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RAPPORT DE PROJET DE STAGE Réalisé au sein de Sous le thème : Par l’élève ingénieur : Encadré par : M.BARSSA Marouan M.ELBOUZAIDI Said Automatisation de l’ensacheuse HAVER Roto-Packer 8RSE

Rapport de Stage Lafage

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RAPPORT DE PROJET DE STAGE

Réalisé au sein de

Sous le thème :

Par l’élève ingénieur : Encadré par :

M.BARSSA Marouan M.ELBOUZAIDI Said

Automatisation de l’ensacheuse

HAVER Roto-Packer 8RSE

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Remerciements

Avant tout développement de cette expérience professionnelle il apparait

opportun de commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont

beaucoup appris au cours de ce stage, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire

de ce stage un moment très profitable.

Je tiens à remercier l’ensemble des employés de LAFARGE usine de Tétouan II

pour les conseils qu’ils ont pu me prodiguer au cours de ce stage.

Que tous reçoivent l’assurance de ma reconnaissance pour leur

professionnalisme dans nos relations, pour leurs conseils personnalisés, pour leur

comportement respectif et pour les renseignements qu’ils m’ont permis de tirer de leur

activité.

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Table des matières

Remerciements

Liste des tableaux

Liste des figures

I. Introduction général

II. Présentation 1. Lafarge MAROC

2. Organigramme de Lafarge MAROC

3. Usine Tétouan II

III. Le processus de fabrication 1. Processus de fabrication :

2. La pré-homogénéisation :

3. Extraction du cru et alimentation du broyeur :

4. Le broyage du clinker :

IV. Description générale de la machine

V. Description pneumatique

VI. Analyse fonctionnelle

VII. Description du GRAFCET 1. Grafcet de démarrage

2. Grafcet de remplissage

3. Grafcet de vérification de poids (La balance)

VIII. Simulation sur Step7

IX. Conclusion

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Liste des tableaux

Tableau 1: Capteurs du grafcet du démarrage.

Tableau 2: Les actionneurs du démarrage.

Tableau 3: Liste des entrées du grafcet de remplissage.

Tableau 4: Liste des sorties du grafcet de remplissage.

Tableau 5: Liste des entrées du grafcet de vérification.

Tableau 6: Liste des sorties du grafcet de vérification.

Liste des figures

Figure 1: Implantation industrielles de Lafarge dans le monde.

Figure 2: Organigramme juridique de Lafarge.

Figure 3: Organigramme administratif de Lafarge.

Figure 4: Implantation de Lafarge au MAROC.

Figure 5: La fiche technique le Lafarge site de TETOUAN II.

Figure 6: Processus de fabrication du ciment.

Figure 7: Extraction de la matière première.

Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire.

Figure 8: Le broyeur cru.

Figure 9: La cuisson de la farine.

Figure 10: Le broyeur ciment.

Figure 11: désignation du type.

Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE.

Figure 7: Extraction de la matière première

Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire

Figure 8: Le broyeur cru

Figure 9: La cuisson de la farine

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Figure 10: Le broyeur ciment

Figure 11: désignation du type

Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE

Figure 25: Grafcet de démarrage.

Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (1).

Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (2).

Figure 27: Grafcet de remplissage

Figure 28: Grafcet de vérification de poids (Balance).

Figure 29: Capture d’écran de la configuration matérielle de l’automatisation.

Figure 30: capture d’écran du la table des mnémonique de l’automatisation du projet.

Figure 31: Bloc du démarrage du moteur.

Figure 32: Le démarrage progressif de la machine (1)

Figure 33: Le démarrage progressif de la machine (2)

Figure 34: Le démarrage progressif de la machine (3)

Figure 35: Vérification de la fin de démarrage.

Figure 36: Grafcet de remplissage(1)

Figure 37: Grafcet de remplissage(2)

Figure 38: Grafcet de remplissage(3)

Figure 39: La fonction de compteur et de comparaison.

Figure 40: Grafcet de remplissage(4)

Figure 41: Grafcet de remplissage(5)

Figure 42: Fin de la procédure de remplissage.

Figure 43: Etape de vérification du poids.

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I. Introduction générale

Certes les solutions automatisées font partis de l’industrie moderne. Une usine ou

bien une chaine de fabrication n’est moderne que si l’intervention humaine est rare, et

la procédure de fabrication se fait de plus en plus automatiquement. Bien entendu

LAFARGE usine de Tétouan II ne fait pas l’exception. Etant une nouvelle usine par

rapport aux autres usines de LAFARGE qui existe au Maroc, il est considéré comme l’un

des plus usine moderne en termes de la technologie utilisé et aussi en termes de

respect de l’environnement. A propos de ce dernier LAGARFGE réserve un

investissement colossal.

En ce qui nous concerne, l’automatisation qui se présente à partir de l’étape de

l’encassage des carrières et jusqu’à l’étape de palatisation qui précède l’étape de

commercialisation du produit.

Mon travail concerne la machine de l’ensachage qui se charge d’ensacher le

ciment dans des sachets et la vérification du poids via un système automatisé avec un

retour des sachets non désirés.

