Rapport PFE Génie Electrique (2016)

المعهد العــالي للدراســات التكنولــوجية برادسائيةـــــــــــــة الكهربــــم الهندســقس

République Tunisienne

Ministère de l'enseignement Supérieur

et de la recherche Scientifique

Rapport de Stage de Fin du Parcours

LICENCE APPLIQUEE EN GENIE ELECTRIQUE

Entreprise d’accueil: Société tunisienne d’émaillage SOTUMAIL

Réalisé par : MOHSEN SADOK

Encadré par :

Encadreur Entreprise : OMAR WANNES

Encadreur ISET : HSSAN ELABED

Année universitaire : 2015/2016 Code : S79/2016

Etude et conception du système automatique

pour alimentation four

SFP : Etude et supervision d’une chaine d’alimentation four par des carreaux de céramique

Réalisé par :Mohsen Sadok (L3 AII) ISET RADES : département GE

2

Je dédie ce travail :

A mes chers parents

Eux qui m’ont offert l’un des plus beaux cadeaux de la vie : le savoir.

Je leurs dis merci pour tout ce qu’ils ont fait et continuent à faire pour moi.

Je souhaite que Dieu leurs préserve une longue vie.

A tous les membres de ma famille,

eux qui m’ont soutenue dans les moments difficiles tout au long de mes études.

A tous mes collègues et ami(e) s

Pour les moments agréables et inoubliables que nous avons passés ensemble.

A eux tous, je souhaite un avenir plein de joie, de bonheur et de succès.



3

Remerciement

Je tiens en premier lieu à remercier Dieu Tout-puissant pour tout l’Amour qu’Il m’a

partagé à travers la réalisation de ce rapport de stage, et C'est avec grand plaisir que je

tiens à exprimer ma profonde gratitude, reconnaissance et remerciements distingués à

tous ceux qui m’a aidé de près ou de loin et plus particulièrement à:

A mon encadreur Mr OMAR WANNES ingénieur et chef de service de production qui

malgré ses maintes occupations, m’a partagé ses connaissances et son précieux temps

pour l’élaboration à terme et à bien de ce travail.

Mr HASSEN ELABED mon encadreur pour ses précieux conseils et

recommandations durant cette formation.

Mes remerciements s’adressent aussi à tout le personnel du SOTEMAIL qui m’a donné

de l’aide continue pendant La période de mon stage.

A tous les membres de ma famille, pour leur soutien moral, affectif et financier.

Je remercie particulièrement les membres de jury pour avoir accepté d’examiner et de

juger ce travail.



4

Sommaire

Introduction générale ..................................................................................................... 10

Chapitre 1 : contexte du projet ...................................................................................... 12

I. Introduction : ...................................................................................................... 13

II. Présentation de la société ................................................................................... 13

1) Fiche d’identité de SOTEMAIL ......................................................................... 13

2) La raison sociale : ............................................................................................... 14

3) Secteur d’activité ................................................................................................ 14

4) Les exportations de la société SOTEMAIL : ..................................................... 14

5) Organigramme de la société ............................................................................... 14

III. Service de production ..................................................................................... 15

1) Matière première : .............................................................................................. 15

2) Triage de poudre: ............................................................................................... 15

3) Stockage de barbotine : ...................................................................................... 15

4) Atomisation : ...................................................................................................... 16

5) Cuve d’attente : .................................................................................................. 16

6) Pressage : ............................................................................................................ 16

7) Séchage : ............................................................................................................ 16

8) Transporteur : ..................................................................................................... 17

9) Emaillage :.......................................................................................................... 17

10) Four :............................................................................................................... 18

11) Triage et emballage: ....................................................................................... 18

IV. Etude du système existant : ............................................................................ 19

1) Fonctionnement de la chaine d’entrée four ........................................................ 19

2) méthode existante de remplissage du réservoir d’eau ........................................ 21

V. Problématique : .................................................................................................. 21

VI. Les solutions proposées et la solution retenue: ............................................. 21



5

VII. Développement de la solution retenue : ......................................................... 22

1) Choix de l’API : ................................................................................................. 22

2) Choix de l’environnement de programmation : ................................................ 23

3) Choix de l’outil de supervision : ........................................................................ 23

IX. Conclusion ...................................................................................................... 24

Chapitre 2 : programmation API .................................................................................. 25

I. Introduction ........................................................................................................ 26

II. Généralités :........................................................................................................ 26

III. Améliorations réalisées : ................................................................................ 26

1) Cycle de fonctionnement de la chaine proposé: ................................................. 27

2) Améliorations pour le réservoir : ...................................................................... 30

IV. Initiation à TIA PORTAL ............................................................................... 30

V. Programmation : ................................................................................................. 30

1) Système chaine : ................................................................................................. 30

2) le reservoire d’eau : ............................................................................................ 39

VI. Câblage : ......................................................................................................... 43

1) Câblage de module d’entré :............................................................................... 43

2) Câblage de module de sortie : ............................................................................ 43

3) Câblage des modules analogique : ..................................................................... 44

VII. Etude économique : ........................................................................................ 45

VIII. Conclusion : .................................................................................................... 45

Chapitre 3 : supervision ................................................................................................. 46

I. Introduction ........................................................................................................ 47

II. Le logiciel LABVIEW : ..................................................................................... 47

1) Introduction a LabVIEW :.................................................................................. 47

2) Objectif de l’interface LabVIEW ....................................................................... 47

3) Modules LabVIEW nécessaires : ....................................................................... 47

4) Constitutions de notre projet LabVIEW........................................................... 48



6

III. Communication avec LABVIEW : ................................................................. 48

IV. Les protocoles de communication : ................................................................ 50

1) TCP/IP : .............................................................................................................. 50

2) Profinet : ............................................................................................................. 51

3) Communication wifi avec Tablette : .................................................................. 51

4) Synoptique de communication : ........................................................................ 52

1) Interface principale :........................................................................................... 55

2) Interface USER : ................................................................................................ 56

3) Interface CONTROL : ........................................................................................ 57

4) Interface MOTEURS : ....................................................................................... 58

5) Interface Energie : ................................................................................................ 59

6) Interface statistique : ........................................................................................... 62

7) Interface PID RES : ............................................................................................ 64

8) Interface INFO : ................................................................................................. 66

VI. Diagramme d’utilisation : ............................................................................... 67

VII. Diagramme des classes et des interfaces ........................................................ 68

VIII. Conclusion : .................................................................................................... 68

Conclusion général .......................................................................................................... 69

Bibliographie ................................................................................................................... 70

1) Ouvrage : ............................................................................................................ 70

2) Nétographie ........................................................................................................ 70

3) Logiciels ............................................................................................................. 70

ANNEXES ....................................................................................................................... 71

ANNEXE 1 ................................................................................................................ 72

ANNEXE 2 ................................................................................................................ 74

ANNEXE 3 ................................................................................................................ 76

ANNEXE 4 ................................................................................................................ 78

ANNEXE 5 ................................................................................................................ 79

INDEXE ........................................................................................................................... 80



7

Liste des tableaux

Tableau 1:Fiche d'identité de SOTEMAIL ....................................................................... 14

Tableau 2: Les exportations de SOTEMAIL .................................................................... 14

Tableau 3:les entrées/sorties de système........................................................................... 20

Tableau 4:gamme s400d'API Siemens ............................................................................. 22

Tableau 5:les nouveaux éléments d'entrées/sorties ........................................................... 28

Tableau 6:varibles et leur mémento .................................................................................. 31

Tableau 7:variables du système ........................................................................................ 32

Tableau 8:variable de décompteur .................................................................................... 34

Tableau 9:éléments de SCALE ......................................................................................... 36

Tableau 10:représentation des valeurs analogiques .......................................................... 37

Tableau 11:variable d'UNSCALE .................................................................................... 38

Tableau 12:variables de PID ............................................................................................. 39

Tableau 13:Paramètres d'entrée de régulateur .................................................................. 41

Tableau 14:Paramètres de sortie de régulateur ................................................................. 41

Tableau 15:variables API .................................................................................................. 73



8

Liste des figures

Figure 1:organigramme de société .................................................................................... 14

Figure 2 : cycle de production .......................................................................................... 15

Figure 3:matière première ................................................................................................. 15

Figure 4:melengeur de barbotine ...................................................................................... 15

Figure 5:reservoir de stockage de barbotine ..................................................................... 15

Figure 6: atomiseur ........................................................................................................... 16

Figure 7:plateau de presse ................................................................................................. 16

Figure 8:la presse .............................................................................................................. 16

Figure 9:le séchoir............................................................................................................. 16

Figure 10:machine de chargement et déchargement de bacs ............................................ 17

Figure 11:robot LGV ........................................................................................................ 17

Figure 12:méthode de vernissage...................................................................................... 17

Figure 13:méthode de cascade .......................................................................................... 17

Figure 14:méthode de tanisage ......................................................................................... 17

Figure 15:méthode de vaporisation ................................................................................... 17

Figure 16:les ROTOSCREEN .......................................................................................... 18

Figure 17:entré four .......................................................................................................... 18

Figure 18:zone de triage.................................................................................................... 18

Figure 19:les palettes ........................................................................................................ 18

Figure 20:réservoir d'eau .................................................................................................. 19

Figure 21:Grafcet exsistant de la chaine ........................................................................... 20

Figure 22:le Motopompe................................................................................................... 21

Figure 23:API 416-3 PN/DP ............................................................................................. 23

Figure 24:GRAFCET conduit et sécurité ......................................................................... 28

Figure 25:GRAFCET manuel proposée............................................................................ 29

Figure 26:GRAFCET automatique proposé ..................................................................... 29

Figure 27:procedure de remplissage ................................................................................. 30

Figure 28:blocs de programme ......................................................................................... 33

Figure 29:les éléments de programme .............................................................................. 33

Figure 30:appel de blocs ................................................................................................... 33

Figure 31:décompteur Simatic .......................................................................................... 34

Figure 32:compteur CTU .................................................................................................. 34



9

Figure 33:chronogramme de compteur ............................................................................. 35

Figure 34:UNSCALE........................................................................................................ 37

Figure 35:operation move ................................................................................................. 38

Figure 36:regulateur PID ................................................................................................. 39

Figure 37:Schéma fonctionnelle du régulateur ................................................................. 40

Figure 38:visualisation des paramètres de PID ................................................................. 42

Figure 39:NI OPC SERVER ............................................................................................. 49

Figure 40:NETtoPLCsim .................................................................................................. 50

Figure 41:configuration Profinet....................................................................................... 51

Figure 42:interface pour simulation des capteurs de la vitesse......................................... 51

Figure 43:interface principale pour contrôle du systeme ................................................ 51

Figure 44:iterface pour controle du vitesse des moteurs .................................................. 51



10

Introduction générale

L'automatisation industrielle est l'art d’utiliser les machines afin de réduire la charge de

travail des ouvriers tout en gardant la productivité et la qualité.

