Rapport Finale Mejda

Remerciements

Avec beaucoup d’égard, je tiens à exprimer mes sincères sentiments de Gratitudes et de reconnaissances

A Mr. « Touzi Mohamed », le Président Directeur Général de la Société « SITEX » pour m’avoir accordé l’opportunité d’effectuer mon Stage de fin

d’études au sein de son honorable établissement

Je remercie vivement Mr. « Lakhel Abd Elhay » qui a pris à son Charge mon encadrement au sein de « SITEX » avec patience et Encouragement.

A une encadreuse pas comme les autres, une dame que je salue Bravement son expérience, sa compétence, sa modestie et son savoir Vivre .Elle m’a offert le courage pour réaliser ce travail, Mme « Khalfa

Sana ».

A mes professeurs « Achraf Telmoudi » et « Kchaou Mourad » avec lesquels j’ai partagé des moments intenses.

J’aimerais bien, à ce propos, souligner mes fortes appréciations pour tous les cadres et le personnel de « SITEX » qui m’ont soutenu et aidé à

bien comprendre la méthode de fonctionnement de l’adoucisseur.

Dédicace

A mes chers parents « Kalifa » et « Amel » et mes grands-mères pour leurs amour, leurs confiances et leurs encouragements.

A mon cher oncle « Baligh » qui a toujours été là pour me soutenir et qui a donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance.

A mon cher frère « Mohammed » et mes chers sœurs « Amani » «Fatma » et « wided ». Qui m’ont toujours souhaité le meilleur et le bonheur durant

toute ma vie et je leur souhaite une vie pleine de bonheur

A tout mes amis et mes connaissances. J’espère qu’ils trouvent dans ce

Modeste travail toute ma reconnaissance et tout mon amour.

Sommaire

Introduction générale..................................................................................................................1

Chapitre I: Présentation de l’entreprise d’accueil.......................................................................2

I. Introduction.........................................................................................................................2

II. Présentation de l’entreprise SITEX.................................................................................2

II.1. Profile de SITEX.............................................................................................................2

II.2. Carte d’identité de la SITEX...........................................................................................3

III. Organigramme administrative.........................................................................................4

IV. Les opérations de filature.................................................................................................5

IV.1. Opération de Blendomat...............................................................................................5

IV.2. Opération de battage.....................................................................................................5

IV.3. Opération de Cardage....................................................................................................5

IV.4. Opération d’Etirage.....................................................................................................6

IV.5. Opération du Banc à Broche.........................................................................................6

IV.6. Opération continue à filer coton(CAF).........................................................................6

IV.7. Opération de bobinage.................................................................................................6

IV.8. Opération Ourdissage...................................................................................................6

IV.9.Opération d’Autocoro.....................................................................................................7

V. Conclusion.......................................................................................................................8

Chapitre II : Stage et étude théorique.........................................................................................9

I. Introduction.........................................................................................................................9

II. Le stage............................................................................................................................9

II .1. Les différentes étapes de stage.......................................................................................9

II .2. Les services visités.......................................................................................................10

II .3. Mission de stage...........................................................................................................10

II.3.1. Les difficultés rencontrées......................................................................................10

II.3.2. Les apports de stage...............................................................................................10

II.3.3. La vie au sein de l’entreprise.................................................................................11

III. Description de la machine adoucisseur..........................................................................11

III.1 Présentation de la machine............................................................................................13

III.1.1. Définition d’adoucisseur.......................................................................................14

III.1.2. Caractéristiques générales de système...................................................................15

III.1.3. Description de notre matériel................................................................................15

III.1.4. Accessoires communs aux deux adoucisseurs.....................................................19

III.1.5. Présentation de l’armoire électrique de commande..............................................19

III.2. Principe de fonctionnement (voir annexe6).................................................................21

III.2.2. Diagramme de fonctionnement de vanne.............................................................25

IV. Problématique et Cahier des charges.............................................................................25

IV.1. Position du problème.............................................................................................25

IV.2. Cahier des charges..................................................................................................26

V. Propositions d’amélioration et solutions proposées.......................................................27

V.1. Schéma fonctionnelle des bassins.................................................................................27

VI. Conclusion.....................................................................................................................28

Chapitre III : Automatisation du système d’adoucissement d’eau...........................................29

I. Introduction.......................................................................................................................29

II. Généralité du système automatisé..................................................................................29

II.1. Définition du système automatisé..................................................................................29

II.2. Automate programmable industriel (API).....................................................................30

II.3. Présentation de l’automate programmable S7-200........................................................31

II.3.1. Définition de l’automate.........................................................................................31

II.3.2. Constitution d’un S7-200........................................................................................32

III. Automatisation...............................................................................................................33

III .1. Application du GRAFCET sur notre système.............................................................33

III.1.1.Définition de GRAFCET........................................................................................33

III.1.2.GRAFCET de système...........................................................................................34

III.1.3. Mise en équation d’un GRAFCET........................................................................36

III.2. Programmation de remplissage de bassin....................................................................37

III.2.1.Définition STEP7 Micro/Win.................................................................................37

III.2.2. Programmation du GRAFCET..............................................................................37

III.3. Câblage de l’automate Siemens S7-200.......................................................................41

III.3.1.Définition de logiciel WIN RELAIS......................................................................41

IV. Conclusion.....................................................................................................................41

Conclusion générale..................................................................................................................42

Bibliographie.............................................................................................................................43

