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الجمـهوريــة الجزائريــة الديمقراطيــة الشعبيــةREPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
……………………………………………………………………….………………………………………………………………
Mémoire
Présenté en vue de l’obtention du
Diplôme de Master en Electrotechnique
Option Gestion et Transformation de l’Energie Electrique
Thème
ETUDE ET REALISATION DE SYSTEME
AUTOMATISE DIDACTIQUE MISE EN ŒUVRE
DE L’AUTOMATE SIEMENS S300
Présenté par:
BOUKHECHEM ISMAIL
Encadreur:
PR. BENAALA HOCINE
Promotion 2013/2014
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE CONSTANTINE I
FACULTE DES SCIENCES DE LA
TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT:ELECTROTECHNIQUE
يـث العلمــي و البحــم العالــوزارة التعلي
1 ةـــــــــة قسنطينـــــــجامع
ةكلـيــةعلوم التكنولوجي
يالكتروتقن: قسم
Remerciements
Nous tenons d’abord à remercier ALLAH le tout puissant et, qui nous a donné la force et la
patience d’accomplir ce Modeste travail.
La réalisation de ce mémoire a été possible grâce au concours de plusieurs personnes à qui
je voudrais témoigner toute ma reconnaissance.
Je remercie Monsieur BANAALA Hocine d’avoir accepté d’encadrer ma recherche et de
m’avoir guidée dans la conduite de ce travail.
Je désir aussi remercier les professeurs d’électrotechnique, qui m’ont fourni les outils
nécessaires à la réussite de mes études universitaires. Je tiens à remercier spécialement Khalil Nabti,
Houssem Rafik Elhana Bouchekara, Med
Essalah Razgui.
Je voudrais exprimer ma reconnaissance envers les amis et collègues qui m’ont apporté leur
support moral et intellectuel tout au long de ma démarche. Un grand merci à elhousseyn Alioueche
et Abd Essamad Massar pour les conseils et l’amitié, ils ont grandement facilité mon travail. Enfin,
je tiens à témoigner toute ma gratitude à Loqmen Hammoudi, Boubaaya Nadjib, Foughali Bilel,
Yaakoub Latrache et touts mes collègues, également pour ma cousine Sarah pour leur confiance et
leur support inestimable.
Je tiens à remercier tous ceux qui m’ont soutenue de près comme de loin, tout au long de
cette année, qui se reconnaîtront.
Enfin, merci d’avance à ceux ou celles qui voudront bien me lire ou m’écouter et surtout
m’aider à progresser.
Dédicace
Je Dédie Ce Travail :
A Mes Chers Parents ;
A Mes Chers Sœurs et Frères ;
A Tout Chers Ami(e)s.
Sommaire
I.1 Introduction .................................................................................................................................................. 1
I.2.1 Définition ............................................................................................................................................... 1
I.2.2 Les objectifs D’un système automatisé ................................................................................................. 1
I.2.3 Structure d'un système automatisé ...................................................................................................... 1
I.2.3.1 Partie opérative .............................................................................................................................. 2
I.2.3.2 Partie commande ........................................................................................................................... 3
I.2.3.3 Poste de contrôle............................................................................................................................ 3
I.3 Les avantages et les inconvénients d’un système automatisé ..................................................................... 4
I.3.1 Les avantages ......................................................................................................................................... 4
I.3.2 Les inconvénients .................................................................................................................................. 4
I.4 Généralités sur les automates programmables industriels .......................................................................... 4
I.4.1 Historique .............................................................................................................................................. 4
I.4.2 Définition général d’un automate programmable industriel ................................................................ 4
I.4.3 Architecture des automates .................................................................................................................. 5
I.5 Architecture d’un Automate Programmable Modulaire S7-300 de Siemens .............................................. 5
I.5.1 Module d’alimentation .......................................................................................................................... 5
I.5.2 Unité centrale CPU ................................................................................................................................ 6
I.5.3 Gestion des entrées/sorties .................................................................................................................. 7
I.5.3.1 Modules d’entrées et sorties TOR (Tout Ou Rien) ......................................................................... 7
I.5.3.2 Modules d’entrées et de sorties Analogiques ................................................................................ 7
I.6 Adresse absolue de chaque module ............................................................................................................. 8
I.7 Les variables de l’automate –Siemens- ........................................................................................................ 8
I.8 Présentation de l'automate utilisé dans ce projet ....................................................................................... 8
I.8.1.1 Propriétés ....................................................................................................................................... 8
I.8.2 CPU 315-2 DP ......................................................................................................................................... 9
I.8.2.1 Interface MPI ................................................................................................................................ 10
I.8.2.2 Interface PROFIBUS DP ................................................................................................................. 10
I.8. 3 Module d'entrées TOR SM 321 ; DI 16 x 24 V cc ............................................................................... 10
I.8.3.1 Propriétés ..................................................................................................................................... 10
I.8.4 Module de sorties TOR SM 322; DO 16 x 24 V cc/ 0, 5 A .................................................................... 11
I.8.4.1 Propriétés ..................................................................................................................................... 11
I.9. Conclusion ................................................................................................................................................. 11
II.1 Introduction ............................................................................................................................................... 12
II.2 Présentation générale du logiciel STEP7 ................................................................................................... 12
II.2.1 Définition du logiciel ........................................................................................................................... 12
II.2.2 Application du logiciel STEP7 .............................................................................................................. 12
II.2.2.1 Gestionnaire de projets SIMATIC ................................................................................................ 12
II.2.2.2 Définition des mnémoniques ...................................................................................................... 13
II.2.2.3 Diagnostic du matériel ................................................................................................................. 13
II.2.2.4 Langages de programmation ....................................................................................................... 13
II.2.2.5 Configuration matérielle d’une station SIMATIC ......................................................................... 14
II.3 Elaboration du programme sous STEP7 .................................................................................................... 15
II.3.1 Démarrage du logiciel STEP7 .............................................................................................................. 15
II.3.2 Création d’un nouveau projet ............................................................................................................ 15
II.3.3 Configuration du matérielle ............................................................................................................... 15
II.3.4 Création de la table des mnémoniques .............................................................................................. 16
II.5 Simulation du programme avec le S7-PLC-SIM ......................................................................................... 16
II.5.1 Présentation du PLC-SIM .................................................................................................................... 16
II.5.2.1 Chargement du programme ........................................................................................................ 17
II.6 Configuration du PLCSIM ........................................................................................................................... 17
II.6.1 Exécution du programme ................................................................................................................... 17
II.7 Etat de fonctionnement de la CPU ............................................................................................................ 18
II.7. 1 Etat de marche (RUN-P) ..................................................................................................................... 18
II.7. 2 Etat de marche (RUN) ........................................................................................................................ 18
II.7. 3 Etat d’arrêt (STOP) ............................................................................................................................. 18
II.8 Conclusion ................................................................................................................................................. 18
III.1 Introduction .............................................................................................................................................. 19
III.2 Définition .................................................................................................................................................. 19
III.3 Présentation générale .............................................................................................................................. 19
III.4 Cahier des charges .................................................................................................................................... 19
III.4.1 L’environnement et les acteurs ......................................................................................................... 20
III.4.2 Fonctionnement ................................................................................................................................ 20
III.4.2.1 Mémoire ..................................................................................................................................... 20
III.4.3 Le contexte ........................................................................................................................................ 20
III.4.3.1 Vu du palier ................................................................................................................................ 20
III.4.3.2 Vu de l’intérieur de la cabine...................................................................................................... 21
III.4.4 Le matériel utilisé dans ce travail ...................................................................................................... 21
III.4.4.1 Partie opérative .......................................................................................................................... 21
III.4.4.2 La partie commande ................................................................................................................... 23
III.5 Commande de la partie opérative de l'ascenseur .................................................................................... 23
III.5.1 Notations des entrées et sorties ....................................................................................................... 23
III.5.1.1 Mnémonique .............................................................................................................................. 23
III.5.1.2 La programmation ...................................................................................................................... 24
III.6 Conclusion ................................................................................................................................................ 28
IV.1 Introduction .............................................................................................................................................. 29
IV.2 Cahier de charge ....................................................................................................................................... 29
IV.2.1 Le fonctionnement ............................................................................................................................ 30
IV.3 Réalisation pratique ................................................................................................................................. 30
IV.3.1 Circuit de puissance ........................................................................................................................... 30
IV.3.2 Circuit de commande ........................................................................................................................ 31
IV.3.2.1 Programme ................................................................................................................................. 32
IV.4 Etude de démarrage progressif du variateur ........................................................................................... 37
IV.4.1 Démarrage direct à vide .................................................................................................................... 37
IV.4.2 Démarrage direct en charge .............................................................................................................. 38
IV.4.3 Démarrage progressif à vide ............................................................................................................. 38