La machine se comporte de 8 becs tournants qui se chargent du remplissage du

ciment e d’un tapis qui transportent les sachets remplis vers l’étape de vérification et

se compose d’une balance qui vérifie le poids des sachets soit ils continuent leurs trajets

si le poids est correcte sinon ils s’orientent vers le déchiqueteur pour qu’il se transforme

une deuxième vers l’étape de remplissage.

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II. Présentation :

Lafarge est un groupe français de matériaux de construction, leader mondial dans son secteur, suivi par Holcim.

Il est présent dans trois activités principales : béton et granulats, ciments, plâtre et dans 64 pays. Son chiffre

d’affaire en 2011 s’est élevé à 15,284 milliards d’euros, dont 63.9% dans le ciment, 32.2% dans le béton et les

granulats et 1.9% dans le plâtre. Le groupe emploie 64 00 personnes dans le monde sur 1604 sites de

production.

LAFARGE Groupe :

Le groupe, qui comprend plus de 1000 sociétés dont 82% sont consolidées, est organisé en trois branches :

Ciment : La direction générale se trouve à Saint-Cloud ainsi que le service technique en France, alors

que les services techniques à l’international se trouvent à Saint-Quentin-Fallavier. Lafarge possède

plus de 160 sites de production et est présent dans 50 pays.

Granulat et béton : Lafarge possède plus de 1700 sites de production et est présent dans 36 pays.

Elle dispose chacune d’opération décentralisées, et de départements centraux experts qui interviennent dans la

prise de décision stratégiques.

Le siège du groupe, situé à Paris, comprends la direction générale, le comité exécutif et l’ensemble des

directions fonctionnelles.

Créé en 1833, le groupe Lafarge est aujourd’hui le leader mondial des matériaux de construction :

Leader mondial du ciment.

Numéro 2 & Numéro 3 mondial des Granulats & Béton.

Numéro 3 mondial du plâtre.

Le groupe aujourd’hui présent dans 64 pays et axe le développement de ses activités sur les marchés forte

croissances, Asie et Moyen-Orient notamment.

Avec un chiffre d’affaire de 15,284 milliards d’euros, 64 00 collaborateurs et 1604 sites de productions, le

Groupe possède un portefeuille d’activités unique :

Ciment : 63.9% du chiffre d’affaire.

Granulats et Béton : 34,2% du chiffre d’affaire.

Plâtre : 1.9 du chiffre d’affaire.

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Figure 1: Implantation industrielles de Lafarge dans le monde

1. Lafarge MAROC :

Présentation :

Premier cimentier marocain, Lafarge Maroc dispose d’une capacité de production de 4.5 millions de tonnes de

détient environ 40% de la part du marché. Déjà présent dans trois autre activités : le plâtre, le béton et les

granulats, Lafarge Maroc a lancé en 2005 une unité de fabrication et de commercialisation industrielle de chaux.

Partenariat :

Lafarge Maroc est un partenaire à 50/50, instauré en Juillet 1995, entre le Groupe Lafarge leader mondial des

matériaux de construction et la SNI/ONA, premier groupe industriel privé du Maroc.

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Figure 2: Organigramme juridique de Lafarge

2. Organigramme de LAFARGE MAROC :

Subdivisé en quatre directions principales à savoir la direction finance, celle responsable des ressource humains,

une troisième dédiée à l’exploitation et une dernière conçue pour la commercialisation, Lafarge Maroc ne sort

pas de la logique organisationnelle actuelle avec sa présence sur plusieurs sites au Maroc notamment celui de

Tétouan. Son organigramme administratif est organisé de ma manière suivante :

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Figure 3: Organigramme administratif de Lafarge

Secteur d’activité :

Etant le leader national de la fabrication des matériaux de construction, Lafarge Maroc est présent à travers ses

quatre activités :

Ciment : premier cimentier Marocain avec 4 usines à Bousekoura, Meknès, Tanger et Tétouan.

BPE : 18 centrales à béton situées à Casablanca, Berrechid, El Jadida, Mohammedia, Rabat, Salé,

Meknès, Tanger et Tanger-Med.

Granulats : Une carrière à Khayayta (Berrechid).

Plâtre : une usine à Safi.

Président

Directeur Générale

Direction

Financière

Direction Ressource

Humaine

Direction

Exploitation

Direction

Commerciale

Nord Meknès Nord

Usine de Tétouan II Usine de Tanger

D. Administrative D. Technique D. commerciale

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Figure 4: Implantation de Lafarge au MAROC

3. Usine TETOUAN II :

La croissance du marché du ciment dans le Nord du Maroc et la capacité limitée des deux usines Tétouan et

Tanger, ont poussé les responsables de LAFARGE MAROC à construire une nouvelle usine : Usine de TETOUAN II.

Dotée d’équipement technique exceptionnel, cette unité peut soutenir la comparaison avec les meilleures

cimenteries sur le plan international, en particulier en termes de consommation énergétique et de la qualité des

produits.