Elle fait appel à des systèmes électroniques qui englobent toute la hiérarchie de

contrôle-commande depuis les capteurs de mesure, en passant par les automates, les bus de

communication, la visualisation, l’archivage jusqu’à la gestion de production et des

ressources de l’entreprise. Sur le plan industriel, pour être compétitif tous les processus

doivent être obligatoirement automatisés. En effet, la compétitivité exige de maintenir le

système le plus près possible de son optimum de fonctionnement prédéfini par un cahier

des charges.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Machine

http://fr.wikipedia.org/wiki/Productivit%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gestion_de_la_qualit%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronique_num%C3%A9rique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Automate

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bus_de_terrain

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bus_de_terrain



11

Cahier des charges :

“ Etude et conception du système automatique pour alimentation four en rangées de

carreaux de céramique “.

Interprétation de cahier de charge :

Dans ce cadre, j’ai tout d’abord commencé dans le premier chapitre par la présentation de

la société d’accueil, étude du système existant, énoncer la problématique enfin les

solutions proposées et la solution retenu.

Ensuite, le 2è𝑚𝑒 chapitre contient les critères qui ont fixé le choix de l’automate

programmable industrielle Siemens cpu-416 et l’ensemble des programmes écrit par

l’environnement de programmation TIA PORTAL.

Enfin le dernier chapitre contient la conception de l’interface graphique et la visualisation

des paramètres du système par le langage de programmation graphique LABVIEW.



12

Chapitre 1 : contexte du projet

Objectif :

Présenter la société d’accueil

Présenter le cycle de production des carreaux de céramiques

Etude de système existant

Décrire la problématique de système existant

Présenter les solutions proposées et énoncer la solution retenue



13

I. Introduction :

Afin de mettre le projet dans son contexte, on commence par un petit aperçu sur l’entreprise

d’accueil et une description du système existant en énonçant ses différentes problématiques

ainsi que les solutions proposées et la solution retenu.

II. Présentation de la société

La société SOTEMAIL, filiale de la société Moderne Céramique SOMOCER est

spécialisée dans la fabrication et la commercialisation des grés porcelaine pour le

revêtement sol et mur. Elle a démarré sa production en septembre 2006.

SOTEMAIL, est la société Tunisienne d’émaillage, elle produit principalement de

céramique et grés.

Le programme de développement de SOTEMAIL se caractérise par son exhaustivité

puisqu’il englobe tous les domaines d’activité de l’entreprise : production,

commercialisation, formation, gestion et restructuration.

1) Fiche d’identité de SOTEMAIL

Non de l’entreprise : SOTEMAIL

Forme juridique : société anonyme

Secteurs Activités : la fabrication du grès

Année de création : 2006

Produit fabriqué : carreaux en céramique

Type de fabrication : carreaux de type 15*15/15*30 / 20*20/25*40

P.D.G : AHMED SGHAIER

Siège social : route de Sfax, Menzel Hayat5033Monastir.

Lieu d’usine : Zone industrielle de Soussi 5140 Mahdia.

Code Postal : 5140

Téléphone : 00216 73 610 772

Fax : 00216 73 610 778



14

Capital Social : xxx

Effective : 50 cadres supérieurs & moyens

: 400 ouvriers

Tableau 1:Fiche d'identité de SOTEMAIL

2) La raison sociale :

Cette société fait la transformation, la production, la distribution et le stockage de céramique.

3) Secteur d’activité

Cette entreprise compte 450 employeurs, son domaine d’activité recouvre notamment la

production des carreaux en céramique. Elle s’occupe également de ce qu’on appelle les travaux

spéciaux c'est-à-dire les produits que l’usine fabrique exceptionnellement à partir d’une

commande spéciale provenant du client.

4) Les exportations de la société

SOTEMAIL :

L’export de la société SOTEMAIL « groupe SOMOCER » a pour destination

L’Algérie, L’Italie, La France, Surie, Lybie et Liban.

30% Lybie

70% Algérie, Italie, France, Syrie, Liban

Tableau 2: Les exportations de SOTEMAIL

5) Organigramme de la société

Figure 1:organigramme de société



15

III. Service de production

Le cycle de production comporte les six grandes étapes suivantes (fig.2) :

1) Matière première :

Les carreaux sont fabriqués à partir de matière première que l’on trouve facilement dans

la nature (fig.3). Elle est constituée à base de :

Sable

Argile blanche

Talc

Feldspath

Argile Kaolin que

2) Triage de poudre:

La matière première est transportée à l’usine où elle est entreposée avant de le mélanger

dans des aires de stockage et où elle est classée par

type au moyen de système de référence numérique

simple. La matière première est mélangée en

proportion bien précise au poids.

Apres avoir été déversé dans un réservoir de stockage

.le mélange de matière première et ensuite transférée

dans divers réservoirs mélangeurs avec de l’eau et des

billes de céramique (fig.4), afin de former une matière

liquide, la barbotine,

Il y a quatre réservoirs mélangeurs dans l’usine pour la barbotine.

3) Stockage de barbotine :

La barbotine est ensuite transférée dans

des grands réservoirs de stockage souterrain (fig.5). Elle est

ensuite transférée dans l’atomiseur.

Figure 2 : cycle de production

Figure 3:matière première

Figure 4:melengeur de barbotine

Figure 5:reservoir de stockage de

barbotine



16

4) Atomisation :

L’atomiseur est muni du pistolet qui vaporise la barbotine au milieu dans un grand

réservoir qui traverse un courant d’air chaud (fig.6).

La barbotine se décompose alors en particule en suspension qui sèche rapidement pour

former une poudre atomisée.

5) Cuve d’attente :

La poudre atomisée est ensuite versée dans une cuve

d’attente qui se trouve derrière la presse.

Cette cuve laisse échapper des quantités bien précises de

poudre atomisé sur plateau (fig.7) (dépendant des

dimensions des carreaux). La cuve distribue la poudre de

manière égale dans la moule.

6) Pressage :

Au moyen d’une grande presse hydraulique (fig.8), une

force de 340 à 400 kilogramme par centimètre carre est

appliquée sur chaque rangée de quatre carreaux.

La poudre se transforme en une masse solide.

7) Séchage :

Une fois le corps de céramique est formé, il est chauffé dans

le séchoir (fig.9) pour retirer le maximum d’humidité.

Cette étape est importante pour assurer la stabilité du

produit pendant sa cuisson au four.

Le séchage des carreaux passe par trois zones de

température :

Zone 1 : 130 °C.

Zone 2 : 200 °C.

Zone 3 : 200 °C.

Zone 4 : 110 °C

Figure 6: atomiseur

Figure 7:plateau de presse

Figure 8:la presse

Figure 9:le séchoir



17

La partie séchoir est constituée par :

Des Brûleurs.

Des Ventilateurs.

Des Capteur de température.

Deux élévateurs.

Pupitre de commande

Les carreaux sont placés dans des bacs de stockage temporaire à divers stades de

processus de production jusqu’à la prochaine étape, ou ils seront requis.

Le stockage se fait par la machine de chargement (fig.10) : C’est

une machine qui comporte deux bras en mouvement vertical et

horizontal. Ces bras comportent des axes tournant pour faire

tourner les rouleaux des bacs. Les sens de rotation des axes

tournant sont en inverse du sens de rotation d’une montre.

8) Transporteur :

Si les bacs sont requis pour la station d’émaillage, ils seront transportés vers la machine

de déchargement à l’aide de LGV (véhicule à guide laser) (fig.11)

LGV : C’est un robot qui sert à déplacer les bacs entre la zone de chargement et la zone

de déchargement.

Machine de déchargement : Elle est consacrée pour la

décharge des bacs, elle a les mêmes composantes que

celles de chargement mais à l’envers ainsi tout le système

est réversible.

9) Emaillage :

L’email est essentiellement une substance rassemblant au verre appliqué à la surface des

carreaux par des méthodes de vaporisation, des cascades, de tanisage ou de vernissage.

La sérigraphie, le vernissage et la vaporisation sont essentiels au produit fini soumis aux

conditions de :

Propriétés esthétiques

Imperméabilité

Durabilité

Hygiène

Figure 10:machine de chargement

et déchargement de bacs

Figure 11:robot LGV

Figure 15:méthode de

vaporisation Figure 14:méthode de

tanisage

Figure 13:méthode de

cascade Figure 12:méthode de

vernissage



18

Les ROTOSCREEN (fig.16) sont couramment utilisés

pour l’application des motifs et des couleurs sur les corps

des carreaux est ce sur 3 étapes en dégradant les couleurs.

De nombreux tests permettent de vérifier la qualité

définie (1ére, 2éme ou 3éme choix), la précision du motif et

la définition de couleur avant la qualification et

l’acceptation du produit.

10) Four :

Une fois l’email est appliqué, les carreaux sont transportés à l’entré four 2 par une chaine

à rouleaux (fig.17)(page 55)

Le four utilisé est un four à rouleaux, la température dans ce type de four peut atteindre

les 1190 degrés Celsius, l’usine contient trois fours à rouleaux de constructeur SACMI.

Le four solidifie l’émail et fait disparaitre tout l’humidité résiduelle.

Ainsi le produit à la sortie du four est une matière solide et homogène sans faiblesse.

Une fois cette étape est terminée, on obtient le produit final.

11) Triage et emballage:

Pour garantir la qualité du produit fini, le choix de carreau est validé par un opérateur et

par la suite trié automatiquement par camera (fig18).