IV.4.4 Démarrage progressif en charge ....................................................................................................... 38
IV.4.5 Démarrage et freinage progressif en charge .................................................................................... 39
IV.5 Conclusion ................................................................................................................................................ 39
V.1 Introduction ............................................................................................................................................... 40
V.2 Cahier des charges .................................................................................................................................... 40
V.2.1 Le fonctionnement service 1 ............................................................................................................. 40
V.2.2 Le fonctionnement service 2 .............................................................................................................. 41
V.3 Réalisation expérimentale ......................................................................................................................... 42
V.3.1 Circuit de puissance ............................................................................................................................ 42
V.3.1.1 Choix des appareillages industriel ............................................................................................... 42
V.3.2 Circuit de commande ......................................................................................................................... 45
V.3.2.1 Paramétrage du variateur ........................................................................................................... 46
V.3.2.2 Programmation de l’automate .................................................................................................... 47
V.4 Conclusion: ................................................................................................................................................ 50
Conclusion générale
Annexe
Bibliographie
Fig. I. 1 Structure d'un système automatisé ....................................................................................................... 2
Fig. I. 2 Automate compacte (Allen-Bradley) .................................................................................................. 5
Fig.I. 3 Automate modulaire (siemens s7-400) ................................................................................................. 5
Fig. I. 4 Face avant d’une Cpu de siemens ........................................................................................................ 6
Fig. I. 5 Schéma représentant les adresses de chaque module ........................................................................... 8
Fig. I. 6 Schéma de branchement des PS 307; 5 A ............................................................................................ 9
Fig. I. 7 Câblage des entrées ............................................................................................................................ 10
Fig. I. 8 Câblage des sorties ............................................................................................................................. 11
Fig. II. 1 Le gestionnaire de projet SIMATIC Manager .................................................................................. 13
Fig. II. 2 Fenêtre de configuration du matériel ................................................................................................ 15
Fig. II. 3 Fenêtre de la création de mnémoniques............................................................................................ 16
Fig. II. 4 Fenêtre de configuration du simulateur ............................................................................................ 17
Fig. III. 1 Schéma fonctionnel du système ...................................................................................................... 21
Fig. III. 2 Photo représentant la maquette réalisée .......................................................................................... 21
Fig. III. 3 Photo représentant le moteur utilisé ................................................................................................ 22
Fig. III. 4 Photo représentant les capteurs utilisés ........................................................................................... 22
Fig. III. 5 Schéma représentant le principe de fonctionnement ....................................................................... 23
Fig. III. 6 Schéma de la carte réalisée .............................................................................................................. 23
Fig. III. 7 Notation simplifiée .......................................................................................................................... 24
Fig. IV. 1 Schéma fonctionnel du système ...................................................................................................... 29
Fig. IV. 2 Variateur de vitesse Altivar 31 ........................................................................................................ 30
Fig. IV. 3 Schéma de puissance ....................................................................................................................... 31
Fig. IV. 4 Photo de la maquette réalisée .......................................................................................................... 31
Fig. IV. 5 Configuration d’entrées sorties ....................................................................................................... 32
Fig. IV. 6 Tableau mnémonique et leur adresse .............................................................................................. 34
Fig. IV. 7 Photo de l’expérience réalisée ......................................................................................................... 37
Fig. IV. 8 Les courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage direct à vide ........................... 37
Fig. IV. 9 Courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage direct en charge ........................... 38
Fig. IV. 10 Courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage progressif à vide ........................ 38
Fig. IV. 11 Les courbes (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage progressif en charge ................. 38
Fig. IV. 12 Les courbes (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage et freinage progressif en charge 39
Fig. V. 1 Schéma fonctionnel du système de lavage automatique ................................................................. 41
Fig. V. 2 Schéma du circuit de puissance ........................................................................................................ 42
Fig. V. 3 Photo du dispositif expérimental ...................................................................................................... 45
Fig. V. 4 Schéma représentant le circuit de commande .................................................................................. 46
Fig. V. 5 Notation simplifiée (mnémonique) .................................................................................................. 47
Fig. V. 6 Photo représentant le Grafcet de sécurité ......................................................................................... 47
Fig. V. 7 Photo représente le Grafcet du système point vue opérative ............................................................ 48
Fig. V. 8 Photo représentant le Grafcet du système du point vue commande « Automate » .......................... 49
Fig. V. 9 Photo représentant le Grafcet réalisé. ............................................................................................... 50
Introduction générale
Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au Laboratoire d’Electrotechnique de
Constantine. L’objectif de ce projet est l’étude et la réalisation de maquettes pédagogiques à base
d’Automate Programmable Industriel (API) de la gamme Siemens S300. Il s’agit de mettre en
œuvre d’un automate pour piloter de systèmes automatisés destinés à des travaux pratiques pour
des étudiants de master I.
Le mémoire du projet comprend cinq chapitres.
Le premier chapitre, est consacré à la présentation détaillée des automates programmables
industriels API.
Le deuxième chapitre est consacré à l’exposition des différentes étapes de programmation à
l’aide du logiciel SYMATIC MANAGER S7-300.
Dans le troisième chapitre on a procédé à la réalisation d’une maquette didactique
représentant un ascenseur à quatre niveaux.
Le quatrième chapitre est dédié à la réalisation d’une partie d’une chaine de production
industrielle comprenant un variateur de vitesse.
Le cinquième chapitre est consacré à l’étude et la réalisation d’un système industriel.
Chapitre I
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
1
I.1 Introduction
Dans le domaine de l’industrie, l’automatisme est utilisé pour piloter les moyens de
production. L’objectif des équipements d’automatisme est de produire tout en assurant l’intégrité de
la chaine de production et la sécurité des personnes.
Les plateformes d’implémentation sont souvent composées d’Automates Programmables
Industriels (API) notamment pour leur facilité d’intégration et pour leur robustesse de
fonctionnement. L’utilisation de ces API nécessite des méthodes de programmation basées sur la
standardisation des langages de programmation.
Ce chapitre consiste à décrire d’une manière globale l’API, son rôle et son principe de
fonctionnement. [1]
I.2 Système automatisé
I.2.1 Définition
Un système automatisé ou automatique est un système réalisant des opérations et pour lequel
L’homme n'intervient que dans la programmation du système et dans son réglage. Il s’appelle aussi
un système technique commandable. On dit qu’un système est commandable si en faisant varier
uniquement les entrées, on peut faire subir des modifications au système, afin qu’il atteigne un
objectif fixé en un temps fini. [1]
I.2.2 Les objectifs D’un système automatisé
Les objectifs de l’automatisation d'un système sont nombreux. On site dans ce sens :
Amélioration de la productivité de l’entreprise en réduisant les coûts de production (main
d’œuvre, matière, énergie) et en améliorant la qualité de produit.
Amélioration des conditions de travail en supprimant les travaux pénibles et en améliorant
la sécurité.
Augmentation de la production.
Augmentation de la disponibilité des moyens de production en améliorant les possibilités de
gestion du système. [2]
I.2.3 Structure d'un système automatisé
Un Système Automatisé est composé d'une Partie Commande et d'une Partie Opérative pour
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
2
faire fonctionner ce système, l'Opérateur (personne qui va faire fonctionner le système) va donner
des consignes à la Partie Commande. Celle-ci va traduire ces consignes en ordres qui vont être
exécutés par la Partie Opérative.
Une fois les ordres accomplis, la Partie Opérative va le signaler à la Partie Commande (elle
fait un compte-rendu) qui va à son tour le signaler à l'Opérateur. Ce dernier pourra donc dire que le
travail a bien été réalisé. [2]
Fig. I. 1 Structure d'un système automatisé
I.2.3.1 Partie opérative
Que l’on appelle également partie puissance, c’est la partie visible du système (corps) qui
permet de transformer la matière d’œuvre entrante. Elle est composée d’éléments mécaniques,
d’actionneurs (vérins, moteurs), de pré-actionneurs (distributeurs et contacteurs) et des éléments de
détection (capteurs, détecteurs).
Pour réaliser les mouvements il est nécessaire de fournir l’énergie (Électrique, pneumatique,
et hydraulique) à la PO. [2]
Les actionneurs
Est un élément de la Partie Opérative qui reçoit une énergie « transportable » pour la
transformer en énergie « utilisable » par le système. Ils exécutent les ordres reçus en agissent sur le
système ou son environnement. Un actionneur est un système dont la matière d’œuvre est l’énergie
et dont la fonction est de transformer l’énergie.
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
3
Ces actionneurs appartiennent à trois technologies :
a) Actionneurs pneumatiques (vérins, moteurs).
b) Actionneur hydraulique (vérins).
c) Actionneurs électriques (moteurs électriques).
Pré-actionneur
Le Pré-actionneur est le constituant qui autorise le passage de l’énergie du milieu extérieur
vers l’actionneur. Le Pré-actionneur distribue l’énergie nécessaire à l’actionneur en fonction des
ordres reçus.
Le pré-actionneur peut être :
a) Contacteurs pour moteurs électriques
b) Variateurs de vitesse pour moteurs électriques.
c) Distributeurs pour vérins pneumatiques ou hydrauliques.
Les capteurs
Les Capteurs permettent de prélever sur la partie opérative, l’état de la matière d’œuvre et
son évolution, il est capable de détecter un phénomène physique dans son environnement
(déplacement, présence, chaleur, lumière, pression...) puis transforme l‘information physique en une
information codée compréhensible par la partie commande.
Ce qui mène à que les capteurs transforment la variation des grandeurs physiques liées au
fonctionnement de l’automatisme en signaux électriques. [2]
I.2.3.2 Partie commande
Elle est considérée comme le « cerveau » du système. La partie commande remplace
l'opérateur, le savoir faire de l'opérateur est traduit sous la forme d'un programme. Elle donne les
ordres à la partie opérative en fonction de :
a) Programme qu'elle contient.
b) Informations reçues par les capteurs.
c) Consignes données par l'utilisateur.
I.2.3.3 Poste de contrôle
Composé des pupitres de commande et de signalisation, il permet à l’opérateur de commander
le système (marche, arrêt, départ cycle …).
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
4
I.3 Les avantages et les inconvénients d’un système automatisé
I.3.1 Les avantages
Ils sont nombreux et citons principalement :
a) Accélération des processus de production, dans tous les domaines industriels, en gardant
un produit de qualité.
b) La suppression de certaines tâches fatigantes, répétitives ou nocives pour l’homme.
c) Les SPA (Système de Production Automatisé) s’adaptent facilement (commande et
puissance) à tous les milieux de production (industries de l’automobile, du verre, du
bois, du papier ainsi que le tri et l’emballage).
d) La création de métiers nouveaux.
e) La souplesse d’utilisation qu’ils présentent peut répondre aux problèmes simples comme
aux extrêmement complexes.
I.3.2 Les inconvénients
Ils existent, et sont à prendre en considération comme :
a) Le coût élevé du matériel, principalement dans les systèmes hydrauliques.
b) La maintenance doit être parfaitement structurée et réalisée par un personnel spécialisé
(électrotechniciens ou automaticiens).
c) Il faut, cependant, noter que les systèmes automatisés peuvent être la cause de
suppression d’emplois.
