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République Algérienne Démocratique et Populaire
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE D'AHMED DRAYA-ADRAR-
FACULTE DES SCIENCES ET DE TECHNOLOGIES
DEPARTEMENT DES SCIENCES ET DE TECHNOLOGIES
MEMOIRE
Présenté pour l’obtention du diplôme de
Master en En Electrotechnique
Option: commande électrique
Présenté par :
SOUDDI Hafssa
Sur le Thème :
Soutenue en Septembre 2020 devant le jury:
Mr. , Université d’Adrar Président
Mr. A .BOURAIOU
Maitre de recherche B , URERMS ADRAR Encadreur
Mr. , Université d’Adrar Examinateur
Etude d’automatisation et supervision du
système chaudière dans une turbine à gaz
au central électrique d’Adrar
REMERCIEMENTS
Je remercie Dieu tout-puissant de m'avoir donné patience, santé, volonté,
confiance et foi ce qui m'a conduit à la réalisation et au couronnement de ce
projet.
Je voudrais exprimer mes remerciements distingués:
À mon encadreur Dr. Bouraiou Ahmed pour avoir eu l'honneur de
superviser mon travail.
Je suis très reconnaissante de veiller qu’il soit développé, sans économiser
votre temps, vos conseils et vous guider.
Je remercie chaleureusement les membres du jury d'avoir consacré leur
temps à lire ce manuscrit, d'avoir accepté le jugement et évalué ce travail.
Aussi je tiens à remercier chaleureusement tous les employés du Centre de
production d'électricité ADRAR, en particulier: le directeur de l'unité Bouaza Abdullah,
qui m'a ouvert la porte pour atteindre cet objectif souhaité, ainsi que ceux
qui m'accompagnent, M.ABBA Ramadan et M. BEN MUBARAK Moubarak, qui m'ont permis de connaître tous les détails
nécessaires pour mener à bien ce projet, en plus de leurs conseils pour moi.
Je tiens à remercier mes parents et sœurs pour leur dévouement et
Leurs encouragements constants jusqu'à ce que j'atteigne cette
étape de ma carrière universitaire.
À partir de ce travail, j'exprime ma profonde gratitude à toutes les personnes
qui m'ont aidé de près ou de loin.
Sincères remerciements à tous
DEDICACE
Au soleil: ma maman bien-aimée
Sur la lune: mon père compatissant Aux sept planètes: mes chers frères
Aux chers: l'épouse de mon cher frère Aux étoiles: les enfants de ma chère famille
*Asinat * Bara'a * Nada *Louay * Firas * Fouad Vers la huitième planète: ma copine
et mon compagnon d'âme sœur DJAMILA.F
HAFSSA.SD
RESUME
Abstract
Industrial automation plays a very important role in the industry today.
The transition from traditional machine control of programs control contributes to increasing
productivity very quickly and with precise specifications, diagnosis of malfunctions and speed of
maintenance through a monitoring system integrated with any automated system, all according to
certain standards and characteristics without human intervention (labor dilation).
Today, high-performance controls called, logically programmable controllers (PLC) are all subject
to testing by automation giants.
In this note I propose a solution based on the design of a control and control system for a gas
turbine boiler system by relying on the Siemens programming machine s7-300, with the help of
software STEP7 and WINCC, to compensate for the current system.
Keywords: s7-300 programming machine, supervision, boiler, human machine interface, fault
alarm.
ملخص:
تلعب الأتمتة الصناعية دورا مهما في الصناعة في عصرنا الحالي .
كبيرة وبمواصفات دقيقة إن الانتقال من عملية التحكم التقليدي بالآلات إلى تحكم مبرمج يساهم في زيادة الإنتاجية بسرعة
،تشخيص الأعطال والسرعة في صيانتها عن طريق نظام مراقبة مدمج مع أي نظام مؤتمت ،كل هذا وفق معايير
وخصائص معينة دون تدخل الإنسان )تخفيف اليد العاملة (.
خاضعة لاختبارات من ميعهاج (PLCمنطقيا)تستخدم أجهزة التحكم العالية الأداء تسمى المتحكمات القابلة للبرمجة اليوم
.شركات عملاقة في مجال الأتمتة
ك بالاعتماد على آلة في هذه المذكرة أقترح حلا يعتمد على تصميم نظاما للتحكم والمراقبة لنظام مرجل لتوربين الغاز وذل
نظام الحالي. لتعويض الWINCC وSTEP 7 بالاستعانة بالبرمجيات S7-300 برمجة سيمنس
،واجهة الآلة البشرية،خلل إنذار. مرجل ،مراقبة ،s7-300الكلمات المفتاحية: آلة البرمجة
Résumé L’automatisation industrielle joue aujourd’hui un rôle très important dans l’industrie.
La transition du contrôle traditionnel de la machine au contrôle programmé contribue à augmenter
la productivité très rapidement et avec des spécifications précises, le diagnostic des
dysfonctionnements et la vitesse de maintenance grâce à un système de surveillance intégré à
n’importe quel système automatisé, le tout selon certaines normes et caractéristiques sans
intervention humaine (dilution du travail).
Aujourd’hui, les contrôles hautes performances appelées contrôleurs programmables logiquement
(PLC) sont tous soumis à des tests par les géants de l’automatisation.
Dans ce mémoire je propose une solution qui consiste à la conception d'un système de commande
et de supervision pour un système chaudière de la turbine à gaz au niveau de centrale électrique
Adrar, à base d'un automate programmable Siemens S7-300 à l'aide des logiciels STEP7 et
WINCC, en remplaçant le système actuel.
Mots -clés: Automate S7-300, supervision, chaudière, interface homme-machine, alarme défaut.
SOMMAIRE
Sommaire
Liste des Abréviations
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale ...................................................................................................................... 1
Préambule:Description du central électrique ADRAR (CEA) et les turbines à gaz (TG).
Chapitre 1 Les automates programmables industriels(API)
1.1 Introduction ...................................................................................................................................... 12
1.2 Automatisation ................................................................................................................................ 12
1.2.1 Historique ................................................................................................................................. 12
1.2.2 Définition de l’automatisation ................................................................................................ 12
1.2.3 L’objectif de l’automatisation ................................................................................................ 12
1.2.4 Les fonctions d’un système automatisé.................................................................................. 13
1.2.5 L’architecture de l’automate ............................................................................................... 13
1.2.5.a Structure interne ...............................................................................................................
14
1.2.5.b Structure externe ................................................................................................................... 14
1.2.6 Les modules des entres et des sorties tout ou rien/Analogique ..................................... 16
1.2.6.a Les modules E/S tout ou rien (TOR)...................................................................................... 16
1.2.6.b Les modules E/S Analogique ............................................................................................ 16
1.2.7 Les avantages de l’automatisation ............................................................................. 16
1.3 Les types des commandes ................................................................................. .................................
16
1.4 Les automates programmables industriels ) API (....................................... ................................. 17
1.4.1 Historique .............................................................................................................................. 17
1.4.2 Définition des API ………………………………………………………………………………………………..….......... 17
1.4.3 Fonctionnement cyclique des API ....................................................................................... 17
1.4.4 Caractéristique des API ..................................................................................................... 18
1.4.5 Les domaines d’applications des API ………………………………………………………………………....... 18
1.4.6 Les différents types des langages de programmation ..................................................... 19
1.4.7 Le choix d’un type d’automate et le langage .................................................................. 20
1.4.8 Le paramétrage de connexion via Ethernet et Profibus .............................................. 20
1.4.9 Vue d’ensemble SIMATIC S7-300 .................................................................................. 21
1.4.10 Caractéristiques de l’unité centrale processus (CPU).......................................................... 22
1.4.10.A La devanture multi point interface (MPI) ........................................................................... 23
SOMMAIRE
1.4.10.B Manifestation d’état de l’automate........................................................................................ 23
1.4.10.C Sélecteur de mode de l’automate ........................................................................................... 24
1.5 conclusion …………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
2.1 Introduction ........................................................................................................................................26
2.2 Principe de fonctionnement de chaudière de CEA .........................................................................26
2.3 Automatisation de système chaudière(CH) de la CEA ..................................................................28
2.3.1 Réservoir ..................................................................................................................................28
2.3.2 Brûleur pilote ...........................................................................................................................28
2.3.3 Brûleur principale ...................................................................................................................28
2.3.4 Cheminée d’échappement .......................................................................................................29
2.3.5 Filtre de combustion et dispositif anti retour de flamme .....................................................29
2.3.6 Ventilateur purgeur ................................................................................................................29
2.3.7 Panneau de commande locale ................................................................................................29
2.3.8 Arrêt du réchauffeur ...............................................................................................................30
2.3.9 Séquence de démarrage ............................................................................................................31
2.3.10 Les entrées et les sorties de système CH ............................................................................31
2.3.11 L’organigramme de système CH ........................................................................................32
2.4 Les logiciels utilisés............................................................................................................................33
2.4.1 Logiciel STEP 7 ......................................................................................................................33
2.4.1.a Présentation de STEP 7..........................................................................................................33
2.4.1.b les différents langages de programmation STEP 7.............................................................33
2.4.1.c Création d’un nouveau projet................................................................................................35
2.4.1.d Configuration matérielles ......................................................................................................38
2.4.1.e Méthode de lecture de l’adressage ........................................................................................39
2.4.1.f La table de mnémonique ........................................................................................................39
2.4.1.g Mémentos ................................................................................................................................39
2.4.1.h La table de variable .................................................................................................................40
2.4.1.i Les blocs de programmations et leurs fonctions....................................................................40
2.4.1.g Plate forme de programme ....................................................................................................42
2.4.2 Logiciel WINCC....................................................................................................................43
2.4.2.a Présentation WINCC flexible ...............................................................................................43
2.4.2.b Les fonctions principales de logiciel WINCC Runtime .......................................................43
2.4.2.c Création d’un nouveau projet ..............................................................................................43
SOMMAIRE
2.4.2.d Intégration d’un programme crée on WinCC dans le projet STEP7................................. 45
2.4.2.e Définition de la supervision ................................................................................................... 45
2.4.2.f Les avantages de la supervision ............................................................................................ 46
2.4.2.g La constitution d’un système de supervision ...................................................................... 46
2.5 Conclusion ..........................................................................................................................................47
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
3.1 Introduction .....................................................................................................................................49
Conclusion générale .................................................................................................................................. 69
Références bibliographiques Annexe
3.2 Réalisation de la programmation s7 du système CH ................................................................49
3.2.1 Démarrage s7 du projet CH dans SIMATIC Manage.........................................................49
3.2.2 Création de la table mnémonique du système CH ..............................................................50
3.2.3 Plateforme de programme système chaudière qui se fait sur step 7 ..................................50
3.2.4 Programmation des blocs ....................................................................................................50
3.2.5 La compilation du système chaudière .................................................................................58
3.3 Supervision du système CH .........................................................................................................59
3.3.1 Interface homme-machine ...................................................................................................59
3.3.2 Choix de l’interface homme-machine .................................................................................59
3.3.3 La liaison automate/IHM ....................................................................................................60
3.3.4 Création du projet ................................................................................................................60
3.3.5 Les vues de supervision de projet ......................................................................................61
3.4 Exécution de la simulation du système CH de supervision ........................................................67
3.4.1 Compilation et simulation PLCSIM/RUNTIME .................................................................67
3.5 Conclusion ....................................................................................................................................67
LISTE DES ABRÉVIATIONS
Liste des abréviations
CEA : Centrale électrique Adrar.
