Sinon, le système prend du temps pour débourrer ce qui engendre des pertes d’énergie et surtout de temps et par ricochet la baisse de la productivité.

Il devient alors nécessaire de penser à un système automatique capable de conduire le broyeur en suivant la logique humaine et en utilisant tous les paramètres nécessaires pour éviter ou pour anticiper un bourrage et ainsi optimiser le débit d’alimentation du broyeur à cru.

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2.4. Description du système d’archivage des données process

2.4.1. Présentation du système d’archivage des données process

Le système d’archivage des données process de l’atelier du broyeur à ciment utilisé actuellement à la SCB-LAFARGE est basé sur trois (03) principes : l’acquisition des données, l’archivage instantané des données et le relevé manuel chaque heure de certaines données.

Les valeurs des process sont obtenues par l’intermédiaire des capteurs.

Ces capteurs convertissent les grandeurs physiques en grandeurs électriques et par le biais des convertisseurs analogiques/numériques, ces grandeurs sont envoyées sous forme numérique pour être lues sur des pupitres.

Après l’acquisition des valeurs, le système procède à leur archivage.

C’est une opération programmée et qui consiste à archiver les données et les utiliser après pour tracer des courbes ; en revanche le relevé manuel est une opération à la charge de l’opérateur. Il relève chaque heure certaines données qu’il renseigne dans un fichier Excel appelé le TRACKING TOOL.

2.4.2. Analyse du système d’archivage des données process

Le système d’archivage actuel du broyeur ciment n’est pas lié à une base de données, il est alors limité en taille et pour enregistrer de nouvelles données le système est obligé de supprimer toutes les anciennes données ce qui rend impossible la consultation des anciennes données.

De plus, certaines données sont relevées manuellement chaque heure par un opérateur; ce qui peut entrainer des relevés asynchrones et différés puisqu’ils peuvent être effectués à des instants différents. Et le pire c’est qu’ils peuvent être entachés d’erreur et par conséquent entrainer une mauvaise interprétation des résultats lors d’une analyse.

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2.5. Cahier des charges

Au vue de toutes les analyses précédentes, il en ressort que les systèmes actuels ne répondent plus aux critères d’efficacité et aux contraintes de temps qui deviennent de plus en plus sévères. Le recours à d’autres moyens devient incontournable. Pour cela, nous avons opté pour :

 une suppression de l’ancien équipement de régulation puisqu’ils n’arrivent pas à communiquer avec et le contrôleur de température;

 une programmation d’un régulateur sur l’automate TSX 3721 capable de combiner les fonctions des équipements supprimés ;

 une substitution du superviseur Magelis existant par le Magelis XBT- P011010 parce que l’ancien superviseur n’avait pas de touches pouvant permettre de configurer les commandes;

 une conception du système de supervision et de gestion de commande locale sur le nouveau Magelis XBT-P011010;

 une mise à jour du plan électrique du foyer auxiliaire prenant en compte toutes les modifications;

 une conception avec le logiciel Concept d’un modèle optimisé pour la conduite du broyeur à cru ;

 une mise en place d’un serveur SQL pour l’archivage des données puisque le serveur SQL est compatible avec WinCCFlexible ;

 une modification sous WinCCFlexible des vues d’historique de courbes permettant l’accès à la base de données crées ;

 une programmation des scripts Visual Basic permettant d’enregistrer automatiquement les données dans le fichier TRACKING TOOL qui est renseigné par l’opérateur chaque heure.

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CHAPITRE 3 : SYSTEME DE REGULATION DE LA TEMPERATURE A LA SORTIE DU BROYEUR A CRU

Ce chapitre traite de la régulation de la température à la sortie du broyeur à cru. Ainsi, dans un premier temps nous ferons la conception du régulateur à partir de l’automate TSX micro 3721 présent au foyer auxiliaire et dans un second temps, nous ferons la conception de la supervision sur un pupitre Magelis XBT- P011010.

Mais bien avant tout cela, nous décrirons le nouveau système à concevoir en précisant la méthode de régulation que nous souhaitons adopter pour sa mise en place.