I.4 Généralités sur les automates programmables industriels
I.4.1 Historique
Les automates programmables industriels sont apparus à la fin des années soixante, à la
demande de l'industrie automobile américaine (GM), qui réclamait plus d'adaptabilité de leurs
systèmes de commande.
Les coûts de l'électronique permettant alors de remplacer avantageusement les technologies
actuelles. [2]
I.4.2 Définition général d’un automate programmable industriel
L'Automate Programmable Industriel (API) est un appareil électronique programmable,
adapté à l'environnement industriel, qui réalise des fonctions d'automatisme pour assurer la
commande de pré-actionneurs et d'actionneurs à partir d'informations logique, analogique ou
numérique. [2]
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
5
I.4.3 Architecture des automates
Les automates peuvent être de type compact ou modulaire
Les automates programmables de types compacts se présentent comme des modules ou
l’ensemble des fonctions à savoir alimentation, CPU, entrée et sortie sont sur le même
boitier.
Fig. I. 2 Automate compacte (Allen-Bradley)
Les automates programmables modulaires présente des alimentations, des CPU, Des
modules entrées et sorties dans des boitiers indépendants les uns des autres et relier entre
eux par bus ou font de panier
Fig.I. 3 Automate modulaire (siemens s7-400)
I.5 Architecture d’un Automate Programmable Modulaire S7-300 de Siemens
I.5.1 Module d’alimentation
L'alimentation du système joue un rôle majeur dans le fonctionnement total du système. En
fait, il peut être considéré comme le "gestionnaire de premier niveau" de la fiabilité et l'intégrité du
système. Sa fonction n'est pas seulement de fournir des tensions continues internes pour les
composants du système, mais aussi pour surveiller et réguler les tensions fournies et prévenir le
CPU si quelque chose ne va pas. Le bloc d'alimentation a pour fonction de fournir une puissance
bien régulée et de protection pour les autres composants du système. [3]
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
6
I.5.2 Unité centrale CPU
À base de microprocesseur, elle réalise toutes les fonctions logiques, arithmétiques et de
traitement numérique (transfert, comptage, temporisation ...).Une large gamme est offerte
caractérise par :
a) capacité de la mémoire
b) nombre d’entrée –sortie maximale
c) vitesse d’exécution d’une instruction
d) fonction spéciale…. ex.
FACE AVANT D’UNE CPU DE SIEMENS
MRES: effacement général (Module REST)
STOP : arrêt de l’exécution du programme
RUN : L e programme est exécuter, accès en lecture
seulement
RUN.P : L e programme est exécuter, accès en
lecture et écriture
Fig. I. 4 Face avant d’une Cpu de siemens
SIGNALISATION DE DEFAUT PAR LED :
SF: signalisation groupe de défaut, défaut interne de CPU ou d’un module avec fonction de
diagnostic
BATF: défaut de pile ou absente
DC5V: signalisation de l’alimentation interne de 5V.
Allumage fixe 5V ok
Allumage clignote, surcharge de courant
FRCE: forçage permanent d’une ou plusieurs entrées ou sortie.
RUN: Clignotement a la mise en route, allumage continu en mode RUN
STOP: Allumage continu en mode STOP.
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
7
I.5.3 Gestion des entrées/sorties
Les entrées et les sorties sont les points de commande du système : Les entrées
surveillent les signaux des appareils sur site (tels que capteurs et commutateurs) et les sorties
commandent pompes, moteurs et autres appareils dans votre processus. Vous disposez
d’entrées/sorties (E/S) locales fournies par la CPU et d’entrées/sorties d’extension fournies par un
module d’extension. Les CPU S7-300 disposent également d’entrées/sorties rapides.[1]
I.5.3.1 Modules d’entrées et sorties TOR (Tout Ou Rien)
Modules d’entrées TOR (Tout Ou Rien)
L’automate reçoit ses informations sur le processus via les capteurs de signaux reliés aux
entrées. Les modules d’entrée TOR permettent de recevoir les signaux des différents capteurs
logiques qui peuvent être des détecteurs qui reconnaitront si la pièce d’usinage se trouve à une
position donnée (détecteurs des niveaux -haut et bas- , Cellules photoélectrique …) ou de simples
commutateur ou interrupteur qui peuvent être fermés ou ouverts. Ce qui fait que l’information
délivrée par ces capteurs et qui sera traitée par la CPU ne peut prendre que deux valeurs 0 ou 1.[3]
Modules de sorties TOR (Tout Ou Rien)
Ces modules permettent de délivrer des signaux qui permettent à l’automate d’agir sur les pré-
actionneurs du système à commander tels que (Vanne Electromagnétique, Electrovannes,
contacteur, pompes et Voyants…).[3]
I.5.3.2 Modules d’entrées et de sorties Analogiques
Modules d’entrées Analogiques
L'information traitée est continue et prend une valeur qui évolue dans une plage bien
déterminée. C'est le type d'information délivrée par un capteur (débit, niveau, pression, interface,
température…). [3]
Modules de sorties Analogiques
Ils émettent un signal analogique qui représente l’état que doit prendre un actionneur entre
deux limites. Ce module est muni d’un convertisseur analogique-numérique.[3]
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
8
I.6 Adresse absolue de chaque module
Fig. I. 5 Schéma représentant les adresses de chaque module
I.7 Les variables de l’automate –Siemens-
Zone E : Mémoire image des entrées sur bus locale ou bus de terrain tel que PROFIBUS
Zone A : Mémoire image des sorties sur bus locale ou bus de terrain tel que PROFIBUS
Zone M : Mémoire utilisateur
Zone L : Mémoire locale, associée à un module de programme
Zone P : Accès à la périphérie
Zone T : Mémoire des temporisations
Zone Z : Mémoire des compteurs
Zone DB : Mémoire utilisateur ou système structuré dans des blocs de données
I.8 Présentation de l'automate utilisé dans ce projet
I.8.1. Module d'alimentation PS 307 ; 5 A
Nº de référence : 6ES7307-1EA01-0AA0
I.8.1.1 Propriétés
Le module d'alimentation PS 307; 5 A se caractérise par les propriétés suivantes :
a) courant de sortie 5 A.
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
9
b) tension nominale de sortie 24 V courant continu, stabilisée, tenue aux courts-circuits et à la
marche à vide.
c) raccordement à un réseau alternatif monophasé (tension nominale d'entrée 120/230 V
courant alternatif, 50/60 Hz).
d) séparation de sécurité des circuits selon EN 60 950.
e) peut servir de tension d'alimentation des capteurs et
actionneurs.
(1). Signalisation de la présence d'une tension de sortie DC 24 (2). Commutateur EN/HORS du 24 V cc
(3). Bornes pour la tension secteur et le conducteur de protection
(4). Bornes pour la tension de sortie 24 V cc
(5). Arrêt de traction
Fig. I. 6 Schéma de branchement des PS 307; 5 A
I.8.2 CPU 315-2 DP
Maître DP ou esclave DP
La CPU 315-2 DP peut être utilisée avec sa 2ème interface (interface PROFIBUS DP) soit
comme maître DP, soit comme esclave DP dans un réseau PROFIBUS DP.
CPU 315-2 DP
CPU avec mémoire de programme étendue et interface
PROFIBUS-DP; horloge en temps réel
Mémoire de travail 64 Ko (21 k instructions)
Mémoire de chargement 96 Ko de RAM
Temps d’exécution pour
opérations sur bits
0,3 ms
CPU 315-2 DP
Interface MPI Interface PROFI-
BUS DP
MPI DP
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
10
I.8.2.1 Interface MPI
L’interface MPI est l’interface de la CPU utilisée pour votre PG/PC ou pour la
communication au sein d’un sous-réseau MPI.
Sur l’interface MPI, la CPU envoie automatiquement ses paramètres réseau (la vitesse de
transmission par exemple). Une console de programmation peut ainsi s’inclure automatiquement
dans un sous-réseau MPI. [1]
I.8.2.2 Interface PROFIBUS DP
Les CPU possédant deux interfaces disposent de l’interface PROFIBUS DP pour la
Connexion au réseau PROFIBUS DP
Sur l’interface PROFIBUS DP, la CPU envoie automatiquement ses paramètres réseau (la
vitesse de transmission par exemple). En particulier une console de programmation peut ainsi
s’inclure automatiquement dans un sous-réseau PROFIBUS.[1]
Dans STEP 7, vous pouvez arrêter l’envoi automatique des paramètres réseau.
I.8. 3 Module d'entrées TOR SM 321 ; DI 16 x 24 V cc
N° de référence : "Module standard" 6ES7321-1BH02-0AA0
I.8.3.1 Propriétés
Le module SM 321 ; DI 16 x 24 V cc dispose des propriétés suivantes :
a) 16 entrées, séparation galvanique par groupes de 16
b) tension d'entrée nominale : 24 V cc
c) convenant pour commutateurs et contacts de détecteurs de proximité 2, 3 ou 4 fils (BERO)
Fig. I. 7 Câblage des entrées
(1). Nº de voie
Chapitre I Généralités sur l’automatisme
11
(2). Signalisation d'état - vert (3). Coupleur de bus interne. [3] I.8.4 Module de sorties TOR SM 322; DO 16 x 24 V cc/ 0, 5 A
N° de référence : "Module standard" 6ES7322-1BH01-0AA0
I.8.4.1 Propriétés
Le module SM 322 ; DO 16x24 V cc/0,5 A se distingue par les propriétés suivantes :
a) 16 sorties, séparation galvanique par groupes de 8
b) courant de sortie 0,5 A
c) tension d'alimentation nominale 24 V cc
d) convenant pour électrovannes, contacteurs pour courant continu et LED
Fig. I. 8 Câblage des sorties
1). Nº de voie 2). Signalisation d'état - vert 3). Coupleur de bus interne. [3]
I.9. Conclusion
Dans ce chapitre on a présenté d’une façon détaillée les caractéristiques et les avantages de
l’automatisme et son application dans l’industrie. D’autres parts on a identifié les différents types
d’automates programmables industriels qui permettent de commander un système automatisé.