L’innovation technique la plus remarquable est constituée par la longueur très fortement réduite du four qui

n’est porté que par deux appuis. De 46 mètres, il est d’une tierce inférieur à celle des fours équipant

habituellement les cimenteries. Ceci permet la réduction des consommations électrique et thermiques.

Le procédé et les équipements permettent la maitrise de la matière première comme par celle de la cuisson et

une régularité du produit fini. Le double concassage, l’alimentation séparée du broyeur cru assurent une

meilleure préparation de la matière première tandis que la ligne de cuisson permet d’obtenir un clinker très

réactif.

L’usine est dotée d’une installation d’éoliennes opérationnelle depuis 28 mai 2005.

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Fiche technique :

Figure 5: La fiche technique le Lafarge site de TETOUAN II

La politique environnement :

La cimenterie Lafarge Usine de Tétouan II est la première dans le monde qui produit son énergie électrique à

partir des éoliennes et ceci grâce à la puissance du vent remarquable dans la région du nord qui dure plus 60%

des jours de l’années en marquant des vitesses de vent moyennes qui s’échelonnent entre 9,17 et 11,86 m/s. Il

s’agit d’une nouvelle perspective pour sauvegarder l’environnement et en même temps diminuer les dépenses

énergétiques de l’usine.

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III. Processus de fabrication :

Introduction :

Le ciment est un liant hydraulique, c'est-à-dire une matière inorganique finement moulue qui, gâchée avec de

l’eau, forme une pate qui fait prise, et durcit par suite de réactions par un processus d’hydratation. Après

durcissement, le ciment conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau.

Il existe un grand nombre de catégories de ciment, la plus connue d’entre elle est celle des ciments Portland qui

en fait regroupe deux catégories normalisées :

Le ciment Portland Artificiel : CPA.

Le ciment Portland Composé : CPJ (35, 45, 55).

La fabrication du ciment se distingue en six étapes principales :

L’extraction

L’homogénéisation

Le séchage et le broyage

La cuisson

Le refroidissement

Le broyage

Figure 6: Processus de fabrication du ciment

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5. Processus de fabrication :

Figure 7: Extraction de la matière première

L’extraction des matières premières vierges (comme le calcaire « 75% à 80% » et l’argile « 20% à 25% ») à partir

de la carrière. Ces matières premières sont extraites des parois rocheuses par abattage à l’explosif ou à la pelle

mécanique. La roche est acheminée par des tombereaux, des dumpers ou des bandes transporteuses vers un

atelier de concassage. Les matières premières doivent être échantillonnées, dosée et mélangées de façon à

obtenir une composition régulière dans le temps. La prise de l’échantillon en continue permet de déterminer la

qualité des différents ajouts nécessaires (Oxyde de fer, alumine et silice).

Le choix de la carrière a été effectué par une compagne de prospection réalisée en 1997, dans la zone Nord pour

une meilleure qualité de calcaire et une grande quantité. Cette carrière est divisée en deux parties selon le type

de calcaire :

La première partie comporte le calcaire à haut titre « HT » dont la teneur en CaCo3 est de l’ordre de

87.94%.

La deuxième partie comporte le calcaire de bas titre « BT » dont la teneur en CaCo3 est l’ordre de

74%. Cette dernière partie n’est pas homogène ; elle est sous divisée en 5 zones selon la teneur en

MgO et SiO2.

Elles sont transférées dans des dumpers vers l’atelier de concassage où elles sont réduites en fragments de

faible dimension (inférieurs à 80 mm) puis homogénéisées.

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6. La pré-homogénéisation :

Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire

La phase d’homogénéisation consiste à créer un mélange homogène entre les différents composants. Cette

opération peut être réalisée soit dans hall où on obtient le mélange homogène en disposant la matière en

couches horizontales superposée, puis en la reprenant verticalement à l’aide d’une roue-pelle, soit dans un silo

vertical par brassage par air comprimé.

La préparation du cru :

Les matières premières constituant le cru doivent être finement broyées de manière à faciliter les réactions au

cours de la cuisson.

Les constituants de cru à l’usine de Tétouan II son :

Les calcaires bas et haut titre.

La pélite (roche argileuse composée essentiellement de composés minéraux alumino-silicate).

La phtanite (roche sédimentaire très riche en silice)

Les minerais de fer.

7. Extraction du cru et alimentation du broyeur :

Cinq doseurs et un extracteur à tablier sont installés sous les trémies. Le Calcaire BT, le calcaire HT, la phtanite

et le fer sont respectivement extraits par des doseurs, et la pérlite est extrait par un extracteur à tablier

métallique, puis dosé par un doseur. Les quantités d’extraction de chaque doseur sont contrôlées

proportionnellement en rapport avec le contrôle de la quantité d’alimentation du broyeur.

Les matières premières extraites sont chargé sur un convoyeur à bande puis transportées au broyeur cru. Le

séparateur magnétique et le détecteur de métaux sont installés sur ce convoyeur. Une goulette à deux

directions est utilisée pour diriger les matériaux étrangers, une fois détectés, vers le sol.