TG: Turbine à gaz.
EGA: Sociétés électricité et de gaz d’Algérie.
FUJI : Nom d’une entreprise japonaise pour industries lourdes.
ASEA : Association des sociétés électriques d’Afrique.
HT : Haut tension.
HMI : Interface homme machine.
PC : Personale computer.
PG : Dispositif de programmation.
API : Automate programmable industriel.
CPU : Unité centrale de processus.
ROM: Read only memory /mémoire mort.
RAM: Random accesses Memory/mémoire vivre.
PC : Partie commande.
PO : Partie opérateur.
CC : Courant continue.
CA : Courant alternatif.
E/S : Entrées/Sorties.
TOR: Tout ou raine.
FDB : Fonction bloc de donnée.
LD : Ladder diagramme (schéma à relais).
ST: texte structure.
IL: Liste d’instruction.
HUB : Concentrateur (appareille).
PD : Pressostat différentielle.
DP : Périphérique décentralise.
IM : Module d’interface –coupleur- .
FM : Module de fonction.
CP : Processeur de communication.
M B: Méga byte.
K B: Kilo byte.
M V: Méga volte.
K V: Kilo volte.
m s : milli second.
MPI: Multi point interface.
EIA : Association de l’électronique industrielle.
USB : Bus universel en série.
PCMCIA: Association internationale des carets mémoire pour pc.
SF: Signalisation en cas d’erreur matériel ou logiciel.
MAINT : Signalisation pour la maintenance.
DC5V: Alimentation interne de 5 volts.
FRCE: Forçage.
MRES: Module Reset.
RS: Bascule.
LISTE DES ABRÉVIATIONS
CH: chaudière.
P1 : Pression de chaudière.
P2 : Pression d’atmosphère.
UV : Les rayonnes ultra-violettes.
TIC : Thermorégulateur.
S7: Step 7.
LIS : Langage liste.
CONT : Langage a contacts.
LOG: ports logiques.
BOOL: Variable booléenne.
INT : Variable entière.
DB: Bloc de données.
OB: Bloc d’organisation.
FB: Bloc fonctionnel.
FC: Fonction.
SFB: bloc fonctionnel système.
SFC: Fonction système.
PLC: Programmable logic controller.
MMC : Carte mémoire multi média.
LED: Diode électroluminescente.
Hz: Hirtz (unité de fréquence).
LISTE DES FIGURES
Liste des figures
Figure 1 Les sections principales d’une turbine à gaz.
Figure 2 Classification des turbines.
Figure 3 Schéma d’une turbine à gaz à une ligne d’arbres.
Figure 4 Schéma d’une turbine à gaz à deux lignes d’arbres.
Figure 1.1 Strecuteur générale d’un systéme atoumatisé………...……….......…...P13
Figure 1.2 Strecuteur interne d’un atoumates programmables industriels……....P14
Figure 1.3 API compacts et modulaires……………………………………………..P15
Figure 1.4 Cycle d’un API…………………………………………………………...P18
Figure 1.5 Câble Ethernet et croisée et droit……….......................………......…....P20
Figure 1.6 Câble profibus………...………..........................................................…...P21
Figure 1.7 L'automate S7-300…………………………………………………….....P22
Figure 1.8 Schéma de branchement CPU S7-300………...……………….......…....P22
Figure 1.9 Type d’un câble MPI………...………...............................................…...P23
Figure 2.1 Brûleur………...…………………………………………………......…...P27
Figure 2.2 Brûleur Principale………...………....................................................…...P27
Figure 2.3 Brûleur Pilote…………………………………………………………….P27
Figure 2.4 Pressostat différentiel PD…......................................................................P27
Figure 2.5 Capteur température………...........................................……….......…...P27
Figure 2.6 Électrovanne gaz ………...……….....................................................…...P27
Figure 2.7 Le réservoir………...………...............................................................…...P28
Figure 2.8 Cheminée d'échappement………...……….........................................…...P29
Figure 2.9 Panneau de commande local……………………………………………..P30
Figure 2.10 Organigramme de système CH…………………………………………..P32
Figure 2.11 Simatic Manager………...……….......................................................…...P35
Figure 2.12 Assistant step7………...………...........................................................…...P35
Figure 2.13 Le choix du type CPU………………………………………………....….P36
Figure 2.14 Choix du bloc et du langage de programmation Souhaité…………......P36
Figure 2.15 Appellation et création le projet………...………....................................P37
Figure 2.16 Nouvelle interface de projet SIMATIC MANAGER..............................P37
Figure 2.17 Station SIMATIC S7-300………...………..........................................…..P38
Figure 2.18 Configuration du matériel………...………........................................…...P38
Figure 2.19 Modèle table mémonique d’un système………...……….........................P39
LISTE DES FIGURES
Figure 2.20 Plateforme d’un programme qui se fait sur step7…………….….….…...P42
Figure 2.21 Organigramme de création du projet step7……………….……..….…....P42
Figure 2.22 Simatic Wincc…………….….………………………………………...…...P43
Figure 2.23 Plateforme de logiciel WinCC flexible…………….……………...….…...P44
Figure 2.24 Les parties d’interface wincc………………………………………..…….P45
Figure 3.1 Page de démarrage de STEP7 du système………………………..………P49
Figure 3.2 La table mnémonique du système CH .......................................................P50
Figure 3.3 Blocs du projet CH......................................................................................P50
Figure 3.4 Outils activé/désactivé la simulation...........................................................P58
Figure 3.5 Outils charger...............................................................................................P58
Figure 3.6 Outils visualisation du programme............................................................P58
Figure 3.7 Compilation du système CH........................................................................P58
Figure 3.8 Le choix d’une interface IHM……………………………………….........P59
Figure 3.9 Les paramètres de liaison d’une HMI………………………………..…..P60
Figure 3.10 La page d’accueil du projet……………………...….…………........….....P61
Figure 3.11 Vue de système chaudière…………………………….………….………..P61
Figure 3.12 Vue des conditions initiales……………….……………………………….P62
Figure 3.13 Vue des conditions initiales en cas de panne……………….………....….P62
Figure 3.14 Vue des conditions initiales en cas de panne (une condition non
vérifiée………………………………………………………………………….…………..P63
Figure 3.15 Vue des conditions initiales en cas de panne (toutes les conditions ne
sont pas vérifiées)…………………………………………………………….….…….…...P63
Figure 3.16 Commande de moteur de ventilateur de balayage V……….................…P64
Figure 3.17 Commande des vannes………………………………………….……….…P64
Figure 3.18 Vue des alarmes…………………………………………………………….P65
Figure 3.19 Tableau des alarmes TOR système CH……….…………...…….…..…...P65
Figure 3.20 Les alarmes du système CH…………….………….………….…........….P66
Figure 3.21 Le tableau des variables du système CH……….……..……….…….…..P66
LISTE DES TABLEAUX
Liste des tableaux
Tab 1.1 Les types de langages de programmation…………………..…………P19
Tab 1.2 Les différentes manifestations d’état de l’automate……...……..……P24
Tab 2.1 Les entrées de système CH……………………………..………………P31
Tab 2.2 Les sorties de système CH………….…………………..………………P31
Tab 2.3 Les types de langages sous step7………………………….…………….P34
Tab 2.4 Constitution de table de variable step7……………………...…………P40
Tab 2.5 Les différents blocs de step 7et leur fonctionnement………………….P41
Introduction
générale
INTRODUCTION GENERALE
Page 1
Introduction générale
Le secteur industriel en Algérie représente le cœur pulsatile et le nerf sensitif pour mobiliser
la roue de développement économique qui se base sur la conduite des ressources et des
différents ouvrages.
Le facteur essentiel pour franchir la concurrence économique internationale basé sur la
qualité des produits qui doivent être conformes aux normes internationales (l'Organisation
internationale de normalisation-ISO).cette qualité est déterminée grâce à la performance
active et efficace, cette dernière dépende de ce qu’on appelle "L’automatisation".
Le domaine d’automatisation industrielle a facilité les opérations de contrôle des différentes
machines, composantes, et des appareille, surtout ce qui concerne l’industrie électronique
numérique par exemple l’évaluation des automates: S7-200 jusqu’à S7-1500 actuellement en
ligne avec les nouveaux appareils industriels modernes.