Le choix de l’automate dépend des éléments suivants : coût, le nombre des entrées et sorties
dont le système a besoin.
Enfin, on a exposé en détail l’automate que nous allons utiliser et tous les modules
accessoires (entrées, sorties et alimentation).
Chapitre II
Chapitre II Programmation et simulation
12
II.1 Introduction
L’automatisation des mécanismes industriels est réalisée avec des appareils (machines
électroniques) spécialisés dans la conduite et la surveillance en temps réel des processus
industriels. Ces appareils donnent des ordres de fonctionnement des procédés en exécutant
une suite d’instructions appelée programme qu’on écrit par un langage de programmation et
qu’on sauvegarde dans une mémoire pour une exécution cyclique. Dans ce chapitre nous
donnons une présentation générale sur le logiciel de programmation des automates
programmables STEP7, ainsi qu’une présentation du simulateur PLC-CIM qui est une
application du STEP7.[1]
II.2 Présentation générale du logiciel STEP7
II.2.1 Définition du logiciel
Le STEP 7 est le progiciel de base pour la configuration et la programmation des
systèmes d'automatisation SIMATIC et qui s’exécute sous un environnement Windows à
partir d’une console de programmation ou d’un PC. [1]
II.2.2 Application du logiciel STEP7
Le logiciel STEP7 met à disposition les applications de base suivantes :
a) La gestion de projets.
b) L’édition de mnémoniques.
c) La configuration du matériel.
d) Le diagnostic du matériel.
e) La configuration de la communication.
f) L’édition du programme en CONT, LOG et LIST, thèmes détaillés par la suite. [1]
II.2.2.1 Gestionnaire de projets SIMATIC
Le gestionnaire de projets SIMATIC, encore appelé SIMATIC Manager, sert
d'interface graphique à toutes ces applications. C'est lui qui organise dans un projet la mise en
commun de toutes les données et de tous les paramètres requis pour réaliser une tâche
d'automatisation. Les données y sont structurées thématiquement et représentées sous forme
d'objets. La figure II.1 suivante représente la fenêtre qui apparaît au lancement du SIMATIC
Manager. [1]
Chapitre II Programmation et simulation
13
Fig. II. 1 Le gestionnaire de projet SIMATIC Manager
II.2.2.2 Définition des mnémoniques
Ce sont des noms symboliques qui vont être utilisés dans la programmation.
L’utilisation de noms communs (mnémonique) est plus simple que la manipulation des
adresses ou opérandes par exemple utilisés « moteur » au lieu du bit de sortie A0.0.
Pour accéder à la table des mnémonique (figure II.2), on clique sur le dossier
programme dans la fenêtre du projet, puis sur l’icône mnémoniques. L’utilisation de cette
table consiste à :
a) Donner un nom à la mnémonique dans la première colonne.
b) Donner la variable associée à cette mnémonique dans la seconde colonne.
c) Le type de la donnée est automatiquement généré par STEP7.
d) Ecrire éventuellement un commentaire dans la colonne prévue à cet effet.
Après avoir défini toutes les mnémoniques, il suffit d’enregistrer pour que les
changements soient pris en compte dans le reste du projet. [1]
II.2.2.3 Diagnostic du matériel
Le diagnostic du matériel fournit un aperçu de l'état du système d'automatisation. Dans
une représentation d'ensemble, un symbole permet de préciser pour chaque module s'il est
défaillant ou pas. Un double clic sur le module défaillant permet d'afficher des informations
détaillées sur le défaut. Les informations disponibles dépendent des différents modules ainsi
que les CPU. [1]
II.2.2.4 Langages de programmation
Les langages de programmation CONT, LIST et LOG pour S7-300/400 font partie
intégrante du logiciel de base STEP 7.
Chapitre II Programmation et simulation
14
a). Le schéma à contacts (CONT) est un langage de programmation graphique. La
syntaxe des instructions fait penser aux schémas de circuits. Le CONT permet de suivre
facilement le trajet du courant entre les barres d'alimentation en passant par les contacts, par
les éléments complexes et par les bobines
b). La liste d'instructions (LIST) est un langage de programmation textuel proche de la
machine. Dans un programme LIST, les différentes instructions correspondent dans une large
mesure aux étapes par lesquelles la CPU traite le programme. Pour faciliter la programmation,
le langage LIST a été complété par quelques structures de langage évolué (comme, par
exemple, des paramètres de blocs et accès structurés aux données).
c). Le logigramme (LOG) est un langage de programmation graphique qui utilise les
boîtes de l'algèbre de Boole pour représenter les opérations logiques. Par exemple, les
fonctions complexes, comme les fonctions mathématiques peuvent être représentées
directement combinées avec les boîtes logiques. [1]
II.2.2.5 Configuration matérielle d’une station SIMATIC
La configuration matérielle est une étape très importante, elle permet de reproduire à
l’identique le système utilisé (châssis (Rack), alimentation, CPU, modules d’entrées /sorties
etc..). Pour effectuer cette configuration, il faut aller sur l’icône station SIMATIC (S7-300,
S7- 400) et suivre les étapes suivantes :
On Ouvre l'objet "Matériel", la fenêtre "HW Config - Configuration matérielle"
s'ouvre.
En établissant la configuration de la station dans la fenêtre "Configuration matérielle"
où on dispose à cet effet d'un catalogue de modules qu’on peut afficher par la
commande Affichage > Catalogue.
On insère d'abord un châssis/profilé support du catalogue des modules dans la fenêtre
vide, ensuite on sélectionne les modules (module d’alimentation, modules
entrées/sorties, modules de fonctions (FM),…) que l’on dispose aux emplacements
pour enficher le châssis/profilé support. Il faut configurer une CPU au moins par
station. [1]
Chapitre II Programmation et simulation
15
II.3 Elaboration du programme sous STEP7
II.3.1 Démarrage du logiciel STEP7
Pour lancer le logiciel STEP7, on localise l’icône SIMATIC Manager sur l’écran de
l’ordinateur puis avec un double clic sur cette icône, on se permet d’ouvrir sa fenêtre
fonctionnelle. [1]
II.3.2 Création d’un nouveau projet
Le logiciel SIMATIC Manager étant maintenant en marche, on clic sur l’item fichier
puis assistant nouveau projet. Après la sélection du type de la CPU (pour notre projet, on a
choisi une CPU314) et l’insertion du bloc organisationnel, une fenêtre s’ouvre pour donner un
nom au projet. Pour notre cas, fosse de relevage, on clic sur créer. [1]
II.3.3 Configuration du matérielle
Le projet contient deux grandes parties : la description du matériel et la description de
fonctionnement (le programme). <<HW Config>> ou la configuration du matériel est utilisée
pour configurer et paramétrer le support matériel dans un projet d’automatisation.
On clique sur l’icône <<STATION SIMATIC 300>> située dans la partie gauche qui
contient l’objet <<matériel>>.
Un double clic sur l’objet matériel, le logiciel de configuration se lance et la fenêtre de
la figure II.2 apparait, on insert ensuite les différents modules (module d’alimentation et les
modules d’entrées sorties) à utiliser dans le projet par un double clic sur chacun et qui se situe
dans le + qui précède l’item SIMATIC 300. [1]
Fig. II. 2 Fenêtre de configuration du matériel
Chapitre II Programmation et simulation
16
II.3.4 Création de la table des mnémoniques
La Mnémonique est le nom donné par l’utilisateur et qui peut remplacer une variable
ou un bloc de programmation. La table de mnémonique s’agit d’une table qui permet
d’affecter des noms à des adresses de données globales accessibles à partir de tous les blocs.
Pour l’insertion d’une table de mnémoniques, on clic sur <<programme,
mnémonique>> comme le montre la figure II.3 suivante [1] :
Fig. II. 3 Fenêtre de la création de mnémoniques
II.5 Simulation du programme avec le S7-PLC-SIM
II.5.1 Présentation du PLC-SIM
S7-PLCSIM est une application qui permet d’exécuter et de tester le programme de
l’utilisateur élaboré dans un automate programmable et simulé dans l’ordinateur ou à travers
une console de programmation. La simulation étant complètement réalisée par le logiciel
STEP7, il n’est pas nécessaire d’établir une liaison avec un matériel S7 quelconque (CPU ou
modules de signaux).
L’application S7-PLCSIM dispose d’une interface simple qui nous permet de
visualiser, modifier et surveiller les différents paramètres utilisés dans le programme, comme
activer ou désactiver des entrées. En exécutant le programme dans la CPU, on a la possibilité
de mettre en œuvre les différentes applications du logiciel STEP7, par exemple, la table des
Chapitre II Programmation et simulation
17
variables afin d’y visualiser et forcer d’autres variables de prendre d’autres valeurs. On a aussi
la possibilité de remédier à d’éventuelles erreurs.[1]
II.5.2.1 Chargement du programme
Pour charger le programme dans la CPU, on procède de la manière suivante :
a) Dans le gestionnaire de projets SIMATIC, on utilise la commande «Fichier Ouvrir
projet», pour ouvrir le projet à charger.
b) On sélectionne le classeur « Blocs » dans la structure hiérarchique du projet.
c) Pour charger le classeur des blocs dans la CPU de simulation, on choisie la
commande «Système cible Charger» ou cliquer sur le bouton de chargement. [1]
II.6 Configuration du PLCSIM
Dans l'application S7-PLCSIM, on crée de nouvelles fenêtres pour visualiser les
informations provenant de l'automate programmable de simulation et pour créer les diverses
fenêtres. Les fenêtres utilisées dans le programme sont représentées dans la figure II.4
Fig. II. 4 Fenêtre de configuration du simulateur
II.6.1 Exécution du programme
Une fois l’exemple du programme chargé dans la CPU, on peut exécuter le
programme. Il faut s’assurer préalablement que le cycle continu est sélectionné comme mode
d’exécution. Pour sélectionner le mode d’exécution continu du programme, on choisie la
commande «Exécution Mode Cycle continu», ou on clique sur le bouton correspondant dans
la barre d’outils, et pour mettre la CPU en mode RUN et démarrer l’exécution du programme,
on clique sur la case à cocher RUN (Marche) ou RUN P dans la fenêtre «CPU».