Les précisions (la qualité et la teinte) sont indiquées sur les boites de carreaux en carton

puis elles sont placées sur la palette appropriée fig.19). Une fois la palette est empilée,

elle est placée dans la cour prête à la vente ou exportation.

La chaine

Entrée four

Convoyeur

Figure 16:les ROTOSCREEN

Figure 17:entré

four

Figure 19:les palettes Figure 18:zone de triage



19

IV. Etude du système existant :

Notre système est composé de deux sous-systèmes :

Le premier : Une chaine à rouleaux (voir fig. 17)(voir page 55) qui

alimente le four par les carreaux de céramique.

Remarque : l’usine contient trois fours à rouleaux, notre étude concerne

la chaine d’entrée four 2 car les fours 1 et 3 sont récents et supervisés

donc ne nécessitent actuellement aucune intervention.

Le deuxième : 8 Réservoirs d’eau (voir fig.20) qui distribuent l’eau aux 4

réservoirs mélangeurs de billes de céramique (voir fig.4) afin de former

la barbotine.

Remarque : Une partie de notre projet consiste à contrôler la procédure

de remplissage pour un seul réservoir (et ça sera de même pour les autres

réservoirs).

Description du fonctionnement du système existant :

1) Fonctionnement de la chaine d’entrée four

Voir (page 55)

Un appui sur le bouton poussoir « Start », départ de cycle avec l’enclenchement du

capteur de présence carreau C3(C5 est actuellement condamné) provoquent le démarrage

des moteurs convoyeurs à chaines M1 et M2 en même temps avec une vitesse constante

(configurée dans le variateur de vitesse de chaque moteur) jusqu’à la détection des

carreaux par le capteur C2 qui provoque le démarrage du moteur M3 et le sortie de vérin

V qui déplace les carreaux longitudinalement jusqu’à la détection de capteur suivant C8

de fin de course puis le démarrage de moteur M4 jusqu’à l’enclenchement de C11 fin de

cycle.

Le système s’arrête lorsqu’on appuis sur le bouton « STOP ».

Un appui sur le bouton reset « RESET» provoque l’initialisation immédiate de tout le

système et retour vers l’étape 0.

Remarques :

Les boutons arrêt d’urgence, AUTO/MAN existent dans le pupitre de commande

mais ne sont pas câblés (hors service) ainsi que les capteurs C5, C6, C7, C9 et

C10.

Le GRAFCET de la chaine d’entrée four a été modifié et programmé dans l’API

OMRON « CPM2A » plusieurs fois par les automaticiens selon la taille des

carreaux.

La chaine d’alimentation four a été dépannée plusieurs fois(les causes sont

nombreuses que j’essayerais de limiter lors de la proposition de la solution.

Figure 20:réservoir

d'eau



20

Table d’Entrées /sorties existant

Entrées

Start bouton « marche »

Stop Bouton poussoir « arrêt »

RESET Bouton poussoir (reset le système)

C3 Capteur capacitif (présence de carreau)

C2 Capteur capacitif (fin de convoyeur

longitudinal)

C8 Capteur de fin de course du vérin V

C11 Capteur capacitif (fin de convoyeur

transversal)

Sorties

M1 Moteur triphasé (convoyeur 1)




V Vérin simple effet (monter le convoyeur 3)

H3 Voyant marche

Tableau 3:les entrées/sorties de système

GRAFCET existant de la chaine à l’entrée four 2 :

Figure 21:Grafcet exsistant de la chaine



21

2) méthode existante de remplissage du réservoir d’eau

L’opération de remplissage d’eau du réservoir se fait automatiquement mais sans

commande par automate. L’opérateur doit appuyer sur le bouton

‘ marche ‘ pour activer le motopompe (fig.26) .Une fois le niveau d’eau

atteint la limite préréglée, un flotteur ouvre le circuit de commande du

motopompe. Il est à signaler que ce type de capteur à part l’erreur de

mesure de niveau d’eau qu’il présente, il est la cause de défiances.

Un bouton « stop » va arrêter notre système.

V. Problématique :

L’étude de l’existant révèle les problèmes suivants :

Réglage manuel de la vitesse du moteur chaque fois où la taille des carreaux

change (carreaux de type 15*15/15*30 / 20*20/25*40.

En cas de de panne d’un moteur, le système continue le cycle de production sans

arrêt.

Le système reste sans supervision industrielle.

plusieurs problèmes agissent sur la procédure de remplissage du réservoir d’eau

qui est aussi commandé manuellement sans automate et contrôlé par flotteur.

VI. Les solutions proposées et la solution retenue:

Solution 1 : étude de tout le système et réaliser une solution câblé se reposant sur

la méthode d’Huffman avec l’utilisation des excitations secondaires et des

temporisateurs. Cette solution ne permet pas la supervision du système n’offre pas

une grande sécurité sinon le cout sera plus élève avec l’augmentation des

exigences.

Solution 2 : Introduire des améliorations sur le système actuel tout en gardant

l’automate OMRON utilisé :

Avantage : Cout réduit

Inconvénient : Absence de port de communication PROFINET permettant

l’échange de données avec l’interface de supervision LabVIEW.

Solution 3 : Choix d’un automate (voir annexe 1) qui à part la commande et le

contrôle du système, offre la possibilité de commination PROFINET.

Inconvénient : Cout élevé.

Avantage : Solution fiable, souple, possibilité de faire une télécommande (par

Tablette ) et offre une garantie sur tous les plans.

Solution retenue :Il est claire que la troisième solution permettra de mener à belle

et bien ce projet.

Figure 22:le Motopompe



22

VII. Développement de la solution retenue :

1) Choix de l’API :

Le choix de l’API (voir annexe2) se fait selon les critères suivants :

Possibilité d’utilisation comme contrôleur central des lignes de production (la

chaine d’entrer four, réservoirs, gérer les E/ S...)

Interface communication MPI / interface PROFIBUS DP (maître / esclave)

Interface PROFINET (2 au minimum)

Intelligence distribuée dans Component Base Automation (CBA) sur PROFINET

(protocole de communication entre les API a grand vitesse 12 Mbits/s)

Interface TCP/IP

Serveur web intégrer

Mémoire donnés au minimum 3 MB

Mémoire programme au minimum 5MB

Emplacement pour carte mémoire

Tableau 4:gamme s400d'API Siemens



23

Selon les critères indiqués on peut dire que la gamme des

automates Siemens peut répondre à notre besoin d’où la

nécessité de consulter le tableau ci-dessus (Tableau 3) :

D’où le choix de l’automate Siemens S7-416(de CPU

416-3 PN/DP) dont les principales caractéristiques tirées à

partir du tableau de la (Tableau 3) sont les suivantes :

MPI/PROFIBUS DP-Master-Interface

additionnel PROFIBUS DP-Interface additionnel PROFINET Interface

emplacement pour carte mémoire

16MB mémoire intégrer (donner +programme)

2) Choix de l’environnement de programmation :

Pour programmer cet automate on a utilisé l’environnement de programmation TIA

PORTAL qui par rapport au logiciel STEP7 offre les avantages suivants :

Programmation API Configuration et programmation des contrôleurs

SIMATIC S7-1200, S7-400(CPU 416-3 PN/DN), la nouvelle gamme S7-

1500.

Configuration des appareils et du réseau pour tous les composants

d'automatisation.

éditeurs de programmation efficaces, programmation symbolique cohérente

HW-Detect, SW-Upload, simulation S7-1500 (PLCSim)

Objets de technologie pour mouvements et fonctions de régulation PID

Fonction de protection intégrée pour protéger le programme : Protection du

savoir-faire (protection contre la copie et l’accès)

3) Choix de l’outil de supervision :

On peut choisir comme outil de supervision WINCC (intègre à l’environnement de

programmation TIA PORTAL), LABVIEW (programmation graphique) …

Mais LabVIEW offre plusieurs avantages par rapport aux autres outils de

supervision :

Des diverses bibliothèques de symbole pour représenter notre système.

Interface de supervision dynamique

Vitesse de communication très élevé avec l’automate

Plusieurs moyens de communication (PROFINET, MODBUS, TCP/IP, Bluetooth,

WIFI…) avec différents gammes d’automates.

Figure 23:API 416-3 PN/DP



24

VIII. Architecture de système de supervision:

IX. Conclusion

L’étude du système a abouti au choix de l’automate S7-416-3-PN/DP et l’environnement

de programmation TIA PORTAL et l’outil de supervision LABVIEW avec toutes les

fonctionnalités qu’ils offrent.

Communication

TCP/IP

Capteur ultrason

Coffret de commande

API S7-416-3

PN/DP

4 *Capteurs vitesse



25

Chapitre 2 : programmation API

Objectif :

Amélioration réalisé sur le système étudié

Représenter le nouveau fonctionnement de système

Câblage des entrées/sorties de système

Etude économique



26

I. Introduction

Après avoir présenté et analyser le fonctionnement du système, on veut lui apporter des

améliorations pour résoudre ses problèmes et passer dans une première phase à la

programmation de l’automate.

II. Généralités :

Des points importants concernant les API sont donnés en annexe1

III. Améliorations réalisées :

Proposition d’un nouveau GRAFCET qui décrit le fonctionnement du cycle et tient

compte des améliorations suivantes :

a) Ajout d’un sélecteur de choix de mode du cycle de fonctionnement : manuel ou

automatique

b) Nécessité d’ajout d’un nouveau GRAFCET qui tient compte du « conduit système :

GRAFCET conduit et sécurité » en mode automatique ou manuel.

c) Remise en fonctionnement des capteurs suivants et qui étaient hors programme

Sachant qu’ils sont très importants dans la garantie de la continuité et l’alignement

des rangées de carreaux alimentant le four (6 carreaux par rangée) :

C9-C10 : capteurs de présence des carreaux se trouvant au-dessus de convoyeur 3

C5 : capteur de présence des carreaux se trouve au-dessus de convoyeur 1

C6-C7 : capteurs de présence des carreaux se trouvant au-dessus de convoyeur 2

Remarque : Ces capteurs sont mis hors programme par négligence et dans le but de

réaliser des économies d’argent et de temps de maintenance et de dépannage choses qui

ne sont pas vraies.

d) Nécessité de tenir compte dans le GRAFCET (GRAFCET manuel et automatique

page 28) des fonctions des capteurs C5, C6, C7, C9 et C10 réintroduits dans le

programme.

e) Organiser le défilement des rangées des carreaux en fixant une temporisation entre

chaque rangée el la suivante sachant que ce défilement est à présent aléatoire.

f) Possibilité de varier la vitesse des 4 moteurs par interface graphique qui envoie un

signal numérique vers le module CNA de l’automate et qui à son tour envoie un

signal analogique approprié (généralement de 0 à 10V) vers le variateur du moteur

correspondant.

g) Comptage du nombre de carreaux à l’entrée four en utilisant les impulsions reçues des

capteurs déjà installés sur les convoyeurs d’amenées des carreaux au four.



