Rapport Station de Pompage [PDF]

Zitiervorschau

BELAZRAG MOHAMED

Dédicace

Je dédie ce travail A mon père A ma mère A mes frères et mes sœurs A mes chers amis A tous ceux que j’aime et qui m’aiment i

A mon binôme Mohamed A tous mes enseignants tous les techniciens et les opérateurs.

Lattrach HAMZA

Remerciements Il nous parait maintenant que ce modeste travail est achevé.

Peu de mots peuvent traduire notre profonde gratitude envers toutes les personnes qui nous ont aidés à la réalisation de ce travail à STEG usine GPL de Gabes.

Nous tenons à exprimer nos profondes gratitudes et nos immenses respects à nos encadrant Mme Jabri Sana de l’usine GPL et Mme Rafika Elharabi à l’institut Supérieur de Système Industriels du Gabes pour leur qualité de son encadrement, ses disponibilités, ses hautes qualités morales et scientifiques et ses encouragements continus durant l’exécution de notre projet afin de le bien réaliser.

ii

Egalement nous tenons à exprimer notre profonde gratitude aux membres des jurys qui acceptent de juger notre travail.

Aussi, à l‘issue de trois ans agréables, nous adressons nos remerciements à toute l’équipe d’enseignantes pour la qualité de l’enseignement qui nous a été fourni et à la direction de l’institut pour leur effort continu à favoriser les bons conditions de travail aux étudiants.

iii

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Stage de fin d’études

Sommaire Liste des figures........................................................................................................................................7 Liste d’abréviations ..................................................................................................................................9 INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................10 Chapitre 1 : Présentation de l’usine GPL et étude du système pompage ...............................................12 1.

Introduction ....................................................................................................................................12

2.

Présentation de l’usine....................................................................................................................12

3.

2.1.

Présentation générale de la STEG ......................................................................................... 12

2.2.

Présentation générale de l’usine GPL.................................................................................... 12

2.3.

Principe de fonctionnement de l’usine GPL .......................................................................... 13

Présentation de système étudiée .....................................................................................................14 3.1.

Description et fonctionnement global ................................................................................... 14

3.2.

Equipements .......................................................................................................................... 15

3.2.1. Réservoirs et raccordement du pressostat .......................................................................... 15 3.2.2. Pompe ................................................................................................................................ 17 3.2.3. Moteur électrique............................................................................................................... 18 3.2.4. Contrôleur .......................................................................................................................... 19 3.2.5. Autres composants............................................................................................................. 20 4.

5.

Problème et solution .......................................................................................................................22 4.1.

Avantages .............................................................................................................................. 22

4.2.

Inconvénients de contrôleur MPA 6000 ................................................................................ 22

4.3.

Solutions ................................................................................................................................ 23

4.4.

Cahier de charge .................................................................................................................... 23

Conclusion ......................................................................................................................................23

Chapitre 2 : Commande de la pompe à base de l’automate S7 300 .......................................................24 1.

Introduction ....................................................................................................................................24

2.

Commandes de la pompe................................................................................................................24 2.1.

Commande manuelle : ........................................................................................................... 24

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3.

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2.2.

Commande automatique ........................................................................................................ 24

2.3.

Autres commandes ................................................................................................................ 25

Généralités sur les automates programmables industriels ..............................................................25 3.1.

Définition............................................................................................................................... 25

3.2.

Architecture des automates.................................................................................................... 25

3.2.1. Aspect extérieur ................................................................................................................. 25 3.2.2. Principe de fonctionnement ............................................................................................... 26 3.2.3. Caractéristiques techniques ............................................................................................... 26 3.2.4. Unité centrale .................................................................................................................... 26 3.2.5. Mémoire ............................................................................................................................ 27 3.3.

Objectifs de l’automatisation ................................................................................................. 27

3.3.1. De point de vue financement ............................................................................................. 27 3.3.2. Améliorer la sécurité et la disponibilité............................................................................. 27 3.4. 4.

Critères de choix d’un API .................................................................................................... 27

Présentation de l’API Siemens S7-300 utilisé ................................................................................28 4.1.

Etude de la partie matérielle .................................................................................................. 28

4.1.1. Unité centrale CPU 314 ..................................................................................................... 29 4.1.2. Alimentation PS 307.......................................................................................................... 29 4.1.3. Modules d’entrée/sortie (E/S)............................................................................................ 30 4.1.4. Rack ................................................................................................................................... 33 4.2.

Etude de la partie logicielle (SOFTWARE) .......................................................................... 33

4.2.1. Etude de programmation (langage ladder) ........................................................................ 34 4.2.2. Illustration d’un réseau à contacts ..................................................................................... 37 4.3. 5.

Transfert du programme ........................................................................................................ 38

Conclusion ......................................................................................................................................38

Chapitre 3 : Automatisation et simulation ..............................................................................................39 1.

Introduction ....................................................................................................................................39

2.

Grafcet de fonctionnement du contrôleur .......................................................................................39

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2.1.

Mode manuel ......................................................................................................................... 39

2.2.

Mode automatique ................................................................................................................. 40

2.3.

Mode test ............................................................................................................................... 40

2.4.

Grafcet globale ...................................................................................................................... 41

Dans notre solution, nous avons deux grafcet de fonctionnement .................................................... 41 Grafcet de démarrage ........................................................................................................................ 41 3.

Programmation de l’automate ........................................................................................................43 3.1.

Configuration de l’automate .................................................................................................. 44

3.2.

Création du projet dans SIMATIC Manager ......................................................................... 45

3.3.

Configuration de matériel (Partie Hardware) ........................................................................ 47

3.4.

Création des mnémoniques.................................................................................................... 50

3.5.

Elaboration du programme S7 (Partie Software) .................................................................. 51

4.

Simulateur des programmes PLCSIM ............................................................................................52

5.

Exécution de la partie pratique .......................................................................................................53

6.

5.1.

Câblage de l’automate ........................................................................................................... 53

5.2.