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Figure 8: Le broyeur cru

Le broyeur cru est un broyeur vertical à 4 galets ayant une capacité de production de 160t/h. Les matières

premières extraites des trémies alimentent le broyeur via la goulette à deux voies.

Le cru est alors réduit en poudre (farine) dans deux broyeurs verticaux. Avant le broyage de la matière, on

procède souvent à des ajouts en constituants secondaires (schistes, calcaire de correction…) à travers des

trémies entrée broyeur. La matière et ajouts passent ensuite dans un atelier broyage dont l’objectif est

d’atteindre la finesse appelée farine ou cru sortie broyeur.

La cuisson de la farine :

Figure 9: La cuisson de la farine

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La cuisson de la farine à une température de 1450 °C dans un four rotatif, long cylindre tournant de 1.5 à 3

tours/minute et légèrement incliné.

La matière chemine lentement et se combine en venant à la rencontre de la source de chaleur présentant sous

la forme d’une longue flamme alimentée au charbon pulvérisé, au fuel lourd au gaz, ou encore partiellement

avec des combustibles au gaz ou avec des combustible au gaz ou avec des combustible de substitution

(valorisation de résidus d’autres industries).

L’énergie calorifique consommée est considérable : 3200 à 4200 KJ (l’équivalent de 100Kg de charbon) par

tonne de clinker produit.

Pour améliorer le bilan thermique, on utilise en amont du four un échangeur thermique qui préchauffe le cru à

environ 800 °C.

Deux types d’échangeurs sont utilisés :

L’échangeur à cyclone : Si le cru est introduit dans le four sous forme pulvérulente (voie sèche).

L’échangeur à grille : s’il est introduit sous forme de granules humidifiées (voie demi-sèche).

Entre l’échangeur et le four, est installé quelquefois un bruleur supplémentaire assurant une « pré-calcination »,

c'est-à-dire une décarbonatation partielle qui favorise les réactions ultérieurs de cklinkérisation et améliore la

fiabilité de l’atelier de cuisson.

A la sortie du four, un refroidisseur à grille permet d’assurer la trempe des nodules incandescents et de les

ramener à une température l’environ 100 degrés.

Tout à la longue de la cuisson, un ensemble de réaction physico-chimique conduit à l’obtention du clinker :

La décarbonatation du carbonate de calcium (calcaire) donne de la chaux vive.

L’argile se scinde en ses constituants : silice et alumine qui se combinent à la chaux pour former des

silicates et aluminates de chaux. Ce phénomène progressif constitue la clinkérisation.

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8. Le broyage du clinker :

Figure 10: Le broyeur ciment

Pour obtenir un ciment aux propriétés hydrauliques actives, le clinker doit être à son tour broyé très finement.

Ce broyage s’effectue dans des broyeurs à boulets. Les corps bruyants sont constitués de boulets d’acier qui, par

choc, font éclater les grains de clinker er amènent progressivement le ciment à l’état de fine farine, ne

comportant que très peu de grains supérieurs à 40 microns. A la sortie du broyeur, un cyclone sépare les

éléments suffisamment fins des autres qui sont envoyés à l’entrée du broyeur.

C’est également lors du broyage que l’on ajoute au clinker le gypse (3 à 5%) indispensable à la régulation de

prise du ciment, on obtient alors le ciment «Portland». Les ciments « à ajouts » sont obtenus par l’addition au

clinker, lors de son broyage, l’élément minéral supplémentaire contenus par exemple dans les laitiers de hauts

fourneaux, les cendres de centrales thermiques, les fillers calcaires, les pouzzolanes naturelles ou artificielles.

Ainsi sont obtenues les différentes catégories, de ciments qui permettront la réalisation d’ouvrage allant du plus

courant au plus exigeant.

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IV. Description générale de la machine : (HAVER Roto-Packer 8RSE)

L’ensacheuse rotative Compact HAVER type RS ou RS (FE)-(ME) est une ensacheuse rotative pour remplissage en sacs à valve, de 3 à 16 becs, pour le remplissage et le pesage de produits en vrac pulvérulents selon le système de remplissage par turbines. Débit élevé en cas de sacs de petites dimensions par le nouveau système de remplissage par turbines. Ainsi, un débit horaire dépassant 2200 sacs de ciment est atteint par exemple à l’aide d’une ensacheuse rotative à 6 becs type RS.

Désignation du type :

Figure 11: désignation du type

1. Construction générale :

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Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE

2. Entrainement de la machine :

L’ensacheuse rotative HAVER est entraînée par un motoréducteur à réglage continu de (291) via une poulie (292) et une courroie (293) agissant sur la poulie (272). Le motoréducteur (291) peut pivoter de façon à tendre les courroies (293). Celles-ci ne doivent pas être trop tendues car il faut qu’elles pussent glisser si le silo rotatif se bloque pour une raison ou une autre. Elles font office d’embrayage à glissement et de protection contre une surcharge. Le carter complet (257) est placé sur un coussinet sphérique (262) permettant de toujours solliciter pareillement le roulement à billes (258). Le coussinet sphérique (262) se trouve sur le cadre porteur (traverse) relié au cadre porteur. Le joint à labyrinthe et la bague d’étanchéité à lèvres (264) protègent le carter (257) contre la poussière provenant du silo. L’air comprimé pour la partie rotative arrive par le raccord rotatif (279) monté au-dessus de la bague glissante, qui elle-même surmonte le carter.