Les systèmes automatisés éliminent la plupart des problèmes et des obstacles qui freinent la
progression de la technique industrielle (couts élevés, faible rentabilité, très grande énergie de
suivi humain, maintenance difficile pendant les pannes et parfois non garantis), pour réaliser
un saut qualitatif en un peu de temps et de manière moderne idéale.
Les automates programmables industriels –API- sont les antichocs contre les défauts et tous
les agressions environnementales.
L’automatisation et la supervision du système chaudière de la turbine à gaz –centrale de
production de l’électricité Adrar- qui est le sujet de mon travail, consistent à comprendre le
fonctionnement du processus et étudier soigneusement toutes les parties.
Dans ce but, mon travail sera décomposé en trois chapitres avec un préambule concernent le
central et les turbines à gaz au début.
➢ Le premier chapitre"LES AUTOMATES PROGRAMMABLES
INDUSTRILE (API) ": Étude sur les automatisations en général et les ainsi que
API en particulier.
➢ Le deuxième chapitre"AUTOMATISATION DE SYSTME CHAUDIERE
(CH) DE LA CEA ET LOGICIELLES UTILISES" : Il contient une
description détaillée et une explication du système chaudière pour le CEA, ainsi
qu’une étude d’automatisation analytique pour celle-ci, puis la description
détaillée et les définitions des logicielles (step 7/wincc flexible) approuvés pour
accomplir le projet.
INTRODUCTION GENERALE
Page 2
➢ Le troisième chapitre" LA SUPERVISION ET SIMULATION DE
SYSTEME CHAUDIRE –CEA- " : Ceci est le dernier, il comprend la réalisation
et simulation de la supervision de ce projet par WINCC Runtime et S7-PLCSIM.
Enfin, je termine par une conclusion générale.
Préambule Description du central électrique
Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
I. Description du central électrique Adrar(CEA)
I.1.Introduction
L’énergie électrique est le point critique de développement industriel toutefois elle est
indispensable à ce moment, en Algérie sa production se fait par Sonelgaz.
Sonelgaz est un acronyme de Société nationale de l'électricité et du gaz, elle est créée le 28
juillet 1969 .c’est un groupe industriel énergétique algérien, spécialisé dans la production,
la distribution et la commercialisation d'électricité et de l'achat, le transport, la distribution et
la commercialisation de gaz naturel. Son siège social est situé à Alger. [1]
I.2.Historique de CEA
Au début la société EGA assurée la production d’électricité à Adrar par des petits groupes
électrogènes, puis la production par SONELGAZ est évoluée progressivement jusqu’à
aujourd’hui.
En 1982 était la construction d’une centrale diesel de 4* 1.75 MW FUJI.
En 1984 l’extension de la région d’Adrar a conduit à une augmentation de la puissance, d’où
le renforcement par deux groupes FUJI supplémentaires de 1,75MW chacun.
En 1987 la forte demande enregistrée par SONELGAZ d’environ 15% par année a conduit, au
transfert de 02 turbines mobiles ASEA de 2x15 MW provenant de la centrale de HASSI
MESSAOUD.
En1991 était la décision d’installation d’une nouvelle centrale TG d’une puissance de 100
MW et signature du marché avec le constructeur Nuovo Pignone (Italie).
En 1992 le renforcement de la puissance était installé par une autre turbine gaz mobile ASEA
de 15 MW provenant de Béchar ce qui porte la puissance installée à 55,5 MW.
En 1995 la nouvelle centrale TG d’ADRAR 4*25 MW (TG type 5001 PA) mise en service.
En 1996 était le transfère des 03 groupes TG ASEA 3*15 MW vers la centrale d’ANNABA.
Et en 1999 le transfert des 03 groupes diesel FUJI vers le site de TALMINE.
Les 03 avril 2007 étaient le transfert de la TG3 ANNABA vers ADRAR pour le
renforcement du réseau.
Enfin, le 29 juin 2008 l’interconnexion des deux réseaux HT d’ADRAR et IN SALAH (ligne
400 KV exploitée en 220 KV). [2]
I.3.Situation géographique de CEA
La centrale de production d'électricité d’Adrar est située dans la zone industrielle d'Adrar
05 Km au nord du centre-ville (route nationale n°06).
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
SECRETAIRE QUARTS DE
PRODUCTION
• Est : Route + caserne militaires.
• Ouest : Route+ poste GRTE.
• Nord : Lotissements.
• Sud : Entreprises privées. [2]
I.4.L’importance de CEA
La centrale électrique d’Adrar par sa capacité de production de l’électricité à vocation
nationale, de par sa situation géographique stratégique lui confirent l’obligation d’assurer la
sécurité d’alimentation de la wilaya d’Adrar. [2]
I.5.L’organigramme de CEA
La division production TG, est dirigée par un chef de division, est composée des
structures suivantes :
DIVISION PRODUCTION
SERVICE CONTROLE
ECONOMIQUE
SERVICE DIAGNOSTIC
MACHINE SERVIC ETUDE ET
PREPARATION
SERVIC RELISATION
AGENT GESTON PAL STATISTIQUES
AGENT GESTON PAL
HORS CLASSE STOKS INGENIEUR
INFORMATICIEN
HSE CHEF GROUP MOYENS Attaché de sécurité
SERVIVE QUART DE PRODUCTION
Techniciens Principal
Conduite de Centrale
Techniciens Conduits
Auxiliaires.
1 1
21 2
INGENIEUR DE PRODUCTION
CHEF SERVICE
PRODUCTION
CHAUFFEUR VL
1
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
SERVICE DIAGNOSTIC MACHINE
TECNICIEN PRINCIPAL
CONTTROLE ET ESSAI
TECHNICIEN
CONTROLE ET ESSAI
TECH PAL CHISTE 1
CHEFCERVICE
DIAGNOSTIC
I.6.L'évolution de (les avantages et les inconvénients) de CEA
Avantages
*Prix d’installation moine ne chère qu’une centrale à vapeur, nucléé ou hydraulique.
*Durée d’installation plus courte que les autres centrales.
*Nombre de personnels réduit.
*Démarrage court (8-15 min).
*Régulation plus précise.
Inconvénients
*Rendement très faible.
*Puissance limitée.
*Pièces de rechanges couteux. [2]
I.7.Conclusion
Pour faire face à la croissance record de la demande en énergie de la région d’Adrar en
moyenne de 15%, le renforcement des capacités actuelles de production est plus que
nécessaire, malgré l’interconnexion avec la centrale d’AIN SALAH. [2]
1 1
1
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
II. Les turbines à gaz (TG)
II.1.Introduction
Aujourd’hui l’Algérie vit l’époque de variation économique qui dépend de développement
industriel .À fin d’améliorer l'activité industrielle l’Algérie a envisagé l’utilisation des
systèmes d’appareillage pour perfectionner la productivité parmi les appareils les plus utilise
on a ce qu’on appelle "les turbines".
II.2.Définition de TG
Une turbine est un dispositif rotatif convertissant partiellement l'énergie
interne d'un fluide, liquide (comme l'eau) ou gazeux (vapeur, air, gaz de combustion),
en énergie mécanique au moyen d'aubes disposées sur un arbre tournant à grande vitesse.
L'énergie entrante du fluide est caractérisée notamment par sa vitesse, sa pression,
son enthalpie. L'énergie mécanique sortante de la turbine entraîne un autre mécanisme rotatif
comme un alternateur, un compresseur, une pompe ou tout autre récepteur (exemple
un générateur). L'ensemble est alors respectivement appelé turbo-
alternateur, turbocompresseur, turbopompe, etc. [3]
Une turbine à gaz se compose de trois sections principales:
1. Section compresseur.
2. Section combustion.
3. Section turbine. [4]
Figure 1: les sections principales d’une turbine à gaz. [6]
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
II.3.Classification des TG
Figure2 : classification des turbines. [6]
II.4.Les types des TG
Une turbine à gaz peut comporter une ou deux lignes d’arbres pour l’ensemble des
éléments tournants:
➢ Turbine à une ligne d’arbres :
Le système est entraîné d’abord par un moteur jusqu’à une certaine vitesse, ensuite c’est la
turbine HP qui continue l’entraînement de l’ensemble des éléments. [5]
Figure3:Schéma d’une turbine à gaz à une ligne d’arbres. [6]
➢ Turbine à deux lignes d’arbres :
Comme pour une ligne d’arbres, il est rajouté une turbine BP en bout d’arbre séparé
mécaniquement.
La conception à deux lignes d’arbres représente le maximum de souplesse et, est retenue pour
les applications de grande puissance. [5]
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
Figure 4:Schéma d’une turbine à gaz à deux lignes d’arbres. [6]
II.5.Le principe de TG
Le groupe thermique à gaz est constitué par une turbine à gaz à un seul arbre, entraînant un
alternateur.
Dans la turbine à gaz, qui est considérée comme un moteur à combustion interne, la
combustion d’un mélange air- combustible est utilisée pour produire la puissance sur
l’arbre nécessaire à l’entraînement du compresseur, certains auxiliaires et principalement
l’alternateur.
La turbine à gaz est autonome pour son démarrage, elle est donc équipée d’un dispositif de
lancement qui est le plus souvent un moteur électrique ou un moteur à diésel.
Au démarrage le moteur de lancement transmet son couple à la ligne d’arbres à travers un
convertisseur de couple (réducteur de vitesse 200 Hz-50 Hz), le compresseur est entraînée
c-à-d comprime l’air filtré vers la chambre de combustion pour augmenter la puissance de
l’air comprimé déjà qui entraine la turbine.
- Le combustible utilisé peut être liquide ou gazeux. Le combustible gazeux est utilisé comme
combustible principal et le combustible liquide comme combustible de secours.