Chapitre II Programmation et simulation
18
Dans le simulateur S7-PLCSIM, on a représenté l’ensemble des variables d’entrées, et
de sorties sous forme de fenêtres. Pour visualiser le fonctionnement de l’automate, on suit les
étapes de fonctionnement de la machine avec des clics sur les entrées pour visualisation des
sorties. [1]
II.7 Etat de fonctionnement de la CPU
II.7. 1 Etat de marche (RUN-P)
La CPU exécute le programme et nous permet de le modifier ainsi que ses paramètres.
Afin de pouvoir utiliser les applications de STEP7 pour forcer un paramètre quelconque du
programme durant son exécution, on doit mettre la CPU à l’état RUN-P. [3]
II.7. 2 Etat de marche (RUN)
La CPU exécute le programme en lisant les entrées, exécutant le programme, puis en
actualisant les sorties. Lorsque la CPU se trouve à l’état de marche (RUN), on ne peut ni
charger un programme, ni utiliser les applications de STEP7 pour forcer un paramètre
quelconque (comme les valeurs d’entrées).[3]
II.7. 3 Etat d’arrêt (STOP)
La CPU n’exécute pas le programme. Contrairement à l’état d’arrêt (STOP) des CPU
réelles, les sorties ne prennent pas de valeurs (de sécurité) prédéfinies, mais conservent l’état
auquel elles étaient lorsque la CPU est passée à l’état d’arrêt (STOP). Nous pouvons charger
des programmes dans la CPU lorsqu’elle est à l’arrêt. [3]
II.8 Conclusion
Après avoir opté pour une configuration adéquate de l’automate, le programme qui a
été élaboré et qui va être chargé dans l’API est établi d’après le cahier des charges et l’analyse
fonctionnelle correspondante.
L’utilisation de langage S7-PLSCIM nous a permis de tester le programme élaboré vu
que le STEP7 offre différentes possibilités de test telle que la visualisation du programme afin
de remédier à d’éventuelles erreurs commises et les modifications appropriées avant de passer
à l’implémentation dans l’automate. Dans les chapitres suivants nous allons étudier des
systèmes automatisés didactiques et industriels pilotés par des automates de type Siemens
S300.
Chapitre III
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
19
III.1 Introduction
Dans ce chapitre nous allons réaliser une maquette didactique qui concerne un
ascenseur à quatre niveaux, (Rez-de-chaussée, étage 1, étage 2, étage 3). Le fonctionnement
de cet ascenseur est commandé par un automate programmable industriel de type siemens
S300 (Cpu 315 2Dp).
III.2 Définition
Un ascenseur est un dispositif assurant le déplacement en hauteur d'une charge. Il n'y a
pas de distinction nette entre ce terme et d'autres comme monte-charge ou élévateur mais on
le réserve souvent aux appareils destinés au transport vertical de personnes dans les bâtiments
à niveaux multiples. Le terme désigne aussi couramment la cabine de l'ascenseur, qui n'est
qu'un élément du dispositif.
Le terme monte-charge est dévolu aux installations transportant des charges non
accompagnées. Dès l'instant où il y a une possibilité de commander les déplacements à partir
de l'intérieur de la cabine (boutons d'étages) celui-ci est considéré comme un ascenseur pour
personnes.
III.3 Présentation générale
Le système étudié est une maquette didactique simulant un ascenseur à quatre
niveaux (rez-de-chaussée, 1, 2 et 3).
La partie opérative représente un modèle d’ascenseur d’immeuble qui dessert quatre
niveaux, détection de la cabine à chaque étage, six boutons d’appel étages en chaque palier et
quatre boutons demande cabine (niveau 0, 1,2 ,3) dans la cabine,
La partie commande est constituée d’un automate Siemens S300 CPU 315 2DP
comportant 16 entrées 24 DC et 16 sorties. L’automate contient le programme de
fonctionnement de l’ensemble. Il est réalisé avec le logiciel Step7 en langages « contact ». Il
est monté sur un support équipé de connecteurs pour un raccordement facile.
III.4 Cahier des charges
Cette partie définit le cahier des charges. C’est à dire l’ensemble des fonctionnalités,
l’environnement, les utilisateurs (acteurs).
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
20
III.4.1 L’environnement et les acteurs
Le système est un ascenseur à 4 étages (rez-de-chaussée 1.2.3). Il est composé d’une
cabine desservant ces étages. Les utilisateurs doivent pouvoir appeler la cabine pour monter
ou descendre et le système doit réagir, en fonction, le plus intelligemment possible pour
répondre à l’appel et faire gagner du temps à l’ensemble des utilisateurs.
L’utilisateur : personne désirant se rendre à n’importe quels étages de l’ascenseur.
III.4.2 Fonctionnement
Voici l’ensemble des fonctionnalités que nous désirons mettre en place :
Gestion intelligente des quatre étages. Le système doit être capable, quand il reçoit
des appels de la part des clients, de faire le meilleur choix qui doit intervenir en tenant
compte des ordres passés.
Gestion d'une desserte de 04 étages.
Gestion des ordres venant du palier (donc des utilisateurs) en fonction de la direction
choisie symbolisée par 2 boutons (monter/descendre) :
Si une cabine en déplacement croise un palier demandant une même direction :
elle s'arrête.
Si une cabine en déplacement croise un palier demandant une direction inverse:
elle ne s'arrête pas.
III.4.2.1 Mémoire L'ascenseur doit être « intelligent »:
s'il n'a « aucune mémoire », lorsqu'il a reçu un premier ordre, il l'exécute avant de
pouvoir en accepter un autre.
III.4.3 Le contexte
III.4.3.1 Vu du palier
On peut trouver sur les paliers :
Une porte manuelle qui s'ouvre à l'arrivée sur un palier.
Deux boutons d’appels à l’étage 1 et 2.
Un seul bouton d’appel à l’étage rez-de-chaussée et 3.
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
21
III.4.3.2 Vu de l’intérieur de la cabine
Quatre boutons désignant tout les arrêts possibles.
Fig. III. 1 Schéma fonctionnel du système
Fig. III. 2 Photo représentant la maquette réalisée
III.4.4 Le matériel utilisé dans ce travail
III.4.4.1 Partie opérative
Le moteur
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
22
A la réalisation de ce projet on a utilisé un moteur à courant continu 24V DC, commandé
pour travailler dans les deux sens de rotation. La montée et la descente de la cage d'ascenseur
sont réalisées par la rotation du moteur à son extrémité d'une vis sans fin.
Fig. III. 3 Photo représentant le moteur utilisé
Le niveau de la cage d'ascenseur est détecté par 4 capteurs de positions (fin course).
L'ouverture et la fermeture de la porte sont réalisées par l’utilisateur.
Fig. III. 4 Photo représentant les capteurs utilisés
Pour inverser le sens de rotation du moteur on a réalisé le schéma suivant : le principe
d’un hacheur deux quadrants, les Switchs qui nous avons utilisé sont des relais
électromagnétiques avec une bobine de commande de 24V DC adaptée avec la sortie de
l’automate programmable industriel.
Principe de fonctionnement
Pour faire monter la cabine il suffit d’alimenter les bobine 1 et 2 au même temps et
pour la descente de la cabine il suffit d’alimenter les bobines 3 et 4 au même temps, on
considère que les relais électromagnétiques sont des pré-actionneurs.
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
23
Fig. III. 5 Schéma représentant le principe de fonctionnement
Fig. III. 6 Schéma de la carte réalisée
III.4.4.2 La partie commande
L’automate
L’ensemble ‘siemens S300’, comprend un automate S300 CPU 315-2DP, il est installé sur un
support.
L'ordinateur
Le logiciel STEP 7 V 5.5 est installé sur l’ordinateur. Il permet la programmation de
l’automate dans différents langages, dont notamment le langage contact (LD).
III.5 Commande de la partie opérative de l'ascenseur
III.5.1 Notations des entrées et sorties
III.5.1.1 Mnémonique
2
3
4
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
24
Fig. III. 7 Notation simplifiée
Ce tableau représente tout les mnémoniques et leurs adresses que nous avons utilisées
pour faire le programme.
III.5.1.2 La programmation
L’enregistrement des appels
Pour programmer un ascenseur il faut enregistrer tout les appels (clics), donc on a
utilisé les bloque SR (bascule), pour garder le clic toujours mémorisé.
Ce schéma représente l’enregistrement d’appel de l’étage 0 dans une case mémoire
interne (M0.0), et (M0.1) pour l’appel de l’étage 1 pour la descente.de la même manière on
enregistre tout les appels de la cabine :
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
25
L’étage 1 pour la montée (M0.2), L’étage 2 pour descente (M0.3), L’étage 2
pour la montée (M0.4), L’étage 3 pour la descente (M0.5), L’étage 3 pour la montée
(M0.6).
L’enregistrement de la demande étage
La demande de l’étage se fait à l’intérieur de la cabine, on a enregistré les demandes
dans des cases mémoires comme suit : demande l’étage 0 (M0.6), demande l’étage 1 (M0.7),
demande l’étage 2 (M1.0), demande l’étage 3 (M1.1).
L’enregistrement de la position de la cabine
Si la case mémoire (M10.0) est vraie signifie que la position de la cabine est au l’étage
0 ou entre l’étage 1 et 0.
Si la case mémoire (M10.1) est vraie signifie que la position de la cabine est au
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
26
l’étage 1 ou entre l’étage 0 et 1 ou 1 et 2 et ainsi de suite pour (M10.2) et (M10.3).
L’enregistrement de toutes les demandes qu’est concernés de la montée et de la descente
On a enregistré tous les appels qui sont concernés par la montée dans une case
mémoire (M2.0), et on a fais la même chose pour les appels qui sont concerné par la descente
(M2.1).