Figure 13: Commande rotative

3. Alimentation en matière :

Le sac alvéolaire est commandé par le contrôleur de niveau (1) qui est fixé sur le couvercle stationnaire (2). Lorsque le niveau du produit monte, le levier d’entrainement pivote vers l’extérieur, ceci entraîne le recouvrement du détecteur et l’arrêt des sacs alvéolaires.

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Figure 14: Alimentation en matière

Station de remplissage : A sa partie inférieure, le silo d’ensachage comporte des sorties. Un tambour de remplissage

(130) est fixé à chaque sortie. Le carter du palier est relié au tambour de remplissage (130) par une pièce entretoise (105). L’arbre de remplissage est logé dans le carter du palier et cet arbre possède un disque de fixation des palettes (131), lequel porte les palettes de remplissage. Un moteur électrique commande l’arbre de remplissage (110) par l’intermédiaire de la poulie à gorge (101) et des courroies trapézoïdales. Ce sont des bagues à lèvre avec ressorts qu’étoupe l’arbre de remplissage. La plaque coulissante (128) est bougée entre les plaques d’usure (129/127) avec un perçage pour le passage du matériau. Des rondelles-ressorts (141) pressent la plaque d’usure (127) contre le tiroir (128) ce qui assure ainsi une bonne étanchéité entre le tiroir et les plaques d’usure. Le vérin pneumatique (125) actionne la plaque coulissante. Toute la coupe transversale du perçage de la plaque coulissante (128) est ouverte pendant le remplissage. Le piston du vérin pneumatique (125) se trouve en position avant. Figure 15: Station de remplissage

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4. La balance : La jauge de contrainte (302) représente la balance. A proprement dit. Elle capte le poids réglé et le transmet à la partie électronique.

Figure 16: Jauge de contrainte Z6 La chaise porte-sac (166) est suspendue avec son poids dans la suspension de la balance. Les ressorts à lames (151) situés en haut et en bas servent au guidage horizontal et vertical de la chaise porte-sac. A la plaque de la tête de remplissage est fixée une aération circulaire (167) qui fait la liaison avec la plaque d’usure située au tambour de remplissage. C’est par l’unité de palpation (156) et les détecteurs situés au contrôle extérieur que l’ensachage est déclenché. A la partie inférieure de la chaise porte-sac (166) est fixé le support (178) de la selle basculante dans les arbres (177) duquel le basculeur est placé mobile. Sur le côté du basculeur se trouve la tôle guide-sac qui guide le sac à valve rempli lors de son éjection. L’éjection du sac à valve rempli est provoquée par le basculement de la selle (180) causé par le vérin pneumatique (172). Le vérin pneumatique (172) ne sort que lorsque le remplissage du sac est terminé et que le tapis est en service. Figure 17: Chaise porte sac d’évacuation

22

V. Description pneumatique : 1. Retenue de sacs :

L’ensacheuse pour remplissage en sacs à valve est équipée d’un pilotage électropneumatique. Elle est composée de vannes pour l’actionnement et le verrouillage des vérins et de membres temporisés pneumatiques. Généralement l’injection di ciment se fait en deux débits, les petits débits et les gros débits. Pour contrôler ces deux on utilise un schéma pneumatique qui s’appelle la guillotine. La guillotine comporte généralement un vérin bistable comme montre les schémas ci-dessous :

2. Le gros débit :

La guillotine se compose de deux distributeurs bistables avec commande électrique. Les deux distributeurs contrôlent le vérin quant à lui il donne une forme d’écoulement de ciment. Dans notre cas, on a les deux distributeurs actives, alors il n’y a aucune commande pour le vérin, ce qui implique une ouverture à gros débit.

Figure 18: le vérin active le gros débit

23

3. Le petit débit : Pour les petits débits on reçoit la commande d’un seul distributeur, par exemple dans notre cas, Y2 est actif et Y1 est non actif. Ce qui implique un petit débit. A rappeler que les deux distributeurs sont commandés électroniquement.

Figure 19: le vérin est activé en petit débit Lorsque la fin du petit débit est atteinte (fin de remplissage) le piston du vérin pneumatique (guillotine) sort entièrement. L’ouverture de remplissage se ferme et la tuyère de remplissage est soufflée. Ensuite, le piston du vérin pneumatique (retenue du sac) rentre et libère le sac qui tombe.

On note que dans le cas de fermeture on a les deux distributeurs en position de désactivation. Figure 20: le vérin est en position de fermeture

24

4. Déroulement du fonctionnement :

Tuyère de remplissage en version normale :

1. Le sac vide est bloqué.

2. De l’air est insufflé dans le sac.

3. Le remplissage commence.

4. Le poids de remplissage est atteint, l’air de la tuyère de remplissage est purgé. 5. Fin du remplissage, la retenue des sacs est desserrée.