27

h) Apporter des sécurités supplémentaires au fonctionnement de la chaine (par exemple

arrêt de toute la chaine en cas de défaillance d’un des moteurs, déclencher une alarme

sonore et visuelle lorsque l’eau dans le réservoir atteint un niveau critique…)

i) Installer un capteur ultrason (analogique) pour la détection de niveau d’eau dans le

réservoir à la place du capteur mécanique de niveau d’eau (flotteur mécanique).

j) Installer une électrovanne à commande analogique pour commander le remplissage du

réservoir.

Nouveau cycle de fonctionnement :

1) Cycle de fonctionnement de la chaine proposé:

Appuis sur le bouton « Start » et la détection de présence d’une range entière des

carreaux par les capteurs C3 et C5 (front montant) (permet de réaliser

l’amélioration c (-voir paragraphe 2.3)

Démarrage de moteur M2

Attendre 2 secondes (pour séparer et laisser une distance entre un carreau et un

autre

Démarrage ensuite de moteur M1

Jusqu’à C1 égale le nombre des carreaux configurer avec l’enclenchement de C6

(front montant)

Arrêt de moteur M1 pour 4 seconds afin de séparer chaque 6 carreau

Redémarrage de M1 jusqu’à l’arriver au capteur C2

Sortie de vérin V et moteur M3 pour déplacer les 6 carreaux longitudinal vers le

convoyeur perpendiculaire

Enclenchement de C8 (fin de course pour vérin v) et C9 (front montant) et C10

(front descendant)

Démarrage de moteur M4 jusqu’à C11 détecter

Retour de vérin v

Fin de cycle

Nouveau éléments Entrer/sortie

ENTRER

AU Bouton d’Arrêt d’urgence

Auto/man Sélecteur de cycle automatique ou manuel

Start Bouton poussoir « marche »



28

Sortie

H1 Voyant d’initialisation

H2 Voyant cycle automatique

H3, arrêt Voyant arrêt d’urgence

M1 Moteur triphasé convoyeur 1




V Vérin simple effet « monter convoyeur 3 »

Tableau 5:les nouveaux éléments d'entrées/sorties

Grafcet conduit et sécurité proposer

Le sélecteur AUTO/MAN permet à l’utilisateur

de choisir le mode de fonctionnement, soit

automatique ou manuelle.

L’appui sur le bouton « AU » arrête d’urgence

provoque l’arrête de système et l’activation de

l’étape x100.

Equations des étapes X100, X200, X300

stop Bouton poussoir « arrêt »

Reset Bouton poussoir « initialisation de système »

C3, C5 Capteur capacitif « présence de carreau convoyeur 1 »

C1 Capteur capacitif « compte le nombre de carreau »

C6 Capteur capacitif « fin de convoyeur 1 »

C7, C2 Capteur capacitif « début de convoyeur 3 »

C8 Capteur de fin de course « sortie de vérin »

C9, C10 Capteur capacitif « début de convoyeur 4 »

C11 Capteur capacitif « fin de cycle »

Figure

24:GRAFCET

conduit et sécurité



29

GRAFCET manuel proposé Grafcet automatique proposé

Les équations des étapes X1, X3, X6 de GRAFCET automatique

X1=X0.C3.C5 .Stop. Start+X2.X1

X3=X2.C1 .C6 .Stop + X4.X3

X6=X5.C8.C9 .C10 .Stop+X0.X6

Les équations des étapes X2, X3, X5 de GRAFCET manuel

X2=X1.T1.Stop.Start+X3.X2

X3=X2.C1.C6 .Stop.Start+X4.X3

X5=X4.C2.C7.Stop.Start+X6.X5

Figure 25:GRAFCET manuel proposée Figure 26:GRAFCET

automatique proposé



30

2) Améliorations pour le réservoir :

Nous avons introduit une électrovanne et un capteur ultrason au réservoir afin de rendre la

procédure de remplissage d’eau de ce réservoir (fig.27) plus stable, précise et contrôlable

automatiquement par une API. Donc la démarche suivante explique la procédure de

remplissage :

Légende :

LT101 : Transmetteur de niveau du réservoir

LIC101 : Contrôleur de niveau d’eau

LCV101 : Vanne de contrôle de niveau dans le réservoir

HV102 : Vanne de régulation manuelle de réservoir

IV. Initiation à TIA PORTAL

(Voir annexe 3)

V. Programmation :

1) Système chaine :

Après avoir créé les équations des étapes de GRAFCET conduit, sécurité, automatique et

manuel on a traduit ses équations en LADDER. Exemple LADDER des étapes X3et X5.

1• Arrivée de l'eau depuis la SONEDE

vers le motopompe

2

• pompage de l'eau vers le réservoir à l'intermédiaire de la vanne LCV101

3

• lecture du niveau d'eau par le capteur ultrason LT101

4

• Ecoulement de l'eau vers la mélangeur de barboutine en utilisant la vanne HV102

5• traitement des données par l'automate

Figure 27:procedure de

remplissage



31

Affectation des sorties : exemple le moteur M3 et le vérin V

Pour simuler les entrées physiques de système sur l’interface de visualisation on a créé

des variables mémento liées aux entrées physiques de l’API. Exemple C2 est un capteur

physique réel et son mémento est E C2 (capteur virtuel se trouvant dans l’interface)…

Ainsi les sorties physique de l’API sont liées aux mémentos afin de visualiser l’état réel

de chaque sortie physique. Exemple pour la visualisation de voyant H1 (réel) on a ajouté

le mémento M H1 d’adresse M7.0 sur l’interface en parallèle avec ce voyant.

Exemple des variables et leur mémento correspondant sur notre application de

supervision :

Type Variables physique

réel

Variables correspondant

sur interfaces (mémento)

Variables

résultants

entré Stop E Stop S Stop

entré Reset E Reset S Reset

entré AU E AU S AU

entré C1 E C1 S C1

entré C8 E C8 S C8

sortie M1 M M1 M M1

sortie V M V MV

Tableau 6:varibles et leur mémento



32

Table des variables : elle contient 135 variables :

Table d’affectation : La table d’affectation

est très utile pour connaître les entrées,

sorties, mémoires déjà utilisées.

Tableau 7:variables du système



33

Blocs des programmes : L’automate met à disposition différents types de blocs qui

contiennent les programmes et les données correspondants. Selon les exigences et la

complexité du processus, il est possible de structurer le programme en différents blocs :

OB, FB et FC (fig.28).

OB : bloc d’organisation : Les OB sont appelés par le système d’exploitation en liaison

avec l’événement d’exécution du programme.

FC : fonction : Ce sont des blocs de code sans mémoire

FB : bloc fonctionnel : Ce sont des blocs de code qui

mémorisent durablement leurs paramètres d'entrée/sortie

dans des blocs de données.

DB : bloc de donner : Les blocs de donnée (DB) sont des

zones données du programme utilisateur qui contiennent des données

utilisateur.

Notre programme contient 4 blocs : (fig.28)(fig.29)

Main(OB1) : contient le programme principal

Auto(FC1) : contient le mode automatique

MAN(FC2) : contient le mode manuel

VARIATION VITESSE(FC3) : contient la commande des

variateurs des vitesses.

CYC-INT5(OB35) : contient le programme de procédure de

remplissage de réservoir.

On fait l’appel au bloc AUTO (FC1), MAN(FC2), VARIATION DE VITESSE(FC3)

(fig.30) dans le bloc Main(OB1) d’exécution cyclique du programme et l’affectation des

sorties. Il contient 31 réseaux.

Figure 28:blocs de

programme

Figure 30:appel de blocs

Figure 29:les éléments de programme



34

Le bloc AUTO(FC1) assure l’enchainement de système sans présence de l’opérateur, il

contient 12 réseaux.

Le comptage des carreaux se fait en intégrant deux décompteurs :

Décompteur SIMATIC (comptage de 6 carreaux dans la rangée) (fig.31)

Quand l'état logique passe de "0" à "1" à l'entrée

"s c1" (front montant) et que la valeur de

comptage actuelle est supérieure à "0", elle est

décrémentée de un. Si l'état logique à l'entrée

"X0" passe de "0" à "1", la valeur de comptage

prend la valeur de l'opérande "NB CARREAU".

" La valeur de comptage est remise à zéro quand

l'opérande "X4"ou S RESET est à l'état logique

"1".

Variable de décompteur :

Compteur CTU (comptage de nombre de

carreaux total fabriqué) (fig.32)

Description et graphique du compteur CTU

- CU : Entrée de comptage, lorsque l’état logique de

l’entrée CU passe de l’état 0 à l’état 1 (front montant), le

compteur est incrémenté de 1.

- R : Entrée reset, lorsque l’état logique de l’entrée R passe de l’état 0

à l’état 1, la valeur du compteur est forcée à 0 quelle que soit l’état de

l’entrée CU.

- PV : Réglage de la valeur du compteur.

- CV : Mot de mémento pour l’affichage de la valeur du compteur ou l’utilisation de la

valeur du compteur ailleurs dans le programme.

-Q: Q est à l’état logique 1 si la valeur de comptage actuelle (CV) est égale ou supérieure

à la valeur allouée à l’entrée PV. (CV≥PV)

Remarque : Le compteur CTU ne dispose pas de l’entrée LD (LOAD).

Attention !