Les conditions qui permettent la montée vers 1 étage M5.0
Si la cabine est au niveau 0, les conditions qui permettent la cabine vers le niveau 1
est :
Il faut que (M10.0) soit toujours vrai (position de la cabine est au niveau 0 ou entre 0
et 1).et M0.2 est vrai (il ya un appel à l’étage 1 pour la montée).
Ou (M10.0) et (M0.7) (la cabine est au niveau 0 avec une demande de l’étage 1).
Il ya une autre condition qui permettra à la cabine de monter de niveau 0 vers le niveau 1 :
Si il n ya pas de demande concernés par la montée et on a un appel (M0.1)
étage 1 pour la descente, la cabine monte vers le niveau 1.
Remarque : De la même manière an établit le système de descente de l’étage 3 à l’étage 2.
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
27
Les conditions qui permettent la montée vers deuxième étages M5.1
Il faut que (M10.0) ou M10.1 soit toujours vrai
Appel à l’étage 2 (M0.4) pour monter à l étage 3 vrais ou demande de l’étage 2
(M1.0) vrai (demande qui s’effectue de l’intérieur de la cabine).
Une autre condition qui permet à la cabine de monter à l’étage 2 :
L’absence de tous appels lies à la monter de la cabine et l’existence d’une personne à
l’étage 2 qu’appelle la cabine pour descendre (M0.3) vrai.
Remarque : La descente à l’étage 1 s’effectue de la même manière
Les conditions qui permettent la montée vers troisième étages M5.2
Il faut que (M10.0), (M10.1), ou (M10.2) soit vrais.
Appel à l’étage 3 (M0.5) ou demande de l’étage 3.
Chapitre III Réalisation d’une maquette didactique
28
Remarque : La descente au niveau 0 s’effectue de la même manière.
La montée vers 1 ou 2 ou 3
On a utilisé des temporisateurs avant d’effectuer un appel, il faut compter 3 secondes.
Les conditions qui permettent le fonctionnement des relais 1 et 2 :
Il faut que la condition (M5.0) ou (M5.1) ou (M5.2) soit vraie.
Si par exemple une personne demande la cabine au niveau 3 alors que la cabine est au
niveau 0 ou entre le niveau 0 et 1 et une autre personne appelle au niveau 1 ou 2 pour monter,
dans ce cas la priorité est à la deuxième personne.
Remarque : de la même manière se fait la descente vers 2, 1,0.
III.6 Conclusion
Dans ce chapitre on a étudié et réalisé une maquette didactique d’un ascenseur à quatre
niveaux. La programmation du fonctionnement de ce dernier est assurée à l’aide d’un
automate programmable industriel Siemens S300. Cette réalisation nous a permis une
initialisation à l’automatisme et à la programmation des API d’une façon générale et la
maitrise du Siemens S300 en particulier.
Chapitre IV
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
29
IV.1 Introduction
Ce chapitre a été élaboré au niveau de l’atelier d’électrotechnique département de
l’électrotechnique-université Constantine I.
Le travail demandé est l’étude d’un système industriel contenant un moteur électrique
fonctionnant avec deux sens de rotation et à vitesse variable, ce qui nous impose l’utilisation
d’un variateur de vitesse industriel, il s’agit de l’Altivar ATV 31 de Télémécanique
(Schneider).
Après une étude bibliographique de plusieurs systèmes nous avons choisi une
« chaine de production de la gaufrette » dont le cahier de charge est développé dans le
paragraphe suivant.
IV.2 Cahier de charge
Le système étudié est commandé par un automate programmable industriel de gamme
Siemens S300 est composé de :
Quatre capteurs qu’indique la proximité du moule de pâte.
Deux moteurs (un moteur qui fonctionne et un deuxième de secours).
Un variateur de vitesse Altivar 31 qui assure la variation de vitesse de tapis (trois vitesses
différentes + l’arrêt de la pompe).
Deux contacteur qui fermer le circuit de puissance en provenance du variateur et qui
conduit aux deux pompes.
Bouton marche qui assure le démarrage du fonctionnement de système
Bouton d’arrêt qui met fin du fonctionnement en cas d’un problème survenu.
Fig. IV. 1 Schéma fonctionnel du système
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
30
IV.2.1 Le fonctionnement
Lors de la première utilisation du système l’opérateur appuie sur le bouton départ
cycle.
Cette chaine fonctionne de la manière suivante :
Un capteur Kp1 qui nous informe la présence du moule donc, le tapis avance à une
grande vitesse vers le four.
Un capteur KP2 qu’indique la proximité du moule au four dans ce cas la vitesse de tapis
doit diminuer pour devenir modérée, cette diminution de la vitesse assure une bonne
cuisson de la pate.
A la sortie du four on trouve un capteur KP3, ce capteur permet d’ouvrir la vanne du
chocolat et d’augmenter légèrement la vitesse du tapis pour assurer une bonne couverture
du chocolat.
Le capteur Kp4 provoque l’arrêt de tapis et la fermeture de la vanne du chocolat…
Remarque :
En cas d’un problème survenu au niveau du moteur le moteur de secours se met
automatiquement en marche au même cycle après cinq secondes
IV.3 Réalisation pratique
IV.3.1 Circuit de puissance
Il est composé d’une ligne triphasée qui alimente le variateur de vitesse, à sa sortie on
trouve deux contacteurs installés en parallèle et qui ne fonctionnent pas en même temps, le
premier contacteur alimente le moteur en fonctionnement, le second alimente pour sa part le
moteur de secours.
Fig. IV. 2 Variateur de vitesse Altivar 31
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
31
Fig. IV. 3 Schéma de puissance
Fig. IV. 4 Photo de la maquette réalisée
IV.3.2 Circuit de commande
Il est composé de l’automate S300 considéré comme le « cerveau » de tout le système,
ses entrées reçoivent les informations en provenance des capteurs, de même pour le bouton
marche et le bouton d’arrêt ainsi que le capteur de défauts des deux moteurs. Les informations
reçues sont traitées par l’automate et obéissent au programme développé préalablement.
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
32
En fonction de toutes ces information l’automate donne des instructions à ses sorties
lesquelles commandent les bobines des contacteurs et les entrées TOR du variateur, sachant
que ces dernières sont
Fig. IV. 5 Configuration d’entrées sorties
IV.3.2.1 Programme
Avant d’installer le programme dans l’automate, il convient d’abord de régler les
paramètres du variateur en fonction de la plaque signalétique de la pompe, ainsi que des
vitesses dont on a besoin. Il convient aussi de déterminer les entrées de la partie commande du
variateur (entrées TOR).
Remarque : Il est possible de programmer le variateur de vitesse d’une façon manuelle ou à
l’aide d’un logiciel qui lui est propre sachant que le variateur est de type télémécanique
Altivar 31
a) Paramétrage du variateur
Menu code Description Le chois
SET ACC Temps de la rampe d’accélération On a choisi 5 seconde 5s
DEC Temps de la rampe de décélération On a choisi 2seconde 2s
LSP Petite vitesse (Fréquence moteur à consigne mini) On a choisi 0Hz
HSP Grande vitesse (fréquence moteur a consigne maxi) On a choisi 50Hz
ITH Protection thermique du moteur. Régler à l’intensité
nominale lue sur la plaque signalétique du moteur
6.8 A
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
33
DRC BFR Fréquence standard moteur 50Hz
UNS Tension nominale lue sur la plaque signalétique 400V
FRS Fréquence nominale lue sur la plaque signalétique 50Hz
NCR Courant nominal lue sur la plaque signalétique 6.8A
NSP La vitesse nominale lue sur la plaque signalétique 1420Tr/mn
COS Cosinus Phi moteur lu sur sa plaque signalétique Cos ph =
I – O- TCC Commande 2 fils / 3 fils On a choisi 3Fils
FUN PSS Ps2 et Ps3 et ps4 / ps2Li5 =
50Hz/Ps4=Li6=30Hz/ps3=10Hz
b) Vitesses présélectionnées
2, 4, 8, ou 16 vitesses peuvent être présélectionnées, nécessitant respectivement 1, 2, 3 ou 4
entrées logiques. L’ordre des affectations à respecter est le suivant : PS2, puis PS4 puis PS8,
puis PS16
16 vitesses Lisp16 8 vitesses Lisp8 4 vitesses Lisp4 2 vitesses Lisp2 Consigne vitesse
0 0 0 0 Consigne1
0 0 0 1 Sp2
0 0 1 0 Sp3
0 0 1 1 Sp4
0 1 0 0 Sp5
c) Programme de l’automate
Pour programmer l’automate par le logiciel STEP 7 il faut créer an nouveau projet
dans le bloc FB, dans ce travail on a utilisé le langage contact (LD).
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
34
Adressage et mnémonique
Fig. IV. 6 Tableau mnémonique et leur adresse
Les conditions de sécurité
Pour assurer une bonne sécurité du système, On a écrit dans ce programme plusieurs
cases mémoires internes parmi celles-ci M0.0 et M0.1 qui sont responsables de la notification
de l'existence d'un problème au niveau de deux moteurs.
La case mémoire M9.0 est responsable de mémoriser la clique de l’opérateur sur le
bouton marche.
La fermeture de contacteur KM1
Lorsque l’opérateur appuie sur le bouton marche et s’il ya pas un problème au niveau
de moteur principal le contacteur KM1 ferme le circuit de puissance sur le moteur M1 ainsi la
case mémoire M0.2 va s’allumer.
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
35
On cas d’un problème survenu au niveau du moteur principal ou l’intervention de
l’opérateur sur le bouton arrêt le contacteur ouvre le circuit de puissance après 3 secondes
pour garantir l’arrêt du moteur et non ouvrir le circuit de puissance au moment du
fonctionnement du variateur, parce que le temps de la décélération est 2 secondes.
La fermeture de contacteur KM2
En cas d’un problème survenu au niveau du moteur principal la case mémoire M0.0
devient non vraie, c'est ce qui conduit à l’activation de la case mémoire M0.3 et la fermeture
du contacteur KM2 après cinq secondes.