Câblage des différents équipements ...................................................................................... 54

Conclusion ......................................................................................................................................55

Enfin, on a donné une idée sur la partie pratique où les câblages de l’automate. ..................................55 CONCLUSION GENERALE ................................................................................................................56 Références bibliographiques ..................................................................................................................57 ANNEXES .............................................................................................................................................58

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Liste des figures Figure ‎1.1: Usine GPL ............................................................................................................. 13 Figure ‎1.2 : Plan de l’usine GPL .............................................................................................. 14 Figure 1.3 : Schématisation du system étudie .......................................................................... 15 Figure ‎1.4 : Bac d’eau .............................................................................................................. 16 Figure 1.5: Montage de raccordement du pressostat à une pompe d’incendie......................... 16 Figure ‎1.6 : pompe d’incendie.................................................................................................. 17 Figure 1.7: Croquis d’un ancrage de socle typique .................................................................. 18 Figure ‎1.8: contrôleur ............................................................................................................... 19 Figure 1.9: Sprinkler ................................................................................................................ 21 Figure ‎1.10 : Poteau d’incendie ................................................................................................ 22 Figure 1.11 : RIA ..................................................................................................................... 22 Figure 2.1 : Automate Siemens S7-300 ................................................................................... 28 Figure 2.2 : Eléments principaux de la tension d'alimentation et de la CPU .......................... 29 Figure 2.3 : Schéma de branchement des PS 307; 5 A ............................................................ 30 Figure 2.4: Schéma de branchement et de principe du SM 321 ; DI 16 x UC 24/48 V ........... 31 Figure ‎2.5 : Schéma de branchement et de principe................................................................. 32 Figure ‎2.6: Schéma de branchement et de principe du module SM 322 ; DO 32 x 24 V cc/0,5 A ............................................................................................................................................... 33 Figure ‎2.7: Fenêtre du logiciel SIMATIC STEP7 V5.5 ........................................................... 34 Figure ‎2.8: présentation des E/S ............................................................................................... 35 Figure ‎2.9 : Interface de programmation ................................................................................. 37 Figure ‎‎2.10: étapes de programmation d’un API .................................................................... 38 Figure ‎3.1 : Automate Programmable Industriel SIEMENS ................................................... 44 Figure 3.2: création de projet .................................................................................................. 45 Figure 3.3: titre de projet .......................................................................................................... 46 Figure 3.4: insertion d’un nouvel objet « station SIMATIC 300 » .......................................... 46 Figure ‎3.5: choix du RAK ........................................................................................................ 47 Figure ‎3.6 : choix du CPU et d’alimentation ........................................................................... 48 Figure ‎3.7: choix des embases d’E/S ....................................................................................... 49 Figure ‎3.8: Hiérarchie du programme STEP7 .......................................................................... 49 Figure ‎3.9: Création des mnémoniques .................................................................................... 50 Figure ‎3.10 : Table des mnémoniques du projet ...................................................................... 50 Figure ‎3.11: création du bloc d’organisation .......................................................................... 51 Figure ‎3.12: choix du langage CONT ...................................................................................... 52 Figure ‎3.13: Interface de simulation PLCSIM ......................................................................... 53 Figure ‎3.14 : câblages de l’automate ........................................................................................ 54

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Liste des Tableaux Tableau ‎1.1 : Caractéristiques techniques de la pompe ......................................................................... 18 Tableau ‎1.2: Caractéristiques techniques du moteur électrique ............................................................ 19 Tableau ‎1.3 : Caractéristiques techniques de contrôleur ....................................................................... 20 Tableau ‎1.4 : Tableau récapitulatif des températures de déclenchement en fonction de la couleur de l’ampoule ............................................................................................................................................... 21 Tableau ‎2.1: type de variable................................................................................................................. 36 Tableau ‎2.2: Exemples des symboles .................................................................................................... 36

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Liste d’abréviations

SNDP : Société Nationale de Distribution des Pétroles BGT : Société British Gaz Tunisie SUD GAZ : entreprise de distribution de gaz naturel TM : Tonnes Métriques = Tonnes

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INTRODUCTION GENERALE Contexte du projet L’automatisation d’un processus industriel ou d’une chaîne industrielle consiste à assurer le fonctionnement par un système technologique. Ce système doit être capable de prendre en compte les résultats en provenance des capteurs et les éventuelles consignes données par un opérateur et le fournir en retour au processeur des commandes et des informations à l’operateur. Ainsi, elle représente un facteur essentiel de la productivité et elle est un élément important de l’amélioration de la qualité en utilisant des automates programmables industrielles. Dans ce contexte, la sécurité et la suret de fonctionnement sont des tâches d’une grande importance en particulier dans l’Usine Gaz Pétrole Liquéfie (GPL) a cause de nature de matière primaire et les produits finis qui sont très inflammables, pour cela la GPL fait une stratégie de sécurité : est avant tout de prévenir les fuites de GPL. Si elle a lieu, il s’agit de la limiter au plus vite et de limiter les sources d’inflammation. Si la fuite s’enflamme, il s’agit de circonscrire au plus vite l’incendie pour éviter le phénomène de BLEVE alors la présence d’un groupe de pompage d’eau incendie dans l’usine à travers d’un réseau de tuyauterie. Alors une stratégie d’automatisation à base des API

est demandée par responsables

instrumentation et automatisme de l’Usine Gaz Pétrole Liquéfie (GPL) de Gabès pour assurer le bon fonctionnement de système pompage d’eau incendie. Objectifs du projet Notre Projet Fin d’Etudes porte sur l’étude et la conception d’un contrôleur de commande de fonctionnement d’une pompe incendie électrique à base d’un Automate Siemens S7-300. Organisation du rapport Dans le premier chapitre, une présentation générale de l’usine GPL sera donnée. Puis, une description du principe de fonctionnement du système du pompage sera abordée en mettant l’accent sur les problèmes rencontrés et en proposant une solution convenable.

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Dans le deuxième chapitre, on présentera les différents modes de commande de la pompe. Par la suite, une idée générale sur le principe et l’architecture de l’API sera introduite. Enfin, on s’intéressera à l’étude de l’automate S7-300 de point de vue matériel et logiciel. Dans le dernier chapitre, un programme d’automatisation de contrôleur du système de pompage sera développé sous le logiciel SIMATIC Manger en précisant les différentes schémas de contact. Un test de simulation sera présenté. Ce programme sera validé par un simulateur disponible à l’usine GPL. Enfin, une conclusion et des perspectives seront données.

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Chapitre 1 : Présentation de l’usine GPL et étude du système pompage

1. Introduction Dans ce chapitre, une présentation de l’usine GPL est donnée ainsi que la description de différents composants du système de pompage. Puis, on posera les problèmes rencontrés et la solution adéquate.

2. Présentation de l’usine 2.1. Présentation générale de la STEG La société tunisienne de l’électricité et du gaz (STEG) est une société de droit public à caractère non administratif. Crée en 1962, la STEG a pour missions essentielles: 

l’électrification du pays ;



le développement du réseau Gaz naturel ;



la réalisation d’une infrastructure pour le réseau d’électricité et du gaz.

La STEG est responsable de la production de l’électricité et du GPL ainsi que du transport et de la distribution de l’électricité et du gaz naturel.

2.2. Présentation générale de l’usine GPL L’usine de Gaz Pétrole Liquéfié, figure1.1 assure le traitement du gaz et du condensat provenant de la station d’EI Borma à travers les pipe-lines et la commercialisation des produits finis à savoir: 

Gaz de ville (méthane+ éthane) ;



Propane, butane, gazoline (essence légère « cosmétique ») ;



Buta-pro (mélange de butane et propane). Ces produits sont à usage domestique, tertiaire et/ou industriel (SNDP, BGT, SUD GAZ).