Souvent, lorsque l’on transfert dans l’API un nouveau bloc fonctionnel système (SFB) on

oublie de transférer son bloc de donnée d’instance, ceci a pour effet de mettre l’API en

STOP, on peut utiliser un grand nombre de compteurs. Cependant il faut à chaque fois

Paramètre Déclaration Type de données Description

CD S C1 BOOL Capteur de présence carreaux

S X0 BOOL Initialisation de compteur

PV NB carreau WORD Nombre des carreaux chargés

R X4 +S reset BOOL Entrée de réinitialisation

CV Cv compt WORD Valeur de comptage actuelle

(hexadécimale)

Q sortie BOOL Etat du compteur

Tableau 8:variable de décompteur

Figure 31:décompteur Simatic

Figure 32:compteur CTU



35

leur assigner un DB différent ! On peut visualiser les DB créés, lors des appels des SFB,

dans TIA Portal sous le menu déroulant « Blocs de programme »

En générale le logiciel TIA met à disposition trois types de compteur :

Compteur (CTU : Compteur UP)

Décompteur (CTD : Compteur DOWN)

Compteur/Décompteur (CTUD : compteur UP/DOWN)

Si le nombre de carreaux compté est égale au nombre désiré, le moteur M1 attend une

durée configurée en secondes avant qu’il redémarre à nouveau c’est pourquoi un

temporisateur est ajouté à notre programme.

Temporisateur Ton :

La sortie de cette temporisation passe à « 1 » après une durée définie pour autant que son

entrée soit toujours à « 1 ». Aussitôt que l’entrée revient à « 0 », la sortie revient à

« 0 ».L’équivalent de cette temporisation est le relais temporisé à l’enclenchement.

Remarque :Lorsqu’une coupure de tension se produit lors de l’écoulement du temps, le

temps restant est sauvegardé, puis reprendra au retour de la tension pour autant que les

entrées IN et EN soient toujours à 1.

*ET = Elapse Time (Temps écoulé).

De même que Ton, TIA PORTAL offre autres

types de temporisateurs comme

Toff ,Tpulse qui sont couramment utilisées.

(Voir annexe 4)

Le contenue du bloc MAN(FC2) est le même que le bloc AUTO(FC1) mais en ajoutant la

condition bouton Start (doit être activé) pour passer d’une étape à un autre.

la variation de vitesse se fait au niveau du bloc VARIATION VITESSE(FC3) qui traite

les informations reçues du capteur de vitesse ou de simulateur de capteur de vitesse citués

à l’interface de visualisation , puis l’envoyer vers les variateurs de vitesses pour chaque

moteur.

Figure 33:chronogramme de compteur



36

Il y a different type de capteur de vitesse comme les codeurs de rotation , les capteur

analogiques , capteur à impulsion mais dans notre cas le capteur utilisé est un capteur

analogique car il est installé sur chaque moteur.

D’après l’association française de normalisation AFNOR un capteur analogique émet à

sa sortie un signal analogique qui varie de 0 à 10 VDC ou de -10VDC à + 10VDC ou de

0 à 20 mA ou de 4 à 20 mA, notre capteur émet à sa sortie un courant analogique variant

de 4 à 20 mA.

Remarque : ce capteur de vitesse doit être relié au module d’entrée/sortie analogique de

l’automate.

L’automate n’est pas capable d’interpréter un signal analogique c’est pour cela

le« Convertisseur A/N » est intégré dans le module analogique permettant de convertir

ce signal analogique en un signal numérique.

Les codes numériques sont nécessaires pour les rendre compréhensibles par le

programme d’un API. Le nombre de bit d’un convertisseur A/N défini le nombre de

codes numériques possibles et par conséquent sa résolution et donc la qualité du signal

converti.

Nous pouvons utiliser les blocs de conversion « mise à l’échelle » « SCALE » pour

mettre à l’échelle des valeurs analogiques. Ces blocs se trouvent dans le catalogue des

« instruction de base » à la rubrique « conversion ».

Pour le traitement des valeurs analogiques reçues des capteurs, les types de

données INT et REAL jouent un rôle important. En effet, les valeurs analogiques sont

présentes sous forme d'entiers au format INT et du fait des erreurs d'arrondi que l'on

rencontre avec INT, seuls les nombres à virgule flottante de type REAL sont utilisables

pour assurer un traitement précis.

Tableau 9:éléments de SCALE



37

La valeur entière (INT) appliquée à l’entrée est comprise entre 0 et 27648(si la plage de

mesure est unipolaire). Cette valeur INT de 27648 correspond à la valeur nominale d’un

courant de 20 mA et la valeur 0 à celle d’un courant de 0 mA.

Remarque : La valeur 27648 a simplement été sélectionnée en tant que valeur de la plage

normale maximale de tout signal analogique transféré à la CPU par un module analogique

Siemens. Cette valeur numérique est indépendante

de la résolution du module particulier analogique

utilisé (ce qui est une façon de normaliser tous les

redimensionnements des lectures analogiques dans

le processeur).

après la lecture et le traitement de valeur de vitesse

de moteur , une commande numerique à virgule

flottant compri entre 0 te 100 qui correspond au 0

tr/min et 3000 tr/min doit etre envoyeé au variateur

de vitesse afin de changer la vitesse de chacue

moteur ce pour cela on a on utilisé l’operation

« annuler la mise à l’echelle » ce qui est operation inverse

de SCALE autrement dit c est UNSCALE (fig.35)

Avec l'instruction "Annuler mise à l'échelle", nous annulons la mise à l'échelle en unités

physiques entre une valeur limite inférieure et une valeur limite supérieure du nombre à

virgule flottante au paramètre IN et nous le convertissons en nombre entier puis il est

converti en un courant analogique variant entre 4 à 20mA à l’aide de moduel

d’entré/sortie analogique afin d étre envoyé vers le variateur de vitesse de moteur.

L'instruction "Annuler mise à l'échelle" utilise l'équation suivante :

OUT = [ ((IN–LO_LIM)/(HI_LIM–LO_LIM)) ∗ (K2–K1) ] + K1

Les valeurs des constantes "K1" et "K2" sont déterminées par l'état logique du paramètre

BIPOLAR. Le paramètre BIPOLAR peut prendre les états logiques suivants :

Etat logique "1" : on suppose que la valeur du paramètre IN est bipolaire et se

situe dans une plage de valeurs allant de -27648 à 27648. Dans ce cas, la

constante "K1" a la valeur "-27648,0" et la constante "K2" à la valeur "+27648,0".

Etat logique "0" : on suppose que la valeur du paramètre IN est unipolaire et se

situe dans une plage de valeurs allant de 0 à 27648. Dans ce cas, la constante

"K1" a la valeur "0,0" et la constante "K2" la valeur "+27648,0".

Tableau 10:représentation des

valeurs analogiques

Figure 34:UNSCALE



38

Paramètre Déclaration Type de

données

Description

EN BOOL Entrée de validation

ENO BOOL Sortie de validation

IN Control speed REAL Valeur d'entrée dont la mise à l'échelle doit être

annulée pour obtenir une valeur entière

HI_LIM 100 REAL Valeur limite supérieure

LO_LIM 0 REAL Valeur limite inférieure

BIPOLAR bipolaire BOOL Indique si la valeur du paramètre IN est interprétée

comme bipolaire ou unipolaire. Ce paramètre peut

prendre les valeurs suivantes :

1: bipolaire

0: unipolaire

OUT SM vitesse INT Résultat de l'instruction

RET_VAL Erreur unscal WORD Informations d'erreur

Tableau 11:variable d'UNSCALE

L'opération MOVE est très utile afin d'échanger les

données avec l’interface de visualisation ainsi

l’affectation de la sortie analogique ,elle permet de

copier un nombre vers un autre. Il est possible de

copier une entrée vers une sortie, une entrée vers une

mémoire, une mémoire vers une sortie ou encore une

mémoire vers une mémoire.

Remarque : Il n’est pas possible de copier un nombre

d’une taille plus grande que la mémoire de

destination.

Exemple : Le transfert de IW0 => MB10 n’est par

exemple pas possible !

Figure 35:operation move



39

2) le reservoire d’eau :

Pour rendre la procédure de remplissage de

réservoir d’eau automatisé on a ajouté dans

notre programme un régulateur PID qui sert à

régler le niveau d’eau dans le réservoir de

manière automatique.

Ce régulateur PID est intégré dans

l’automate SIEMENS. Sa méthode de travail

se base sur l'algorithme PID du régulateur

d'échantillonnage à sortie analogique.

L'instruction CONT_C sert à la régulation de

processus de remplissage de réservoir. En

paramétrant ce bloc, nous pouvons activer ou

désactiver des fonctions partielles du

régulateur PID afin de l'adapter au système

réglé. En complément des fonctions de la

branche de consigne et de mesure,

l'instruction réalise un régulateur

PID opérationnel doté d'une sortie continue

pour contrôlé l’électrovanne .de plus il est

possible de modifier manuellement la valeur

de réglage en activant la bite « MAN_ON »et

on ajustant le paramètre d’entré « MAN »

Table de variable :

Tableau 12:variables de PID

Figure 36:regulateur PID



40

Schéma fonctionnel du régulateur :

Paramètres d'entrée de régulateur CONT_C :

Paramètre Type de

données

déclaration Description

COM_RST BOOL FALSE L'instruction possède une routine d'initialisation qui est

exécutée quand l'entrée "Démarrage" est à 1.

MAN_ON BOOL manon La mise à 1 de l'entrée "activation du mode manuel"

interrompt la boucle de régulation. C'est une valeur

manuelle qui est introduite comme valeur de réglage.

P_SEL BOOL P sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être

activées et désactivées individuellement. L'action P est

active quand cette entrée est à 1.

I_SEL BOOL I sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être

activées et désactivées individuellement. L'action I est


Figure 37:Schéma fonctionnelle du régulateur



41

D_SEL BOOL S sel Dans l'algorithme PID, les actions PID peuvent être

activées et désactivées individuellement. L'action D est


CYCLE TIME T#100ms Le temps entre deux appels du bloc doit être constant. Il est

indiqué par cette entrée.

CYCLE >= 1ms

SP_INT REAL Set point L'entrée "consigne interne" permet de spécifier une

consigne.