Liste des figures

Figure 1 : Organigramme de société...........................................................................................4Figure 2 : Schéma du coton après cardage..................................................................................6Figure 3 : Schéma de processus de filage...................................................................................7Figure 4 : Présentation de la résine...........................................................................................13Figure 5: Schéma d’un bac de saumure....................................................................................13Figure 6 : Fonctionnement d’un adoucisseur............................................................................14Figure 7 : Schéma de deux adoucisseurs..................................................................................14Figure 8 : Un débitmètre électromagnétique............................................................................16Figure 9 : Débitmètre à flotteur................................................................................................16Figure 10 : Un manomètre........................................................................................................17Figure 11:Un hydro-injecteur...................................................................................................17Figure 12: Schéma tuyauteries de canalisations.......................................................................17Figure 13: Schéma de différentes vannes de système...............................................................18Figure 14 : Schéma de capteur à flotteur Figure 15: Schéma de capteur magnétique.....18

Figure 16: Une pompe..............................................................................................................19Figure 17 : Schéma de robinet d’enchantions...........................................................................19Figure 18 : Schéma changement d’ion dans le phase de aspiration NACL..............................23Figure 19 : Schéma changement d’ion dans le phase de production........................................23Figure 20 : Schéma fonctionnel de la machine.........................................................................24Figure 21 : Schéma de nouveaux bassins de remplissage d’eau...............................................27Figure 22 : Structure de système automatisé............................................................................30Figure 23 : Architecture d’un API............................................................................................30Figure 24 : Automate programmable S7-200 CPU 224............................................................32Figure 25 : Différents bornes de l‘automate.............................................................................32Figure 26 : Schéma de la nouvelle GRAFCET point de vue partie commande des bassins de remplissage...............................................................................................................................34Figure 27 : GRAFCET point de vue partie commande de regénération AD1etAD2...............35Figure 28 : GRAFCETpoint de vue partie commande de production AD1etAD2...................35Figure 29 : GRAFCET point de vue partie commande de système globale.............................36Figure 30 : réseau de schéma à contact.....................................................................................40Figure 31 : Câblage de l’automate............................................................................................41

Liste des tableaux

Tableau 1 : Caractéristiques d’eau dure....................................................................................12Tableau 2 : Caractéristiques de système...................................................................................15Tableau 3 : Les composants de l’armoire.................................................................................21Tableau 4 : Table de fonctionnement des vannes.....................................................................25Tableau 5 : Table d’amélioration et solutions proposée...........................................................27Tableau 6 : Table mnémonique................................................................................................38

Etude et conception de la modification d'automatisme de l'adoucisseur

Introduction générale

Le XXème siècle a été caractérisé par la mise au point des machines et outils qui ont pu

réduire considérablement les efforts physiques de l’homme. Beaucoup de réalisation ont été

effectuées pour arriver à cet objectif.

Les mutations importantes, telle que l’automatisation, ont augmenté le rendement

industriel. Cette évolution est caractérisée par un développement spectaculaire des systèmes

programmés. Dans le cadre de l’amélioration d’exploitation des anciennes machines à SITEX,

on s’intéresse, dans ce projet, à programmer un automate pour gérer la machine classique

adoucisseur et étudier les modifications de système d’automatisation de l’adoucisseur

concernant tous ses équipements électriques.

Notre projet consiste à étudier le mécanisme existant afin de proposer une solution

permettant la mise en marche automatique de la machine adoucisseur.

Pour conduire notre travail, il nous a été nécessaire d’entreprendre une étude théorique

portant essentiellement sur les systèmes automatisés traitant les mêmes objectifs que le notre,

les automates programmables ainsi que le langage de programmation STEP 7 MICROWIN.

Le contenu du rapport est divisé en trois chapitres : Dans le premier chapitre, nous

allons présenter l’entreprise. Dans le deuxième, nous ferons une étude approfondie montrant

les différents équipements de la machine ainsi que son fonctionnement et nous présenterons

les modifications apportées à la machine adoucisseur ainsi que la solution GRAFCET

convenable.

Enfin, dans le dernier chapitre, nous effectuons la programmation Automate Siemens

S7-200. Nous terminons ce travail par une conclusion générale présentant les bénéfices de ce

projet.

1

Chapitre 1

Présentation de l’entreprise d’accueil


Chapitre I: Présentation de l’entreprise d’accueil

I. Introduction

Ce projet de fin d’étude a été proposé par la direction de la maintenance de SITEX, dans

le cadre de la coopération technique de la société avec les établissements universitaires. Dans

ce chapitre, nous allons présenter la société d’accueil, ses différents étapes de production et

découvrir les différentes machines associées à chaque opération.

II. Présentation de l’entreprise SITEX

II.1. Profile de SITEX

La Société Industrielle des Textiles « SITEX » est une société anonyme crée le 7

Janvier 1977 dans le cadre de la restructuration de la SOGITEX. L’objet social de celle-ci est

l’industrialisation et la commercialisation des textiles. Depuis 1990, la SITEX est

devenue totalement privée et son capital social est de 23 063 300 DT divisé en 2 306

330 actions de 10 dinars chacune, entièrement libérées, de même catégorie et ayant même

droit de vote, réparti comme suit :

SWIFT TEXTILS Europe Limited : 49,25 % 1 135 867 actions

STUSID-Bank : 30,78 % 709 955 actions

Société LAMOUEL : 10,05 % 231 803 actions

Autres promoteurs : 9,92 % 228 705 actions

La SITEX est spécialisée dans la production des tissus Denim (Jeans) et Sports Wear

dont la majorité (80 à 90 %) est destinée à l’exportation vers l’Union Européenne et

l’Amérique du Nord. Et ce, dans le cadre d’une convention de coopération technique et

commerciale qui date depuis 1973 avec Swift Textiles Europe Limeted, filiale du plus

important manufacturier de textile en Amérique du nord : Galey & Lord Inc (société

2


américaine cotée à la bourse de New York). La SITEX est une entreprise intégrée qui se

compose de deux usines, la première est une unité de Filature à Sousse, la seconde est une

unité de Teinture, de Tissage et de Finissage à KSAR HELAL. Parmi les principaux clients,

on peut citer : Levis, Wangler, Lee Cooper, Diesel, … Grâce à la qualité remarquable de ses

tissus et aux services rendus à sa clientèle, la SITEX a reçu plusieurs prix nationaux et

internationaux qui l’ont permis d’être l’un des leaders mondiaux dans la fabrication des tissus

Denim. (Voir annexe1)

II.2. Carte d’identité de la SITEX

Nom : SITEX

Emplacement : Hai Ettafela-Sousse

Surface de Terrain : 80464 m²

Surface couverte : 27746 m²

Production annuelle : 15 milles tonnes de fils

Personnel : 600personnes.

