– Abdelilah ATTAR Dossier technique Sujet : Système de supervision et contrôle commande de l’atelier concasseur Année scolaire 2015 -2016 Dossier… [600600]

Réaliser par :
– Abdelilah ATTAR Dossier technique
Sujet :
Système de supervision et contrôle
commande de l’atelier concasseur
Année scolaire 2015 -2016

Dossier technique
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1 Table des matières
Introduction générale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 3
2 Présentation du HOLCIM Oujda ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 4
2.1 Fiche Signalétique de l’entreprise: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 4
2.2 Le procédé de fabrication du ciment : ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 4
3 Description de L’atelier concasseur ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 4
3.1 Le concasseur : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 5
3.1.1 Cara ctéristiques du concasseur : ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 6
3.1.2 Le système de lubrification: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 6
3.2 Le vibreur du calcaire : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 7
3.3 Les convoyeurs à bande :………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 7
3.4 Les filtres à manches qui servent au dépoussiérage de l’environnement : ………………………….. ……….. 7
3.5 Le stacker : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 7
3.5.1 Mode de fonctionnement : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 8
3.6 Les groupes de l’atelier concasseur : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 8
3.6.1 Groupe Circuit eau : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 9
3.6.2 Groupe Transport mélange : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 9
3.6.3 Groupe Alimentation : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 11
4 Le choix le de la gamme et l’architecture du système de supervision ………………………….. ………………….. 13
4.1 Les qualifications du choix de la gamme siemens : ………………………….. ………………………….. ……….. 13
4.2 Les équipements nécessaires pour le système : ………………………….. ………………………….. …….. 13
4.3 Les logiciels nécessaires: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 15
4.3.1 Logiciel d’ingénierie SIMATIC WinCC Flexible : ………………………….. ………………………….. …. 15
4.3.2 Logiciel exécutif SIMATIC WinCC Flexible Runtime : ………………………….. ……………………… 15
4.3.3 Logiciel exécutif SIMATIC STEP 7 : ………………………….. ………………………….. …………………… 15
4.4 L’architecture du système contrôle -commande de l’atelier concasseur: ………………………….. ………… 15
4.4.1 Comparaison des réseaux de communication Industrielle: ………………………….. ……………………. 15
4.4.2 Anneaux optiques redondants avec OLM : ………………………….. ………………………….. ……………. 17
4.5 La configuration des stations : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 17
5 L’automatisation de l’atelier ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 19
5.1 Subdivision du processus de l’atelier concasseur en plusieurs zones et tâches : ………………………….. 19
5.2 Exemple Description fonctionnelles Le bloc moteur bande : ………………………….. ……………………….. 19
5.3 Définition des exigences en matière de sécurité : ………………………….. ………………………….. …………… 20
5.3.1 Programmation : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 20
6 La supervision l’interface home machine : ………………………….. ………………………….. ………………………….. 27
6.1 Description de l’interface homme machine conçue: ………………………….. ………………………….. ………. 27
6.2 La déclaration des variables : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 29
6.2.1 La mise à l’échelle des variables analogiques : ………………………….. ………………………….. ………. 29
6.2.2 Archivage des valeurs de variables et des alarmes : ………………………….. ………………………….. … 30
6.3 Conceptions des blocs : ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 31
6.4 Bloc moteur à un seul sens et à vitesse constante : ………………………….. ………………………….. …………. 31
6.4.1 Le bloc d’affichage: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 32
6.4.2 L'utilisation multiple du bloc d’affichage grâce au multiplexage d'adresse …………………………. 33
6.4.3 Le bloc icône: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 34
7 Exploitation pédagogique ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 36
7.1 Choix de la séquence de formation : ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 36
7.2 La mise en place de la séquence : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 37
7.3 Elaboration des fiches de séances pédagogiques: ………………………….. ………………………….. …………… 38
7.4 Evaluation ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 38
7.4.1 Formative: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 38
7.4.2 Sommative: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 38
Conclusion générale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 40
Bibliographie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 41

Dossier technique
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Introduction générale

Dans le cadre de la concurrence mondiale, et la grande compétitivité dans le
monde industriel, les entreprises sont appelées à améliorer la qualité de leurs
produits et services, elles doivent adopter une politique qui tient compte de
l’évolution économique et technologique actuelle, afin de faire face non seulement
aux impératifs du marché et des réglementations, aux besoins des clients mais aussi
aux nécessités du développement durable.
Face à ces contr aintes et afin de consolider son rang de leader, le groupe HOLCIM
Maroc considère l’adoption des nouvelles technologies en matière d’automatisation,
d’instrumentation et de supervision, comme étant un choix prioritaire dans sa stratégie
concurr entielle.
Ce choix, répondant aux exigences de la production, présente de nombreux
avantages, dont on peut citer : la réduction du temps d’arrêt des machines, l’augmentation
de la production, la détection et le diagnostic automatique des défauts , la limitation
des interventions de la maintenance et donc de son coût, et finalement, la
communication en temps réel des données de production.
En effet, les tendances du renouvellement du système SCADA, exploité actuellement
dans le processus de production, envisagées pour les futures année s qui serviront de
dépasser le problème du manque des pièces de rechange.
C’est dans cette perspective, qu’il nous a été proposé comme problématique de
dossier technique d’étude de l’automatisation et la su pervision de l’atelier concasseur.
A la fin de cette étude, Ce dossier technique sera l’objet d’une exploitation
pédagogique, à travers laquelle on va mettre l’apprenant dans des situations
d’apprentissage ou des situations problèmes réel inspiré d’un proc ès industrielle.

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2 Présentation du HOLCIM Oujda
2.1 Fiche Signalétique de l’entreprise :
Tableau 1 presente la fiche signalitique de Holcim
2.2 Le procédé de fabrication du ciment :

Figure 1 Etapes de fabrication du ciment
3 Description de L’atelier concasseur
Introduction :
Ce présent chapitre est consacré à la présentation de l’atelier concasseur principale
et sa fonction dans l’usine, il définit auss i ses principaux groupes, leurs séquences de
démarrage et d’arrêt.
DENOMINATION HOLCIM (MAROC) S.A.
CAPITAL SOCIAL 421.000.000,00 de Dirhams
FORMEURIDIQUE Société Anonyme
ACTIVITES : Fabrication et comme rcialisation de
ciment portland (Cpj35 -Cpj45 – Cpj45.S –
Cpj55), béton et granulats.
CAPACITE DE PRODUCTION 1 600 000 (Tonnes/an)
DIRECTEUR GENERAL Khalid KAOUACHI
EFFECTIF 143 ployés

Dossier technique
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En effet, le concassage est une opération destinée à la réduction des blocs des
matières premières (surtout les blocs de calcaire) qui sont obtenus pendant l'exploitation
des carrières.
Le synoptique de l’atelier concasseur est présenté par la figure suivante :

Figure 1 le synoptique de l’atelier concasseu r
3.1 Le concasseur :
Le concassage est une opération destinée à la réduction des blocs des matières
premières (surtout les blocs de calcaire) qui sont obtenus pendant l'exploitation des
carrières, la granulométrie du mélange à la sortie du concasseur est inférieure à 25mm.