Les valeurs autorisées sont comprises entre 0et 100

PV_IN REAL Hmi entré ana Entré de capteur ultrason.

Les valeurs comprises entre 0 et 100

MAN REAL manuel Cette entrée sert à introduire une valeur manuelle

Les valeurs sont comprises entre et 100

GAIN REAL gain L'entrée "Coefficient d'action proportionnelle" indique le

gain du régulateur.

TI TIME ti L'entrée "Temps d'intégration" détermine la réponse

temporelle de l'intégrateur.

TI >= CYCLE

TD TIME td L'entrée "Temps de dérivation" détermine la réponse

temporelle du dérivateur.

TD >= CYCLE

LMN_HLM REAL Lmn h La valeur de réglage possède toujours une limite supérieure

et inférieure. L’entrée "Limitation supérieure de la valeur

de réglage" indique sa limitation supérieure.

LMN_LLM REAL Lmn l La valeur de réglage possède toujours une limite supérieure

et inférieure. L’entrée "Limitation inférieure de la valeur de

réglage" indique sa limitation inférieure.

Tableau 13:Paramètres d'entrée de régulateur

Paramètres de sortie de régulateur CONT_C :

Paramètre Type de

données

Valeur par

défaut

Description

LMN REAL lmn Valeur de sortie de correcteur qui commande

l’electrovanne analogique Tableau 14:Paramètres de sortie de régulateur

Remarque : L'instruction CONT_C dispose d'une routine d'initialisation exécutée

lorsque le paramètre d'entrée COM_RST = TRUE. Au moment de l'initialisation,



42

l'intégrateur est mis sur la valeur I_ITVAL. Toutes les autres sorties sont mises à zéro.

Après exécution de la routine d'initialisation, il faut mettre COM_RST = FALSE.

Très important : Les valeurs des blocs de régulation ne sont

calculées correctement que si le bloc est appelé à intervalles réguliers.

C'est pourquoi il convient d'appeler les blocs de régulation dans un

OB d'alarme cyclique (OB 30 à OB 38). Vous spécifiez le temps

d'échantillonnage au paramètre CYCLE.

Remarque : Lorsque nous appelons l'instruction CONT_C comme

DB multi instance, un objet technologique n'est pas créé. Nous ne

disposons pas d'une interface de paramétrage et de mise en service. Nous devons

paramétrer CONT_C directement dans le DB multi instance et le mettre en service via

une table de visualisation (fig.38)

Figure 38:visualisation des paramètres de PID



43

VI. Câblage :

1) Câblage de module d’entré :

2) Câblage de module de sortie :

Figure 29:cablage des éléments

des sorties



44

3) Câblage des modules analogique :

(Voir annexe 5)

Figure 28 : câblage des entrés

Figure 30:cablage des entres/sorties

analogique



45

VII. Etude économique :

Les équipements nécessaires pour réaliser notre projet et qui n’existent pas dans le

magasin des pièces d’échanges de l’usine sont : une API S7-416-3, un capteur ultrason

analogique de niveau d’eau pour le réservoir et une électrovanne à commande

analogique.

Prix de l’API s7-416-3PN/DP 6499 eur

Prix de l’électrovanne analogique 79.9eur Prix de capteur ultrason Siemens 90eur

Prix totale des équipements sera 6668.9 euro

VIII. Conclusion :

Le TIA Portal (Totally Integrated Automation portal) optimise l’ensemble des

procédures au niveau planification, machine et processus. Son interface utilisateur

intuitive, ses fonctions simples et sa transparence totale des données le rendent

extrêmement convivial ce qui rendra la programmation de notre projet très facile.



46

Chapitre 3 : supervision

Objectif :

Présentation de LabVIEW

Présentation des protocoles de communication avec LabVIEW

présentation des interfaces de notre application de supervision



47

I. Introduction

Dans ce chapitre on présente les interfaces graphiques de supervision réalisées par le

logiciel LABVIEW avec lequel nous pouvons visualiser et contrôler les paramètres de

système.

II. Le logiciel LABVIEW :

1) Introduction a LabVIEW :

(Contraction de Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) est le cœur

d’une plate-forme de conception de systèmes de mesure et de contrôle, basée sur un

environnement de développement graphique de National Instruments. Le langage

graphique utilisé dans cette plate-forme est appelé « G ». Créé à l’origine sur Apple

Macintosh en 1986, LabVIEW est utilisé principalement pour la mesure par acquisition

de données, pour le contrôle d’instruments et pour l’automatisme industriel. La plate-

forme de développement s’exécute sous différents systèmes d’exploitation comme

Microsoft Windows, Linux et Mac OS X. LabVIEW peut générer du code sur ces

systèmes d’exploitation mais également sur des plates-formes temps réel, des systèmes

embarqués ou des composants reprogrammables FPGA. La dernière version de

LabVIEW est sortie en août 2015. Le diagramme de LabVIEW est lié à une interface

utilisateur graphique nommée face-avant. Les programmes et sous-programmes sous

forme d’icônes sont appelés des instruments virtuels (VI) et les fichiers source enregistrés

sur disque ont l’extension de nom de fichier .VI.

2) Objectif de l’interface LabVIEW

Dans ce projet, on utilise LABVIEW qui consiste à :

- contrôler et surveiller notre système.

-Représenter les données acquises par des graphes.

-Conserver ces données en fichier lorsque l’application est fermée

-Gestion des utilisateurs de l’application LABVIEW.

- Le nombre d’heure de fonctionnement du système

- La consommation énergétique de chaque moteur et du système total

-Calculer le prix de l’énergie consommée par le système en temps réel.

-modifier le paramètre de correcteur PID (pour le réservoir)

- Gestion des alarmes du système

3) Modules LabVIEW nécessaires :

Pour mener à ce travail on doit ajouter des toolkits LabVIEW qui sont distribués

séparément :

Real Time : module pour la programmation temps-réel

Datalogging and Supervisory Control : pour le développement de superviseur

pour les automates programmables industriels (Siemens, Télémécanique,

Mitsubishi...)

Touch Panel : gestion avancée des écrans tactiles



48

NI OPC SERVER : assure la connectivité à une grande variété de dispositifs

d'automatisation industrielle et réseau industriel

PID control and fuzzy logic : toolkit pour la régulation PID et logique floue

4) Constitutions de notre projet LabVIEW

La fenêtre ci-contre présente les éléments de notre projet LabVIEW crée :

III. Communication avec LABVIEW :

Pour échanger les donner d’une manière synchronisée entre l’API et LABVIEW il faut un

server et un client ce pour cela il existe NI OPC SERVER (fig.39).

NI OPC SERVER : OPC est une interface standard pour communiquer entre de

nombreuses sources de données, du matériel de laboratoire, les appareils du système de

test, et les bases de données. Pour atténuer les efforts de duplication dans l'élaboration de

protocoles spécifiques à l'appareil, éliminer les incohérences entre les périphériques,

fournir un soutien pour les modifications des fonctionnalités du matériel, et d'éviter les

conflits d'accès dans les systèmes de contrôle industriel, la Fondation OPC a défini un

ensemble d'interfaces standard qui permettent à tout client d'accéder à un OPC- appareil

compatible. La plupart des fournisseurs de dispositifs d'acquisition et de contrôle des

données industrielles, telles que les automates Programmables (PLC) et des contrôleurs

d'automatismes programmables (PAC), sont conçus pour fonctionner avec la norme OPC

Fondation.



49

NI OPC SERVER communique avec l’API d’une manière indirecte à l’intermédiaire de

logiciel NetToPLCsim (fig.40).

NetToPLCsim : NetToPLCsim nous permet d'utiliser la communication réseau avec le

PLC-Simulation S7-PLCSIM, en utilisant l'interface réseau de l'ordinateur TCP/IP sur

lequel la simulation est en cours d'exécution. Par exemple, nous pouvons tester notre

application client avec S7-PLCSIM, sans un automate réel(PLC).

NetToPLCsim supporte la plupart des fonctions qui sont prises en charge par S7-

PLCSIM, comme:

Variable : lecture et l'écriture des zones de données

Bloquer de service : téléchargement du programme, bloc de programme en ligne.

Bloquer les messages spécifiques avec Alarme.

Figure 39:NI OPC SERVER



50

1. Nom unique pour la station

2. Adresse IP de l'interface LAN où ce

serveur doit être accessible

3. Adresse IP de l'PLC Sim

4. Rack / position de l'emplacement de

la CPU il est possible de se connecter à

TIA-Portal PLCSIM pour 1200/1500

CPU

5. Si cette option est cochée les TSAP-

paramètres de côté client et le rack / Slot

doivent être compatibles

Très important : il faut Démarrez

Nettoplcsim avec les droits

administratifs, et si un message

apparaisse qui contient « GET PORT

102 » choisi oui.

Port 102 : port de communication

standard pour les API SIEMENS via

TCP/IP

Le protocole Ethernet TCP/IP conçu pour l’échange de données entre PLC Sim ---

Nettoplcsim et Nettoplcsim---NI OPC SERVER

IV. Les protocoles de communication :

1) TCP/IP :

Le protocole Ethernet TCP/IP s’est aujourd’hui imposé comme standard utilisé dans

l’industrie. Il est conçu pour l’échange de données dans un réseau local (LAN) et peut

également communiquer avec d’autres réseaux ainsi qu’avec Internet. Pour

l’identification des abonnés du réseau, une adresse IP univoque est attribuée à chaque

station d’abonné.

Figure 40:NETtoPLCsim



51

PLC Sim (v5.4) est une automate virtuel (comme WINPLC ENGINE) de SIMATIC pour

la simulation de API SIEMENS seulement S7-300 et S7-400. La communication avec le

programme crée par TIA PORTAL se fait via le PROFINET (fig41).

2) Profinet :

Représente une extension d’Ethernet TCP/IP et permet de

communiquer jusqu’au niveau de terrain. Complété d’un

protocole industriel, Ethernet classique a fait l’objet de

nouveaux développements qui ont abouti au protocole

PROFINET (PROcess Fields EtherNET). Les données des

applications en temps réel standard sont transférées avec le

protocole standard TCP/IP. Grâce au protocole

supplémentaire (protocole industriel), les données d’entrée et

de sortie peuvent être traitées beaucoup plus rapidement, le

Profinet est de ce fait capable de traiter les données en temps

réel.