3

Direction financière

Comptabilité Trésorerie

Direction Administrative et informatique

Administrative Informatique

Direction financière

Comptabilité Trésorerie

Direction fabrication Sousse

Fabrication Maintenance

Direction performance industrielle

Génie industrielle

Laboratoire

Processus

Station eau

Resource humaine Analyse des performances

Direction service Client

Logistique Qualité Client Recherche et Développement Commercial

Direction Achat

Approvisionnement ksar Hilel Approvisionnement sousse


III. Organigramme administrative Cet organigramme résume l’organisation administrative de la SITEX :

4

DirectionGénérale Direction

financière

Direction Administrative

et informatique

Direction fabrication Ksar

Hilel

Direction fabrication

Sousse

Direction performance

industrielle

Direction Service client Direction Achat


Figure 1 : Organigramme de société

5


IV. Les opérations de filature

L’usine de filature de Sousse utilise une succession d’étapes pour traiter le coton et

transformer ses fibres en fil enfin par processus de filage. Le coton brut rassemblé sous forme

de balle est une matière première importée de plusieurs pays (Ghana, Cameroun, Egypte…),

stockée dans des grands magasins, les balles sont, ensuite, ouvertes pour subir les premiers

traitements.

IV.1. Opération de Blendomat Blendomat : c’est le nom d’une machine (parmi quatre disponible dans le SITEX)

permettant d’ouvrir et de mélanger le coton sans dégagement de poussière, elle possède un

système d’aspiration par canal. Son processus de travail est entièrement automatique et

télécommandé par micro-ordinateur. (Voir annexe2)

IV.2. Opération de battage

Une fois le mélange de coton est prélevé par la Blendomat, il subit une étape très

importante de nettoyage de toute sorte d’impuretés (poussière, fibres étrangères, solide), et de

mélanger la matière afin d’assurer une bonne homogénéité du coton qui sera transmit dans des

tuyauteries vers les étapes suivantes.

IV.3. Opération de Cardage

C’est l’ensemble des opérations effectuées par une machine appelée cardeuse, elle est

destinée à :

a) Ouvrir et démêler la nappe de flacon en une voile de fibre.

b) Eliminer les déchets.

c) Former un ruban à partir de voile de fibres cardées.

d) Ranger le ruban dans des pots.

5


Figure 2 : Schéma du coton après cardage

IV.4. Opération d’Etirage

L’Etirage est l’étape permettant d’obtenir les caractéristiques finales du ruban de coton

avant les dernières étapes de filature. En effet, elle assure une bonne finesse du ruban. La

machine associée à cette étape s’appelle banc d’étirage.

IV.5. Opération du Banc à Broche

Dans cette étape, le ruban de coton étiré à l’étape précédente se transforme en fils de

section réduite appelées mèches enroulés sur des bobines.

IV.6. Opération continue à filer coton(CAF)

Son rôle est de transformer de manière automatique le fil enroulé sur les mèches en fil

enroulé sur un fuseau.

IV.7. Opération de bobinage

Dans le but d’un contrôle de qualité, cette opération consiste à enrouler le fil sur des

bobines à partir de fuseaux, le fil de coton passe devant un épurateur permettant de détecter

les différents défauts manifestant sur le fil. La machine associée s’appelle Autoconer.

IV.8. Opération Ourdissage Plus de 478 fils sont rassemblés sur une seule grande bobine à partir de bobines

provenant des machines Autoconer, destiné à l’usine de tissage de Ksar Hellal.

6


IV.9.Opération d’Autocoro

L’étape Autocoro remplace les fonctions des étapes suivantes : banc à broche, CAF et

bobinage. (Voir annexe3)

Cet organigramme représente les étapes de filatures :

Figure 3 : Schéma de processus de filage

7


V. Conclusion

La SITEX a reçu de nombreux prix nationaux et internationaux, ce qui montre la place

qu’elle occupe auprès des institutions et auprès de ses partenaires (prix national du meilleur

exportateur Tunisien en 1984, prix pour la protection de la nature et de l’environnement remis

par son excellence par Monsieur le président de la république en 1999, prix du meilleur

fournisseurdeDenimLevisen1995).

Vue cette importance qu’occupe la SITEX dans le domaine de la maintenance

industrielle, elle vise à modifier et appliquer toutes les nouvelles technologies modernes à

toutes les machines classiques et anciennes tel que le cas de la machine ADOUCISSEUR

objet de notre étude, qui sera présenté dans le chapitre suivant.

8

Chapitre 2

Stage Et Etude Théorique

Chapitre II : Stage et étude théorique

I. Introduction

Dans ce chapitre, nous allons présenter le stage, analyser la machine adoucisseur, objet

de notre étude, en détaillant les différentes étapes et identifier les différents problèmes à

résoudre.

II. Le stage

J’ai effectué un stage au sein d’une entreprise SITEX située à Hai Ettafela-Sousse. Au

cours de ce stage au département électrique, j’ai me suis intéressée à l’automatisation de la

machine adoucisseur. La réussite de ce stage à l’entreprise représente à la fois une

passionnante période de découverte et aussi une phase de travail intensif qui repose sur une

préparation minutieuse. L’élaboration de ce rapport a pour principale source les différents

enseignements tirés de la pratique journalière des tâches auxquelles j’ai été affectée. Enfin,

les nombreux entretiens que j’ai pu avoir avec les employés des différents services de la

société m’ont permis de donner une cohérence à ce rapport.