Le mélange combustible et l’air comburant sont allumés par des bougies d’allumage dans les
chambres de combustion, ramenant sa température à plus de 1000°C. Ce mélange à sa sortie
des chambres de combustion, entre directement dans la turbine pour la faire tourner. Cette
procédure permet de transformer l’énergie chimique en énergie calorifique dans les chambres
de combustion, puis en énergie mécanique dans la turbine et enfin en énergie électrique dans
l’alternateur. [6]
Préambule Description du central électrique Adrar(CEA) et les turbines à gaz (TG)
II.6.Les avantages des TG
• Une puissance élevée dans un espace restreint dans lequel un groupe diesel de même
puissance ne pourrait pas être logé.
• À l'exception du démarrage et arrêt, la puissance est produite d'une façon continue.
• Démarrage facile même à grand froid.
• Diversité de combustible pour le fonctionnement.
• Possibilité de fonctionnement à faible charge. [6]
II.7.Conclusion
L'énergie électrique est entité extrêmement importante aux activités humaines. La
production de cette énergie est basée sue des moyens comme les turbines.
On a trouvé d’après cette petite recherche qu'il ya deux types de turbines : Turbine à vapeur et
une turbine à gaz. Chacun d’eux a ses intérêts c’est pour ça il est difficile de distinguer l’une
de l’autre.
Chapitre1
Les automates programmables
industriels )API(
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 12
1.1 Introduction
En début de travail sur mon projet, qui vise à automatiser le système de chaudière du CEA,
j'ai dû dans le premier chapitre présenter des termes et définitions généraux, des explications
précises de la plupart des termes et concepts qui incluent ce travail.
1.2 Automatisation
1.2.1 Historique
L’apparition des automates programmables industriels suit la chronologie suivante:
1) Les précurseurs tels que Blaise PASCAL (1623-1662) qui invente la première
calculette ≪ La pascaline ≫.
2) Origine de l’invention de l'ordinateur. Principe de la carte perforée, utilise jusqu’à la
fin des années 1970.
3) Bardeen, Brattain & Schockley inventent le transistor en 1949.
4) Moore (1966) invente le microprocesseur et crée Intel.
5) Grenelle (1972) invente le 1er micro-ordinateur1974 : Premiers Automates
Programmables industriels. [7]
1.2.2 Définition de l’automatisation
L’automatisation d’un procédé (c’est-à-dire une machine, un ensemble de machines ou plus
généralement un équipement industriel) consiste à en assurer la conduite par un dispositif
technologique (appelé automatisme).
L’ensemble procédé + automatisme est appelé système automatisé. [8]
1.2.3 L’objectif de l’automatisation
Les objectifs de l’automatisation sont :
*éliminer les taches répétitives.
*Simplifier le travail de l'humain.
*Augmenter la sécurité (responsabilité).
*Accroître la productivité.
C'est également :
*économiser les matières premières et l'énergie.
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 13
*S’adapter à des contextes particuliers : flexibilité.
*Améliorer la qualité. [7]
1.2.4 Les fonctions d’un système automatisé
a) Prélever des informations grâce aux Détecteurs, Capteurs.
b) Traiter les informations par la partie commande comme Automate...etc.
c) Emettre des ordres via des pré-actionneurs par exemple (Distributeurs, Contacteur,
Variateur).
d) Agir sur la matière d’œuvre par la partie opérative pareils actionneurs (vérins,
moteur).
Les autres fonctions du système automatisent : Gérer, coordonner, dialoguer,
communiquer, surveiller. [7]
1.2.5 L’architecture de l’automate
Les systèmes automatisent sont composés de deux parties principales reliées graces à des
interfaces ce qui illustré dans la figure suivante :
Figure 1.1: Strecuteur générale d’un systéme atoumatisé. [9]
A. Partie commande :l’opérateur faire rentrer les donnés de programme reçues des
capteurs au PC ordinateur, elle envoye des ordres exécuté par la partie operative.
B. Partie opérative : elle effectue un rétrocontrôle des informations et donner un signal
au PC émet par des actionneurs ou des capteurs exigeant la consommation d’énergie
électrique .l’opérateur apprécié le bon déroulement de son travail d’après ces
signalisations .[10]
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 14
1.2.5. a Structure interne
Les éléments de base constituants le squelette d’un API sont :
• l’unité centrale de processus CPU : elle contient le microprocesseur qui interprète les
signaux d’entrée et effectuait l’action de commande.
• Les mémoires : on a 2 types
✓ Mémoire programme : ROM (mémoire morte) lecture seulement, elle stocke
le langage de programmation.
✓ Mémoire de données : RAM (mémoire vive) lecture et écriture, elle fait partie
de système entrés-sorties.
• Les modules entrés –sortis : sont des sources de courants et le fournissent aux
dispositifs pour produire des signaux discrets, numériques ou analogiques.
• Les interfaces entrées-sorties : permettent aux processeurs de recevoir et envoyer les
informations aux modules.
✓ Entrées: interrupteur ou capteur
✓ Sorties: bobine de moteur ou électrovannes
Alimentation : nécessaire pour la conversion de tension alternative en continu. [11]
Figure 1.2: Strecuteur interne d’un atoumates programmables industriels. [11]
1.2.5.b Structure externe
Il existe deux types d’automate programmable industriel :
1/type compact : où le processeur, l’alimentation, les entées et les sorties sont rassemblées
en boitier unique, son intérêt est le comptage et réception des extensions.
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 15
Ils sont simples et utilisés pour la commande des petits automatismes
2/type modulaire : les systèmes modulaires sont constitués des modules séparés se présente
par des blocs fonctionnels. Il comporte un processeur, des modules E/S, module
d’alimentation, module de communication et de comptage. Ils présentent ces avantages :
configuration souple, simplicité de diagnostic et de maintenance. Ils sont destinés pour la
commande des automatismes complexes. [12]
Figure 1.3: API compacts et modulaires. [13]
Compact Modulaire
SIEMENS LOGO
SIEMENS S7-300
CROUZET MILLENIUM
SCHNEIDER TSX 37
SCHNEIDER ZELIO
MOELLER
MOELLER PS4
SCHNEIDER TSX 57
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 16
1.2.6 Les modules entrées et des sorties tout ou rien /Analogique
Ils apportent le circuit d’interface entre le système et le monde extérieur. Au travers de
canaux d’entrées-sorties, elle permet d’établir des connexions avec des dispositifs d’entrée,
comme des capteurs, et des dispositifs de sortie, comme des moteurs et des solénoïdes.
1.2.6.a Les modules E/S tout ou rien(TOR)
Les dispositifs qui génèrent des signaux discrets où numériques sont les modules entrées-
sorties du type tout ou rien parmi ces dispositifs on trouve:
✓ Les Capteurs à commande mécanique ou Interrupteurs : situé sur la partie
opérative, génère des signaux discrets.
✓ Les capteurs à commande manuelle : ex : boutons poussoir, les arrêts.
1.2.6.b Les modules E/S Analogique
Les dispositifs analogiques créent des signaux dont l’amplitude est proportionnelle à
la grandeur de la variable surveillée par exemple :
✓ Capteur de température.
✓ Détecteurs de passage photoélectrique. [12]
1.2.7 Les avantages de l’automatisation
• Baisse des frais de production.
• Optimisation des temps de cycle de pièce.
• Perfectionnement de la qualité des produits.
• Exploitation de l’espace de travail.
• Diminution de nombre des déchets.
• Maintien des emplois locaux.
• Intensification de la concurrence. [14]
1.3 Les types de commandes
1. Systèmes automatisés combinatoires (logique combinatoire) : manque de mécanisme
de mémorisation ex : pilotage des deux vérins
2. Système automatise séquentiel (logique séquentielle), la logique associe peut-être
électrique ou pneumatique.
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 17
3. Logique programmée (commande électrique) : l’élément principal est un API, de
détection électrique et le pilotage des actionneurs se fait par des distributeurs.
4. Logique câblée (commande pneumatique) : l’élément principal est un module ou
l’ensemble s’appelle séquenceur ; de détection est pneumatique et le pilotage de
distributeurs se fait par l’action d’air comprimé pour dévier un piston à droite ou à
gauche.
5. Systèmes asservis : les sorties sont entrées dépendantes, ils suivent les mêmes
variations ex : robots industriels. [15]
1.4 Les automates programmables industriels (API)
1.4.1 Historique
À la fin des années soixante, il y a eu l’apparition des premiers automates programmables
industriels API conformes aux exigences de l’industrie automobile américaine en cherchant
l’adaptation de contrôle des systèmes industriels.
À l’époque, c’est la logique câblée qui est utilisée pour la commande de systèmes
pneumatique mais le manque de flexibilité ainsi que l’impossibilité de communication ont
dévié la technique actuelle vers l’utilisation des systèmes automatisés (logique programmée) à
base de microprocessus qui offre l’avantage de simplifier la modification et la réduction des
couts. [16]
1.4.2 Définition des API
Les automates programmables industriels ou API sont des machines électroniques,
programmables par un personnel non informaticien, destinée à piloter en ambiance
industrielle et en temps réel, des procédés logiques séquentiels. [12]
1.4.3 Fonctionnement cyclique des API
La plupart des API a un fonctionnement cyclique selon le statut synchrone des entrées et
sorties :
*Traitement interne des donnés : commande et actualisation du système
*Prise en charge des entrées : qui sont figés dans le mémoire
*Exécutions de programme : le processeur accomplit l’action
*Émission des sorties : et mise en mémoire
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 18
Mais il existe d’autre mode de fonctionnement :
-Synchrone par rapport aux entrer seulement
-Asynchrone. [17]
Figure 1.4: Cycle d’un API.