3) Communication wifi avec Tablette :

Avec NI OPC SERVER on peut également communiquer LabVIEW avec un smartphone

ou une Tablette via le wifi en utilisant l’application Android DATADASHBORD qui

nous permet de crée des interfaces graphique afin de superviser un système automatique.

Ce pour cette raison on a créé les interfaces suivantes de notre projet :

Figure 41:configuration Profinet

Figure 44:iterface pour controle

du vitesse des moteurs Figure 42:interface pour

simulation des capteurs de la

vitesse

Figure 43:interface principale

pour contrôle du systeme



52

4) Synoptique de communication :



53

V. Interfaces de l’application :

Interface 1 : « USER »

Pour la gestion d’utilisateur,

nous avons créé seulement

deux utilisateurs :

Mohsen

Cortex

Interface 2 : « Supervision de

système » :

Supervision de chaine d’entrer

four.

Interface 3 : « contrôle »

visualisation et suivie d’étapes

de système

Test et simulation des capteurs

de système

Interface 4 : « Moteurs »

Contrôle la vitesse de

chaque moteur triphasé de

système.

Simulation des capteurs de

vitesse lie au rotor de

chaque moteur.

Alarme est déclencher si

un moteur tombe en panne



54

Interface 5 : « Energie » :

la consommation

d’énergie pour chaque moteur

le temps de

fonctionnement

choix d’unité d’énergie

soit en joule ou en w/h

Interface 6 : « Statistique » :

la durée totale de

fonctionnement de

notre système

énergie totale

consommé par notre

système avec prix en

DT

nombre de panne

pour chaque moteur

Interface 7 : « PID RES » :

supervision de réservoir d’eau

contrôle de vanne LCV101

automatique ou manuelle

choix de PID LabVIEW ou

PID API

Simulation d’un réservoir

virtuel

Alarme de niveau critique de

réservoir d’eau.

Interface 8 : « INFO » :

Contient des informations

supplémentaires sur notre

projet :

Titre

Société

Encadreur

Etudient

Parcoure



55

1) Interface principale :



56

Diagramme de cas d’utilisation

2) Interface USER :

Si le nom d’utilisateur et mot de passe sont correcte un message apparaisse dans le champ

USERNAME « valide » et l’indicateur REMEBRE ME va s’allumer en vert.

Diagramme d’utilisation :



57

3) Interface CONTROL :

Important : il faut activer le mode TEST pour pouvoir simuler les capteurs.



58


4) Interface MOTEURS :

Cette interface rend la configuration de vitesse a tous moment qui l operateur veut. La

vitesse allant de 0% à 100% ce qui correspond de 0 tr/min à 3000 tr/min.

Remarque : si le bouton n’est pas active les moteurs tourne à la vitesse

configure par défaut.




59

Si la vitesse de moteur choisie est différent a 0 et le bouton RUN active c’est à dire la

valeur de vitesse configurer est envoyer vers le variateur de vitesse et le capteur de

vitesse lue au rotor de cette moteur indique 4 mA au sortie qui signifie le moteur est en

arrêt ou l’arbre moteur est bloquée implique l’enclenchement d’une alarme visuelle et

sonore pour alerter l’opérateur qu’il y a un moteur en panne.

Remarque : La valeur 27648 a simplement été sélectionnée en tant que valeur de la plage

normale maximale de tout signal analogique transféré à la CPU par un module analogique

Siemens.

Cette valeur numérique est indépendante de la résolution du module particulier

analogique utilisé (ce qui est une façon de normaliser tous les redimensionnements des

lectures analogiques dans le processeur).

5) Interface Energie :

Interface pour compter l’énergie consommée par chaque moteur pendant le

fonctionnement. L'énergie électrique consommée par un appareil est égale au produit de

sa puissance P consommée par la durée t de son fonctionnement : E=P*t

La technique utilisée pour calculer la consommation d’énergie pour chaque moteur sur

LABVIEW est innovante par nous, elle est baser sur le compteur de temps seulement,

aucun équipement de comptage d’énergie utiliser.



60


Unités d'énergie

Unité légale d'énergie (système international)

P est exprimé en watt (W) E est exprimée en joule (J)

t est exprimée en seconde (s)

Unité usuelle d'énergie électrique

P est exprimée en watt (W) E est exprimée en watt-heure (Wh)

t est exprimée en heure (h)

1 Wh = 3600 J



61

Très important : Notre technique est testée sur les plans réels durant une heure avec un

seul moteur triphasé en présence d’un compteur d’énergie électrique numérique portable.

La plaque signalétique de moteur testé :

Le moteur triphasé a une puissance 1500 w (indiqué sur ca plaque signalétique), coupler

en Etoile et tourne a ca vitesse nominal à vide pendant 22 minutes. A la fin de cette

expérience nous collectons le résultat.

Les résultats : le compteur d’énergie numérique indique une consommation de 553.4 w/h

par contre notre technique indique une consommation de 551.7 w/h.

Remarque : la différence entre les valeurs trouvées (1.7 w/h) à cause de l’arbre moteur

qui fait beaucoup de bruit due au frottement des roulements par suite l’augmentation de

consommation d’énergie.

Le principe de notre technique est de multiplier le temps de fonctionnement par la

puissance, ce pour cela on utiliser de compteur pour la compter les seconde de

fonctionnemnet .



62

Ensuit cette durer de fonctionnement sera multiplier par la puissance électrique de moteur

puis on ajoute la valeur ancien d’énergie calculé s’il y a. donc on a conservé ces valeurs

même l’application est rouvert.

6) Interface statistique :

Interface pour calculer le prix d’énergie totale consommer par notre système et affiche

le nombre de pannes pour chaque moteur.

Le Nombre de carreau total est calculé à l’aide d’un compteur de l’automate. L’énergie

totale consommée est la somme d’énergie de chaque appareil électrique intégré dans le

système.

Diagramme d’utilisation:



63

Remarque : l’arrêt de l’application ne cause pas la perte de donner, car ils sont conservé

dans un fichier :

Pour la réinitialisation, stopper l’application,

entre le code 1234 puis clique sur

Ce fichier est créé lors de

l’exécution de l’application à

l’aide des icônes LabVIEW comme :

Remarque :les donnees enregistres dans le fichier sont des chaines de caracteres donc il

est obligatoirement de les convertis en des valeur dicimales pour la manupilation puis

inversement pour l enregistrer a nouveau .



64

7) Interface PID RES :


L’asservissement de niveau d’eau dans le réservoir nécessite un régulateur industriel qui

permet d’effectuer un asservissement en boucle fermée ce pour cela LabVIEW dispose a

ca bibliothèque des régulateur PID des diffèrent algorithme. On a intégré PID où le

contrôle de cette PID se fait manuellement ou automatiquement.

Notre correcteur PID agit de trois manières :

Action proportionnelle : l'erreur est multipliée par un gain kC

action intégrale : l'erreur est intégrée et divisée par un gain Ti

action dérivée : l'erreur est dérivée et multipliée par un gain Td

Ces trois paramètres sont introduits par le

champ de PID :



65

Très important : il faut appuis sur le bouton avant de valider les

paramètres de PID (KC, Ti, Td) .pour des raisons de sécurité on a créé un system virtuel

pour simulée la réponse d’un réservoir réel.

Cette système virtuel est appelée PLANT (VI de LabVIEW)

qui on a utilisé pour simuler la réponse réel de notre réservoir.

SI le niveau d’eau dans réservoir dépasse la limite supérieure

92% et la limites inferieur 10% une alarme sonore va être

enclenche et couleur bleu de niveau d’eau dans le réservoir

devient rouge et clignotante pour alerter ainsi la motopompe sera en arrêt afin d’éviter les

risque de défiance de motopompe.

La vanne de sortie sert à l’écoulement de l’eau vers l’utilisation.

Ce bouton nous permet de choisir le régulateur par défaut, soit le PID de LABVIEW

soit le PID de l’automate de Siemens. C’est un avantage pour l’utilisateur s’il veut

charger ou modifier le programme de notre chaine d entré four qui est intégré dans la

même automate sans l’arrêt de l’asservissement de niveau pour le réservoir.



66

8) Interface INFO :

Et finalement l’interface qui contient le titre de notre projet et des informations

supplémentaires sur nous (programmeur de l’application) :




67

VI. Diagramme d’utilisation :



68

VII. Diagramme des classes et des interfaces

le diagramme suivant represennte les classes et les interfaces qui constituennt notre

application :

VIII. Conclusion :

LabVIEW est la nouvelle génération de supervision industrielle (SCADA) ces avantages

de programmation graphique pour le développement, acquisition, contrôle et

enregistrement des données. Ainsi c’est un outil très puissant pour communiquer aux

contrôleurs logiques programmables (PLC) et les automates programmable industriel

(API).de plus il offre des moyens pour la gestion des bases de données, gestion des

alarmes et des événements, et de créer des interfaces homme-machine (IHM).



69

Conclusion général

Dans le cadre de ce projet de fin d’études, on s’est intéressé à la conception et la

réalisation d’un système de supervision d’une chaine d’entrée four et un réservoir d’eau,

qui constitue une plateforme d’acquisition des données provenant des capteurs des chaine

et réservoir et de les traiter puis afficher les résultats dans une interface graphique.

Pour la réalisation de ce projet, on a recouru les outils de simulation et de programmation

LabVIEW et TIA PORTAL pour mettre en œuvre le système.

Pour débuter, il s’est avéré nécessaire d’étudier la chaine ainsi le réservoir. Suite à cette

première étude et en se basant sur les consignes du cahier des charges, on est arrivé à

concevoir les constituants nécessaires de notre système superviseur.

Afin de bien s’assurer de l’atteinte des spécifications, on a simulé plusieurs fois le code

de l’application avec l’outil PLCsim de simulation de l’API Siemens aussi on a réalisé

un essai avec un compteur d’énergie numérique.