Cette opération est assurée par un concasseur ‘HAZEMAG’ placé juste près de la
carrière calcaire, c’est un concasseur à double rotors primaire et secondaire, chaque rotor
comporte 6 battoirs, ce concasseur est situé à 950 mètres de l’usine et dont le débit horaire
est de 1200 tonnes. Son alimentation en matière première se fait sépar ément à l’aide de
quatre trémies, une principale dont l’extraction de la matière se fait par un extracteur
vibrant et trois autres trémies pour les ajouts dont l’extraction de la matière se fait grâce à
des convoyeurs à bande ou convoyeur métallique selon la nature de la matière extraite.

Les pourcentages des matières dans le mélange, constitue à l’intérieur du
concasseur, sont contrôlés par un système de dosage et de régulation.

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A l’issu du concassage, le mélange dit cru acheminé vers le tas de stock age de
l’usine moyennant une bande transporteuse de 850 mètres de long dans le but de
permettre la marche permanente du processus de fabrication du ciment, puis il transite de
la matière, avant d’être pré homogénéisé et stocké.

Le stockage se fait en deux tas longitudinaux de capacité unitaire de 45000 tonnes
grâce à un chariot déverseur. Ce mode de mise en stock assure une pré -homogénéisation
avancée de la matière.

La reprise de la matière stockée est garantie par une roue -pelle afin d’alimenter les
différents trémies de dosage par l’intermédiaire d’une série de convoyeurs à bande. Dès ce
stade, les installations se présentent sous forme de deux ligne de production identiques
conçues ainsi de manière à assurer une souplesse au niveau de l’exploitation et l’entretien.
3.1.1 Caractéristiques du concasseur :
Le concassage se fait par un concasseur a six battoirs qui, placé justes près
de la carri ère, ce concasseur est constitué de deux rotors prima ire et secondaire. Il
comporte aussi une chau dière pour chauffer les écrans de chocs et les parois du
concasseur afin d'éviter le colmatage.
 Concasseur à double rotor à battoire .
 Capacité horaire : 1100tonnes/heure .
 Débit horaire : 800tonnes de calcaire/heure ; 300tonnes d’argile/heure.
 Finesse de la matière : 95% de la matière ne dépasse pas 25mm3 de diamètre.
 Le mélange des matières concassées est transporté par la band e 211 -BT1,
ensuite stockées dans le hall de stockage de l’usine.
3.1.2 Le système de lubrification:
Les deux rotors sont entrainés par deux moteurs comme le montre la figure
suivante :

Figure 2 Moteurs des rotors primaire et secondaire
Moteur
secondair
e Moteur
primaire

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En général, l’utilisation d’un lubrifiant de bonne qualité et de caractéristiques
adaptées aux conditions d’exploitation des réducteurs et multiplicateur de vitesse est un
facteur déterminant pour la bonne tenue et longévité des engrenages.
L’utilisation des huiles dites « extrême -pression » est souhaitable. Grâce aux additifs
qu’elles comportent, celles -ci sont plus aptes à assurer une lubrification optimum des
appareils.
Donc la fonction lubrification est très essentielle dans tout système mécanique. Elle
permet :
– La protection de l ’ensemble mobile contre l’usure ainsi que l’augmentation de sa
durée de vie nominale .
-L’augmentation du rendement du système, en éliminant les grandes pertes dus aux
frottemen ts.
3.2 Le vibreur du calcaire :
Il est situé en dessous de la trémie calcaire, son rô le est d’alimenter le système
concasseur , il permet a ussi le réglage du débit d’alime ntation.
Le vibreur comprend les organes suivants :
– Un terroir formé d’une table guidé en translation .
– Un système de guidage de la table .
– Un mécanisme de transformation de mouvement fo rmé d’un excentrique monté
sur l’arbre de sortie du réducteur .
– Un réducteur.
– Un moteur électrique.
– Un système de graissage .
3.3 Les convoyeur s à bande :
C’est un ensemble électromécanique destiné pour le transport de la matière
première, il constitue un moyen de transport très avantageux qui relie les différents
points de production.
3.4 Les filtres à manches qui servent au dépoussiérage de l’environnement :
Le gaz chargé de poussière entre dans le filtre par la partie supérieure, il descend et
est aspiré vers le bas à travers les manches horizontales qui retiennent les poussières
sur leurs faces extérieures et dirigeant ces poussières en flux descendan t vers la trémie
d’évacuation.
3.5 Le stacker :
A l’issu du concassage, le mélange dit « cru » est acheminé vers le tas de stockage
de l’usine moyennant une bande transporteuse couverte.
Le stockage se fait en deux tas longitudinaux de capacité uni taire de 32000 tonnes
grâce à un chariot déverseur.

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Figure 3 la machine staker
Le stacker est l’appareil de mise au stock ; joue le rôle d’un homogénéisateur de la
carrière, le mélange arrive sur un tapis roulant se verse sur le tapis perpendiculaire du
stacker construisant deux tas, et la roue -pelle ramasse le carrier sur d’autres tapis pour
l’envoyer au broyeurs, sa transla tion est contrôlée par des contacteurs de fin de course et
un indicateur de niveau qui a été incorporé dans le circuit de marche et monté au sommet
de la flèche, au cas où le mélange déchargé par le transporteur de flèche toucherait la
sonde de ce disposi tif, la flèche est montée automatiquement.
Les principaux actionneurs de stacker sont :
– Quatre moteurs de translation avec quatre électro – freins .
– Pompe hydraulique.
– Vérin hydraulique double effet.
– Quatre moteurs d’enrouleur (un pour le câble commande et trois pour le câble
puissance)
– Moteur du tapis roulant .
3.5.1 Mode de fonctionnement :
Après la détection de la matière et le démarrage du tapis roulant, o n donne l’ordre
de démarrage du groupe, les premiers qui démarrent sont le transporteur de flèche et
l’enrouleur, leur réponse de marche a utorise le démarrage des moteurs de translation, qui
déplace les roues de stacker sur les railles, le transporteur de flèche verse la matière
perpendiculairement au sens du tapis roulant.
Des contacts vertic aux placé s aux cô tés du tapis détecte nt le déport de bande, un
contrôleur de rotation détecte le patinage (descente, glissement) de transporteur de flèche .
L’enrouleur e st un moteur qui enroule le fil électrique d’alimentation autour d’une
roue, ce moteur est consigné d’une vitesse constante et d’un seul sens, il serre le fil lorsque
la translation est a droite, et le relâche quand la tra nslation est à gauche.
Au bout de transporteur de flèche un détecteur de niveau, lorsque la matière ferme
le contact de ce détecteur, la pompe lève le transporteur de flèche.
3.6 Les groupes de l’atelier concasseur :

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L’atelier concasseur est composé de quatre groupes :
– Groupe circuit eau .
– Groupe transport mélange .
– Groupe concasseur .
– Groupe alimentation .
3.6.1 Groupe Circuit eau :

Ce groupe sert à refroidir les réducteurs du concasseur par l’une des pompes
suivantes :
1. Pompe principale 211-PM1.
2. Pompe de secours 211-PM2.
3. Ventilateur de refroidissement.
4. Pompe Puisard PS1 .