Figure 21: Procédure de remplissage.

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VI. Analyse fonctionnelle : 1. Bête à corne :

Figure 22: Bête à corne

Le but : Avoir des sacs de ciments ensaché et près à être envoyer aux clients.

2. Diagramme SADT A0 :

Figure 23: SADT-A0

Client Ciment

Sacs de

ciment

Ensachage du ciment Ciment

Sacs vides

Haver R

OTO

-

Packe

r 8RSE

Sacs de ciment avec

poids correcte

Reglage

Energie

Co

ntrô

le

26

3. Diagramme FAST :

Figure 24: Diagramme FAST

MM : Moteur

électrique

ME :Moteur

électrique

A+/A- Vérin

de débit

TH11: Moteur

électrique

TH13: Moteur

électrique

TH15: Moteur

électrique

TH19: Moteur

électrique

DM17:Moteur

électrique

ME10:Moteur

électrique

Tourner la

machine 8RSE

Ejecter le

ciment dans

les sacs

Passage de la

machine vers

le tapis roulant

Ejecter le

ciment dans

les sacs

A+/A- Vérin

de débit

Wipotec

(Balance)

Déchiqueteur

Remplissage

des sacs

Transmission

des sacs

Vérification du

poids

Ejecter le

ciment dans

les sacs

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VII. Description du GRAFCET : 1. Grafcet de démarrage :

Tableau des capteurs :

Symboles Commentaire

m Mode de marche

dispo Disponibilité électrique

xs11 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH11

xs13 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH13

xs15 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH15

xs19 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH19

xs10 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH10 Tableau 1: Capteurs du grafcet du démarrage

Tableau des actionneurs :

Symboles Commentaire

TH11 Bande TH11 en état de marche

TH13 Bande TH13 en état de marche

TH15 Bande TH15 en état de marche

TH19 Bande TH19 en état de marche

MM Moteur de la machine en état de rotation

EJ07

EJ09

Tableau 2: Les actionneurs du démarrage

28

Figure 25: Grafcet de démarrage

Simulation du Grafcet sur AUTOMGEN :

29

Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (1)

30

Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (2)

31

Le système se compose de trois bandes qui se chargent de transporter le sac de ciment remplis à partir de bec

de remplissage vers la balance de vérification de poids. Les trois bandes sont actionnées par trois moteurs

électriques comme suivant : TH11, TH13 et TH15. Dans le démarrage du système on a focalisé sur le fait que le

démarrage de ces trois moteurs se fait successivement, l’un après l’autre et que le démarrage du moteur

suivant ne se fait qu’après la vérification de bon fonctionnement du précédent.

Le moteur électrique « MM » se charge de faire tourner la machine rotative qui porte les 8 becs. Le moteur

électrique de la machine ne fonctionne qu’après l’activation de la bande de transmission complétement. Cette

remarque vient du fait que le sac ne sera rempli qu’après que le système soit capable de transporter les sacs.

Tout démarrage ne se fait qu’après la vérification de la disponibilité électrique des moteurs et qu’une action

n’est effectué qu’après que le contrôleur de rotation donne un signal favorable. Ce qu’il faut noter que chaque

moteur dispose d’un boitier de démarrage qui représente la sortie de l’automate. C’est qu’on doit vérifier à

chaque fois on démarre les moteurs.

32

2. Grafcet de remplissage :

Tableau des capteurs :

Symboles Commentaires

p1 Présence du sac

p2 Fixage du sac

ps Présence de l’air

x5 Fin de séquence de démarrage

poids Le poids du ciment injecté dans le sac

Tableau 3: Liste des entrées du grafcet de remplissage

Tableau des actionneurs :

Symboles Commentaires

A- Fermeture de la guillotine /Injection d’air

A+ Remplissage gros débit

A Remplissage petit débit

ME Moteur électrique de remplissage

VN10 Injection du sac dans les bandes de transmission

Tableau 4: Liste des sorties du grafcet de remplissage

Certes chaque système, on possède un nombre d’entrées et de sorties. Comme il est indiqué au-dessus

on p1 qui est un capteur qui vérifie la présence du sac dans le bec. La procédure de remplissage ne

peut commencer que si le capteur boolien déclenche une valeur vraie.

Par la suite, on doit vérifier que le sac est bien fixé, cela se fait par le capteur p2. On souffle de l’air à

chaque fois un sac se présente pour faciliter la procédure de remplissage, c’est par le capteur ps.

Bien entendu, la procédure de remplissage se fait directement après la fin de démarrage de tout le

système à partir de la dernière action du Grafcet de démarrage x5. Et bien sûr on affecte une variable

de comptage du poids.

Partant pour les actionneurs, on a un vérin qui donne trois possibilités de fonctionnement, soit A- seul

l’air qui s’échappe, A+ c’est le mode de remplissage en gros débit et A qui remplit en petit débit. Le

ME c’est le moteur qui fait pousse le ciment pour qu’il soit injecté. VN10 est un vérin qui pousse le sac

de ciment lorsque le remplissage s’achève.