1.4.4 Caractéristique des API
Les traits d’un API sont :
• Robuste : résistant sous des conditions de contrainte
• Réactive : sensible aux signaux fournis par les capteurs
• Étendue : recevoir un grand nombre d’entrées-sorties
• Maintenance facile : changement des modules facile et redémarrage rapide
• Simple à programmer
• Fiable. [18]
1.4.5 Les domaines d’applications des API
✓ L’aéronautique : avion, mais aussi à l’intérieur de celui-ci son système de navigation,
système d’armes…
Traitement interne des
donnés
Prise en charge des
entrés
Exécutions de programme
Émission des sorties
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 19
✓ L’automobile : voiture, système de climatisation, direction assistée, suspension
active…
✓ L’électroménager : machine à laver, cafetière, four micro-onde…
✓ L’électronique grand public : téléviseur, téléphone portable, lecteur DVD, mais aussi
les systèmes d’émission et de réception par satellite des signaux audio et vidéo.
✓ La domotique : store, ouvre-portail, climatisation…
✓ Le service : distributeur de billets, horodateur, station de lavage, ascenseur…
✓ Le médical : respirateurs, pompes, rein artificiel….[19]
1.4.6 Les différents types des langages de programmation
Type
Langage
Intérêt
Graphique
GRAFCET ou SFC
de haut niveau permet la
programmation aisée de tous
les procédés séquentiels.
Schéma par blocs ou FBD
permets de programmer
graphiquement à
l’aide de blocs, représentant
des variables, des opérateurs
ou des fonctions. Il permet
de manipuler tous les types
de variables.
Schéma à relais ou LD
dédié à la
programmation d’équations
booléennes.
Textuel
Texte structuré ou ST
de haut niveau. Il permet la
programmation de tout types
d’algorithmes plus ou moins
complexes.
Liste d’instructions ou IL
bas niveau est un langage à
une
instruction par ligne. Il peut
être comparé au langage
assembleur.
Tab 1.1 : Les types de langages de programmation.
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 20
Pour programmer l’automate, l’automaticien peut utiliser :
- une console de programmation ayant pour avantage la portabilité.
- un PC avec lequel la programmation est plus conviviale, communiquant avec
L’automate par le biais d’une liaison série RS232 ou RS485. [20]
1.4.7 Le choix d’un type d’automate et le langage
➢ Les critères de choix essentiels d’un automate programmable industriel sont :
• Le nombre et la nature des E/S .
• Les capacités de traitement du processeur (vitesse, données, opérations, temps réel...).
• Fonctions ou modules spéciaux.
• Les moyens de dialogue et le langage de programmation ;
•La communication avec les autres systèmes.
•Les moyens de sauvegarde du programme.
• La fiabilité, robustesse, immunité aux parasites.
•La documentation, le service après-vente, durée de la garantie, la formation.
➢ Les critères de choix d’un langage de programmation sont :
• Les éléments techniques : la maîtrise des codes et l’adaptation aux besoins opérationnels.
• Les éléments extra-techniques: l’automaticien veille sur la qualification des équipements et
la validation des procédés.
1.4.8 Le paramétrage de connexion via Ethernet et Profibus
L’Ethernet :
C’est la liaison entre l’automate et le PC, pour cela deux types de câble figurent à l’usage :
• Câble croisé : relie directement l’automate aux PC
• Câble droit : exige un HUB(ou Switch).[21]
Figure 1.5 :Câble Ethernet croisée et droit.[22]
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 21
Le profibus :
C’est un câble de configuration où sa porte existe sur le CPU permettant la liaison de PC et
assure la connexion au réseau profibus DP.
Automatiquement le CPU verse ses paramètres réseau, une console de programmation
s’inclure dans un sous-réseau profibus.
Figure 1.6:Câble profibus.[23]
1.4.9 Vue d’ensemble SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-300 c’est un appareil programmable modulaire compact. Ses attributs sont :
puissants, rapides, peut-être ajouté d’autres taches, les fonctions intégrées lui confèrent une
bonne performance.
les éléments constituants cet automate sont :
Un module d’alimentation : génère une tension de 24V/courant de sortie 10,5 ,2A
Une unité centrale de processus CPU: sous sa responsabilité se fait l’exécution de
programme et le contrôle des sorties
Les modules : on a quatre catégories :
* module d’interface –coupleur-(IM) : permet le paramétrage multi rangé du S7-300 et
assure la connexion entre les différentes unités, le couplage et les châssis.
* module d’entrées : son origine est soit des capteurs soit des biens des pupitres de
commande.
* module de fonction (FM) : réserver pour l’effectuation les instructions compliquées
(régulation ; comptage ; positionnement)
*modules de sorties : raccordement de l’automate avec les prés actionneurs et aussi les
actionneurs.
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 22
Pile : en cas de rupture du courant, la pile joue le même rôle de la RAM (sauvegarder le
programme)
Processeur de communication (CP): permettent de connecter plusieurs automates, lie
l’interface homme-machine par profibus, Ethernet ou point à point.
Figure 1.7 :L'automate S7-300. [24]
1.4.10 Caractéristique de l’unité centrale processus(CPU)
-Grandes variétés CPU tel que : CPU 314 , 315-2DP…etc.
-Compatibilité aux programmes utilisateur STEP7.
-Peut-être connecter avec 32 modules
-Espace de travail jusqu’ à 2560 KB et une vitesse de 0.025 ms/1000 instructions
-Le débit maximal est de 11 MB.
La coordination fonctionnelle de CPU est montrée dans ce schéma structurel.
Figure 1.8 : Schéma de branchement CPU S7-300. [25]
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 23
1.4.10. A La devanture multi point interface (MPI)
Les MPI sont l’interface propre de logiciel de commande programmable SIMATIC
S7développé par Siemens.
Il est utilisé pour la connexion entre la station de programmation (PC) et tout autre outil de
logiciel SIMATIC. Cette technique a conduit au développement du protocole profibus.
Le MPI se base sur la norme EIA-485 avec une vitesse oscille de 187.5 KB jusqu'à 12 MB
Le réseau MPI doit avoir une résistance, il comprend généralement les connecteurs et tout
simplement activés par Switch
Les fabricants utilisant la technique MPI offre une extinction de connexions aux PC : carte
MPI, carte PCMCIA, adaptateur USB ou Ethernet. [26]
Figure 1.9 : Type d’un câble MPI. [27]
1.4.10. B Manifestation d’état de l’automate
La détection des défauts d’un automate se fait grâce aux indicateurs des cas de marche ou de
l’arrêt, elles sont organisées dans ce tableau : [25]
Chapitre1 Les automates programmables industriels )API (
Page 24
Tab 1.2 : Les différentes manifestations d’état de l’automate.
1.4.10. C Sélecteur de mode de l’automate
✓ RUN : lancer l’exécution de programme par lecture seulement avec PG ou PC.
✓ RUN-P : lancer l’exécution de programme par lecture bidirectionnelle de PG ou PC
vers CPU ou le contraire.
✓ STOP : arrêter l’exécution de programme.
✓ MRES : effacer le programme (Module Reset).
1.5 Conclusion
Dans le premier chapitre du travail, il a été discuté: d'abord le concept est ce qu'est
l'automatisation, puis les types de commande qui existent et a conclu en parlant sur les
automates programmables industriels en détail.
LED Couleur Signification
SF Rouge Erreur matérielle ou logicielle
MAINT Jaune Demande de maintenance
DC5V Vert Alimentation CPU et Bus automate OK
FRCE Jaune LED allumée: mode forçage activé
LED clignote à 2 Hz: fonction de test
RUN Vert Allumage continu en mode Run
La LED clignote pendant le démarrage à une
fréquence de 2 Hz, et en mode d'arrêt à 0,5 Hz
STOP Jaune Allumage continu en mode Stop
La LED clignote à une fréquence de 0,5 Hz
lorsque l'utilisateur demande un reset ou
effacement de la carte mémoire MMC et à 2 Hz
pendant le Reset ou l'effacement de la MMC
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière
(CH) de la CEA et logicielles utilisés
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 26
2.1 Introduction
Pour continue mon travail j’ai analysé le système de la chaudière du central électrique
d'Adrar et l’étudier de côté automatique a fin de faire une supervision à l’aide de STEP7
(programmation) puis intégré dans le WINCC.
2.2 Principe de fonctionnement de chaudière de CEA
Le fonctionnement de chaudière de la centrale électrique Adrar suit les étapes suivantes:
1) Le gaz provenant de SBAA (début 60 bars) doit passer à traves un séparateur de
gazoline (condensa): pour isoler le gaz de gazoline.
2) Le gaz sorte de séparateur (60 bars) doit passer des filtres pour débarrasser des déchets
et ensuite il entre dans la chaudière à gaz pour réchauffer le gaz, le but de cette
opération est d’éviter le refroidissement de gaz avant son arrivée au détendeur.
3) La pression doit être réduite dans le détendeur pour atteindre 20 bar qui va être utilisé
par la turbine à gaz pour démarrer ou bien fonctionner.
4) Il ya un autre piquage au niveau de tuyaux qui transportent le gaz da détendeur à la
TG, ce tirage permet un passage de gaz (20bars) à travers les instrumentions (haute
pression, basse pression …etc.)pour arriver aux électrovannes.
5) Juste à coté de la chaudière, il ya une chambre de combustion constituée par de
brûleuses principales, pilote et aussi ventilateur de balayage, ce dernier fonctionne
comme un extracteur (diminuer la pression dans la chambre).il existe un pressostat
différentiel (PD) qui compare la pression de chaudière -P1- et la pression
atmosphérique –P2- à condition que P1<P2.
6) A À l’état de repose les trois électrovannes liées au pilote et le brûleur principales
sont fermés et la quatrième électrovanne assure la fuite de gaz vers l’atmosphère.