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L’usine est située dans la zone industrielle de Gabes. Elle à était crée en 1987 et elle était renouvelait en 2008. Elle produit ; 

438 millions de Nm3/an du gaz commercial (Ethane C1 et Méthane C2) ;



60.225 TM /an du Propane ;



45.625 TM/an du Gazoline ;



54.750 TM/an du Butane ;

Figure 01.1: Usine GPL

2.3. Principe de fonctionnement de l’usine GPL La station d’extraction d’EI Borma envoi un mélange gazeux, à travers des pipe-lines, jusqu’à la ville de gabes 350 km. A l’entrée de l’usine GPL, on dispose de deux entrées: gaz et condensats. L’usine GPL se constitue essentiellement, figure 1.2 : 

D’une unité de fractionnement.



Des unités d’utilités (air instrument, réseau électrique, réseau eau incendie, réseau huile chaude etc.).

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

D’un parc de stockage.



D’une unité de chargement et déchargement des produits située au port de Gabès [1].

Figure 01.2 : Plan de l’usine GPL

3. Présentation de système étudiée 3.1. Description et fonctionnement global Notre système est un groupe de pompage d’eau incendie, figure 1.3 qu’il permet de circulé l’eau dans le réseau incendie de l’usine. Ce dernier est formé par trois pompes horizontales associées en parallèles qui ont aspires l’eau à partir deux réservoirs de capacité total 10000 m3 .

Chaque pompe accouplée à un moteur électrique qui fournit l’énergie mécanique

(rotation de l’axe de la pompe). Elles sont commandées par trois contrôleurs chacune. La

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fonction de base du chaque contrôleur électrique est de démarrer automatiquement ou manuellement le moteur électrique de la pompe à incendie lorsque la pression diminue dans la conduite d’eau principale. L’arrêt du moteur après une période de fonctionnement peut être manuel ou automatique. Ce contrôleur comporte également une fonction de test hebdomadaire automatique.

Figure 1.3 : Schématisation du system étudie

3.2. Equipements 3.2.1. Réservoirs et raccordement du pressostat 

Réservoirs

Dans l’usine GPL, les réservoirs d’eau d’incendie sont formés par deux bacs métalliques, figure 1.4 les réservoirs sont capables d'alimentés une pompe à incendie qui refoule l'eau prélevée en lui communiquant la pression nécessaire dans le réseau.

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Figure 0.4 : Bac d’eau

 Raccordement du pressostat La figure 1.5 montre le raccordement de la conduite du lecteur de pression pour les commandes de pompe à incendie. [2]

Figure 1.5: Montage de raccordement du pressostat à une pompe d’incendie

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3.2.2. Pompe 

Emplacement:

Plusieurs facteurs sont à prendre en compte lors du choix de l’emplacement de l’unité de pompe, figure 1.6 (Pompe, socle, transmission et couplage). Positionner l’unité dans un endroit sec aussi près que possible de l’arrivée de la source d’eau avec une ligne d'aspiration court et direct.

Figure 0.6 : pompe d’incendie

 Fondation : La fondation est suffisamment importante pour absorber toute vibration et pour former un support rigide et permanent pour la plaque de base, comme montre la figure1.7 des boulons de fondation d’une grosseur appropriée sont encastrés dans le ciment à un endroit précisé par un schéma ou un gabarit.

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Figure 1.7: Croquis d’un ancrage de socle typique



Caractéristiques techniques: Le tableau 1.1 regroupe les caractéristiques techniques de la pompe. [3]

Tableau 0.1 : Caractéristiques techniques de la pompe

Spécification pour la pompe Type : OMEGA250-6000A

Fabricant : KSB

Capacité (m3/h) : 1000 Bride d’aspiration : DN300ANSI300FF

Matricule : 209535 Totale différence de la mt 120

Bride de refoulement : DN250ANSI300FF

3.2.3. Moteur électrique La fonction de base du moteur électrique est soumis une force de rotation sur l’axe du pompe, ce moteur est asynchrone triphasé, à cage de rotor, avec une constriction complètement fermée pour un service continu et une installation horizontale. Le degré de protection de moteur d’IP44 à IP55. Le tableau 1.2 regroupe les caractéristiques techniques du moteur électrique. [3]

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Stage de fin d’études Tableau 00.2: Caractéristiques techniques du moteur électrique

Spécification pour moteur Type : CT400Y4

Fabrication : ASIROBICON Matricule : 71952

Vitesse (rpm) :1485 Voltage : 400 v

Pouvoir(KW) : 600

Grade de protection : IP55

Fréquence : 50 Hz

3.2.4. Contrôleur Les contrôleurs de pompes à incendie, figure 1.8 sont conçus pour démarrer automatiquement une pompe à incendie dés qu’une chute de pression est détectée sur le réseau d’incendie. Ils sont conçus pour démarrer des moteurs triphasés et ils offrent la possibilité d’un départ et d’un arrêt manuel ainsi qu’un départ automatique initié par la détection d’une chute de pression par le capteur de pression. [4]

Figure 01.8: contrôleur

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Le modèle combine automatique /manuel permet un arrêt automatique après 10 minutes de marche suivant un départ automatique mais seulement lorsque toutes les causes de départ ont disparu. 

Type de contrôleur de pompe à incendie

Le tableau 1.3 regroupe les caractéristiques techniques de contrôleur [4]

Tableau 0.3 : Caractéristiques techniques de contrôleur

Contrôleur pompe incendie électrique moyenne tension démarreur direct Préfixe du

Tension

modèle MPA

Puissance

Phase

Fréquence

3

50Hz

H.P 6000V

600Kw

3.2.5. Autres composants 

Sprinkler figure 1.7:

Le système permet de protéger les biens et les personnes contre le risque d’incendie. Sa mise en œuvre automatique le rend opérant jour et nuit. Les deux fonctions de base d’une installation sont de : -

Détecter un départ de feu (automatiquement, déclenchement manuel possible dans le cas du déluge).

-

Selon sa conception, il est possible d’éteindre l’incendie, de le contenir, ou de refroidir des structures. [5]

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Figure 1.9: Sprinkler

Le système de protection incendie par brouillard d’eau est un système particulier et consiste à délivrer la quantité de brouillard apte à lutter contre le type d’incendie redouté sur une zone quand un incendie est détecté. Lorsqu’un incendie survient, la chaleur dégagée s’élève et atteint une des têtes de gicleur réparties sur le plafond. Sous l’effet de la chaleur, l’ampoule ou le fusible qui maintient la tête fermée est détruite (l’ampoule contient un liquide qui exerce une pression sur la paroi en verre sous l’effet de la chaleur et qui rompt ainsi cette fine paroi de l’ampoule, mais les éléments fusibles faits de matière plastique sont de plus en plus utilisés). La chute de pression par l’ouverture de la sprinkler va démarrer les pompes pour maintenir la pression. [5] Tableau 01.4 : Tableau récapitulatif des températures de déclenchement en fonction de la couleur de l’ampoule

Couleur

Température

orange

57

rouge

jaune

68

79

vert

93

bleu

141

violet

182

(°C)

Température

noir

227 à 260

135

155

(°F)

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174

200

286

360

440 à 500

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

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Poteau incendie

Dans l’usine GPL il y’a un réseau sous traine d’eau d’incendie sur le quelle se posé des poteaux d’incendie, figure 1.10.