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
36
La mémorisation des capteurs
Cette partie est consacrée pour la mémorisation du capteur, par exemple si le Kp1 nous
informe que le moule est présent cette information va mémoriser au M1.0 et ainsi de suite
pour les autres capteurs. Kp2 (M1.1) Kp3 (M1.2) KP4 (M1.3).
Les instructions qui conduisent vers le variateur
La sortie A4.3 (Li3) est responsable de l’amorçage du moteur, et les sorties A4.0 (Li6)
et A4.1(Li5) sont réservées pour la variation de vitesse.
.
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
37
En fin l’activation de la sortie A4.2 (Lifr) met arrêt de moteur.
IV.4 Etude de démarrage progressif du variateur
Dans ce travail on veut voir les autres avantages du variateur en conséquence on a va faire une
étude comparative entre le démarrage direct et le démarrage progressif du variateur de vitesse. Pour
cela on a étudié l’appel du courant avec la variation de la vitesse en fonction du temps.
Le matériel utilisé :
Automate programmable industriel siemens S300 considéré le cerveau du système.
Cassylab avec leur logiciel installé dans un ordinateur.
Um moteur asynchrone 3kW qui entraîne une génératrice DC.
Une charge résistive R.
Fig. IV. 7 Photo de l’expérience réalisée
IV.4.1 Démarrage direct à vide
Fig. IV. 8 Les courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage direct à vide
0 1 2 3 4 5 6 7-15
-10
-5
0
5
10
15
temps (s)
isa
(A)
N (tr
/min
)
la variation du ( courant et vitesse)
en fonction du temps
isa 5[A]/div
N 500[tr/min]/div
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
38
IV.4.2 Démarrage direct en charge
Fig. IV. 9 Courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage direct en charge
On peut conclure que le moteur demande absorbe un fort courant au démarrage dont la
durée est 6s.
IV.4.3 Démarrage progressif à vide
On a réglé l'accélération durant 5 secondes
Fig. IV. 10 Courbes du (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage progressif à vide
IV.4.4 Démarrage progressif en charge
Fig. IV. 11 Les courbes (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage progressif en charge
0 1 2 3 4 5 6-30
-20
-10
0
10
20
30
temps (s)
isa
(A)
N(tr/
min
)la variation du (courant et tention) en fonction du temps
is 10 [A]/div
N 1000[tr/min]/div
0 2 4 6 8 10 12-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
temps (s)
isa
(A)
N (tr
/min
)
la variation du ( courant et vitesse)
en fonction du temps
isa 5[A]/div
N 500[tr/min]/div
0 5 10 15-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
temps (s)
isa (A
)
N (tr
/min
)
la variation du (courant et vitesse) en fonction du temps
is 5[A]/div
N 500 [tr/min]/div
Chapitre IV Fonctionnement du variateur de vitesse altivar31
39
IV.4.5 Démarrage et freinage progressif en charge
On a réglé l'accélération pendant 5 secondes et la décélération durant 2 secondes
Fig. IV. 12 Les courbes (courant, vitesse) en fonction du temps démarrage et freinage progressif en charge
On peut conclure que le démarrage progressif est introduit à l’aide du variateur de
vitesse, l’intensité du courant demandée par le moteur est très inférieure par rapport au
démarrage direct ainsi on a préréglé le courant de grande intensité demandé par le moteur lors
du démarrage.
IV.5 Conclusion
Dans ce chapitre on a pu apprendre la façon dont l’automate commande le variateur de
vitesse à savoir qu’il lui donne des instructions en fonction des paramètres électriques du
système.
On a pu aussi déduire l’intérêt du variateur de vitesse et les solutions qu’il donne pour
aborder le chapitre suivant et résoudre ainsi, le problème des deux sens de rotation et à
plusieurs vitesses imposé par le cahier de charge.
Plusieurs avantages du variateur sont à constater :
Il protège le moteur de la sur charge et de court circuit.
Il permet au moteur de fonctionner à plusieurs vitesses.
Il inverse le sens de rotation.
Il permet un démarrage et un arrêt progressifs du moteur
0 5 10 15-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
temps (s)
isa
(A)
N (tr
/min
)
la variation du (courant et vitesse) en fonction du temps
isa 5[A]/div
500[tr/min]/div
Chapitre V
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
40
V.1 Introduction
Le cinquième chapitre est consacré à l’étude et à la réalisation d'un système automatisé
industriel. Il s’agit d’une station de lavage de voitures automatisé avec deux options de
lavages : un service (1) complet et un autre service (2) plus simplifié.
V.2 Cahier des charges
Un moteur asynchrone : M1 triphasé 3kW (230/400V cos(φ) = 0.75, η = 0.8)
entraine en rotation (via un variateur de vitesse) un réducteur qui entraine à son tour en
translation le portique, soit en grande vitesse pour approcher la voiture, soit en petite
vitesse pour le nettoyer. Ce moteur sera commandé par un variateur de vitesse de type
Altivar 31 lequel est piloté par les sorties d’un automate programmable industriel sur
les entrées du variateur Li1 (avant), Li2 (arrière), Li3 (petite vitesse), Li4 (grande
vitesse).
Un moteur asynchrone : M2 triphasé 3kW (230/400V cos(φ) = 0.76, η = 0.9)
entraine en translation du rouleau horizontal au moment du nettoyage.
Deux moteurs asynchrones : M3 et M4 triphasés 1kW (230/400V cos(φ) = 0.76, η =
0.8). Ces moteurs entrainent des pompes, M3 va pomper de l’eau et le moteur M4 va
pomper le savon liquide.
Un capteur Kp1 de proximité détectant la présence d’un véhicule.
Deux capteurs de fin de courses détectant les positions :
Kp3 bas du rouleau horizontal.
Kp4 haute du rouleau horizontal.
Un capteur Kp2 qu’indique la proximité de la voiture à la fin du tapis.
Un bouton d’arrêt qui met fin au fonctionnement.
Deux capteurs qui nous informent sur le service sélectionné.
Service 1
Service 2
V.2.1 Le fonctionnement service 1
Si les capteurs Kp1 et service1 sont vrais, le tapis entraine et déplace la voiture à une
petite vitesse jusqu’à Kp2, et les deux pompes (d’eau et savon) se mettent en fonctionnement.
Si la voiture arrive en Kp2 (Kp2 vrai), le tapis entraine et déplace la voiture en sens
inverse à une grande vitesse, sachant que c’est le variateur de vitesse qui assure la variation de
la vitesse et l’inversion de sens de rotation, avec les deux pompes en marche.
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
41
Si la voiture est en Kp3 le moteur M1 s’arrête de fonctionner pour laisser le rôle au
moteur M2 (M2) pour entrainer le tapis vertical de déplacer la voiture vers le haut jusqu’à
Kp4, pour garantir le bon nettoyage de toute la voiture, et les deux pompes sont toujours en
fonctionnent.
Si la voiture arrive en kp4, seuls deux moteurs fonctionnent (la pompe d’eau et le
moteur M2 entraine le tapis vertical au sens inverse vers le bas).
Si la voiture arrive en Kp3 le moteur M1 fonctionne à une grande vitesse jusqu’au
Kp2 (Kp2 vrai), la pompe d’eau s’arrête de fonctionner. Si la voiture est en Kp5 (kp5 est
vrai) fin du nettoyage et du cycle de fonctionnement, alors un nouveau cycle peut démarrer.
V.2.2 Le fonctionnement service 2
Le service 2 effectue le même cycle que le service 1, il exécute les mêmes étapes que
précédemment, la voiture va du capteur Kp1 jusqu’à Kp2 avec une petite vitesse, les deux
pompes (eau, savon) fonctionnent puis elle revient vers Kp3 à grande vitesse, à son arrivé au
Kp3 la pompe du savon cesse de fonctionner, elle finit par se diriger vers Kp2 à grande
vitesse. A ce moment là, la pompe d’eau cesse de fonctionner, à son arrivé au Kp5 le tapis
rouleau s’arrête et fin de cycle.
Fig. V. 1 Schéma fonctionnel du système de lavage automatique
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
42
V.3 Réalisation expérimentale
V.3.1 Circuit de puissance
Il est composé d’une ligne triphasé qui alimente un sectionneur à porte fusible, à sa
sortie on trouve :
Un variateur de vitesse qui assure la variation de vitesse et l’inversion du sens de
rotation du moteur M1.
Deus contacteurs KM1 et KM2 qui ne se ferment pas au même temps pour assurer
l’inversion du sens de rotation du moteur M2. A ses sorties en trouve un relais
thermique F1 qui assure la protection thermique du moteur.
Un contacteur KM3 installé en série avec un autre relais thermique F2 qui alimente
la pompe d’eau.
Un contacteur KM4 installé en série avec un relais thermique F3 qui alimente la
pompe du savon liquide.
Fig. V. 2 Schéma du circuit de puissance
V.3.1.1 Choix des appareillages industriel
Avant de choisir le type des appareils, il faut déterminer la puissance totale
consommée par cette station à fin de calculer le courant total en utilisant la méthode de
Boucherot.
La puissance active totale: Pa = Pu/ η. Q = Pa * tg(φ).
Ptot = PaM1 + PaM2+ PaM3 + PaM4= (3kW/0.8) + (3kW/0.9) + 2*(1kW/0.8) = 9583.33W.
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
43
QT = QM1 + QM2 + QM3 + QM4 = (3kw/0.8)*0.88 + (3kW/0.9)*0.85 + 2*(1kw/0.8)*0.88 =
8333.33Var.
S = = 12699.78 VA.
→ I = S/ ( * U) = 18.33 A.
Choix du sectionneur à porte fusible
D’après le courant total : le sectionneur est conçu pour supporter une intensité maximum de
25 A la référence est donc LS1 D 323.
Définition
Le sectionneur est un appareil mécanique déconnexion capable d’ouvrir et de
fermer un circuit lorsque le courant est nul ou pratiquement nul (hors tension) afin d’isoler la
partie de l’installation en aval du sectionneur de celle en amont, Le sectionneur n’a pas de
pouvoir de coupure ou de fermeture.