7) En cas de fonctionnement les électrovannes fermées deviennent ouvertes et laissées
passer le gaz pour allumer le pilote qui transmet un signal au détecteur de flamme pour
donner l’ordre de démarrage au brûleur principale , après ouverture de troisième
électrovanne et est comme ça la CH fonctionne.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 27
- Figure 2.1: Brûleur. [ 28]
Figure 2.2: Brûleur Principal. [28] Figure 2.3: Brûleur pilote. [28]
Figure 2.4 : Pressostat différentiel PD. Figure 2.5 : Capteur température.
Figure 2.6 : Électrovanne gaz. [29]
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 28
2.3 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA
2.3.1 Réservoir:
La consistance de réservoir et autres instrument accessoire de la chaudière est en acier de
carbone.
Ce réservoir est composé de calorifuge épais (50 mm d’épaisseur) fabriqué de la laine de
roche, et un placage d’aluminium ont pour but la préservation de la chaleur et sauvegardait
l’opérateur.
Le réservoir est constitué du:
*Unité de compensation et dilatation munie d'indicateur de niveau.
*Interrupteur de niveau.
*Vanne de séparation de l'eau à l’entrée.
*soupape à flotteur pour rétablir et contrôler le niveau de l'eau.
*Le tube de fumée.
Figure 2.7: Le réservoir.
2.3.2 Brûleur pilote:
Le brûleur pilote contient des électrodes d'allumage et détecteur de flamme, ce dernier
détecte les rayonnes ultraviolettes (UV).
2.3.3 Brûleur principal:
Le brûleur principal est de type à tirage naturel sa fonction est de réchauffer le gaz naturel.
-Les deux éléments essentiels de brûleur principal sont:
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 29
*injecteur atmosphérique.
* éjecteurs.
2.3.4 Cheminée d'échappement:
La cheminée d'échappement caractérisé par les qualificatifs : amovible, autoporteuse et
munie de hottes de protection contre les intempéries. Toute comme le réservoir, Elle est
fabriqué de la laine de roche d'épaisseur minimale 50 mm, plaquée avec une feuille
d'aluminium et munie de protections pour le personnel (juste les deux premiers mètre).
Figure 2.8 : Cheminée d'échappement.
2.3.5 Filtre de combustion et dispositif anti retour de flamme:
Le filtre de combustion est situé juste a coté de l'entrée de l'air pour assurer sa filtration
tandis que le dispositif antiretour de flamme existe dans la boîte de brûleur.
2.3.6 Ventilateur purgeur:
Avant l’allumage du brûleur principal, on doit vérifier la propreté de réchauffeur et c’est le
ventilateur entraîné par moteur électrique Antidéflagrant qui assure son entretien.
Le réchauffeur est stimulé par tirage de gaz naturel, si bien que l’alimentation de l’aire de
combustion ne se fait pas par le ventilateur.
2.3.7 Panneau de commande local:
Un panneau de commande local contient trois boutons poussoir (une pour le démarrage, une
pour l’arrêt et l’autre pour le réarmement) et aussi une lampe-témoin en cas d’urgence.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 30
-les signaux suivants seront envoyés à la boîte de jonction et d'ici au panneau de commande:
état tout ou rien de l'unité et alarme cumulative du réchauffeur.
-Les signaux suivants seront répétés sur le panneau de commande principal de la station:
haute pression du gaz combustible, basse pression du gaz combustible, haute température de
l’eau, bas niveau de l’eau et extinction de flamme.
Figure 2.9 : Panneau de commande local.
2.3.8 Arrêt du réchauffeur:
L’ensemble des cas qui justifie l’arrêt de réchauffeur automatiquement sont :
a. absence de flamme.
b. bas niveau de l'eau.
c. haute température de l'eau.
d. basse pression du gaz combustible.
e. haute pression du gaz combustible.
- Lorsque le chauffage s'arrête, automatiquement le brûleur principal et le brûleur pilote seront
coupés en raison de l'interruption du gaz combustible qui était en mission
d'approvisionnement. En plus de ventiler la section sous la vanne de fermeture.
- Utilisation d’un courant de thermoélectrique qui fait fonctionner l'électrovanne pour vérifier
la flamme pilote.
- Température de sortie d'eau, température de sortie de gaz ou température de gaz après
réduction par un thermorégulateur (TIC).
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 31
2.3.9 Séquence de démarrage:
La séquence de démarrage suit l’ordre suivant :
1. Filtration l'air.
2. Allumage de la flamme pilote.
3. Allumage du bruleur principal.
2.3.10 Les entrées et les sorties de système CH:
-Entrées:
Symbole Description
LSLL Niveau eau très bas
TSHH Température très haute de l’eau
PSHH Pression très haute du gaz
PSLL Pression très basse du gaz
PSL1 Pression mini de prébalayage
RFA Présence flamme
P1 Botton Arrêt Bruleur
P2 Botton Balayage
P3 Allumage Brûleur
P4 Allumage Pilote
Tab 2.1 : Les entrées de système CH.
-Sorties:
Symbole Description
V Moteur du ventilateur de balayage
XV5 Vanne du pilote
XV8 Vanne du bruleur
XV6 Vanne de mise à l’air libre
XX1 Transformateur d’allumage
Tab 2.2 : Les sorties de système CH.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 32
2.3.11 L’organigramme de système CH:
Figure 2.10 : Organigramme de système CH.
Arrêt chaudière
Absence de flamme (arrêt bruleur pilote)
Marche ventilation
Arrêt ventilation
Marche bruleur pilot
Présence de
flamme
Marche bruleur pilot
+ Bruleur principale
Oui
Non
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 33
2.4 Les logiciels utilisés
2.4 .1 Logiciel STEP7
2.4.1. a Présentation de STEP7
STEP 7 est un logiciel de programmation des automates par l’utilisation d’unité de
commande PC sous système démarrage Windows. Il a pour fonction :
- Configuration et paramétrage du matériel et de la communication.
- Création et la gestion des projets.
- Gestion des mnémoniques.
- Création des programmes pour système cible S7.
- Chargement des programmes dans des systèmes cibles.
- Test de l’installation d’automatisation. [ 30]
2.4.1.b Les différents langages de programmation STEP 7
STEP7 se distingue par différents langages de programmation, qui peuvent également être
combinés ou mélangés dans le même programme (d'une autre manière). Le nombre de ces
langues est de trois:
1/Liste Liste d'instructions / Code d'instructions (LIS)
2/langue Ladder langage / Ladder charte (CONT)
3/ Logigramme bloc fonction (LOG). [31]
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 34
Type de langage
application
Exemple
Logigramme(LOG)
utilise les boites de
l'algèbre de Boole pour
représenter les
opérations logiques
(XOR/AND/OR…etc.),
peut être utilisé
directement comme les
opérations
mathématiques
Langue(CONT)
C’est du type
graphique, utilise des
éléments électriques :
Contact et Relais –
bobine-.
Selon le trajet de
courant d’alimentations
qui se passer entre eux.
Liste (LIS)
C’est du type textuel,
déclaration des
paramètres
porche de la machine.
Tab 2.3 : Les types de langages sous step7.
Remarque:
Il existe deux modes de programme:
*linéaire: le programme écrit utilisé sous forme d'une liste ou dans un bloc et les instructions
d'exécution est en séquence, l'un après l'autre, simplement jusqu'à la fin.
*structurée: le programme est compliqué, le programme principal est responsable de la
gestion de l'autre sous-programme. [32]
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 35
12.4. . c Création d’un nouveau projet
Pour créer un nouveau projet sur STEP7, nous suivons les prochaines étapes classées:
1- Double-cliquez sur l'icône SIMATIC MANAGER sur le bureau, son icône comme indiqué
dans la figure ci-dessous, après l'avoir installé.
Figure 2.11 :Simatic Manager.
Nous regardons ce qui suit :
Figure 2.12 :Assistant step7.
2- Une fois que nous avons cliqué sur "suivant ", une fenêtre apparaît qui nous permet de
choisir le CPU avec lequel nous voulons travailler la voilà :
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 36
Figure 2.13 :Le choix du type CPU.
3- Après avoir sélectionné la CPU appropriée, une autre fenêtre apparaît nous permettant de
choisir le bloc, et de choisir le langage de programmation (LIST, LOG ou CONT).
Pour moi, j'ai choisi le bloc OB1 et le langage CONT comme langage de programmation.
Figure 2.14: Choix du bloc et du langage de programmation Souhaité.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 37
4-On clique à nouveau sur le" suivant "qui réapparaît, on nomme le projet puis on clique sur
Créer"
Figure 2.15 :Appellation et création le projet.
5-On clique sur Créer, la fenêtre affichée apparaîtra comme suit:
Figure 2.16 :Nouvelle interface de projet SIMATIC MANAGER.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 38
2.4.1.d Configurations matérielles
Avant de commencer la programmation sur le STEP 7, il faut tout d'abord déclarer le
matériel du projet (par exemple automate programmable gamme s7-300).
Figure 2.17: Station SIMATIC S7-300.
Ensuite, nous passons par une étape très importante appelée "la configuration matériels".cette
étape permet d'éliminer ou restaurer les châssis (rack), les appareils de la périphérie
centralisée et les modules.
Les châssis sont représentés par une table de configuration dans laquelle on peut placer un
nombre défini de modules comme dans les châssis réels.
Figure 2.18:Configuration du matériel.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 39
2.4.1. e Méthode de lecture de l’adressage
La configuration matérielle requise se lit comme suit (automate s7-300):
- une alimentation 10 A.
- une CPU 314C-2 PN/DP.
- une carte de 24 entrées TOR.
- une carte de 16 sorties TOR.
- une carte de 5 entrées Analogique.
- une carte de 2 sorties Analogique.
2.4.1. f La table de mnémonique
La mnémonique est un nom qui est défini par l'utilisateur selon les termes et règles de syntaxe
imposées. Pour que le programme soit facile et lisible, ce qui permet de gérer facilement le
grand nombre de variables rencontrées dans ce type de programme. Ce nom intitulé peut-être
utilisé directement dans le programme une fois les tâches terminées.