II .1. Les différentes étapes de stage

Du premier février au 10 mai j’ai effectué un stage au sein de l’entreprise SITEX.

Pendant cette période, j’ai réalisé les étapes suivantes :

Début de stage : Visiter les différents services de l’entreprise

essentiellement le service de maintenance électricité.

3 premières semaines : Etude fonctionnelle de la machine « adoucisseur »

découvrir ces déférents composants et définir les caractéristiques de

chaque composant.

2éme mois : élaborer les GRAFCETS correspond à cette machine,

programmer et simuler ces GRAFCETS sur le logiciel Step7.

Dernier mois : préparation du rapport de stage.

II .2. Les services visités

Gestion Maintenance.

Maintenance électricité.

Département informatique.

Département traitement d’eau.

II .3. Mission de stage

Dès le début, notre objectif est fixé sur l’automatisation de la machine adoucisseur

pour une bonne qualité d’eau afin d’améliorer la production, faciliter l’utilisation, augmenter

le rendement du travail, pour protéger les équipements de notre société. En effet, grâce à ces

avantages l’entreprise nous a proposée l’idée de cette tâche. Dans le reste, je me suis habituée

au travail et j’ai pu exécuter les différentes tâches demandées correctement en améliorant

mes connaissances, pratiquant mes connaissances théoriques ainsi que l’apprentissage de

l’expérience des autres.

II.3.1. Les difficultés rencontrées

Dès le début de cette expérience professionnelle, j’ai rencontré quelques difficultés à

l’intégration dans le groupe du travail car j’ai passé de la vie universitaire à la vie

professionnelle. Mais j’ai dépassé cette difficulté facilement et je me suis habituée à cette

nouvelle situation puisque j’ai trouvé un bon environnement de travail.

II.3.2. Les apports de stage

Au cours de ce stage, j’ai beaucoup appris. Les apports que j’ai tirés de cette expérience

professionnelle peuvent être regroupés autour de trois idées principales : les compétences

acquises, les difficultés rencontrées et solutions apportées ainsi que la vie en société. Tout au

long de cette étape, j’ai essayé de bien exploiter cette occasion. En outre, le stage m’a aidé à

améliorer mes connaissances en vue d’une future carrière.

II.3.3. La vie au sein de l’entreprise

Les relations humaines et services sociaux :

Les relations du personnelle au sein de SITEX sont caractérisées par la simplicité, la

solidarité, la discussion dans la prise de décision et par l’humilité. En plus, la coopération

entre toutes les personnes qui ont confiance en eux même et leurs collègues engendre des

gens qui sont capables d’organiser un travail en commun et de mieux communiquer.

Système d’information :

Nous sommes bien accueillis à SITEX l’accès à l’information était facile grâce à

leurs bien vaillances.

La gestion des moyens :

Les postes de travail sont formés par du savoir-faire assuré par des employés qui

utiliseront à leur tours des équipements et des matériels adéquats permettant l’exécution

des opérations avec efficacité et efficience.

III. Description de la machine adoucisseur

Le but de notre système est de faire l’adoucissement de l’eau de SONEDE c'est-à-dire :

de réduire la quantité de calcaire dans l’eau normale de SONEDE en diminuant la

concentration de magnésium et de calcium, pour protéger les équipements de notre société.

Pour une meilleure compréhension des donnes qui vont suivre nous donnons ci-après

quelques explications sur les principaux termes techniques qui seront employés dans notice

technique.

Eau dure :

Est une eau qui contient sous forme de sels dissous du calcium et du magnésium en

quantité variable selon la nature du sol lessivé par les eaux de pluie. Leur teneur dépend de la

nature des roches et peut varier du milligramme au gramme par litre pour les eaux les plus

salées. On donne ci- dessous les caractéristiques de l’eau dure ou l’eau qui a traité - TH

=90°F.

Cations Anions

Ca2+ Mg/l 160 à 200 HCO3- Mg/l 140 à 160

Mg2+ Mg/l 50 à 60 SO42- Mg/l 600 à 700

Na+ Mg/l 300 à 450 cl- Mg/l 450 à 650

K+ Mg/l N1 No3- Mg/l N1

TOTAL Mg/l TOTAL Mg/l N1

N1 Données inconnues

Sio2 N1

Tableau 1 : Caractéristiques d’eau dure

Eau douce :

C’est l’inverse du mot dur. Une eau douce est une eau qui ne contient pas ou peu de

calcaire. La dureté de l’eau est mesurée par son titre hydrotimétrique (abréviation : TH et

l’eau peut être exprimée en degré français (°F) ou degré hydrotimétrique (°TH). L’eau douce

a le même caractère d’eau dure mais le TH =1°F.

Titre hydrométrique :

Ou degré hydrotimétrique est un indicateur de la minéralisation de l’eau qui correspond

aux concentrations de calcium, de magnésium, de fer, d’aluminium, de strontium et de

manganèse dans l’eau. Si la quantité de ces cations métalliques est importante, on dira que

l’eau est dure. Si au contraire, elle est basse alors, on parlera d’eau adoucie. Dans les deux

cas, il est important de vérifier régulièrement le titre hydrométrique (TH).

Adoucissement :

Est la technique utilisée pour supprimer le TH de l’eau ou l’opération qui consiste à remplacer

dans l’eau brute, les sels calcaires incrustants par des sels non incrustants, présentant une

meilleure solubilité à haute température.

Résine :

L’échangeur d’ions est un matériau solide, souvent une résine, capable d’éliminer

par adsorption les ions d’une certaine charge (cation ou anion) d’une solution. Ceux-ci sont

remplacés par une quantité équivalente d’autres ions de même charge.