Figure 4 schéma d Groupe Circuit Eau
Démarrage du groupe circuit eau :
Le groupe circuit eau se démarre selon les étapes suivantes :
1. Sélection de la pompe à eau 1 (principale) ou 2 (secondaire).
2. Démarrage du ventilateur refroidisseur eau .
3. Démarrage de la pompe à eau 1 (pompe principale) ou la pompe à eau 2
(pompe secondaire) selon le choix.
Arrêt du groupe circuit eau :
1. Arrêt de la pompe à eau sélectionnée 1 (principale) ou 2 (secondaire).
2. Arrêt du ventilateur refroidisseur eau.
Le démarrage et l’arrêt de l a pompe Puisard se fait manuellement selon les besoin.
3.6.2 Groupe Transport mélange :
Le chariot principal est positionné vers l’un des trois choix suivants :
1-La pré -homogénéisation :
Le mélange est introduit dans une tour d’échantillonnage puis stockée dans
l’installation de pré homogénéisation par le stacker (un appareil de mise au stock) . Dès
qu’un tas est rempli, il sera nécessaire de r ouler le stacker vers un autre tas.
2-Les ajouts :

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Après concassage, la matière présente toujours des fluctuations importantes dans
sa composition, c'est pourquoi on utilise les ajouts qui se divisent en deux types : Ajouts
cru et ajouts c iment.

Démarr age du groupe transport mélange :
Le démarrage du g roupe transport mélange se fait selon les choix :
1-Pré-homogénéisation .
2-Ajouts .
3-Tarage .
Démarrage du groupe transport mélange e n cas de la Pré-homogénéisation :
1. le stoker .
2. la bande stoker 211 -BT3.
3. la translation de la bande 211 -BT2.
4. le filtre 211-FT2.
5. le ventilateur filtre.
6. la bande réversible 211 -BT1 et le filtre 211 -FT1.
7. le détecteur magnétique 211 -SM1.
8. la bande intégratrice 211 -BI2.
9. le ventilateur filtre .
La séquence de démarrage du groupe concasseur :
1. Démarrage des pompes de graissage.
2. Démarrage des ventilateurs refroidissements des moteurs.
3. Démarrage des ventilateurs refroidissements d’huile coupleurs.
4. Démarrage de la pompe des réducteurs.
5. Démarrage de la pompe huile coupleur.
6. Démarrage du rotor secondaire.
7. Démarrage du rotor primaire.
La séquen ce d’arrêt du groupe concasseur :
1. Arrêt du rotor primaire.
2. Arrêt du rotor secondaire .
3. Arrêt du de la pompe huile coupleur.
4. Arrêt de la po mpe des réducteurs .
5. Arrêt des ventilateurs refroidissements d’huile coupleurs .
6. Arrêt des ventilateurs refroidissements des moteurs .

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7. Arrêt des pompes de graissage .

Figure 5 groupe concasseur
3.6.3 Groupe Alimentation :

Figure 6 Groupe Alimentation
La séquence de démarrage du groupe Alimentation :
1. Démarrage de la bande intégratrice 211 -BI1.
2. Démarrage de la bande 211 -BT4.
3. Démarrage de l’extracteur argile, de l’extracteur sable et du doseur calamine.

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4. Démarrage du vibreur de calcaire.

La séquence d’arrêt du groupe Alimentation :
1. Arrêt du vibreur de calcaire
2. Arrêt d’extracteur argile, l’extracteur sable et le doseur calamine
3. Arrêt de la bande 211 -BT4
4. Arrêt de la bande intégratrice 211 -BI1
Conclusion :
Le présent chapitre donne une idée sur l’atelier concasseur, ses constituants et ses
princi paux groupes, ainsi que les séquences de démarrage et d’arrêt de chaque groupe.

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4 Le choix le de la gamme et l’architecture du système de supervision
Introduction :
Alors, l’atelier concasseur est un système compliqué, il possède un nombre important
des capteurs et des actionneurs, ce qui nécessite un système de contrôle -commande robus te et
fiable.
Les progrès des automatismes industriels ont permis aux industriels d'augmenter
leur produc tivité et de réduire les coûts. Les exigences des entreprises ont aussi
considérablement évolué, la concurrence, les contraintes de productivité et d e qualité
imposent une démarche à partir du processus de création de valeur. D’où le choix du
matériel du système contrôle commande va être conforme aux contraintes technologique et
économique en jouant sur le rapport prix – qualité, un système avec meill eure performance
avec un coût raisonnable.
Puis nous entamons l’architecture du système Contrôle -commande ainsi que les
différents réseaux industriels.
4.1 Les qualifications du choix de la gamme siemens :
Plusieurs entreprises proposent des solutions d es sy stèmes SCADA citant OMRON,
Schneider, Alain Bradley, MITSUBISHI , GE FANUC …ABB et SIEMENS restent toujours les
leaders mondiaux des systèm es SCADA des cimeteries , les deux gammes ont presque les
mêmes spécifications techniques, mais la gamme Siemens est relativement moins onéreus e
ainsi elle intègre une plate -forme PCS 7 CEMAT destinée spécialement aux systèmes de
contrôle des procès des cimenteries et qui est le fruit de plus de 35 an s d’expérience dans ce
secteur.
4.2 Les équipements nécessaires pour le système :
Après avoir étudié l’environnement technique de l’atelier concasseur (distances
séparent les salles électriques, le nombre des entrées/sorties etc), on a eu recourt à un
système SCADA possédant plusieurs stations reliées à travers des réseaux industriels:
– ES (engineering station) : C’est la station d’ingénierie possède le logiciel
SIMATIC Step7 et le logiciel SIMATIC NE T Pro sur laquelle on effectue la programmation
et la modification des programmes ainsi que le diagnostic et la configuration des stations
distribuées sur les ré seaux PROFINET et PROFIBUB, cette station est aussi doté du
logiciel WinCC flexible pour modif ier ou mettre à jour l’interface HMI.
– OS (operator station): Ce sont les stations de conduite de l’atelier, sur lesquelles
on suit le processus via le logiciel WinCC flexible RunTime.
– API S315 2DP/PN : (automate programmable industriel) C’est un API à base
de CPU 315, nous avons choisi CPU 315 -2 PN/DP) Une vaste gamme CPU de puissance
échelonnée est disponible pour la réalisation des automatismes. Elles génèrent grâce à leur
vitesse de traitement élevée des temps de cycle machine courts. La petite largeur des

Dossier technique
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modules permet de réaliser des constructions compactes et des armoires à encombrement
réduit. Pour le choix de la CPU, nous avons pris en considération plusieurs critères illustrés
sur la figure suivante :

– ET200M : Station périphérique modulaire décentralisée sert à l’installation des
modules des Entrée TOR, Sorties TOR, E/S TOR et analogiques, il peut contenir jusqu’à 12
modules.
Nous avions environ 375 Entrée/ sorties TOR et analogique don pour cela on a besoin d es
module s extensible Entrées/Sorties choisis suivant :
Pour les entrée s TOR: IM321 DI 16*DC 48 -125V : Ces cartes correspond la
tension de commande de l’atelier (48V DC)
Pour les sortie s TOR: IM322 DO 8*relais AC 230V : Ces cartes sont fiable puisque
ils sont à relais, et la tension est correspond la tension de commande des
bobines des contacteurs.
Pour les entrée s Analogique: IM331 AI 8*12bit : ce sont de modules entrées
analogiques courant 4 -20mA, les capteurs analogiques de l’atelier ont une sortie
4-20mA.
Pour les sortie s analogique: IM332 AO 8*12bit : ce sont de modules sorties
analogiques courant 4 -20mA, les pré -actionneurs de l’atelier ont des e ntrées 4 –
20mA.