33

Figure 27: Grafcet de remplissage

La première étape du Grafcet commence lorsqu’on a la fin du Grafcet de démarrage et lorsqu’un sac se

présente. Par la suite on teste la présence de la pression et le bon fixage du sac. L’action qui suive c’est le

soufflage de l’air dans le sac vie. Par la suite le moteur de remplissage commence à fonctionner et le vérin

s’ouvre pour assurer un remplissage à gros débit. Si le poids dépasse les 47 Kg le mode de remplissage passe du

gros débit au petit sinon il y a la boucle pour continuer le remplissage avec le même débit. Par la suite on deux

possibilité, soit le sac atteint les 50Kgset il sera poussé vers la bande de transmission, soit il manque du poids

alors on a la boucle qui continue le remplissage.

34

3. Grafcet de vérification de poids (La balance) :

Tableau des capteurs :

Symboles Commentaires

xs Fin de séquence de démarrage

c1,…, c8 Capteurs du numéro de becs

phc Photocellule entrée de Wipotec

ok Poids net

p-- Poids trop inférieur au Net

p- Poids inférieur au Net

p+ Poids supérieur au Net

p++ Poids trop supérieur au Net

Tableau 5: Liste des entrées du grafcet de vérification

Tableau des actionneurs :

Symboles Commentaires

VN11,…, VN18 Vérins d’éjection des sacs pour chaque bec

TH19 Moteur de tapis de la balance

DM17 Moteur qui déclenche l’ouverture de la balance

ME10 Moteur électrique du déchiqueteur

Tableau 6: Liste des sorties du grafcet de vérification

Comme le Grafcet précédant, on démarra toujours lorsque la fin de démarrage s’affiche c’est par la fin de

séquence de démarrage x5. Et aussi la procédure de vérification ne peut commencer qu’après que les secs

commencent à être remplis. On a la machine se compose de 8 becs dans chaque bec il y a un détecteur de bec

et un vérin qui qui éjecte le sac après qu’il soit remplis. Un capteur de présence détecte le passa du sac par la

bande de vérification « phc » une fois le sac mesuré, on a trois procédures qui suivent, soit le sac comporte le

poids net alors la bande de transportation continue sans aucun interruption. Si le poids est supérieur au poids

net on a la même chose que précédant. Mais si le poids est inférieur au poids net, on a la bande qui s’ouvre

grâces au moteur DM17 et la déchiqueteuse qui commence à tourner.

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Figure 28: Grafcet de vérification de poids (Balance).

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VIII. Simulation sur Step7 :

L’utile Step7 est un logiciel de Siemens confus pour la simulation des programmes réalisés pour les automates

programmables et surtout les APIs de Siemens. Puisque l’usine de LAFARGE Tétouan usine II travail avec les

automates de Siemens le choix était ainsi pour Step7.

Step7 est le logiciel SIMATIC de base pour la conception des programmes pour systèmes d’automatisation

SIMATIC S7-300/400 dans les langages de programmation CONT (contact), LOG (logigramme) ou LIST (Liste).

La création d’un projet sur Step7 commence tout d’abord par définir une configuration matérielle dont l’intérêt

est de spécifier les modules d’alimentation, d’entée et de sortie pour le projet afin de pouvoir le relier avec la

CPU correspondante au niveau de l’automate. La configuration matérielle es logicielle requise est la suivante :

SPS SIMATIC S7-300

Interface ordinateur MPI

Bloc d’alimentation : PS 307 10A

CPU/ CPU 313C

Entrée numériques/analogiques: DI24/DO16

Sorties numériques/analogiques : AI5/AO2

Par la suite une capture d’écran montrant le choix que nous avons fait de la configuration matérielle et

l’emplacement spécifie pour chaque module.

Figure 29: Capture d’écran de la configuration matérielle de l’automatisation

37

La création d’un bloc d’organisation suit la phase de configuration matérielle où se fait le choix du langage utilisé

et la définition des variables au niveau d’une table de mnémoniques comme montre la figure suivante :

Figure 30: capture d’écran du la table des mnémonique de l’automatisation du projet.

Comme c’est montré précédemment le projet comporte trois Grafcet séparé, un pour le démarrage, le

deuxième pour le remplissage et le troisième pour la vérification du poids. La programmation sur Step7 se fait

dans un seul bloc avec des fonctionnes quand les appelle une fois demandé.

On va commencer par le Grafcet de démarrage :

Une fois bouton de démarrage déclenché « m », on vérifie la disponibilité électrique des moteurs. Le démarrage

se fait progressivement du coup qu’on alimente les machines l’un après l’autre. Premièrement, on commence

par le moteur de la bande « TH11 », comme il est montré au-dessous on fait appel à un bloc de démarrage qui

contient l’arrêt d’urgence et la disponibilité électrique et la bobine du maintien.