Figure 4 : Présentation de la résine

Bac de saumure :

Nommé aussi bac de jaugeur, c’est un réservoir d’eau salée utilisé pour le Nettoyage de la résine de l’adoucisseur, comporte deux capteurs magnétiques qui captent les niveaux bas et haut du bac de saumure.

construction : polyéthylène diamètre : 1400mm hauteur totale : 2000mm capacité utile : 2770mm

Figure 5: Schéma d’un bac de saumure

III.1 Présentation de la machine

III.1.1. Définition d’adoucisseur

L’opération de l’adoucissement de l’eau s’effectue dans un appareil appelé adoucisseur.

Un adoucisseur est un appareil qui vous permet de transformer une eau dure en eau douce par

passage de cette eau sur une résine. Cette résine va capter les ions calcium et magnésium à

l’origine du calcaire et les remplacer par des ions sodium. Il s’agit d’une résine échangeuse

d’ions. Les caractéristiques de l’adoucisseur sont comme suit:

Type : BABCOCK WANSON.

Diamètre : 2000mm.

Hauteur cylindrique : 2500mm.

Revêtement interne : époxy.

Revêtement externe : époxy +finition RAL 5012.

Planchers crépines supérieur et inferieur.

Figure 6 : Fonctionnement d’un adoucisseur

Le poste d’adoucissement comprend trois corps principaux, deux adoucisseurs et un

bac de saumure. La marche de deux adoucisseurs est alternée c'est-à-dire la marche en

parallèle est interdite, quand l’un des appareils est en production l’autre est en régénération,

en attente ou sur arrêt. ( voir annexe4)

Adoucisseur

Eau brute Eau douce

Contenant des sels calcaires de calcium ou de magnésium

Ne contenant pas de calcium ou de magnésiumeau dure

Figure 7 : Schéma de deux adoucisseurs

III.1.2. Caractéristiques générales de système

On site dans le tableau suivant, les caractéristiques principales de l’adoucisseur :

Pression de service minimale 3bar

Pression de service maximale 4bar

Pression d’épreuve 4,5bar

Température minimale d’utilisation 5°C

Température maximale d’utilisation 40°C

Production de bat vers le haut

Régénération de haut en bas

Raccordements DN 100

Débits mini 35 m3/heure

Débits nominal 40 m3/heure

Débits maximum 50 m3/heure

Cycle net de fonctionnement pour un TH initial

de 90°f ramené à 0°f

400 m3 d’eau TH 90°f

ramené à 0°f

Durée de cycle 8 heurs au débit de 50 m3/h

Volume des résines échangeuses d’ions 2*6000 litres

Type LEWATIT S 100 WS

Hauteur du lit 2085 mm environ

Consommation moyenne du sel 540 kg

Pression d’air comprimé 5/7 bar

Tableau 2 : Caractéristiques du système

III.1.3. Description de notre matériel

Débitmètre électromagnétique :

Est un appareil destiné à mesurer le débit d'un fluide, liquide ou gazeux. Selon le niveau

du débit et la nature du fluide, le principe du débitmètre adapté est très variable et dans notre

système il commande l’alternance et la mise en régénération des appareils.

Figure 8 : Un débitmètre électromagnétique

Débitmètre à flotteur :

Est un appareil destiné à mesurer les débits des volumes de fluides dans des tubes

fermés.

Figure 9 : Débitmètre à flotteur

Manomètre :

Est un instrument servant à mesurer une pression. Ce système comporte deux

manomètres ; un pour la pression d’eau entrante dans l’adoucisseur et l’autre pour la pression

d’eau sortante.

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

Figure 10 : Un manomètre

Hydro-injecteur :

Est un élément comportant un étranglement qui crée une dépression quand l’eau aspirée

le traverse. Dans le système, il aspire l’eau dans le bac vers l’adoucisseur saumure.

Figure 11:Un hydro-injecteur

Tuyauteries extérieures :

C’est un transport pour canalisations utilise dans le mécanisme pour amène la circulation l’eau.

Figure 12: Schéma tuyauteries de canalisations

Les Vannes :

Dispositif qui permet le passage ou le freinage d’un liquide. Ce liquide peut être soit de

l’eau.la machine est équipée de 10 vanne qui sont responsable du remplissage des réservoirs,

le système utilise trois types de vanne :

o Des vannes papillons pneumatique avec actionneur double effet.

o Des vannes PVC pneumatique avec actionneur simple effet.

o Des vannes manuelles.

Figure 13: Schéma de différentes vannes du système

Les capteurs : le système utilise deux types de capteurs :

Capteur à flotteur : ce capteur capte le niveau bas dans le bassin de l’eau salée

Capteur magnétique : c’est un indicateur de niveau qui contrôle le niveau d’eau

dans le bac de saumure.

Figure 14 : Schéma de capteur à flotteur Figure 15: Schéma de capteur magnétique

Les pompes : une pompe de remplissage d’eau dans le bac de saumure.

Figure 16: Une pompe

Les Robinet:

L’adoucisseur comporte un robinet de prise d’échantillon pour le test hydrotimétrique

(TH).

Figure 17 : Schéma de robinet d’enchantions

III.1.4. Accessoires communs aux deux adoucisseurs

Le bac de saumure.

Le débitmètre électromagnétique.

Le coffret électrique.

III.1.5. Présentation de l’armoire électrique de commande

Le coffret de commande comporte :

Un Automate programmable ABB avec une alimentation (220 V 50 HZ), assure

l’automatisme de fonctionnement des adoucisseurs ainsi que la gestion de remplissage du bac

de saumure.