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4.3 Les logiciels nécessaires:
4.3.1 Logiciel d’ingénierie SIMATIC WinCC Flexible :
WinCC Flexible comprend des outils d’ingénierie innovants pour la configuration
cohérente de tous les terminaux d’exploitation SIMATIC HMI. WinCC Flexible se décline en
plusieurs versions éche lonnées en prix et performances .
4.3.2 Logiciel exécutif SIMATIC WinCC Flexible Runtime :
La partie exploitation (runtime) est embarquée sur tous les terminaux SIMATIC HMI.
Les fonctionnalités IHM et les capacités fonctionnelles dépendent de la configuration
matérielle .
4.3.3 Logiciel exécutif SIMATIC STEP 7 :
STEP 7 Professional, l'outil d'ingénierie par excellence pour la configuration et la
programmation de tous les contrôleurs SIMATIC.
4.4 L’architecture du système contrôle -commande de l’atelier concasseur:
4.4.1 Comparaison des réseaux de communication Industrielle :
Choisir un système de communication suppose que l'on dispose d'informations sur
les performances des différentes alternatives. Cette section est consacrée à une
comparaison générale des divers systèmes de communication.
Le tableau ci -dessous contient un aperçu des caractéristiques des systèm es de
communication.

Tableau 2 les réseaux industriel et leurs caracteristiques
Facteur de coûts :

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Plus les spécifications d'un système de communication sont exigeantes et plus le
coût de la réalisation d'un tel système sera bien sûr élevé. Le diagramme ci -après
représente une comparaison des coûts de réalisions à prendre en compte pour les divers
systèmes de communication.

Figure 7 performances en fonction du coût
A partir de comparaison des systè mes de communication et les caractéristique de
chaque réseau on a élaboré une architecture du système contrôle commande de l’atelier
figurant les stations et les réseaux :

Figure 8 Le schéma de l’architecture de système contrôle -commande de l’atelier

Dossier technique
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4.4.2 Anneaux optiques redondants avec OLM :
Les anneaux optiques redondants sont une forme particulière de la topologie linéaire.
Le « bouclage » de la ligne optique en un anneau confère au réseau une grande sécurité
de Réseaux qui n’existe pas au système actuelle.
Avec une structure en anneau tolérante aux pannes, le réseau optique peut éviter les
pannes de communication en cas d'endommagement ou de rupture du câble ou du fibre .
OLM : On utilise alors des OLM (Optical Link Module) pour assurer les combinaisons
de réseaux cuivre et optiques qui se sont établies dans la pratique en conjuguant les
avantages des deux techniques de transmission.
FO : c’est une fibre optique multi -modes en ve rre (62,5/125 µm) sont utilisables pour
couvrir des distances jusqu’à 3000m.
4.5 La configuration des stations :
La configuration des stations distribuées sur les réseaux MPI, PROFIBUS et
PROFINET est nécessaire pour assurer la communication inter -stations. Le logiciel
SIMATIC NET Pro est un logiciel consacré à la configuration de la communication des
périphériques à partir de la station d’ingénierie.
Nous créons un sous -réseau puis nous affectons les objets à chaque réseau, nous
spécifions l’adresse, le tem ps d’actualisation et le type d’application dans le cas des
stations PC. Et dans le cas du réseau PROFIBUS nous spécifions est ce que l’objet est un
maître où un esclave , et les vitesses de communication .
Pour les stations PC connecté aux réseaux industriels il faut installer des CP
(Communication Processeur)
La réalisation d'une liaison d'une station PC à un réseau PROFIBUS ou PROFINET
suppose que cette station soit équipée d'un processeur de communication approprié. Il faut
en outre installer le pilote adapté au protocole de communication souhaité.
Deux types de processeurs de communication sont disponibles pour une station PC.
Ce sont les processeurs de communication dits Hardnet et les processeurs dits Softnet . La
principale différence réside dans le fait que les cartes Hardnet possèdent leurs propres
microprocesseurs qui délestent la CPU de l'ordinateur alors que les cartes Softnet n'en ont
pas.
Hardnet :
• Le logiciel du protocole tourne entièrement sur cett e carte.
• Deux protocoles peuvent être exécutés simultanément (mode multiprocole).
• Les Hardnet sont plus performantes que les cartes Softnet.
Softnet :

Dossier technique
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• Le logiciel du protocole tourne entièrement sur la CPU de l'ordinateur.
• Un seul protocole peu t être exécuté à la fois (mode monoprotocole).
• Ces cartes sont plus économiques que les cartes Hardnet.
Nous avons choisis les CP 1613 pour coupler la machine au réseau PROFINET et
5411 pour la coupler au réseau PROFIBUS, la 1ère CP est hard et la 2ème CP Softnet.
Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons détaillé les critères du choix de la gamme du système,
et nous avons expliqué les différents types de réseaux industriels, ainsi de l’arc hitecture
générale du système.

Figure 9 schéma du système de supervision

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5 L’automatisation de l’atelier
5.1 Subdivision du processus de l’atelier concasseur en plusieurs zones et
tâches :
L’atelier concasseur est composé de quatre groupes :
 Groupe circuit eau
 Groupe concasseur
 Groupe transport mélange
 Groupe alimentation
Nous avons subdivisé notre programme en plusieurs zones (blocs) et puisque certaines zones sont
à leur tour divisées en plusieurs tâches (démarrage et arrêt des bandes, des positionnements des
chariots …) nous a vons subdivisé ces zones complexes en d’autres zones (blocs).
5.2 Exemple Description fonctionnelles Le bloc moteur bande :

Figure 10 Bloc moteur
 Entrée pour le démarrage et l’arrêt du moteur.
 Entrée local / Distant qui indique si le moteur est commandé localement ou à
distance à l’aide d’un commutateur.
 Entrée Réponse qui joue le rôle d’un accusé de démarrage du moteur donnée par le
contact auxiliaire du contacteur de ce moteur.
 Entrée Contrôleur de rotation qui introduit l’arrêt du moteur en cas de rupture de la
bande ou glissement du tambour de commande.
 Entrée Arrêt à câble : En cas d’urgence, elle sert à arrêter la bande.
 Entrée Manu / Auto : Elle indique le mode de démarrage du moteur :
 Manu : Moteur commandé localement.
 Auto : Moteur commandé par l’API .

