MEMOIRE - univ-adrar.edu.dz

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).

https://fr.wikipedia.org/wiki/Acronyme

https://fr.wikipedia.org/wiki/Groupe_d%27entreprises

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_en_Alg%C3%A9rie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Production_d%27%C3%A9lectricit%C3%A9

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gestionnaire_du_r%C3%A9seau_de_distribution

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_naturel

https://fr.wikipedia.org/wiki/Alger


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


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


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]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mouvement_de_rotation

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_interne

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_interne

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide_(mati%C3%A8re)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Liquide

https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vapeur_d%27eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Air

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_m%C3%A9canique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Aube_(m%C3%A9canique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Arbre_(m%C3%A9canique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_angulaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pression

https://fr.wikipedia.org/wiki/Enthalpie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Alternateur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Compresseur_m%C3%A9canique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe

https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_%C3%A9lectrique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Turbo-alternateur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Turbo-alternateur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Turbocompresseur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Turbopompe


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]


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]


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.


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]


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.


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


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.


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


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


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.


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]


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.


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]


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]


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


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.


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]


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:


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.


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).


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.


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


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]


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]


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 :


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.


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.


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.


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.


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


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.


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]


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)


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:


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.


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.


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


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


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


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


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


Page 53

➢ Le bloc FC2


Page 54


Page 55


Page 56

➢ Le bloc FC3


Page 57


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


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.


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.


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.


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.


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).


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.


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.


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.


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


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[36] A.Daghmous and H.Loucif, “Commande et supervision d’un système

industriel par automate programmable,” Mémoire Master, Université

Tébessa, 2017.

[37] A. Moulay and CH.Souttou, “Automatisation et supervision d’un mixeur

de produit fini de la boisson gazeuse de l’usine fruital coca-cola,” Mémoire

Master, Université Tizi-Ouzou, 2017.


[38] [En ligne]. Disponible: https://www.positron-

libre.com/cours/electrotechnique/demarrage-moteur/schemademarrage-etoile-

triangle.php. [Accédé: 21-Apr-2020].

[39] “Supervision des Systèmes Industriels Supervision of

Industrialsystems.” [En ligne]. Disponible:

https://fr.slideserve.com/gafna/supervision-des-syst-mes-industriels-

supervision-of-industrial-s-ystems. [Accédé: 20-Jun-2020].

Annexe

ANNEX

Les schémas électriques de CH :

ANNEX

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MEMOIRE - univ-adrar.edu.dz