Figure 01.10 : Poteau d’incendie



RIA : Robinet Incendie Armé

Figure 1.11 : RIA

4. Problème et solution 4.1. Avantages Le contrôleur model MPA 6000 contient un écran affiche toutes les situations et valeurs importantes de le contrôleur : tensions, courants, pression, défaut, et état prêt. Ces caractéristiques aideront l’utilisateur à identifier un problème significatif au contrôleur. [4]

4.2. Inconvénients de contrôleur MPA 6000 

La présence d’un opérateur localement pour contrôle d’état



Très sensible à l’entretien



Difficulté de détection des défauts pour l’encombrement

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Dans ce cas, on a proposé une solution qui consiste d‘étudier un contrôleur par un automate siemens s7-300. Cet automate assura les mêmes taches de fonction de base que le contrôleur MPA 6000.

4.3. Solutions Notre solution est de remplacer le fonctionnement

de ce contrôleur par un automate

programmable industriel qui de manière à : 

Réduite les pertes de temps du point de vue paramétrage de la machine.



Renforcer la sécurité des opérateurs.



Facilite la maintenance.



Transférer les données et les configurées.

4.4. Cahier de charge Le travail demandé consiste à réaliser un contrôleur d’une pompe d’incendie électrique à base d’un automate programmable Siemens S7-300 plus performant et fiable, les différentes étapes de réalisation de ce travail sont : 

Etude du principe de fonctionnement de contrôleur ;



Dégagement des entrées et des sorties (en se basant sur le schéma électrique) ;



Dimensionnement de l’automate à utiliser ;



Configuration du matériel de l’automate ;



Préparation du programme (schéma à contact annexe 1) ;



Etude des méthodes et protocole de communication, configuration et de transfert du programme ;



Exécution de la partie pratique ;



Test et simulation de programme.

5. Conclusion On a présenté dans ce chapitre une présentation générale de l’usine GPL afin d’avoir une idée claire sur le principe de fonctionnement du système à étudier. On a aussi posé le problème de notre projet et la solution souhaitée. Les détails de la solution proposée seront présentés dans le chapitre suivant.

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Chapitre 2 : Commande de la pompe à base de l’automate S7 300 1. Introduction L’automatisation industrielle trouve son application dans tous les secteurs de l’industrie sous forme de solution autonomes aux couts optimisé ou dans des installations complexes reliée au réseau. Dans ce cadre, on a réalisé l’étude et conception, pour l’ancien système de contrôleur de pompe électrique d’incendie qu’est câblée à base de relais, un nouveau contrôleur à base d’automate programmable de type Siemens S7- 300 pour dépasser tout type de problème et de complexité de la commande et de contrôle du pompe électrique. Dans les mêmes soucis d’intégrer l’automatisation de ce système, ce chapitre est consacré à l’étude et le commande de pompe dans une première partie, et la deuxième partie on présente l’automate programmable, en cas général. Dans la troisième partie, on s’intéresse sur l’automate « Siemens S7- 300 » utilisé dans ce projet.

2. Commandes de la pompe 2.1. Commande manuelle : Lorsque le sectionneur est en position « On » et le sélecteur en mode manuel alors la pompe prêt à démarrer en appuyant sur le bouton MARCHE sans se soucier de la pression du réseau, le voyant Marche vert doit être ALLUMEE pour indiquer que la pompe fonctionne. L’arrêt manuel se fait par un appuie sur le bouton ARRÊT.

2.2. Commande automatique Lorsque le sectionneur est en position « On » et le sélecteur en mode automatique alors le contrôleur est en mode prêt à démarrer la pompe lors d’une détection de chute pression détectée par le capteur. Le voyant vert ALLUME pour indiquer que la pompe fonctionne. Le moteur est automatiquement arrêté à la restauration de la pression (au-dessus du point de consigne d’arrêt) ou par l’appuie sur bouton d’arrêt.

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2.3. Autres commandes  Cas Test Lorsque le sectionneur sont en position « On » et le sélecteur en mode test alors le contrôleur prêt à démarrer la pompe. Ou, on délibéra diminuer la pression dans la conduite principale de l’eau à travers une vanne de vidange pour tester le démarrage automatique du pompe. Le voyant marche vert ALLUME pour indiquer que la pompe fonctionne. 

Cas d’Urgence Un fonctionnement manuel d’urgence est prévu en cas d’échec des circuits de contrôle. Ce levier est placé manuellement en position « On », position dans laquelle elle se verrouille automatiquement. Le levier doit être basculé de la position «Off » en position « On » aussi rapidement que possible. Ce levier ne doit servir qu’en cas d’urgence.

3. Généralités sur les automates programmables industriels 3.1. Définition Un automate programmable industriel (API) est un appareil électronique de traitement de l’information qui effectue des fonctions d’automatisme programmées telles que : Logique combinatoire, temporisation, comptage, calculs numériques, asservissement et régulation. Pour commander, mesurer et contrôler au moyen de signaux d’entrées et sorties (logiques ou analogiques) différentes sorties de machines ou de processus à environnement industriel. Il existe plusieurs fabricants d’automates : Schneider, Siemens, Crozet, Omron, Koyo, Allan Bradlley. [6]

3.2. Architecture des automates 3.2.1. Aspect extérieur Les automates peuvent être de type compact ou modulaire. 

De type compact, on distingue les modules de programmation (logo de siemens, zelio, de Schneider, millenium de Crozet…) des micros automates. Il intègre le processeur, l’alimentation, les entées et les sorties. Selon les modèles et le fabricant, il pourra réaliser certaines fonctions supplémentaires (comptage rapide, E/S analogique…) et recevoir des extensions en nombre limité.

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Ces automates, de fonctionnement simple, sont généralement destinés à la commande de petits automatismes. 

De type modulaire : le processeur, l’alimentation et les interfaces d’entrées/sorties résident dans des unités séparées (modules) et sont fixés sur un ou plusieurs racks contenant le “fond de panier “ (bus plus connecteurs).

Ces automates sont intégrés dans les automatismes complexes ou puissance, capacité de traitement et flexibilité sont nécessaires. [6] 3.2.2. Principe de fonctionnement Le traitement à lieu en quatre phases : 

Phase 1 : Gestion de système autocontrôle de l’automate



Phase2 : Acquisition des entées prise en compte des informations de module d’entrées et écriture de leur valeur dans RAM (zone donnée)



Phase 3 : traitement des données Lecture de programme (située dans la RAM programme) par l’unité de traitement, lecture des variables (RAM données), traitement et écriture des variables dans la RAM données.