Figure 31: Bloc du démarrage du moteur

38

Figure 32: Le démarrage progressif de la machine (1)

Par la suite dans le réseau qui suive, on vérifie le bon fonctionnement du moteur précédent afin qu’on puisse

passer au moteur suivant, la vérification se fait par le capteur « xs11 » et toujours on vérifie la disponibilité

électrique. Dans une deuxième étape, on les deux bandes qui tourne « TH11 » et « TH13 ».

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Figure 33: Le démarrage progressif de la machine (2)

On continue méthodiquement comme c’est expliqué précédemment, on vérifie à chaque la disponibilité

électrique, et le bon fonctionnement de la machine précédente. On a maintenant trois bandes qui tournent,

pour chaque bande il a un bloc de démarrage.

En suivant la même démarche, on aura en fin de compte tout le système qui marche. Les bandes de

transmission ainsi que le moteur qui fait tourner l’ensacheuse.

Et bien entendu pour passer à d’autre tâche, il nous faut un indice qui montre qu’on a bien arrivé à la fin de

démarrage et que tout le système marche correctement. C’est le rôle du réseau ajouté à la fin intitulé

"Vérification de la fin de démarrage".

Il contient particulièrement les capteurs qui nous révèlent le bon fonctionnement de chaque moteur

électrique ainsi que le moteur qui fait tourner la machine.

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Figure 34: Le démarrage progressif de la machine (3)

Figure 35: Vérification de la fin de démarrage

41

Une fois le démarrage s’achève, on passe au Grafcet de remplissage. C’est la partie qui se charge de

remplissage. Généralement, le remplissage se fait dans trois étapes. La première étape c’est l’injection de l’air

dans les sacs afin de faciliter l’écoulement du ciment dans les sacs. Par la suite il y a l’injection du ciment à gros

débit et fin de compte pour atteindre le poids désiré, on éjecte à petit débit.

Figure 36: Grafcet de remplissage(1)

Comme il est montré au-dessus il y a toujours la vérification du fon démarrage, on vérifie aussi la présence du

sac et qu’il est fixé et que la pression est suffisant. Puis on éjecte de l’air pour une durée de 2S.

Figure 37: Grafcet de remplissage(2)

On vérifie que l’éjection de l’air s’achève, on donne le signal au bloc moteur pour déclencher le fonctionnement

du moteur de remplissage qui se charge d’injecter le ciment dans les sacs.

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Figure 38: Grafcet de remplissage(3)

L’ensacheuse comporte 8 becs et pour chaque bec on a la même procédure qui se répète. On prend pour un

seul bec, on fait appel à une fonction que se charge de compter jusqu’à la valeur de 47 kg, c’est un compteur,

puis converti la valeur donné par le compteur afin qu’on puisse la comparer avec la valeur désirée.

Figure 39: La fonction de compteur et de comparaison

Après la fonction de comparaison et de comptage, on continue avec le bloc de démarrage du moteur.

On a maintenant deux sorties qui se fonctionnent, le moteur de remplissage et le vérin qui ajuste l’écoulement.

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Figure 40: Figure : Grafcet de remplissage(4)

On vérifie que le moteur tourne bien, puis on sépare deux cas. Si le poids dépasse les 47 kg on passe pour un

remplissage à petit débit. Sinon on refait la procédure précédente pour l’atteindre. On se base sur des simples

comparateurs.

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Figure 41: Grafcet de remplissage(4)

On continue le remplissage à petit débit jusqu’on arrive à 50kgs. Puis on éjecte avec le vérin (VN10) le sac du

ciment dans les bandes de transmissions ; Sinon on reboucle la procédure jusqu’à ce que le poids arrive à ces

50kgs.

Figure 42: Fin de la procédure de remplissage

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Figure 43: Etape de vérification du poids

Une fois le sac sur les bandes de transmission, il y a une balance qui se charge de la vérification du poids. On a

devisé la sélection en 3 catégories, le poids net, le poids supérieurs à 50kgs ou bien le poids est inférieurs à

50kgs.

Si le poids est exacte la bande « TH19 » le transporte vers le dépôt. Si le poids est inférieur à 50kgs la balance

s’ouvre et le sac se dirige vers le déchiqueteur. Si le poids est supérieur à 50kgs le sac passe aussi, tant qu’il

n’est pas inférieur à50kgs.

Une fois la balance s’ouvre, le moteur du déchiqueteur se fonctionne automatiquement.

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IX. Conclusion :

Le projet réalisé se base sur une solution automatisé en utilisant le logiciel

SIMATIC Step7 puisque il y a les automates de SIEMENS. La programmation

se fait en Ladder pour vérifier la solution proposée en termes de Grafcet.

Ceci reste qu’une solution proposé, ce qui n’empêche l’existence des autres

solutions.

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Bibliographie :

1. Lagarge Group. (2012 Mars) Des solutions pour construire un monde

durable.

2. Récupéré sur Lafarge, les matériaux au cœur de la vie :

http://www.lafarge.fr

3. Rapport de projet de fon d’études « Gestion de l’énergie propre et

optimisation du protocole de délestage. Réalisé par M.BERROHO Nouh

et M.EDDAOU Yassine.

4. SIMATIC STEP7 V 5.1 Getting Started.