Fonctions
a. Isoler électriquement le système de son réseau d’alimentation.
b. Assurer la protection contre les courts circuits par l’intermédiaire des fusibles.
Critères de choix des sectionneurs portes fusibles
- Calibre des fusibles.
- Taille des fusibles.
- Classe de protection des fusibles.
- Tension d’emploi U.
- Nombre de pôles.
Choix du Fusible
Les fusibles sont différenciés par leur classe de protection choisie suivant leur
utilisation. Nous savons maintenant que les fusibles doivent avoir une dimension 10/38, que
ce sont des fusibles accompagnements aM est que leur calibre doit être de 20 A la référence
donc : DF2 CA12.
Fonctions
a. Protéger le circuit électrique d’un système contre les effets d’un court circuit.
Remarque :
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
44
Le fusible est utilisé soit dans une porte fusible, soit dans un sectionneur porte
fusible. Il peut être équipé d'un percuteur de manière à indiquer son déclenchement. Il existe
trois classes (ou types) de fusibles qui définissent leur utilisation.
Par exemple le type gG : (à usage industriel, dit de "protection générale",
commercialisé sous forme de cartouche cylindrique ou à couteau).
Critères de choix :
Le type de fusible F, B, AD, gG et aM
Le courant nominal ou calibre In en Ampère
La forme de la cartouche Cylindrique ou à couteau
La taille des cartouches fusibles 10*38, 14*51, 55*58
La durée de coupure Temps en ms
Le courant de fusion If en Ampère
Choix du relais thermique :
Définition :
Le relais thermique est un organe de protection contre les surcharges
Les relais F2 et F3 sont les même le courant nominal est 2.3 A donc la référence est : LRD 07
La référence de relais F3 est : LRD 12.
Remarque : une surcharge est une élévation anormale du courant consomme par des
récepteurs électriques dans des proportions raisonnables.
Critères de choix
La zone de régalage Exemple : de 2.5 à 4.5 A
La classe de déclenchement 10 ou 20
Les fusibles à associer au relais aM ou gG en Ampère
La nature du courant Alternatif ou continu
Type de montage Exemple : sous le contacteur
Choix du contacteur
Les contacteurs Km1 et Km2 alimentent le moteur M2, de puissance 3kW et tension
d’alimentation 400V, donc la référence est : LC1 D12. La référence de bobine est B7.
Les contacteurs Km3 et Km2 sont les même car ils alimentent les même moteurs, donc la
référence est : LC1 D09. La référence de bobine est : B7
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
45
Définition
Le contacteur est un appareil capable d’établir et de couper de très fortes
intensités.
Critères de choix
- Le courant nominal traversant les pôles.
- Le nombre de pôle.
- Le type de contact auxiliaire (nombre de contact normalement fermé ou ouvert).
- La valeur de tension du circuit de commande (bobine et contact auxiliaire).
- Le mode de fonctionnement du contacteur (catégorie d’emploi).
- La durée de vie.
Fig. V. 3 Photo du dispositif expérimental
V.3.2 Circuit de commande
Il est composé d’un automate considéré comme le cerveau de tout le système, de cinq
capteurs dédiés à la détection de la position de la voiture, d’un capteur de choix du type de
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
46
service, de deux voyants qui nous informent de l’état de la station (marche, arrêt), d’un
bouton d’arrêt d’urgence (qui met fin au fonctionnement en cas d’un problème survenu) et
enfin de trois contacteurs et trois relais thermiques.
A partir des informations reçues en provenance du capteur et des relais des protections
et selon le programme préconçu, l’automate fournit des instructions à ses sorties pour
commander les différents prés actionneurs.
Fig. V. 4 Schéma représentant le circuit de commande
V.3.2.1 Paramétrage du variateur
Menu code Description Le chois
SET ACC Temps de la rampe d’accélération On a choisi 5 seconde 5s
DEC Temps de la rampe de décélération On a choisi 1seconde 2s
LSP Petite vitesse (Fréquence moteur à consigne mini) On a choisi 0Hz
HSP Grande vitesse (fréquence moteur a consigne maxi) On a choisi 50Hz
ITH Protection thermique du moteur. Régler à l’intensité
nominale lue sur la plaque signalétique du moteur 6.8 A
DRC BFR Fréquence standard moteur 50Hz
UNS Tension nominal lue sur la plaque signalétique 400V
FRS Fréquence nominal lue sur la plaque signalétique 50Hz
NCR Courant nominal lue sur la plaque signalétique 6.8A
NSP La vitesse nominale lue sur la plaque signalétique 1420Tr/mn
COS Cosinus Phi moteur lu sur sa plaque signalétique Cos ph =
I – O- TCC Commande 2 fils / 3 fils On a choisi 2Fils
FUN PSS Ps2 ps2 « Li3 » = 10Hz
Ce tableau représente le réglage des paramètres du variateur de vitesse choisi.
Remarque : Dans ce travail on a programmé l’automate par le langage GRAFCET par ce
que le cahier des charge de cette station lavage fonctionne d’une façon cyclique.
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
47
V.3.2.2 Programmation de l’automate
Notations des entrées et sorties
Fig. V. 5 Notation simplifiée (mnémonique)
Condition de sécurité
Il faut garder la case mémoire (M0.0) toujours vraie.
Grafcet de sécurité
Fig. V. 6 Photo représentant le Grafcet de sécurité
Une fois que les conditions de sécurité ne sont pas vraies le système cesse de
fonctionner.
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
48
Grafcet de point vue opérative
Fig. V. 7 Photo représente le Grafcet du système point vue opérative
On a utilisé la boucle « OU » dans ce programme « Grafcet », car le système contient
deux services.
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
49
Grafcet de point vue commande « Automate »
Fig. V. 8 Photo représentant le Grafcet du système du point vue commande « Automate »
Chapitre V Réalisation d’un système industriel
50
Grafcet réalisé
Fig. V. 9 Photo représentant le Grafcet réalisé.
V.4 Conclusion:
Dans ce chapitre on a procédé à l’étude et à la réalisation d’un système industriel
automatisé (station de lavage de voiture) commençant par le dimensionnement de toute
l’installation (sectionneur, fusibles, contacteur et relais thermique), et aussi le câblage et la
programmation du système. Le bon fonctionnement du système prouve la justesse des
programmes développés.
Conclusion générale
L’élaboration de ce mémoire nous a permis de connaitre les avantages et les
inconvénients du domaine de l’automatisme ainsi, que son rôle primordial dans l’industrie. Ce
ci à travers plusieurs étapes de travail :
L’élaboration de la maquette didactique (ascenseur à quatre niveaux).
La mise en place d’un système industriel automatisé (station de lavage).
La réalisation d’une partie de la chaine de production mentionnée dans le chapitre
qui fait intervenir un variateur de vitesse.
Le manque du matériel et l’absence d’un financement représentent les principales
difficultés rencontrées lors de l’élaboration de ce travail qui aurait pu être plus perfectionné si
toutes les conditions nécessaire étaient réunies.
Par exemple : la réalisation d’un réseau prof bus (maitre esclave), la commande à
distance, les accessoires de l’ascenseur (voyants afficheur la porte ….).
Annexe
Ces tableaux représentent les choix des appareillages
On a traduise les courbes (courant, vitesse) en fonction du temps devant le Cassylab au Matlab selon
les étapes suivantes :
On a enregistré les courbe sous fichier .Txt .puis on le copie dans un fichier Matlab enfin, on
a utilisé la fonction hold on et plot.
Bibliographie
[1] ANDJOUH Lyes Mémoire fin d’étude « Automatisation et supervision de la fosse de
relevage de la raffinerie d’huile au niveau du complexe agroalimentaire cevital » année 2013
[2] POLYTECH’ Marseille D´épatement de mécanique Energétique ´ 2 Année Option S.I.I.C
[3] les sites web officiels de Siemens http://www.automation.siemens.com/
http://www.siemens.com/
Résumé : Notre projet de fin d’étude concerne l’étude et la réalisation d’une maquette
didactique pédagogique pilotée par un automate programmable industriel de la gamme
Siemens S300, nous avons d’abord présenté en détail les caractéristiques de ce dernier avec
ses modules, ensuite on a exposé les différentes étapes de programmation à l’aide du logiciel
SYMATIC MANAGER S7-300. Nous avons ensuite réalisé une maquette didactique
représentant un ascenseur à quatre niveaux et dans le quatrième chapitre on a étudié le
fonctionnement d’un variateur de vitesse dans un système automatisé. En fin, nous avons
procédé à l’automatisation d’un système industriel représentant une station de lavage de
voiture.
Abstract: Our project of study concerns the study and implementation of a teaching
model driven by a programmable logic controller of the Siemens S300 range, we first
presented in detail the latter with its modules; then exposed the different stages of
programming using software SYMATIC MANAGER S7-300. We then conducted a didactic
model repreenting a lift to four levels and in the fourth charter the operation of a variable
speed transmission was studied in an automated system. In the end, we had an industrial
system representig a car wash station.
: صــــلخــم
وهذا بواسطة أوتومات تعليمية و ةتدريسيذج اوتحقيق نميتمثل في دراسة مشروعنا لنهاية الدراسة
عرض مفصل لخصائص هذا الأخير مع قمنا ب ، أولاً ( Automate Programmable Industriel)مبرمج صناعي
SYMATIC) المختلفة للبرمجة باستخدام برمجيات الخطوات نا جميع ثم عرض التابعة له، الوحداتمع جميع
300 S7). قمنا بدراسة وفي الفصل الرابع طوابقأربعة ذومصعد بمثل م نموذج تعليمي قمنا باستعراضثم
محطة في مثل مالتشغيل الآلي لنظام صناعية بتجسيد تقدمنا الناهيةوفي . في نظام آليمحول السرعات
.غسيل السيارات
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