Phase 4 : Emission des ordres de lecture des variables de sorties dans la RAM données et transferts dans la module de sorties. [6] 3.2.3. Caractéristiques techniques



Compact ou modulaire



Tension d’alimentation



Taille mémoire



Temps de scrutation



Sauvegarde (EPROM, EEROM, pile,…)



Nombres d’entrées/sorties



Modules complémentaires (analogique, communication,…)



Langage 3.2.4. Unité centrale

L’unité centrale est le regroupement du processeur et la mémoire centrale. Elle commande l’interprétation et l’exécution des instructions programmées. Les instructions sont effectuées les unes après les l’autres, séquencés par une horloge. Exemple si deux actions doivent être simultané l’API les traites successivement. [6] Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG

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Stage de fin d’études

3.2.5. Mémoire Deux types de mémoire : 

La mémoire langage ou est stocké le langage de programmation. Elle est en générale figée, c'est-à-dire en lecture seulement. (ROM : mémoire morte)



La mémoire travail utilisable en lecture-écriture pendent le fonctionnement c’est la mémoire RAM (mémoire vive).

Le transfert de l’EPROM ou EEPROM vers la mémoire RAM de l’automate, s’effectué à chaque reprise secteur et si le contenue de celle-ci est différent. [6]

3.3. Objectifs de l’automatisation 3.3.1. De point de vue financement 

Réduire les coûts de fabrication : en réduisant la main-d’œuvre et en économisant la matière et l’énergie ;



Améliorer la qualité des produits : les produits fabriqués sur machines automatisées sont plus fiables et surtout de qualité constante ;



Diminuer les délais de production : l’automatisation augmente les cadences et réduit les temps de production sur les opérations manuelles ;



Augmenter la flexibilité : les temps de changement de production sont beaucoup plus courts sur des machines automatisées. 3.3.2. Améliorer la sécurité et la disponibilité



Rendre la production plus sûre : l’automatisation supprime les tâches dangereuses ou répétitives pour le personnel. Les machines doivent à des normes de sécurité rigoureuses.



Améliorer la disponibilité : la fiabilité des machines automatisées est meilleure, la maintenance et les pannes sont réduites la commande des machines doit être aisée et doit offrir tous les modes de marche utiles.

3.4. Critères de choix d’un API Le choix d’un A.P.I est en fonction de la partie commande à programmer. On doit tenir compte de plusieurs critères : 

Les nombres des entres sorties;



Le temps de traitement ;



La capacité de la mémoire ;



Les nombres des étapes ou d’instruction ;

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

Les nombres des compteurs ;



Les nombres des temporisateurs.

4. Présentation de l’API Siemens S7-300 utilisé Après élaboration du nombre d’entrées et de sorties et l’expérience acquis dans les classes antérieures sur ce type d’automate. Notre choix porte sur l’automate programmable industriel de gestion de procédé de la série S7-300 du fabricant Siemens, figure 2.1 Le S7-300 est un système de commande modulaire pour des applications haut de gamme. Il dispose d’une gamme de modules complète pour une adaptation optimale aux tâches les plus diverses et se caractérise par la facilité de d’architectures décentralisées et la simplicité d’emploi.

Figure 2.1 : Automate Siemens S7-300

4.1. Etude de la partie matérielle La figure 2.2, montre la différente partie de l’automate S7-300 [6]

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Figure 2.2 : Eléments principaux de la tension d'alimentation et de la CPU

4.1.1. Unité centrale CPU 314 C’est le cœur de l’automate programmable qui permet de lire et d’interpréter les instructions constituantes le programme inscrit en mémoire. Le CPU 314 de référence 6ES7 1AF10OABO et de version v.2.0.8 de taille mémoire de travail 48 Ko 0,1ms/kinst port MPI; configuration multi rangée jusqu'à 32 modules communication S7 (FB/FC chargeables). [7] 4.1.2. Alimentation PS 307 Le numéro de référence 6ES7307-1EA00-0AA0 Le module d'alimentation PS 307; 5 A se caractérise par les propriétés suivantes : 

Courant de sortie 5 A ;



Tension nominale de sortie 24 V cc, stabilisés, tenue aux courts-circuits et à la marche à vide ;



Raccordement à un réseau alternatif monophasé (tension nominale d'entrée 120/230 V ca, 50/60 Hz) ;



Séparation de sécurité des circuits selon EN 60 950;



Peut servir de tension d'alimentation des capteurs et actionneurs.

La structure du module d’alimentation est donnée par la figure2.3: [7]

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Figure 2.3 : Schéma de branchement des PS 307; 5 A

4.1.3. Modules d’entrée/sortie (E/S) 

Modules d’entrées : les entrées reçoivent les signaux en provenance des capteurs et réalisent les fonctions suivantes : [7] -

Acquisition ;

-

Adaptation ;

-

Isolement galvanique ;

-

Filtrage ;

-

Protection contre les signaux parasites.

On a utilisé dans notre cas un module de type SM 321 Di 16 x UC 24/48v de référence 321-1CH00-OAAO, figure 2.4, la plage de tension d’exploitation est de 24 à 48 V CC et 24 à 48 V CA ce module possède 16 entrées TOR (Tout Ou Rien), pour les entrées logiques dont 8 entrées sont utilisées.

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Figure 02.4: Schéma de branchement et de principe du SM 321 ; DI 16 x UC 24/48 V

Et un module de type analogiques SM 331 ; AI 8 x 13 bits de référence 331-1KF02-0AB0 dont les propriétés sont : [7] -

10 entrées formant 8 groupes ;

-

Type de mesure réglable pour chaque groupe de voies : Tension, courant, résistance et pression.

La figure 2.5 montre des exemples de branchement.

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Figure 02.5 : Schéma de branchement et de principe



Module de sortie

Les sortie réalisent les fonctions de mémorisation des donnés par le processeur pour permettre la commande des pré-actionneurs au travers de circuits de découplage et d’amplification. Nous avons utilisés un module de type SM 322 ; DO32XDC24V/0.5A de référence 6ES73221BL00 0AA0 dont la propriété est suivantes : 32 sorties, séparation galvanique par groupes de 8 -

courant de sortie 0,5 A ;

-

tension d'alimentation nominale 24 Vcc ;

-

convenant pour électrovannes, contacteurs pour courant continu et LED. La figure ci-après montre la correspondance entre voie et adresse :

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Figure 02.6: Schéma de branchement et de principe du module SM 322 ; DO 32 x 24 V cc/0,5 A

4.1.4. Rack Le rack (châssis) est l’élément qui abrite le processeur et les modules d’E/S. Nous avons le choix entre des tailles de rack. On a choisi un rack de taille 5 emplacements. Le premier emplacement de rack est réservé à l’alimentation, le deuxième est réservé au CPU 314 et les autres emplacements pour les modules d’E/S.