Ainsi, on a pu mener notre travail à terme. Cependant, des améliorations de l’application

peuvent être envisagées. En effet, on peut modifier notre système de façon qu’il devien

capable de prendre des décisions et d’envoyer des consignes à des actionneurs. De plus

on peut ajouter à une option d’émission des notifications à travers l’internet en se

connectant à des serveurs, afin que le responsable reçoive des informations à distance par

exemple des alarmes.

Ce projet de fin d’étude était une occasion pour appliquer des connaissances acquises en

matière de programmation, de gestion et de planification des différentes tâches du projet.

Ce travail présente pour nous une première expérience dans un domaine vaste et

complexe qui est les systèmes automatique. En fait, ce projet a été très bénéfique en

matière d’acquis techniques et en matière de confrontations de problèmes réels en

interaction avec l’informatique.

Ce projet de fin d’étude a représenté pour moi une opportunité pour exploiter mon

potentiel en termes de connaissances en automatisme industriel, c’est une expérience et

un point d’appui dans ma future vie professionnel



70

Bibliographie 1) Ouvrage :

[1] « Automatismes industriels », William bolt, bibliothèque iset Rades.

[2]« TIA PORTAL manuel d’utilisation», Siemens

[3]«CPU 416 user manuel», Siemens

[4]« LabVIEW user manuel », National instrument

[5]« LABVIEW PID Control Toolkit User Manual » National instrument

[6]« Ni OPC SERVER user manuel”, National instrument »

2) Nétographie

[7] .http://www.ni.com (site LABVIEW)

[8].http://www.Siemens.com

[9] .www.typonrelais.com (site du logiciel de saisie des schémas d’installation électrique

BT-MT-HT : WINRELAIS)

[10] .http://www.realgames.pt (site du logiciel de simulation des systèmes industrielle en

3d : FACTORY IO)

[11] .http://www.mhg-tools.com (site des logiciels de programmation API Siemens)

[12] .https://www.youtube.com/channel/UCaEEm-0s0x3MHg9jzFcHuQQ (chaine

YouTube des API Siemens)

3) Logiciels

[13] TIA PORTAL (environnement de programmation et supervision des API Siemens)

[14] LABVIEW (langage de programmation graphique et supervision industrielle)

[15 NI OPC SERVER (logiciel de partage des variables entre interface graphique et PLC)

[16] NETTOPLCSIM (serveur des variables de PLCsim vers NI OPC SERVER)

[17] PLCSIM (automate virtuel de Siemens)

[18] EDIT GRAPH (éditeur de GRAFCET)

[19] Simatic manager step7(programmation ladder de API Siemens S200/s300/S400)

[20] WIN RELAIS, XRelais (logiciel de saisie des schémas d’installation électrique BT-

MT-HT)

[21] WIN PLC ENGINE (automate virtuel de MHG-Edition)

[22] FACTORY IO (logiciel de simulation du système industriel en 3d)

[23] VIRTUAL BOX (utilisé pour générer une adresse IP virtuelle fixé pour NI OPC

SERVER)

[24] CAMTASIA STUDIO (logiciel de capture écran)

[25] WINDOWS CAPTURE (outil de capture de Windows)

[26] starUML(logiciel de création de diagramme des classes)

http://www.siemens.com/

http://www.realgames.pt/

https://www.youtube.com/channel/UCaEEm-0s0x3MHg9jzFcHuQQ



71

ANNEXES



72

ANNEXE 1

Sélecteur de mode

MRES = Effacement général (Module Reset)

STOP = Arrêt : le programme n’est pas exécuté.

RUN = Le programme est exécuté : accès en lecture seule avec une PG.

Signalisation d’état (LED)

SF = Signalisation groupée des défauts : défaut interne de la CPU ou d’un module avec

fonction de diagnostic.

BATF = Défaut de pile : pile à plat ou absente.

DC5V = Signalisation de la tension d’alimentation interne 5 V

FRCE = Forçage : signalisation indiquant qu’une entrée ou une sortie au moins est

forcée.

RUN = Clignotement à la mise en route de la CPU, allumage continu en mode Run.

STOP : - Allumage continu en mode Stop

Clignotement lent lorsqu’une requête d’effacement général est lancée (par ex. en cas

de retrait de la carte mémoire en cours d’exploitation)

- Clignotement rapide lorsqu’un effacement général est en cours

Variables :

Dans les systèmes automatisés, la notion de bit, byte, Word ou double Word est souvent

utilisée. Il est donc nécessaire de connaître la signification de ces termes.

Bit : Un bit correspond à une position ou un caractère binaire. Il s’agit de la plus petite

unité en matière d’information et elle n’admet que l’un des deux états suivants : "0" ou

"1". Plusieurs bits peuvent être regroupés sous la forme d’unités plus importantes.

Byte (ou octet) : Un byte est une unité de 8 bits. Il est utilisé par exemple pour regrouper

les états logiques de 8 entrées ou de 8 sorties.

Word (ou Mot) : Un Word se compose de 2 bytes, soit 16 bits. Un mot permet de

regrouper 16 entrées ou 16 sorties.

Double Word (ou double mot) : Un double Word se compose de 2 mots, ou 4 bytes, ou

32 bits. Un double mot est la plus grande unité qu’un automate soit capable de traiter.

Résumé:



73

- 8 bits = 1 byte

- 16 bits = 2 byte = 1 Word

- 32 bits = 4 byte = 2 Word = 1 double word

Type

symbolique

Type Valeur min Valeur max Mémoire

requise

bo BOOL FALSE ou « 0 » TRUE ou « 1 » 1/8 bit

by BYTE 0 255 8 bit

wo WORD 0 65535 16 bits

dw DWORD 0 4294967295 32 bits

si SINT -128 127 8 bits

us USINT 0 255 8 bits

in INT -32768 32767 16 bits

ui UINT 0 65535 16 bits

re REAL ~ -3.402823 x 1038 ~ 3.402823 x 1038 32 bits

ti TIME T#0ms T#71582m47s295ms 32 bits

ch CHAR -128 127 8 bits

tr TIMER Temporisation

cr COUNTER Compteur

Tableau 15:variables API

Adressage:

Avant de commencer à programmer, il est très important de connaître l’adressage d’un

automate. L’adressage permet de connaître le nombre d’entrées / sorties à disposition, le

genre d’entrée (rapide ou standard), le genre de byte, entier ou double entier que l’on va

pouvoir former



74

ANNEXE 2

Comparaison de différents systèmes et IDE (interface de développement)

Gamme d’API SIEMENS



75



76

ANNEXE 3

Pour commencer à utiliser TIA PORTAL il faut créer un projet.

La création d’un projet commence toujours par la configuration du

matériel.La configuration du matériel revient à lister tous les

modules présents dans le projet. Par exemple l’alimentation, le

CPU, les entrées-sorties, les modules de communications, tous ces

éléments se trouvent dans la bibliothèque du projet.

Double-cliquer sur l'icône de TIA portal puis sélectionner :

« Créer un projet », Entrer le nom du projet Le chemin et l'auteur

Cliquez sur « Créer »

Lorsque le projet est créé, cliquez

sur

« Vue du projet »

Sélectionner « Ajouter un appareil » Sélectionner « Contrôleurs »

Jusqu'ici la procédure est la même pour tous les automates.

Dans le dossier « Projet », vous trouvez les objets requis dans le

projet. Parmi ces objets figurent les éléments suivants :

Le CPU utilisé

Le programme

Information sur le programme



77

Les onglets affichés sur la droite de l’écran peuvent être ouverts

ou fermés à tout moment. Les onglets disponibles à l’écran sont fonction des

produits installés et de l’objet ouvert dans la fenêtre de travail ou en cours de

traitement. Ces onglets permettent d’exécuter différentes actions :

• Catalogue du matériel : Il contient les composants matériels disponibles,

comme la CPU, les modules, etc.

• Outils en ligne : Lorsqu’une liaison en ligne est établie, des informations en ligne

et des données de diagnostic peuvent être consultées

(le temps de cycle actuel de la CPU ou la configuration de la mémoire de travail

et de chargement dans la CPU). Par ailleurs, la CPU peut être basculé en mode

STOP et RUN.

• Tâches : Cet onglet permet d’accéder aux fonctions classiques des différents

éditeurs : chercher/remplacer des variables, des instructions, etc.

• Bibliothèques : Pour enregistrer des objets susceptibles d’être réutilisés, il faut

utiliser les bibliothèques locales (relatives au projet) et globales.

Elles permettent de mémoriser et de réutiliser (copier) des objets de tout

type (stations complètes, blocs, listes de variables, etc.).

• Simulation :

On peut simuler des pupitres opérateurs et des CPU du S7-300 / 400,

mais pas celles du S7- 1200. La simulation porte sur le matériel sélectionné dans

le navigateur du projet.

Ensuite pour la configuration matérielle, ouvrir le catalogue du matériel puis glisser et

déposer le module choisi à l’emplacement indiqué.

Pour TIA Portal, la table des variables est « l’outil » qui permet de créer un adressage

symbolique. Une fois la table ouverte, il suffit de saisir un identificateur symbolique pour

chaque variable

.



78

ANNEX 4



79

Annexe 5



80

INDEXE

Améliorations, 24

API, 21

API S7-416-3, 44

Atomisation, 14

AUTO/MAN, 27

bouton poussoir, 18

Câblage, 42

Compteur CEI, 33

Compteur SIMATIC, 33

CONT_C, 38

Convertisseur A/N, 35

CPU 416-3 PN/DP, 22

CTD, 34

électrovanne, 44

Equations, 27

étape, 28

Four, 17

gain, 40

GRAFCET, 19

Grafcet conduit, 27

l’association française, 35

LADDER, 30

LGV (véhicule à guide laser), 16

Matière première, 13

mémento, 30

module analogique, 35

MOVE, 37

multi instance, 41

OB, 32

OMRON, 20

PID, 38

Prix, 44

REA, 35

REAL, 40

remplissage, 20

réservoir, 29

ROTOSCREEN, 16

salle de contrôle, 29

SCALE, 35

Set point, 40

solutions, 20

supervision, 45

Table d’affectation, 31

Table de variables, 31

TIA PORTAL, 22

Ton, 34

Une chaine à rouleaux, 18

unipolaire, 36

VARIATION DE VITESSE, 33

visualisation, 41

WINCC, 22



81