Dossier technique
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 Entrée Défaut / Disponibilité : Elle signale que le moteur n’ est pas disponible à cause
d’une fusion de fusible, d’un déclenchement du relais thermique ou si le sectionneur
est ouvert.
 Entrée Verrouillage : Si le verrouillage est activée, on ne peut pas mettre le moteur
en marche à cause d’une contrainte externe ; par exemple l a réponse de la bande
en amant.
5.3 Définition des exigences en matière de sécurité :
L’atelier concasseur prend en considération certaines précautions pour assurer la
sécurité :
 La température des paliers moteurs, réducteurs et rotor (concasseur) : si la
température atteint 80°C, une alarme se déclenche, et si elle dépasse 100°C
les moteurs (principal et secondaire) s’arrêtent. .
 Le contrôle ur de circulation d’huile.
 Le contrôleur de circulation d’eau.
 Le contrôleur de rotation du rotor primaire.
 Le contrôleur de rotation du rotor secondaire.
 La Survitesse moteur principal et secondaire ou secondaire.
 Le Déportement de bande.
 L’arrêt a câble.
 Le contrôleur de rotation de la bande.
5.3.1 Programmation :
Le programme se compose des éléments suivants :
 Bloc d'organisation (OB)
Le bloc d'organisation détermine la structure du programme utilisateur. Il constitue
l'interface entre le système d'exploitation et le programme utilisateur. Il gère le
comportement de démarrage de l'automatisme, l'exécution cyclique du programme ainsi
que le traitement des défauts.
 Blocs fonctionnels (FB) :
Les blocs fonctionnels sont des blocs de code qui contiennen t le programme proprement
dit. Ils disposent d'un bloc de données associé, dans lequel sont mémorisées des données
statiques en plus des paramètres d'entrée et de sortie. Les FB conservent ainsi les valeurs
traitées sur plusieurs cycles .
 Fonctions (FC) :

Dossier technique
21
C'est un bloc de code sans mémoire. Les variables utilisées sont perdues à
l'achèvement de la fonction. Les FC peuvent faire appel à des blocs de données globaux
pour la sauvegarde des données. Comme une fonction ne dispose pas de mémoire
associée, vous dev ez toujours indiquer des paramètres effectifs pour elle et vous ne pouvez
pas affecter de valeur initiale aux données locales.
 Blocs de données (DB) :
Les blocs de données sont des zones de données contenant les données utilisateur. Ils
peuvent instantanés , c’est à dire affectés à des blocs fonctionnels FB défini s ou globaux au
projet complet.
Nous avons subdivisé notre programme en plusieurs blocs fonctionnels :
 FB1 : Programme qui gère le positionnement du chariot ajout ciment (trémie
gypse1, trémie gyp se2, trémie calcaire, trémie pouzzolane) selon le choix de la
matière d’ajout .

 FB2 : Programme qui gère le positionnement du chariot coté ajout cru (trémie argile,
trémie calcaire, trémie calcaire, trémie fluorine) selon le choix de la matière d’ajout.
 FB3 : Ce bloc fonctionnel sert au positionnement du chariot principal (ajout,
préhomo, tarage).

Chariot sens -X
Tarage Préhomo Ajout
Chariot sens -Y
Trémie
Gypse2
Trémie
Gypse1
Trémie
Calcaire
Trémie
Pouzzolan
e
Chariot sens -Y
Chariot sens -X/ Enrôleur

Dossier technique
22
 FB4: la fonction qui effectue le démarrage et l’arrêt des bandes ciment (261 -BT4,
261-BT5, 261 -BT6).
 FB5: Programme de démarrage et de l’arrêt des bandes cru (261 -BT2, 261 -BT3).
 FB6: programme gérant le démarrage et l’arrêt des bandes mélange (211 -BI2, 211 –
BT1, 21 1-BT2).
 FB7: bloc qui assure la pré -homogénéisation, dont lequel on fait appel à FB3 et FB6
et aussi on fait appel à un sous -programme « staker » déjà réalisé avec une
automate Allen Bradly, ce programme gère les translations du stacker.
 FB8: Bloc traitant le choix ajout ciment.
 FB9: Bloc qui intervient en cas de la sélection « ajout cru »
 FB10: Bloc qui gère le groupe alimentation composé des doseurs et des extracteurs.
Pour le choix Préhomo :
En cas de démarrage :

En cas d’arrêt :

 Pour le choix Ajout :
Seulement le vibreur qui va être démarré, les autres sont tous arrêter.
 FB11 : Bloc qui exécute le tarage.
 FB12 : Bloc qui gère le groupe transport mélange.
 FB13 : Bloc qui indique l’état de fonctionnement du moteur et la signalisation de
l’erreur selon la sortie Statu .
 FB14: Bloc du groupe concasseur, il gère le démarrage et l’arrêt des éléments
suivants :
o Moteur du Ventilateur refroidisseur huile.
o Moteur huile coupleur 1.
o Moteur huile coupleur 2.
Bande 211 -BI1
Bande 21 1-BT1
T
Doseur Calamine
& Extracteur
Argile et sable
T
Vibreur
T
Vibreur
Bande 21 1-BT1
T
Doseur Calamine
& Extracteur
Argile et sable
T
Bande 211 -BI1
T

Dossier technique
23
o Moteur huile réducteur 1.
o Moteur huile réducteur 2.
o Ventilateur moteur concasseur.
o Moteur primaire.
o Moteur secondaire.
.
 FB15: Bloc du groupe circuit eau qui commande le démarrage au choix de la pompe
normale 211 -PD1-M1 ou de la pompe de secours 211 -PD2-M1 et aussi le ventilateur
de refroidissement d’eau 211 -VE4-M1.

 FB16 : pour le com ptage des matières selon leurs débits. Le débit massique qui est
un flux de masse par unité de temps à travers une surface, s'exprime comme le flux
du vecteur ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ où est la masse volumique du matériau qui traverse
la surface à la vites se .
Débit massique en kg/s ou en tonne/h.
Avec ∑ est la surface.
Quand ⃗⃗ . ⃗⃗ = V et que , constante sur la section, peut sortir de l'intégrale.
Le débit massique dans les mêmes conditions étendues à la mas se volumique, s'écrit
simplement :
en kg/s ou en tonne/h.

Le principe de compteur de tonnage est le calcul de l’intégral par rapport au temps, en
passant par le calcule numérique « méthode d’Eluer » de l’intégral c'est -à-dire la sommation
des multiplications des débits instantanés multipliés par le temps d’éch antillonnage.
Pour fixer le temps d’échantillonnage pour qu’il soit indépendant du programme, on a placé
la fonction « compteur » dans le B35.
N.B : B35 est un bloc organisationnel cyclique qui s’exécute à chaque 100ms.

Dossier technique
24

Figure 11 prigramme du FC conteur
 FC1 : Fonction servant à la protection des dispositifs de températures élevées.
Prenons l’exemple du Groupe transport mélange :
Nous avons programmé c e groupe avec le langage GRAPH qui permet de programmer
graphiquem ent les commandes séquentielles .
Dans le Groupe transport mélange, nous avons le choix entre l’une des possibilités
suivantes :
 Présélection ajout ciment.
 Présélection ajout cru.
 Présélection pré -homogénéisation.
 Présélection tarage.
Dans cette partie, on explique le cas du choix ‘Présélection ajout ciment’ ; pour les autres
présélections nous avons suivi les mêmes démarches.
Présélection ajout ciment :
Séquence de démarrage :
Dans ce programme, la Présélection ajout ciment ainsi le démarrage conduit à l’appel de la
FB8 (figure 27) dont les séquences sont :