4.2. Etude de la partie logicielle (SOFTWARE) Au point des nouvelles technologies appliquées au monde de l’automatisme « Siemens » a mobilisé son savoir faire pour créer les meilleurs standards ouverts du monde du logiciel et de la communication, « SIMATIC MANAGER », une gamme entièrement renouvelée de logiciels d’automatisme. Le logiciel STEP 7 est un outil de programmation pour les systèmes d’automatisation : 

SIMATIC S7-300



SIMATIC S7-400



SIMATIC WinAC

Les fonctions suivantes peuvent être utilisées avec STEP 7 pour l’automatisation d’un dispositif : 

Configuration et paramétrage du matériel

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

Choix de la communication



Programmation



Test et mise en service



Documentation, archivage



Fonctions d’exploitation et de diagnostic



Toutes les fonctions sont expliquées dans une aide en ligne détaillée.

De notre automate, on a choisit un langage à contacte (ladder). La figure 2.7 montre la fenêtre du logiciel SIMATIC MANEGER. Avec quatre langages, « STEP7 »reprend toutes les valeurs d’usage reconnues des logiciels et apporte un ensemble de nouvelles fonctionnalités pour plus de productivité et d’ouverture. Les quatre langages pour la programmation sont : 

LD : Langage à contacts (langage LADDER) ;



IL : Langage liste d’instructions ;



SFC : Langage grafcet ;



ST : Langage littéral structuré ; langage type “informatique“ permettant l’écriture structurée de traitements logiques et numériques ;



FBD : Langage diagramme blocs fonction.

Figure 02.7: Fenêtre du logiciel SIMATIC STEP7 V5.5

4.2.1. Etude de programmation (langage ladder) Il existe de nos jours de nombreux modes de représentation et de programmation des automatismes. Plus au moins adaptés aux différentes contraintes de conception des systèmes. Certains modes sont appelés des langages, d’autre des méthodes du concepteur. Le choix du mode de présentation doit surtout convenir à l’utilisateur qui exploite, modifie et fait la maintenance de Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG

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l’automatisme. Dans notre étude, on a procédé au langage à contacts qui est langage graphique. Il utilise des symboles figurant des contacts, ouverture et fermeture, assemblés en série ou en parallèle, de manière à représenter les conditions d’arrêt ou de marche d’un actionneur (moteur, vanne, etc.). 

Présentation des entrées et des sorties

Pour pouvoir exécuter les instructions du programme utilisateur, l’API doit être capable d’identifier les entrées et les sorties au niveau des interfaces associées. L’identification des variables physiques correspond à l’assignation d’une zone mémoire adéquate de l’API. La déclaration d'une entrée ou sortie donnée à l'intérieur d'un programme s'appelle l'adressage. Les entrées et sorties des automates sont la plupart du temps regroupées en groupes de huit entrées ou sorties numériques. Cette unité de huit entrées ou sorties est appelée un octet. L’adresse d'octet est divisée en huit bits. Ces derniers sont numérotés de 0 à 7. On obtient ainsi l'adresse du bit. L'automate programmable représenté ici a les octets d'entrée 0 et 1 ainsi que les octets de sortie 4 et 5 comme montre la figure 2.8 :

Figure 02.8: présentation des E/S

Le tableau 2.1 regroupe le type de variables et les zones mémoires correspondantes.

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Stage de fin d’études Tableau 00.1: type de variable

Type de variables

Zone mémoire correspondante

Entrée

E

Sortie

A

Bit interne

M

Pour adresser par exemple la cinquième entrée à partir du haut, il faut entrer l'adresse suivante :

E 0. 4

E désigne le type de l’adresse : Entrée, 0 l’adresse de l’octet et 4 l’adresse du bit. L'adresse de l'octet et l'adresse du bit sont toujours séparées par un point. A 5. 7

A désigne le type de l’adresse : Sortie, 5 l’adresse de l’octet et 7 l’adresse de bit. L'adresse de l'octet et l'adresse du bit sont toujours séparées par un point. Les symboles figurant les contacts utilisés pour programmer le système sont donnés par le tableau suivant : Tableau 0.2: Exemples des symboles

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Stage de fin d’études 4.2.2.

Illustration d’un réseau à contacts

L'interface de programmation est présentée par la figure 2.9 qui montre l’implantation d’un réseau à contact comme suit: Chargement du bloc dans la CPU

Sauvegarde du bloc

Insertion d’un nouveau réseau

Commande fréquemment complet utilisées telles que boîte ET, Catalogue des éléments de boîte OU, affectation, entrée programme binaire, négation de l'entrée binaire, branchement T et connexion

Table de déclaration des variables (n'est pas utilisée dans cet exemple)

Champs de commentaires et titres de réseaux et de blocs

C'est ici que vous programmez la tâche à l'aide des éléments graphiques LOG

Vous faîtes glisser les éléments de programme avec la souris dans le réseau. Il ne vous reste plus qu'à entrer vos opérandes.

Figure 0.9 : Interface de programmation

Les programmes dans les blocs de STEP 7 sont développés dans des réseaux séparés. Ceci permet de créer de larges structures et permet une meilleure documentation des titres de réseaux.

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4.3. Transfert du programme Après avoir compléter le programme, on doit raccorder l’automate par un câble en série avec un micro-ordinateur ou une console de programmation puis on lance le transfert du programme. La figure 2.10 montre les étapes de programmation d’un API

Figure 0 0.10: étapes de programmation d’un API

5. Conclusion Ce chapitre a donné une idée sur le rôle de l’automate ‘’Siemens S7-300’’ en présentant ces composants. En effet, cet automate est

une solution adéquate pour la commande des

différents actionneurs grâce à ces modules favorisant la détection des changements d’état et l’émission des signaux de commande relatifs aux besoins de la situation. Il est exploité via le logiciel de programmation « SIMATIC MANEGER ».

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Chapitre 3 : Automatisation et simulation 1. Introduction Dans ce chapitre, nous décrivons les étapes de développement de notre projet (Automatisation du contrôleur d’une pompe électrique à incendie). Dans ce cadre, nous présentons dans une première partie la grafcet de fonctionnement du système. Puis on a donné une

programmation d’automate à partir logiciel « SIMATIC

MANAGER » et l’interfaces graphiques que nous avons développées. Enfin, nous présentons les différentes étapes de câblage de l’automate.

2. Grafcet de fonctionnement du contrôleur Comme nous l’avons vue dans le chapitre2, le contrôleur fonctionne sous quatre opératif mode manuel, mode automatique, mode test et mode d’urgence. Ici nous verrons le grafcet point de vue commande qui nous permettra de faire la programmation.