Figure 2.19 : Modèle table mémonique d’un système. [24]
2.4.1. g Mémentos
Les mémentos sont des éléments électroniques bistables servant à mémoriser l’état logique
0 et 1, ils sont utilisés pour les opérations internes de l’automate pour lesquels l’émission d’un
signal n’est pas nécessaire.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 40
Chaque automate programmable dispose d’une grande quantité de mémentos, on programme
ces derniers comme des sorties en cas de panne de la tension de service, le contenu
sauvegardé des mémentos sera alors perdu. [33]
2.4.1. h La table de variable
Les variables d’un automate programmable industriel sont : Adresses symbolique et
absolue, l’adresse absolue et l’adresse symbolique.la table de variable relié des adresses
symboliques entre eux.
Elle indique tous les variables et les constants utilisés dans ce programme.
Tab 2.4:Constitution de table de variable step7.
2.4.1.i Les blocs de programmations et leurs fonctions
La programmation organisée nous permet d'écrire des programmes clairs et transparents.
Le désir de préparer et d'éditer un programme complet en utilisant des modules qui nous
avons absolument libre de le contrôler selon le désir, que ce soit par modification ou
remplacement. Passons à la programmation souhaitée et bien structurée pratique.
les nombreux types de modules doivent être fournis est :
• OB= Bloc d’organisation.
• FB= Bloc fonctionnel.
• FC=Fonction.
un nom
l’adressage
symbolique
type de donné
BOOL/INT...etc
l'adrasse absolue
Q1.3
Commentaire
peut étre un
remarque,
résultat...etc
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 41
• SFB= Bloc fonctionnel système.
• SFC= Fonction système.
• DB=Bloc de données. [34]
Les Blocs step7
Il y a plusieurs types de blocs sont utilisés lors de l'automatisation de systèmes industriels.
Ces blocs sont importants pour le stockage et mémorisés des programmes utilisés et de leurs
données.
Le programme est organisé en différents blocs en fonction des exigences du processus.[35]
Les blocs
fonctions
Bloc d‘organisation(OB)
Constitue l’interface
entre le programme utilisateur et le système
d’exploitation.
Fonction(FC)
assure une fonctionnalité spécifique du
programme. Les fonctions réglables.
Bloc fonctionnel (FB et SFB)
Selon le programme, les blocs fonctionnels
avec les fonctions FB et SFB sont très
similaires, mais leur catégorisation de la
mémoire est spécifiée sous la forme de blocs
de données d'instance. Pour la
programmation de fonctions complexes, les
plus appropriées sont les blocs fonctionnels.
Blocs de données(DB)
Représente les emplacements des données de
programme. Blocs de données utilisateur DB,
offrant un espace mémoire pour les variables
de type de donnée.
Tab 2.5 : Les différents blocs de step 7 et leur fonctionnement.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 42
Les types des blocs de données :
-Bloc de données d’instance globale.
-Bloc de données globales. [15]
2.4.1. g Plateforme de programme
Après avoir terminé un projet sur le logiciel step 7, il prend cette forme:
Figure 2.20 : Plateforme d’un programme qui se fait sur step7. [36]
on peut résumer tout cela selon l'organisation suivant :
Figure 2.21 : Organigramme de création du projet step7. [37]
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 43
2.4.2 Logiciel WINCC
2.4.2.a Présentation WINCC flexible
C’est le logiciel Simatic interface homme machine (IHM), c’est-à-dire- une interface entre
l’homme –utilisateur- et le processus. pour l’achèvement des concepts d'automatisation
développé, par des outils d’ingénierie caractérisée par la simplicité et l’efficacité. Par rapport
les machines"Wincc flexible" réunit ces avantages : Simplicité, Ouverture et Flexibilité.
2.4.2. b Les fonctions principales de logiciel WINCC Runtime
Le logiciel WinCC Runtime fournit à l'utilisateur des tâches de gestion de processus,
notamment:
*communiquer et traiter avec les automates.
*voir des vues à l’écran.
* Contrôler du processus.
*enregistrer des données de Runtime actuelles, évènements de signalisation (alarmes) et des
valeurs processus. [38]
2.4.2.c Création d’un projet
Pour créer un nouveau projet sur Wincc flexible, il faut de faire :
-Premièrement, on clique deux fois sur l'icône SIMATIC WinCC flexible 2008 existent sue
le bureau.
Figure 2.22 : Simatic Wincc.
Deuxièmement, après l’ouverture, on voit cette fenêtre (figure 2.23)
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 44
Figure 2.23:Plateforme de logiciel WinCC flexible.
Le programme offre de multiples possibilités pour gérer le projet, dont certaines
directement depuis les pages principales et d'autres indirectes.
Les possibilités:
1- L'écran d'ouverture du programme.
2-Pour ouvrait des projets récemment créés
3-Pour créer un nouveau projet à l'aide de la plateforme de projet.
4-Pour ouvrait un projet sur votre ordinateur
5-Pour créer un projet vide.
On crée facilement un nouveau projet, on choisi l’HMI appropriée pour le travail.
L’interface comprend les parties montrées dans cette figure:
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 45
Figure 2.24:Les parties d’interface wincc.
2.4.2.d Intégration d’un programme crée on WinCC dans le projet STEP7
L'intégration du projet wincc à l'étape 7 est une bonne solution, en passant au traitement du
projet via l'interface homme-machine qui a été préparée par le logiciel wincc pour le système
d'automatisation de la chaudière centrale Adrar.
Pour cela, on clique sur « projet, intégrer dans le projet Step 7 » puis on choisit le nom de
projet "système chaudière PR " dans la barre d’outils de Wincc flexible.
Tout simplement, il vise à mener à bien le processus de « supervision ».
2.4.2.e Définition de la supervision
La supervision est une technique industrielle de suivi et de pilotage informatique des procédés
de fabrication à système automatisé .la supervision concerne l’acquisition de données
(mesure, alarme, retour d’état de fonctionnement et de ces paramètres de commande des
processus généralement confiée à des automates programmables.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 46
La supervision est définie comme étant la surveillance et le contrôle de l’exécution d’une
opération ou par un travail accompli par un homme ou par une machine .En présence de
défaillance, la supervisons prendront toutes les démarches nécessaires pour le retour du
système vers un mode de fonctionnement normal. [39]
2.4.2.f Les avantages de la supervision
La supervision a des nombreux avantages parmi elles :
❖ Contrôler la disponibilité des services /fonctions.
❖ Contrôler L’utilisation des ressources.
❖ Vérifier qu’elles sont suffisantes (dynamique).
❖ Détecter et localiser des défauts.
❖ Diagnostic des pannes.
❖ Prévenir les pannes/défauts/débordements (pannes latentes).
❖ Prévoir les évolutions.
❖ Suivi des variables. [40]
2.4.2.g La constitution d’un système de supervision
Afin de réaliser la communication entre le PC et l'API, les professionnels de
l'automatisation ont travaillait à développer et créer des protocoles d'échange à cet égard, afin
d'assurer l'échange de données entre l'ordinateur personnel de supervision et un automate
programmable.
Le facteur le plus important dans le choix d'un réseau de communication est principalement
basé sur le nombre d'abonnés, la caractéristique des données et tout ce qui est lié aux
exigences de l'environnement géographique.
Comme il est impossible de communiquer directement entre les données des capteurs ou des
moteurs de traitement de surveillance et le dispositif de supervision informatique, mais plutôt
via l'interface de programmation d'application représentée dans ce que l'on appelle «l'interface
homme machine-IHM-».
Le poste de supervision se constituer principalement de:
-poste opérateur remplacé par un PC, ce dernier qui permet l’acquisition des données,
l’affichage des sommes des écrans et la conduit de l’unité.
Chapitre 2 Automatisation du système chaudière (CH) de la CEA et logicielles utilisés
Page 47
-poste opérateur au lieu de poste ingénieur utiliser pour dédier à l’administration du système
et au configurer de l’application.
- connexion entre les postes opérateur de l’automate PLC par un réseau d’acquisition
distincte « MPI ».
2.5 Conclusion
Dans ce chapitre j’avais expliqué bien déterminer le fonctionnement et le mécanisme
d’automatisation du système chaudière de la CEA, puis j’avais détaillé l’ensemble des
informations concerne les logiciels STEP7 et WINCC flexible qui sont utilisés dans mon
projet.
Chapitre 3 La programmation et supervision du
système chaudière CEA
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 49
3.1 Introduction
Dans certaines usines des entreprises il ya des systèmes commandés par la logique câblée,
ce type de commande est difficile à manipuler, pour résoudre ce problème le transfert vers la
commande par la logique programmée-utilisation d’un automate programmable à faciliter le
fonctionnement et l’économie de l’énergie.
L’application de cette automatisation sur le système chaudière de CEA contrôlée
manuellement par câblage simple, nécessite la création d’une interface homme-machine
(IHM) à laide d’un logiciel adaptée et spécifique "WINCC flexible "de SIEMENS.
3.2 Réalisation de la programmation S7 du système CH
Après que les étapes du processus ont été expliquées pour faire la programmation de
n'importe quel système, quelle que soit sa nature et quel que soit son type dans le chapitre
précédent, maintenant je vais mettre en ordre toutes les étapes qui ont été passées pour obtenir
le système de chaudrée en utilisant STEP 7 sous la forme d'images finales pour chaque étape.
3.2.1 Démarrage s7 du projet CH dans SIMATIC Manager
En sélectionnant l’icône SIMATIC manager, sur affiche la fenêtre principale, pour
sélectionner le nouveau projet système CH et le valider.
Figure 3.1 Page de démarrage de STEP7 du système CH
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 50
3. 2.2 Création de la table mnémonique du système CH
On édite la table mnémonique en respectant les conditions de fonctionnement CH, surtout
pour les entrées et les sorties.