Les Voyants :

Un Voyant “manque aire“

Un Voyant sous tension

Un Voyant défaut saumure

Un Voyant PRODUCTION EAU ADOUCIE (1par adoucisseur)

Un Voyant REGENERATION (1par adoucisseur)

Les Commandes

Un commutateur ‘MARCHE ‘et ‘ARRET ‘(1 par adoucisseur).

Un commutateur à 3 positions de régénération :

- Auto (régénération automatique) : à fin du cycle sélectionné sur le compteur à

présélection, l’adoucisseur en production passe en régénération. Celle-ci s’effectue

automatiquement suivant le programme. L’adoucisseur en attente passe ensuite en

production

- Diffère (régénération diffère) : à fin du cycle, l’adoucisseur reste en

production. C’est l’action sur le bouton poussoir qui enclenchera la régénération.

Celle-ci s’effectue alors automatiquement.

- Pas à pas (régénération automatique) : cette position est surtout utilisée à la

mise en service par nos techniciens.

- Les séquences sont avancées manuellement à chaque impulsion sur

le bouton poussoir.

Un bouton poussoir ‘AVANCE SEQUENCE’ (pas à pas- régénération forcée).

En façade

Un afficheur de type XBT -P201010.

On représente dans un tableau les composants de cette armoire :

Nom Désignation CouleursC1, C2, C3 Commutateur

Auto ou mainaucun

C4 CommutateurAuto, diffère ou pas à pas

Aucun

C5 Arrêt ou marche Aucun B1, B2 Bouton poussoir

Enclenchement Vert

Bel Bouton poussoirEssai lampes

Jaune

Bak Arrêt klaxon Rouge Voyant v0 Sous tension Blanc Voyant v1 Production VertVoyant v2, v6 Fin de cycle Rouge Voyant v3, v7 régénération Jaune Voyant v4, v8 Attente Jaune Voyant v9 Classement de lit Jaune Voyant v10 Passage saumure JauneVoyant v11 Rinçage Jaune Voyant v12 Manque d’aire Rouge Voyant v13 Niveau bas saumure Rouge Voyant v14 Marche pompe saumure VertVoyant v15 Défaut saumure Rouge

Tableau 3 : Les composants de l’armoire

III.2. Principe de fonctionnement (voir annexe6)

Le but de l’adoucissement d’eau à ce mécanisme est de réduire la quantité de calcaire

dans l’eau normale de SONEDE pour obtenir en finale une dureté d’eau égale à peu près 1°F.

L’adoucisseur travaille avec méthode de canalisation c'est-à-dire l’eau circule dans les deux

adoucisseurs avec Joux de vanne pneumatique qui commande le temps d’entrée et sortie dans

les réservoirs. Le départ cycle de fonctionnement de système de niveau bas de la bâche de

stockage d’eau adoucie et aussi l’arrêt de production est commandé par le niveau haut de

bâche de stockage. On commence de présenter le cycle de fonctionnement par la première

étape qui est la préparation de l’eau salée pour la réserver dans le bac de saumure. Cette étape

amène à partir de deux bassins qui sont liés avec deux tubes afin que l’eau passe du premier

bassin dans le deuxième bassin :

1ere bassin :

C’est un réservoir de mélange d’eau SONEDE avec les sels qui sont remplis à partir

d’une vanne manuelle et les sels à la forme de petite roche, on ajoute aussi manuellement avec

monte charge. Le bassin comporte à la basse roche de SILEX pour l’eau de SONEDE bien

saturé aux sels.

2eme bassin :

Contient l’eau salée et un capteur à flotteur qui capte le niveau bas de saumure.

Les deux bassins sont toujours au même niveau, si le bassin n°2 est vidé le technicien va

remplir le bassin n°1 manuellement.

Le cycle de fonctionnement de l’adoucisseur comporte deux phases principales :

Régénération :

C’est le nettoyage de résine dans l’adoucisseur circule de haut vers le bas de

l’adoucisseur, les ions Sodium regagnent leur place sur la résine. Les ions Calcium et

Magnésium expulsés repassent dans l'eau qui est rejetée à l'égout. Au bout d’un certain temps

de fonctionnement, l’adoucisseur va se trouver ainsi saturer par le calcium et le magnésium

retenus. Il ne pourra plus adoucir l’eau et il faudra alors procéder à sa régénération avant de le

remettre à nouveau en service. La régénération est composée de trois étapes :

Classement de lit : après la production le résine reste en mouvement

alors il faut attendre 10 min pour préparer le lit de résine de passage de

saumure.

Aspiration NACL : passage de l’eau salé dans l’adoucisseur à travers un

hydro-injecteur qui aspire la quantité d’eau dans le bac de saumure.

C’est une phase importante de la régénération, le saumurage apporte à

la résine une solution de saumure saturée. Les ions sodium vont

remplacer les ions calcium et magnésium fixés précédemment sur la

résine et l’eau s’écoule à l’égout à faible débit. La durée de cette étape

est 23min.

Figure 18 : Schéma changement d’ions dans la phase d’aspiration NACL

Rinçage : c’est le passage de l’eau SONEDE vers l’adoucisseur pour

éviter ainsi tout résidu de sel à l'intérieur de l’adoucisseur. Cette étape

dure 135min.

Production :

L’adoucissement d’eau circule de bas vers le haut dans l’adoucisseur. Au départ, la résine

est saturée en ion sodium, elle est donc prête à l’emploi et peut adoucir l’eau dure, Au

passage la résine va capter les ions calcium et magnésium (le calcaire) et les ions sodium sont

libérés. Lorsque tous les ions sodium ont été consommés, la résine ne permet plus d’enlever le

calcaire de l’eau. Quand l’adoucisseur est en phase de production, les techniciens font une

analyse chimique pour mesurer la dureté de l’eau pendant une heure à travers le robinet de

prise d’échantillon pour contrôler le bon fonctionnement de résine.