3.1. Conception du nouveau système de régulation

3.1.1. Description du nouveau système de régulation

La conception du nouveau système de régulation nécessite de subsister le régulateur SIPART qui contrôlait la température à la sortie du broyeur à cru par la mise en place d’un régulateur dans l’automate TSX 3721. Ceci consiste à acquérir les signaux nécessaires au niveau de l’automate d’où l’acquisition des cartes analogiques pour l’automate puisqu’il en était dépourvu.

En effet, avec le nouveau régulateur, nous aurons à contrôler à la fois, la température de la chambre de combustion et celle à la sortie du broyeur à cru. De plus, nous avons besoin de connaitre la position d’ouverture et de fermeture de la vanne de fuel et nous devons permettre la commande manuelle du régulateur, ce qui nous amène à quatre (4) entrées analogiques d’où le choix de la carte entrée analogique TSX AEZ 802.

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Par ailleurs, la sortie du régulateur externe SIPART permettant de commander la vanne de fuel est analogique et envoie des commandes de type 4-20 mA sur le servomoteur de la vanne de fuel. Afin de restituer cette fonction du régulateur SIPART, nous avons choisi pour l’automate, la carte de sortie analogique TSX ASZ 200.

Pour répondre à l’un des points du cahier de charge, il fallait modifier la supervision à la salle centrale. Cette supervision sera pourvue désormais de boutons de commande à distance et des champs permettant d’entrer des consignes pendant un fonctionnement à distance du régulateur.

Pour restituer la fonction de commande manuelle et locale du régulateur externe SIPART, nous devons prévoir des champs d’entrée de consigne locale, ceci nécessite l’utilisation d’un équipement adéquat donc un remplacement du Magelis existant par le Magelis XBT-P011010 qui devra permettre la lecture de toutes les mesures analogiques et restituer tout le fonctionnement du foyer auxiliaire sans mettre en péril la sécurité du système.

Ainsi tous les défauts et les alarmes du système seront affichés et la sécurité au niveau du contrôleur de température sera toujours maintenue.

Enfin, pour la mise en œuvre du nouveau régulateur, nous avons décidé d’adopter la méthode de la régulation en cascade car ce type de régulateur peut permettre de contrôler à la fois la température à la sortie du broyeur à cru et celle de la chambre de combustion. Ainsi, la commande de la vanne de fuel ne sera plus seulement fonction de la température sortie broyeur mais sera aussi fonction de la température de la chambre de combustion.

3.1.2. Schéma synoptique de la nouvelle boucle de régulation

La figure 3-1 est le nouveau schéma synoptique adopté pour la boucle de régulation de la température à la sortie du broyeur.

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Figure 3-1: Synoptique de la nouvelle régulation

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3.1.3. Analyse fonctionnelle

L’opérateur posté au foyer auxiliaire met le foyer sous tension électrique puis positionne le commutateur de sélection du mode de fonctionnement du foyer sur le mode "distance". L’envoie de l’ordre de marche du foyer auxiliaire depuis la salle centrale démarre le foyer en commençant par la séquence de préventilation puis s’ensuit celle de l’allumage du brûleur. A la fin de cette séquence, le régulateur sera activé.

Pour faciliter la manipulation de la nouvelle installation, nous proposons trois modes de fonctionnement du régulateur décrit comme suit : Régulation en mode "MANU"

L’opérateur de la salle centrale passe en mode manuel en cliquant sur le bouton « MANU ». Il peut alors contrôler/réguler la température de la chambre de combustion en ouvrant ou en fermant la vanne de fuel à une proportion raisonnable 0 à 99%. Il a un retour de la position de la vanne.

Régulation en mode "AUTO"

L’opérateur de la salle centrale clique sur le bouton « AUTO » pour passer le régulateur en mode automatique ; il entre alors la consigne de température sortie broyeur désirée qui sera envoyée au foyer auxiliaire et comparée à la température délivrée par la sonde pt100 plongée à la sortie du broyeur à cru et en fonction de la valeur algébrique de l’écart, le premier correcteur du régulateur calcule la consigne pour réguler la température de la chambre de combustion. Cette consigne calculée est comparée à la température délivrée par la sonde thermocouple de type K plongée dans la chambre de combustion du foyer auxiliaire et en fonction de la valeur algébrique de l’écart, c’est le deuxième correcteur du régulateur qui positionne le servomoteur pour ouvrir ou fermer la vanne de fuel et ainsi augmenter ou diminuer le débit de fuel.