Figure 3.2 La table mnémonique du système CH
3.2.3 Plateforme de programme système chaudière qui se fait sur step7
Le programme réalisé contient les blocs suivants:
Figure 3.3 Blocs du projet CH
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 51
3.2.4 Programmation des blocs
La programmation des blocs se fait du plus profond sou. J’ai choisi le langage de
programmation à contact (CONT), je vais commencer par la programmation des blocs
fonction (FC1, FC2, FC3)
-le bloc d’organisation OB c’est la principale et il est généré automatiquement lors de la
création d’un projet. C’est le programme cyclique appelé par le système d’exploitation.
➢ Le bloc OB1
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 52
-Le bloc fonction FC n'a pas de mémoire, conserve ses variables temporaires dans la pile de
données locales son rôle principal et d'assurer les procédures pour les fonctions fréquemment
utilisées de manière intelligente et saine.
Il est également possible d'appeler des blocs de données globales pour enregistrer leurs
données.
➢ Le bloc FC1
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 53
➢ Le bloc FC2
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
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Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
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Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
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➢ Le bloc FC3
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 57
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 58
3.2.5 La compilation du système chaudière
Le processus se déroule en quatre étapes en bref:
-D'abord, extrayez l'outil de simulation de la barre d'outils en cliquant sur l'outil illustré
comme suit :
Figure 3.4 Outils activé /désactivé la simulation
-Deuxièmement, chargez le programme en cliquant sur l'outil suivant :
Figure 3.5 Outils charger
-Troisièmement, activez la visibilité de la simulation de travail pendant son exécution en
cliquant sur l'outil de visibilité :
Figure 3.6 Outils visualisation du programme
-Quatrièmement, on change le mode STOP au RUN-P et à partir de là le projet fonctionne
Figure 3.7 Compilation du système CH
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 59
3.3 Supervision du système CH
3.3.1 Interface homme-machine
L'interface homme-machine facilite la tâche de l'opérateur grâce à cette interface qui
combine différentes configurations (contrôle, surveillance).
La programmation et le démarrage d'une installation industrielle automatique ne suffisent pas
à eux seuls, ils nécessitent au contraire de fournir tous les détails concernant les états et tous
les modes de fonctionnement.
3.3.2 Choix de l’interface homme-machine
J’ai choisi l'interface « MP 270 6 ''Touch »de la famille SIEMENS. La station
d'exploitation (interface homme-machine) offre facilitée et maniabilité sur toutes les fonctions
avancées.
Pour mettre en œuvre ce développement de programme d'interface de supervision, il est
nécessaire d'utiliser des outils de programmation tels que WinCC flexible.
Parmi les caractéristiques du SIMATIC HMI MP 270 6 '' Touch (figure 3.8):
*Pavé tactile / clavier.
*Configurable à partir WINCC flexible / STEP7 V5.5.
Figure 3.8: Le choix d’une interface IHM.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 60
3.3.3 La liaison automate /IHM
À lancement de WINCC, on enregistre le projet, puis on l’intègre au projet de programmation
conçu dans ‘SIMATIC STEP7’ afin d’introduire les variables manipulées. Par la suite, on
définit la liaison entre le pupitre et l’automate.
La communication entre l’automate S7 314C-2PN/DP et l’écran de supervision «MP 270
6 ''Touch » se fait soit via profibus ou profinet (figure 3.9).
Figure 3.9: Les paramètres de liaison d’une HMI.
3.3.4 Création du projet
Ce qui distingue le projet, c'est l'interface graphique qui montre comment faire fonctionner le
système.
La création et la configuration de tous les objets de projet indisponible pour commander et
contrôler le système de chaudière CEA.
Les principaux éléments ici sont:
- Vues pour représenter et commander le système CH.
- Variables qui transmettent des données entre Le système CH et l'IHM.
-Des alarmes en cas du problème ou défaut de fonctionnement CH.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 61
3.3.5 Les vues de supervision de projet
Les principaux objets du projet sont les vues. Il permet la visualisation et la surveillance du
système.
L’interface graphique du système de chaudière de la cette centrale se compose de plusieurs
vues:
1) La vue de la page d’accueil:
Figure 3.10 : La page d’accueil du projet.
La figure ci-dessus représente la page d’accueil de mon interface(Home), elle contient deux
portes principales, le premier est pour le système de chaudière, le second est pour les alarmes
avec un bouton des notifications de ce dernier.
2) La vue du système chaudière :
Figure 3.11: Vue de système chaudière.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 62
C’est une porte comprend trois éléments importants pour le fonctionnement de la chaudière:
1/Les conditions initiales (CI) :
Figure 3.12 : Vue des conditions initiales.
Cette vue contient quatre lampes qui fonctionnent lorsque les conditions sont réunies pour
que la chaudière fonctionne, chaque lampe avec une couleur distincte.
Dans le cas où une ou toutes les conditions ne sont pas vérifiées (panne), ces couleurs
deviennent rouges.
Figure 2.13 : Vue des conditions initiales en cas de panne.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 63
Figure 3.14: Vue des conditions initiales en cas de panne (une
condition non vérifiée).
Figure 3.15: Vue des conditions initiales en cas de panne (toutes les
conditions ne sont pas vérifiées).
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 64
2/La commande de moteur de ventilateur de balayage :
Figure 3.16: Commande de moteur de ventilateur de balayage V.
Le moteur du ventilateur de balayage reste d’attende l’ordre pour démarrer, c’est pour ça il
continue de clignoter.
Une fois le geste arrive, il grade une couleur verte.
3/La commande des vannes :
Figure 3.17: Commande des vannes.
Les vannes en position d’arrêt sont rouges met lorsqu’elles sont commandes ou actionnées,
elles deviennent jaunes.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 65
3) La vue des alarmes:
Figure 3.18 : Vue des alarmes.
On a créé des alarmes TOR avec le Wincc flexible, pour l’enregistrement des défauts
associent au système CH.
D’après cet espace l’opérateur peut connaitre le nom, l’heure, la date de défaut.
(Voire la figure 3.18).
-Le tableau des alarmes TOR de ce système montré dans la figure ci-dessous:
Figure 3.19 : Tableau des alarmes TOR système CH.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 66
Figure 3.20 : Les alarmes du système CH.
Et voilà la forme d’affichage des alarmes (figure 3.20) .
L’utilisateur voit l’acquittement des alarmes dans ces différentes vues:
*Acquittement dans la fenêtre principale (Home) .
*Acquittement dans la vue des alarmes .
*Acquittement dans la vue du système chaudière.
Figure 3.21 : Le tableau des variables du système CH .
Le tableau ci-dessus contient toutes les variables liées au système de chaudière.
Chapitre 3 La programmation et supervision du système chaudière CEA
Page 67
3.4 Exécution de la simulation du système CH de supervision
3.4.1 Compilation et simulation PLCSIM/RUNTIME
Pour la vérification de la convenance du ce projet, on utilise l’outil "charger" dans le barre
d’outil S7 (compilation de projet), et ça après avoir terminé le projet.
La détection des erreurs ou bien les défauts est contrôlée par la fenêtre S7-PLCSIM.
La simulation par ce fait à l’aide de simulateurs "RUNTIME"dans le Wincc.
3.5 Conclusion
Dans ce dernier chapitre, j’ai posé toutes les étapes de programmation STEP7 du système
CH, puis je présente l’interface HMI de ce projet avec tous les procédés détaillés qu’on a
suivis pour la création du programme Wincc (supervision de projet).
Une bonne communication entre les adresses et les variables exige la connaissance du
langage de programmation et de supervision.
Le fonctionnement en temps réel du système CH est réalisé grâce à cette supervision.
Conclusion générale
CONCLUSION GENERALE
Page 69
Conclusion générale
Concernant ce travail, j’ai constaté que l’accès d’une réalisation d’un système
automatique ou bien de contrôle-commande repose essentiellement sur une meilleure analyse
du procédé à commander, ainsi que le bon choix de l’équipement à utiliser.
Ce travail me permet de découvrir l’environnement industriel, le domaine du travail et de
concrétiser ma connaissance théorique dans le domaine pratique. Il me permet aussi de se
familiariser avec des logiciels spécialisés dans les automatismes industriels comme le Step7
ainsi qu’avec un moyen de supervision plus puissante, simple et très facile « WinCC
flexible».
L'objectif principal fixé de mon travail d’automatiser et réaliser une supervision du système
chaudière dans le processus de production de l’électricité à base d’une turbine à gaz de la
centrale d’Adrar en utilisant une programmable PLC et Interface homme-machine (HMI) de
la firme SIEMENS afin d’améliorer son fonctionnement.
Mon travail présenté dans ce mémoire consistait à automatiser la chaudière. Dans ce
contexte, j’ai étudié plus précisément le fonctionnement du processus de la CH de CEA.
Ensuite je l’automatisais avec un automate programmable SIMATIC S7-300 (PLCSIM) .
La programmation a été réalisée à l’aide du logiciel Step 7, afin d’arriver à la création
d’une plateforme de supervision grâce au logiciel WinCC flexible, qui me permet de réaliser
des vues dans le but de contrôler l’état de fonctionnement du système chaudière de CEA.
Cependant la réalisation d’un bon système de supervision, l’importance de la connaissance
de certaines notions intégrées dans des technologies nouvelles de l’informatique.
Malheureusement, je n’ai pas pu tester ce projet en milieu pratique (laboratoire
universitaire) malgré la disponibilité des matériels, en raison de la pandémie de CORONA
virus.
En perspective, l’automatisation de tous les systèmes qui sont commandés de façon
traditionnelle de centrale électrique Adrar et la supervision de tout systèmes qui sont
automatisés à distance via internet, nécessite de créer des vues sous forme des lines web
spéciaux.
Références
bibliographiques
Références bibliographiques
Références bibliographiques
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Annexe
ANNEX
Les schémas électriques de CH :
ANNEX
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