L’arrêt de cette phase se fait grâce à un débitmètre électromagnétique qui compte la quantité

d’eau adoucie sortante si le compteur égal à 400 m3 l’adoucisseur arrête la phase de

production et il passe à la phase de régénération. (Voir annexe)

Figure 19 : Schéma changement d’ions dans la phase de production

III.2.1. Présentation de poste d’adoucissement

On présente ci-dessous le schéma de poste d’adoucissement qui comprend :

Une arrivée d’eau à traiter

Un départ adouci

Un départ d’évacuation à l’égout

Figure 20 : Schéma fonctionnel de la machine

III.2.2. Diagramme de fonctionnement de vanne

On représente dans ce diagramme les vannes qui sont en marche dans les différents

phases de l’adoucissement :

Séquences V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10ProductionAD1 Classement de litAD1Aspiration NACL AD1

RinçageAD1 Production AD2 Classement de lit AD2Aspiration NACL AD2

Rinçage AD2

Tableau 4 : Table de fonctionnement des vannes

IV. Problématique et Cahier des charges

IV.1. Position du problème

Vue son ancienneté, la machine adoucisseur, comme étant un système semi-

automatique, n’a plus de fiabilité. Elle utilise une ancienne technologie qui repose sur la

logique câblée pour le système d’adoucissement et de la commande de la machine mais cette

technologie pose plusieurs problèmes parmi lesquelles :

Risque de panne au cours de l’opération de contrôle du niveau d’eau dans le

bac de saumure.

Difficultés de remplissage de l'eau dans les premiers bassins pour préparer le

mélange de l’eau salée.

Ancienneté de l’automate.

Temps et coup de maintenance très élevée.

IV.2. Cahier des charges

Avant d’imposer une solution technique, le département de la maintenance électrique de

la SITEX se tourne vers la direction de la fabrication pour définir ses besoins et aboutir de

manière structurée à la solution au but de se décider de l’intervention à envisager. En effet, le

but d'un projet est de satisfaire le besoin du service de fabrication. Ce besoin, une fois

exprimé et explicité, traduit ainsi l’exigence de l’intervention. Nous préparons, ensuite, le

cahier des charges. Ce dernier est un document qui permet de formaliser avec précision le

besoin de la fabrication. Sous forme d’un tableau de bord, on définit le projet et on détaille les

étapes à suivre lors du processus de l’intervention. Ce cahier favorise le dialogue entre les

différents partenaires, pour aboutir à la conception et la réalisation la plus efficace. Il facilite

aussi le choix des solutions techniques à proposer par la suite. Dans notre cas :

Définir et présenter le principe de fonctionnement de l’adoucisseur.

Etudier l’ancien principe de commande (armoire électrique, capteur, actionneurs,…….).

Concevoir le nouveau schéma synoptique et le nouvel automatisme du système.

Faire tous les GRAFCET nécessaires.

Programmer un automate Siemens.

Bassin n°1 Bassin n°2

V. Propositions d’amélioration et solutions proposées

Dans le tableau suivant, on va présenter les différentes alternatives et changement

proposés qu’on aille réaliser dans le système, dans le chapitre prochain :

Système existant Problème Solutions proposées

Vanne manuelle de remplissage de bassin n°1

Le technicien ouvre manuellement cette vanne et après chaque période il contrôle le niveau d’eau.

Ajouter une deuxième pompe et deux capteurs électriques de niveau s1 et s2.

Deux tubes qui liant les deux basins

L’eau de SONEDE n’est pas saturée aux sels car elle reste un certain temps dans le bassin N°1

Remplacer ces tubes par une électrovanne électrique :-s’ouvre si le capteur s2 détecte le niveau haut de bassin - se ferme à la détection du niveau bas du bassin.

Capteur à flotteur de bassin N°2

Ce capteur à un seul niveau Remplacer ces capteurs par deux capteurs électriques de niveau (s3, s4).

Deux capteurs magnétiques de bac de saumure (pr1, pr2).

Ces capteurs parfois ne détectent pas le niveau d’eau salée de saumure faute d’une fuite d’eau ou dans le cas de vider le bac de saumure.

Remplacer ces capteurs par deux capteurs électriques (s5, s6)

Tableau 5 : Table d’amélioration et solutions proposée

V.1. Schéma fonctionnelle des bassins

On représente ci-dessous la nouvelle structure de deux bassins :

Figure 21 : Schéma de nouveaux bassins de remplissage d’eau

P1

Arrivée d’eau de Sonede

S2

S1 S3

S4

Electrovanne EV1

Ajouter le sel manuellement Vers le bac de Saumure

VI. Conclusion

Ce chapitre définit le principe de fonctionnement de l’adoucisseur et présente le

principe de commande. Puis, nous avons posé le problème et cahier de charge pour proposer

notre amélioration dans le système. On passe, ensuite, à l’étape suivante qui défini le système

automatisé en générale et proposer une solution GRAFCET détaillée pour pouvoir faire

fonctionner notre système automatiquement. Par la suite, on a traduit le GRAFCET

améliorée en langage contact pour pouvoir l’implanter dans la programmation de notre

automate choisi.

Chapitre 3

Automatisation Du Système

D’adoucissement D’eau

Chapitre III : Automatisation du système d’adoucissement d’eau

I. Introduction

Suite à l’évolution de la technologie, la présence d’un automate programmable dans

l’industrie est devenue obligatoire en terme d’assurer une meilleur qualité de production.

Dans ce chapitre, on donne une définition générale du système automatisé, choisir l’automate

programmable et on s’intéresse de présenter tous les GRAFCET nécessaires puis programmer

le GRAFCET améliorée dans un automate.

II. Généralité du système automatisé

II.1. Définition du système automatisé

Tout système automatisé de production est en interaction avec le contexte ou milieu

environnant (physique et humain), extérieur au système. Il comporte :

Une partie opérative (PO) procédant au traitement des matières d’œuvre en les

conférant une valeur ajoutée pour obtenir des matières d’œuvre de sortie.