2.1. Mode manuel

0

sm.mar 1

km ar

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2.2. Mode automatique

0

st.pt1 10

km ar +pt2

2.3. Mode test

0

st.pt1 10

km ar

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2.4. Grafcet globale Dans notre solution, nous avons deux grafcet de fonctionnement

Grafcet de démarrage

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

Equation des étapes et des sorties

Nomenclature des appareils électriques relatif au notre projet de fonctionnement et affectation des entées /sorties de l’automate programmable. -

Entrées logiques : ar : bouton d’arrêt ; ma : bouton marche de la démarrage manuelle ; sm : sélecteur en mode manuelle ; sa : sélecteur en mode automatique ; st : sélecteur en mode test ; dcy : départ cycle ; fcy : fin cycle.

-

Entrées analogiques : pt1 : pression de démarrage automatique; pt2 : pression d’arrêt automatique ; ct1, ct2 et ct3 : détecteurs du courant ; y1, y2 et y3 : détecteurs de la tension ;

-

Sorties logiques : km : contacteur de moteur ; vp1, vp2 : deux voyants indiquent la présence ou l’absence de la pression ; vc1, vc2 et vct3 : trois voyants indiquent la présence du courant ; vt1, vt2 et vt3 : trois voyants indiquent la présence de la tension.

 Equation des étapes Equation étape de repos





x0  x20  pt 2  ar  x10  pt 2  x1 ar  x0  x1  x10  x 20  int;

Equation de démarrage manuelle x1  ( x0  sm  ma  x1 x0)int;

Equation de démarrage test x10  ( x0  st  pt1  x10  x10)int;

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Equation de démarrage automatique x 20  ( x0  sa  pt1  x 20  x0)int; Equation de défaut

x0  x100  fcy  x0  x100  int; x100  ( x0  dcy  x100  x0)int;



Equation des sorties

vt1  x100  y1; vt 2  x100  y 2; vt 3  x100  y3; vc1  x100  ct1; vc 2  x100  ct 2; vc3  x100  ct 3; vp1  x100  pt1; vp 2  x100  pt 2; km  x1  x10  x 20  x30;

3. Programmation de l’automate Stratégie pour la conception d’une structure programme complète et optimisée La mise en place d'une solution d'automatisation avec STEP7 nécessite la réalisation des taches fondamentales suivantes : 

Création du projet SIMATIC STEP7



Configuration matérielle HW Config

Dans une table de configuration, on définit les modules mis en œuvre dans la solution d'automatisation ainsi que les adresses permettant d'y accéder depuis le programme utilisateur, pouvant en outre, y paramétrer les caractéristiques des modules. 

Définition des mnémoniques

Dans une table des mnémoniques, on remplace des adresses par des mnémoniques locales ou globales de désignation plus évocatrice afin de les utiliser dans le programme. 

Création du programme utilisateur

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En utilisant l'un des langages de programmation mis à disposition, on crée un programme affecté ou non à un module, qu’on enregistre sous forme de blocs, de sources ou de diagrammes. 

Exploitation des données:

Création des données de références : Utiliser ces données de référence afin de faciliter le test et la modification du programme utilisateur et la configuration des variables pour le "contrôle commande". 

Test du programme et détection d’erreurs

Pour effectuer un test, on a la possibilité d'afficher les valeurs de variables depuis le programme utilisateur ou depuis une CPU, d'affecter des valeurs à ces variables et de créer une table des variables qu’on souhaite afficher ou forcer. 

Chargement du programme dans le système cible

Une fois la configuration, le paramétrage et la création du programme terminés, on peut transférer le programme utilisateur complet ou des blocs individuels dans le système ciblent (module programmable de la solution matérielle). La CPU contient déjà le système d'exploitation. 

Surveillance du fonctionnement et diagnostic du matériel

La détermination des causes d'un défaut dans le déroulement d'un programme utilisateur se fait à l'aide de la « Mémoire tampon de diagnostic », accessible depuis le SIMATIC Manager

3.1. Configuration de l’automate La figure 3.1 donne les composants de l’automate S7-300 [8]

Figure 0 3.1 : Automate Programmable Industriel SIEMENS

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3.2. Création du projet dans SIMATIC Manager Afin de créer un nouveau projet STEP7, il nous est possible d’utiliser « l’assistant de création de projet », ou bien créer le projet soi même et le configurer directement, cette dernière est un peu plus complexe, mais nous permet aisément de gérer notre projet. En sélectionnant l’icone SIMATIC Manager, pour créer notre projet nous exécutons les étapes suivantes : 

L’outil central dans STEP 7 est « SIMATIC Manager », qui est appelé par un double-clique. (→SIMATIC Manager).



Les programmes de STEP 7 sont gérés dans des projets. Nous allons donc commencer à créer noter projet (→Fichier →Nouveau), figure3.2.

Figure 3.2: création de projet



On donne le nom de projet (→ projet → OK), figure 3.3.

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Figure 3.3: titre de projet



Ensuit, une avec bouton droite sur « projet→ insérer un nouvel objet→ Station SIMATIC 300», figure 3.4.

Figure 3.4: insertion d’un nouvel objet « station SIMATIC 300 »

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Comme le projet est vide il nous faut insérer une station SIMATC 300. Deux approches sont possibles. Soit on commence par la création du programme puis la configuration matérielle ou bien l’inverse.

3.3. Configuration de matériel (Partie Hardware) C’est une étape importante, qui correspond à l’agencement des châssis, des modules et de la périphérie décentralisée. Les modules sont fournis avec des paramètres définis par défaut en usine. Une configuration matérielle est nécessaire pour : 

Modifier les paramètres ou les adresses prérègles d’un module,



Configurer les liaisons de communication.

Le choix du matériel SIMATIC S300 avec une CPU314 nous conduit à introduire la hiérarchie suivante : On commence par le choix du châssis, figure3.5 selon la station choisie auparavant, Pour la station SIMATIC S300, on aura le châssis « RACK-300 » qui comprend un rail profilé.

Figure 03.5: choix du RAK

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Sur ce profile, l’alimentation préalablement sélectionnée se trouve dans l’emplacement n°1. Parmi celles proposées notre choix s’est porte sur la « PS-307 5A ». La « CPU 314 » est impérativement mise à l’emplacement n°2. L’emplacement n°3 est réservé comme adresse logique pour un coupleur dans une configuration multi-châssis, figure 3.6.