Dossier technique
25

Figure 12 l’appel du FB8
 Déclenchement d’un avertisseur pendant un certain temps.
 Positionnement de la trappe vers ciment.
 Si ajout est sé lecté, on a une divergence en ET :
on fait appel à FB1 (figure 28) qui nous permet de positionner le chariot suivant
la matière d’ajout choisie (trémie gypse1, trémie gypse2, trémie pouzzolane,
trémie calcaire)
Figure 13 l’appel du FB1
Après le positionnement du chariot (réponse chariot), on appelle un autre bloc
fonctionnel FB4 qui permet de démarrer les bandes successivement :

et on démarre en même temps le chariot principal vers la position ajout,
jusqu’avoir fin de course ajout =1
La convergence ET est obtenue par la réponse de la bande BT1 et le fin de course ajout
=1, la vérification de ces deux conditions entraine l’appel du FB6 qui conduit au démarrage
des bandes mélanges successivement :

 Si ajout n’est pas sélecté , on fait appel à FB1 (fig2) qui nous permet de positionner
le chariot suivant la matière d’ajout choisie (trémie gypse1, trémie gypse2, trémie
211-BT2 & filtres FT1 et FT2
T
211-BT1
211-BI2
T
261-BT6
261-BT4
T
261-BT5
T
261-BT1
T
261-BT6
261-BT4
T
261-BT5
T
261-BT1
T

Dossier technique
26
pouzzolane, trémie calcaire). Après le positionnement du chariot (réponse chariot),on
appelle un autre bloc fonctionnel pour démarrer les bandes ciment successivement :
Séquence d’arrêt :
Les séquences d’arrêt sont les suivantes :
 Si ajout est sélecté , on fait appel à FB6 pour l’arrêt des bandes mélange
successivement

L’arrêt de la bande 211 -BT2 et des filtres provoque l’appel de la FB4 pour arrêter les
bandes ciments successivement :

 Si ajout n’est pas sélecté , on fait appel à FB4 pour arrêter les bandes ciment
successivement :

Conclusion :

Dans ce chapitre, nous avons présenté les démarches de l’automatisation et la
programmation avec le logiciel step7 de l’atelier concasseur. Le prochain chapitre est
consacré à la partie supervision et à l’interface homme – machine.

211-BT2 & filtres FT1 et FT2
T
211-BT1
211-BI2
T
261-BT6
261-BT5
T
261-BT4
T
261-BT1
T
261-BT6
261-BT5
T
261-BT4
T
261-BT1
T

Dossier technique
27
6 La supervision l’interface home machine :
Introduction :
Dans l'industrie du ciment, des procédés fiables sont essentiels à la réussite. Pour
rester compétitive, une usine doit fonctionner efficacement en tout temps, offrir le meilleur
possible Retour sur Investissem ent au plus bas coût possibl e. par l'optimisation de la
productivité, la disponibilité des installations, et l'efficacité énergétique.
D’où la nécessité du développement d’une IHM permettant de réagir plus vite face
aux situations inattendues et d’interagir de façon plus intuitive avec le procédé et les
machines.
Pour répondre à cette exigence, on a opté pour la réalisation d’une interface
servant à superviser l’atelier concasse ur en utilisant le logiciel WinCC flexible RunTime et
le WinCC flexible.
6.1 Description de l’interface homme machine conçue :
L’interface est composée de deux parties, un entête et le corps :
 L’en-tête présenté situé en haut de l’interface, il intègre toute information et opération
indispensable pour l’operateur à titre d’exemple : l’heure et la date, l’état du concasseur,
une ligne affichant la plus récente alarme, le titre de la vue, le bouton de la vue des
alarmes, le bouton de la vue des Trend, le bout on de vue initiale et le bouton d’impression.

Figure 14 l’en-tête de l'interface
 Le corps sert à afficher les vues. En tenant comptes les besoins de l’operateur, on
a développé plusieurs vues, chacune à ses propres caractérist iques et son propre rôle :
Vue de l’atelier (vus par défaut ): C’est la vue principale représentant l’atelier concasseur à
savoir l’état de des moteurs, l’état des filtres, les compteurs de tonnage… à partir de cette
vue, on peut effectuer le démarrage et l ’arrêt des groupes ainsi que le choix du mode de
dosage…

Dossier technique
28

Figure 15 la vue principale de l'atelier
Vue de s circuit s ajout : C’est la vue permettant de visualiser l’état des trémies des ajouts
ciment et des ajouts cru ainsi que la position des chariots et des trappe s.

Figure 16 la vue des circuits ajout
Vue des Alarmes : vue représente toutes sorte d’alarmes analogiques, numériques ainsi
que les erreurs du système.

Dossier technique
29

Figure 17 présente la vue des alarmes
Vue des Trends (graphiques): Permet de visualiser les graphes des variables débits,
températ ure, courant, puissance…

Figure 18 présente la vue des trends
Vues des statuts des groupes : à chaque groupe, on réserve une vue qui indique l’état de
tous les actionneurs du groupe afin de détecter le composant non disponible q ui empêche
le démarrage du groupe.
6.2 La déclaration des variables :
Pour chaque variable, on doit spécifier: nom, type, la liaison (la source de la
variable : automate ou serveur OPC), l’adresse de la variable au niveau de l’API, le temps
rafraichissement de la variable (500ms à 1h) et la valeur d’échelle.
6.2.1 La mise à l’échelle des variables analogiques :
Une mise à l’échelle permet de facilité la lecture des valeurs données par le capteur
(4-20mA) via l’API. On cite à titre d’exemple les valeurs analogiques de 0 à 32767
correspond à une valeur physique (température, courant, débit…).
Les valeurs analogiques prenant exemple de type int varient de 0 à 32767 (4 –
20mA) qui correspond à une valeur physique température, courant, débit… donc afin de
visualiser la v aleur réelle on doit mettre à l’échelle la variable.

Dossier technique
30
Exemple :

Figure 19 comment mettre à l'échelle une variable
6.2.2 Archivage des valeurs de variables et des alarmes :
Les courants, les débits, les températures… sont des variables importantes qui
permettent de détecter les causes d’un arrêt brusque de l’atelier et encore les cau ses des
défaillances d’une machine. Ces variables doivent être archivées dans un fichier texte ou
dans la base de données SQL server. Pour l'archivage d'une variable, vous définissez
l'archive destinée à enregistrer les valeurs et la fréquence de l'enregi strement.
Alarmes et défauts :
Le système des alarmes est un ensemble d’alarmes qui sont liées aux
variables surveillées. On distingue deux types d’alarme alarme TOR et alarme analogique.
Les valeurs de ces variables sont comparées av ec des limites préfixées. L’alarme est
déclenchée dès que ces limites sont dépassées.
Etant donné l’importance que revêt la gestion des alarmes dans les interventions de
la maintenance, il est impératif que l’opérateur soit rapidement averti et s ans confusion des
incidents survenant lors du fonctionnement.
Il existe deux seuils pour les alarmes analogiques :
o 1er seuil permet l’affichage d’un message sur la liste des alarmes.
o 2ème seuil permet le déclenchement du groupe.
Les types des alarmes :
Alarmes des trémies :
Alarme niveau bas de la trémie.
Alarme niveau haut de la trémie.
Alarme niveau extra haut de la trémie.
Alarmes du concasseur principal :
Alarme température élevée du palier.
Alarme température élevée de l’enroulement moteur.
Alarme de circulation de l’eau.
Alarme de circulation d’huile.
Alarmes des moteurs bandes transporteuses :
Alarme surcharge moteur.
Alarme défaut moteur : contrôleur de rotation.
20mA
32767
600C°
4mA
0
0C°
Valeur donnée par
capteur
Valeur traitée par
API
Valeur affichée sur
l’interface