Figure 03.6 : choix du CPU et d’alimentation

A partir de l’emplacement 4, il est possible de monter au choix jusqu'a 8 modules de signaux (SM), processeurs de communication (CP) ou modules fonctionnels (FM). Nous allons y mettre les modules d’entrées et de sorties analogiques et logique ; D’après l’identification des E/S du PLC dans le chapitre 2, il y a : 

8 entrées analogiques (AI)



8 entrées numériques (DI)



9 sorties numérique (DO)

Pour assurer la flexibilité du système, 20% de réserves des E/S sont à pourvoir lors de l’implantation du PLC, donc les cartes des E/S sont comme suit, figure 3.7: 

Une embase de 8 entrées analogiques (8 AI)



Une embase de 16 entrées numériques (16 DI)



Une embase de 32 sorties numériques (32 DO)

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Figure 03.7: choix des embases d’E/S

Apres cela il ne nous reste qu’à enregistrer et compiler. La configuration matérielle étant terminée, un dossier « Programme S7 » est automatiquement inséré dans le projet, comme indique dans la figure 3.8 :

Figure 03.8: Hiérarchie du programme STEP7

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3.4. Création des mnémoniques Dans tout programme il faut définir la liste des variables qui vont être utilisées lors de la programmation. Pour cela la table des mnémoniques est crée. L’utilisation des noms appropriés rend le programme plus compréhensible est plus facile à manipuler. Ce type d’adressage est appelé « relatif ». Pour créer cette table, on suit le cheminement suivant, figure 3.9 :

(1)

(2)

Figure 03.9: Création des mnémoniques

On édite la table des mnémoniques en respectant notre cahier de charges, pour les entrées et les sorties, comme montre la figure 3.10.

Figure 03.10 : Table des mnémoniques du projet Hamza LATTRACH & Mohamed BELAZRAG

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3.5. Elaboration du programme S7 (Partie Software)  Les blocs de code Le dossier bloc, contient les blocs que l’on doit charger dans la CPU pour réaliser la tache d’automatisation, il englobe : -

Les blocs de code (OB, FB, SFB, FC, SFC) qui contiennent les programmes,

-

Les blocs de données DB d’instance et DB globaux qui contiennent les paramètres du programme.



Les blocs d’organisation (OB)

Les OB sont appelés par le système d’exploitation, on distingue plusieurs types : -

ceux qui gèrent le traitement de programmes cycliques

-

ceux qui sont déclenchés par un événement,

-

ceux qui gèrent le comportement à la mise en route de l’automate programmable

-

et en fin, ceux qui traitent les erreurs.

Le bloc OB1 est généré automatiquement lors de la création d’un projet. C’est le programme cyclique appelé par le système d’exploitation (schémas à contact annexe 2). 

Sélectionnez le dossier ‘Blocs’ pour insérer un nouveau bloc OB1 dans le projet. (→Blocs), figure 3.11.

Figure 03.11: création du bloc d’organisation



Il est maintenant possible d'entrer un nom pour le bloc et de sélectionner diverses options pour la documentation des blocs. (→OB1→ OK), figure 3.12.

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Figure 0.12: choix du langage CONT

4. Simulateur des programmes PLCSIM L'application de simulation de modules S7-PLCSIM, figure 3.13, permet d'exécuter et de tester le programme dans un Automate Programmable (AP) qu’on simule dans un ordinateur ou dans une console de programmation. La simulation étant complètement réalisée au sein du logiciel STEP7, il n'est pas nécessaire qu'une liaison soit établie avec un matériel S7 quelconque (CPU ou module de signaux). L'AP S7 de simulation permet de tester des programmes destinés aux CPU S7-300 et aux CPU S7-400, et de remédier à d'éventuelles erreurs. S7-PLCSIM dispose d'une interface simple permettant de visualiser et de forcer les différents paramètres utilisés par le programme (comme, par exemple, d'activer ou de désactiver des entrées). Tout en exécutant le programme dans l'AP de simulation, on a également la possibilité de mettre en œuvre les diverses applications du logiciel STEP7 comme, par exemple, la table des variables (VAT) afin d'y visualiser et d'y forcer des variables.

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Figure 03.13: Interface de simulation PLCSIM

5. Exécution de la partie pratique 5.1. Câblage de l’automate Notre système est constitué de 16 entrées et 9 sorties. Elle nécessite les matériels suivants, figure 3.14 : 

Une Automate Siemens S7-300 constituée par les parties suivantes : -

Un module d’alimentation PS 307 ;

-

Un CPU 314 ;

-

Rack base automate ;

-

Deux cartes d’entrées « SM 321 DI16xUC 24/48V » et «SM 331 AI 8 x 13 » ;

-

Carte de sortie « DO 32 x DC 24V/0.5A ».

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Figure 0.14 : câblages de l’automate



Borniers d’entrées/sorties ;



Fils de raccordement de section 2.5mm



Un transformateur 220V/24V pour l’alimentation des modules d’entrées ;



Disjoncteur calibre 20A

5.2. Câblage des différents équipements Après avoir dégagé les entrées et les sorties de notre système, on à câblé les cartes d’entrées et la carte de sortie et les autres équipements. L’automate est alimentée généralement par le réseau monophasé à tension 220V et les cartes d’entrées sont alimentées à tension 24V.

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6. Conclusion Dans ce dernier chapitre, on a présenté les étapes de développement du programme et leurs interfaces pour contrôler la pompe électrique d’incendie. On a détaillé le principe et les phases de programmation à l’aide de l’automate SIEMENS S7 – 300, utilisé dans ce projet. Enfin, on a donné une idée sur la partie pratique où les câblages de l’automate.

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CONCLUSION GENERALE

Ce projet est effectué au sein de la société GPL dans le but d’étudier et commander les pompes électriques d’incendie via un automate programmable industriel Siemens S7 300. Dans le premier chapitre, on a présenté une idée générale sur l’usine GPL et on a décrit en détaille le principe de fonctionnement du système étudié. Puis, on a proposé une solution convenable au problème. Enfin, on a donné le cahier de charge. Le deuxième chapitre a porté sur la commande d’un contrôleur d’une pompe électrique d’incendie en détaillant le principe du fonctionnent.

Une idée générale sur l’automate

programmable industriel a été présentée. Puis, on a traité le cas de notre API Siemens S7-300 en présentant les différents composants associés. Le troisième chapitre a été consacré à l’automatisation en programmant les différentes phases sous SIMATIC MANAGER. Un test de simulation a été effectué.

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Références bibliographiques

[1] : ONS, NESRINE, Optimisation du mode de fonctionnement et de la consommation énergétique du circuit frigorifique de l’usine GPL, ISSIG, 2013 ; [2] : ARMSTRONG, Pompe à incendie à plans de joint horizontal manuel d’installation et de fonctionnement, 2000 ; [3] : MOTOPOMPE ELECTRIQUE, fichier technique, 2006 ; [4] : Manuel d’installation et d’entretien pour les contrôleurs de pompe à incendie moyenne tension modelé MPx, 2006 ; [5] : SPRINKLEUR, PDF, 2009 ; [6] : ABDOULAYE CISSE, étude de commande par un automate programmable industriel d’une presse à injection horizontale, EPT, 2009 ; [7] Manuel SIEMENS, Appareils de Terrain pour l’Automatisation des Processus, 2005 ; [8] : CHAKER ABDELJAOUED, Élaboration d’un système d’automatisme et de régulation d’une unité d’aérocondenseur de vapeur d’eau en replacement d’un condenseur de vapeur à eau de mer, NAST, 2010 ;

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ANNEXES

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Annexe 1 Schéma électrique

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Annexe 2 Schémas LADDER

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