Dossier technique
31
Alarme défaut moteur : disponibilité.
Alarme défaut moteur : arrêt a câble.
Alarme défaut moteur : déportement.
Alarme moteur en mode distant.
Alarme moteur en mode simulation.
Alarmes des sur -courses :
Alarme indiquant que le chariot et sur l’extrémité du rail.
6.3 Conceptions des blocs :
À fin de faciliter le diagnostic structurer la programmation et alléger les vues
synoptiques et aussi pour faciliter la conception et la configuration, on désigne à réserver a
chaque dispositifs :
Un bloc de donnée DB regroupe toute information correspondant au dispositif pour
contrôler et commander le dispositif.
Un bloc d’icône : Raccourcis représentant le dispositif sur la vue synoptique en vue
de rendre moins encombrante et affiche les informations les plus perti nentes.
Un bloc d’affiche : la vue éclaté permettant d’afficher toute information sur le
dispositif et d’effectuer des manipulations sur le dispositif.

6.4 Bloc moteur à un seul sens et à vitesse constante :
Concept :
Cette partie décrit a pour objet la description et la configuration du bloc icône de du
bloc d’affichage d’un moteur un seul sens à vitesse constante .
Le clic sur l’ icône affiche le bloc d’affichage suivant :

Dispositif
Bloc de
donnée s
Bloc
d’affichage
Icône

Dossier technique
32

6.4.1 Le bloc d’affichage :

Le bloc d’affichage offre les fonctions suivantes :
 Choisir le mode automatique ou manuel.
 Afficher l’état du moteur local ou distant.
 Démarrer et l’arrêter le moteur.
 Afficher l’état du moteur : marche, arrêt ou en défaut.
 Rendre le moteur en mode simulation.
 Signaler les défauts.
 Mentionner le verrouillage du moteur.
Le mode de simulation : permet d’effectuer des essais sans démarrage réel du
moteur afin de vérifier le démarrage et l’arrêt de la séquence du groupe.
Moteur verrouillé : On ne peut pas mettre en marche à cause d’une condition
externe, même si le moteur est disponible.
Exem ple : La pompe de remplissage d'un réservoir doit être verrouillée si le flotteur
de la protection contre les débordements est activé.
6.4.1.1 Paramètres du bloc d’affichage :

Le bloc d’affichage on a besoin d’un ensemble de paramètres qui rendent le bloc
dynam ique. On a classé ces paramètres en deux groupes paramètres propriétés et
paramètres défauts :
Bloc de données
moteur
Figure 20 le clic sur l'icône permet l'affichage des informations sur le moteur

Dossier technique
33

Figure 21 la liste des paramètres pour un bloc d'affichage
6.4.2 L'utilisation multiple du bloc d’affichage grâce au multiplexage d'adresse
L’utilisation d’un multiplexage d’adresse vise à libérer les ressources et alléger
l’encombrement de l’interface : dans la mesure où un seul bloc d’affichage permet le
contrôle commande de tous les moteur grâce à la notion des pointeurs c'est -à-dire tout en
changeant l’adresse du DB correspond au moteur.

Création d'un objet pour chaque moteur c'est-à-dire créer un dossier pour chaque
moteur, ce dernier regroupe toutes les instances du DB du moteur. exemple dossier
"Moteur_1".

Figure 22 la technique du multiplexage d'adresse
Moteur 1
Pointeur=1

Moteur 3
Pointeur=3

Moteur 2
Pointeur= 2

Dossier technique
34
Puis on crée un objet moteur principal à instances dont les adresse s sont pointées
par la variable « pointeur ».

On paramètre le bloc d’affichage par les instances de l’objet moteur principal que
l’on vient de le crée, donc le clic sur l’icône :
 Mettre à 1 la variable interne « visibilité » qui rend le bloc d’affichage visible
 Affecter le l’adresse du DB du moteur voulu à la variable pointeur pour que le bloc
d’affichage prend comme paramètres les instances du moteur voulu. d’affichage

Figure 23 les fonctions appelées par l'événement clic sur l'icone
6.4.3 Le bloc icône:
C’est bloc qui représente le moteur sur la vue de l’interface, le clic sur l’icône
engendre l’affichage du bloc d’affichage permettant le contrô le commande du moteur. Pour
chacun des modes de fonctionnement "Arrêt / Démarré / Défaut", une image a été rése rvée.
Le mode de fonctionnement est transféré à WinCC flexible via la variable entier « statut ».
 Statut=0 moteur en arrêt

Dossier technique
35
 Statut=1 moteur en marche
 statut≥2 moteur en défaut

Cette icône assure l’affichage des informations indiquant l’état du mot eur. On a
spécifié alors un symbole graphique, pour chaque état, qui apparaît sur le bloc icône ; dans
le but de motionner l’état du moteur de la façon suivante:

• Afficher le mode : local / contrôle
mode “local”
• Afficher affiche le mode : manue l / automatique
mode “manuel”
mode “automatique”
• Afficher le mode simulation on / off
Simulation “on”
• Afficher le moteur en défaut
Moteur en défaut
• Afficher le moteur verrouillage
Moteur verrouillé
Conclusion :
Le présent chapitre résume une partie des travaux réalisés afin de concevoir une
interface homme -machine convivial et ergonomique, et qui s’adapte au besoin de
l’operateur. Tout en utilisant un outil de développement très flexible.

L
H
A
S
F

Dossier technique
36
7 Exploitation péda gogique
7.1 Choix de la séquence de formation :
Après une lecture des référentiels de formation de plusieurs Filières BTS et CPGE
TSI, le choix a été fait sur la filière BTS Electromécanique et Systèmes Automatisés, ce
sujet est adéquat aux attentes décrites au référentiel (Extrait page 7 du référentiel BTS
ESA):
« La fonction de travail d’un technicien supérieur ESA comme suit :
Le technicien supérieur ESA est en mesure de participer à la conception et la
réalisation d’un système automatisé de production . Il intervient dans ce cadre depuis la
définition du cahier des charges jusqu’à l’intégration d’un système dans le processus de
production. Ses compétences sont recherchées pour l’étude, la contribution à la
réalisation de systèmes automatisés ainsi que dans les services maintenance et
l’amélioration du process des entreprises. »
A partir de ce dossier technique On peut développer les compétences suivantes :
C08 : Choisir une solution technique .
C17 : Respecter les données du cahier des charges .
C25 : Gérer un système automatisé .
Pour effectuer le choix de la séquences On se focaliser sur La compétence C25
puisque les C17 et C08 sont des compétences transversales. La compétence C25
appartient à l’unité U6 Commande des systèmes industriels. D’ap rès le référentiel cette
compétence nécessite les savoirs associés suivants (Extrait page 39 du référentiel BTS
ESA):

Dossier technique
37
Cette compétence nécessite la mobilisation simultanée et complémentaire les
savoirs S4 Mécanique industrielle , S5 Automatis mes et commande des systèmes, S8
Génie électrique et S11 Activités pratiques professionnelles. Le savoir S5 : Automatismes et
commande des systèmes est le savoir qui a une relation direct avec ce dossier technique
en plus il indispensable pour tous les sav oir-faire professionnels associés à la compétence
C25. On a choisis comme sous -savoir le S5 -5 Automatismes industriels et on a pris S5 -5-
5- Automates programmables comme savoir à développer par la séquence S5 -5-5-
Automates programmables (voir référentie l BTS ESA page 41 du).
Ce sous -savoir S5 -5-5- Automates programmables est détaillé sous forme de
contenu de formation et comporte (Extrait page 65 du référentiel BTS ESA):

Niveau 2 : Niveau d’expression : Le savoir est relatif à l’acquisition de moyen
d’expression et de communication : définir, utiliser les termes composants la discipline. Il
s’agit de maîtriser un savoir.
Niveau 3 : Niveau de la maîtrise d’outils : Le savoir est relatif à la maîtrise de p rocédé et
d’outils d’étude ou d’action: utiliser, manipuler des règles ou des ensembles de règles, des
principes, en vue d’un résultat à atteindre. Il s’agit de maîtriser un savoir -faire.
7.2 La mise en place de la séquence :
Afin de mettre en place cette séqu ence pédagogique, il est donc nécessaire de se poser les
bonnes questions:
 Quel est l’objectif (général) à atteindre pour les élèves à la fin de la séquence ?
 Quels sont les objectifs (ou les étapes) intermédiaires nécessaires pour atteindre cet
objectif g énéral ?
 Quelles compétences, savoirs -faire, savoirs sont mis en œuvre ?
 Quels supports ou activités vont être utilisés ?
 Quelles sont les évaluations à prévoir ?
 …
La réponse à toutes ces questions permet d’avoir les principaux éléments pour construire la
fiche pédagogique de séances :
Le niveau : 2ème année (voire référentiel page 92)
Le semestre : S3 (voire référentiel page 92)
Le volume horaire = 16h (6h Cours+ 8h TP+ 2h évaluation)

Dossier technique
38
Nombre d’élèves : 30-40
Les TPs en groupe de 15 personnes selon les recommandations citées au Les travaux
pratiques de S5 seront programmés à raison de 4 heures par groupe et par quinzaine. Ces
travaux pratiques seront assurés en alternance avec les TP de S6 et S8 référentiel (voir
page 92).
Situation de la séquence : Cette séquence est située après la séquence S5 -5-3- Modes
de marche et d’arrêt et la dernière dans le sous -savoir S5 -5 Automatismes industriels.
Pré-requis :
Les actionneurs, les capteurs, Les pré -actionneur, les dispositi fs de protection
– Connaissances sur les capteurs, les pré -actionneurs, et les actionneurs
– Logique câblée
– GRAFCET
– Notion sur les réducteurs mécanique et les limiteurs de vitesse

Modalité de la séquence :

7.3 Elaboration de s fiche s de séance s pédagogique s:
Après avoir mis en place la fiche de séquence, il faut réaliser les fiches de séances
pédagogiques. Leur élaboration reprend aux points de la fiche de séquence en précisant,
en plus, pour chaque objectif opérationnel, la durée estimée, la p roduction attendue (activité
élève), les activités du professeur et les moyens, matériels ou documents utilisés.
7.4 Evaluation
7.4.1 Formative :
Une évaluation formative est programmer à la fin de la séance 4 Elle permet de
situer la progression de l’apprenant par rapport à un objectif donné pour r emédi er et réguler
les rythmes individuels et collectifs .
7.4.2 Sommative :
Une évaluation sommative est programmée à la dernière séance afin de d resser un
bilan des connaissances et des compétences d'un apprenant, cette évaluation est pratique
notée à l’aide d’une grille d’évaluation sur des critères minimaux et des critères de
performance adéquats à objectif visé de la séance .
semaine 1 / 4h
semaine 2 / 4h
semaine 3 / 4h
semaine 4 / 4h
Cours
Durée: 2h
Cours
Durée: 2h
TP
Durée: 4h
cours
Durée: 2h
TP
Durée: 4h
évaluation
sommative
Durée: 2h

Dossier technique
39

Les Automates Programmables Industriel s (API)
Date : Le JJ/MM/AA Semestre : S3
Filière : BTS Electromécanique et Systèmes Automatisés.

Niveau: 2ème année Unité : U6
Durée : 16h. Effectifs : 30 – 40

Dossier technique
40
Conclusion g énérale

Cette s’inscrit dans la stratégie du renouvellement du système SCADA utilisé
actuellement dans l’usine HOLCIM – Maroc.
Notre tâche a consisté à faire une étude minutieuse afin de réaliser un système
contrôle – commande de l’atelier concasseur.
Avant d’entamer notre étude technique, Nous étions obligés de prendre en
considération certains critères pour le choix de la gamme du système SCADA, à savoir : La
résistance aux tendances technologiques, le rapport prix -qualité, la robustesse et la fiabilité
du système.
Nous nous sommes intéressés, par suite, à déterminer le matériel et les logiciels qui
répondent aux besoins de notre projet. Nous avons élaboré alors l’architecture du système
en définissant les réseaux indu striels nécessaires à garantir la communication entre les
stations.
Après avoir déterminé la plateforme, nous avons effectué l’automatisation et la
conception de l’interface de supervision.
L’analyse de l’existant et l’étude d’optimisation nous ont amen és à proposer des
programmes ca pables de réduire le temps de démarrage des séquences, dans le but
d’économiser l’énergie et d‘améliorer la disponibilité des ressources. On a constaté aussi
que le système à fil entraine des arrêts fréquents du staker, ce qui c ause des pertes de la
maintenance et de la production ; pour remédier à ce problème, on a proposé un système
sans fil plus fiable.
Actuellement la majorité des entreprise s possède un système de supervision , donc
ce dossier industriel est jugé très utile comme support pédagogue à partir de lequel on
s’inspire des situations d’apprentissage concrètes et réelles, qui permet à l’apprenant de se
motiver et s’impliquer .

Dossier technique
41
Bibliographie

[1] Wiley, 2006, « Automating With Simatic: Integrated Automation With Simatic S7 -300/400:
Controllers, Software, Programming, Data Communication, Operator Control and Process
Monitoring ».
[2] Profibus, 2006, « PROFINET théorie et pratique ».
[3] Siemens, 2008, “WinCC flexible 2008Getting Started – First -Time Users”.
[4] Site officiel du protocole PROFIBUS www.profibus.com /
[5] Encyclopédie virtuelle sur le net http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil /
[6] M.N. LAKHO UA, 2010,“ Supervision of an industrial system using SCADA”.
[7] Mohamed Najeh LAKHOUA,2009, “ Application du SCADA à un circuit hydrogène d’une
centrale thérmique ».
[8] Raimond Pigan, 2007, « Automating with PROFINET: Industrial communication based on
Industrial Ethernet ».
[9] Clarence T. Jones , 2006, «STEP 7 in 7 Steps – A Practical Guide to Implementin g S7 -300/S7 –
400 Programmable Logic Controllers, 2nd Edition».
[10] Ministère de l’éducation national T. Jo nes, septembre 2010 , «réferentiel de formation BTS
Electromecanique et Système Automatisé ».