Une partie commande (PC) est un ensemble de composants et de constituants de

traitement de l’information destinée à :

Coordonner la succession des actions sur la partie opérative avec la

finalité d’obtenir cette valeur ajoutée.

Surveiller le bon fonctionnement du cycle.

Gérer le dialogue avec les autres systèmes.

Assurer le traitement des données et les résultats relatifs aux procédés

aux matières d’œuvre, au temps de production, à la consommation

énergétique, etc.

Une partie relation (PR) assurant le dialogue homme-machine

Figure 22 : Structure de système automatisé

II.2. Automate programmable industriel (API)

L’automate Programmable Industriel, API (Programmable Logic Controller, PLC) est

un dispositif similaire à un ordinateur, ayant des entrées et des sorties, utilisé pour automatiser

des processus industriels. Il envoie des ordres vers les pré- actionneurs (partie opérative (PO)

côté actionneur) à partir de données d’entrées (capteurs) (partie commande (PC) côté capteur).

Figure 23 : Architecture d’un API

Unité centrale de calcul : C’est le cœur de l’API, c’est une carte électronique à

base d’un processeur, assurant le dialogue et pilotage automatique du système.

Module d’entrées/sorties : Ils assurant le rôle d’interface de la Partie

Commande PC avec son environnement. Pour ce faire ils doivent :

Assurer le dialogue avec la PC.

Traduire les signaux industriels en information API et réciproquement

avec une protection de l’UC et un traitement adéquat.

Mémoire : permet de :

Recevoir les informations issues des capteurs d’entrées.

Recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la

commande des sorties (valeur des capteurs, des temporisateurs).

Recevoir et conserver le programme du processeur.

II.3. Présentation de l’automate programmable S7- 200

Pour la facilité qu’il offre dans la programmation, nous avons fait le choix de l’automate

programmable Siemens S7-200 pour programmer notre système.

II.3.1. Définition de l’automate

La famille S7-200 est constituée de micro-automate programmable utilisable dans des

applications d’automatisation variées. Sa forme compacte, son important jeu d’opérations ont

fait une solution idéale pour la commande de quelques applications. En outre, le large choix

de modèles S7-200 ainsi que l’outil de programmation sous Windows offre la souplesse

nécessaire pour résoudre les problèmes d’automatisation. A l’automate programmable

industriel Siemens S7-200, on peut intégrer des modules d’extensions :

Module d’extension Entrées/Sorties tout ou rien (TOR).

Module d’extension Analogique/Numérique.

Figure 24 : Automate programmable S7-200 CPU 224

II.3.2. Constitution d’un S7-200

Les adresse des entrées et des sorties

Les adresses des entrées et des sorties du module sont determinées par le type d’E/S et

la position du module danes la séquance, un module d’entrées n’a pas d’influence sur les

adresses d’un module de sortie et invertissement

Figure 25 : Différents bornes de l‘automate

Principe de fonctionnement :

Exécution de la logique de commande par S7-200.

Accès aux données du S7-200.

Sauvegarde et restauration des données par S7-200.

Enregistrement du programme dans une cartouche mémoire.

Sélection de l’état de fonctionnement de la CPU S7-200

Sauvegarder la mémoire V en EEPROM à l’aide du programme qui commence

par la prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout cycle.

Les critères de choix :

Amplitude des entrées /sorties.

Types des entrée/sorties.

Capacité de l’automate.

Interfaçage de l’automate.

Périphérique de l’automate.

Langage de programmation.

Entretien de l’automate.

Possibilité d’extension de l’automate.

Coût d’achat de l’automate

III. Automatisation

III .1. Application du GRAFCET sur notre système

III.1.1.Définition de GRAFCET

Le mot GRAFCET est l’acronyme de l’expression : Graphe de commande Etape-

transition. Il représente le fruit de recherche visant à créer une méthode d’études rigoureuse

des automatismes, et facilement applicables dans l’industrie. C’est un outil très efficace de

diagnostic des programmes de l’API et de tout l’automatisme. Le GRAFCET est donc un

langage graphique représentant le fonctionnement d'un automatisme par un ensemble de :

Etapes auxquelles sont associées des actions.

Transitions entre étapes auxquelles sont associées des conditions de transition

(réceptivités).

Liaisons orientées entre les étapes et les transitions.

III.1.2.GRAFCET du système

Afin de faciliter la programmation de notre système, il est recommandé de faire le

GRAFCET, alors on représente ci-dessous l’ensemble de GRAFCET de notre système :

Figure 26 : Schéma de la nouvelle GRAFCET point de vue partie commande des bassins de remplissage

Figure 27 : GRAFCET point de vue partie commande de regénération AD1etAD2

Figure 28 : GRAFCETpoint de vue partie commande de production AD1etAD2

Figure 29 : GRAFCET point de vue partie commande de système globale

III.1.3. Mise en équation d’un GRAFCET

On représente ci- dessous l’équation des étapes du GRAFCET bassins de remplissage

d’eau après améliorations :

A) Les équations des transitions

Y40= (X14+ X24).X4

Y01= dcy.S1(X100+X101).X0

Y12= S2.S3.X1

Y23= S4.S5.X2

Y34= S6.X3

B) Les équations des étapes

INT = X0 + X1 + X2 + X3 + X4

X0 = [X4 (X14 +X24) + X0]. X1

X1 = (X0.dcy.S1+X1) .X2

X2= (X1.S2.S3+X2).X3

X3= (X2.S4.S5+X3).X4

X4= (X3.S6+X4).X0

C) Les équations de sorties

KM1= X1

EV1= X2

V1= X3

KM2= X3

III.2. Programmation de remplissage de bassin

III.2.1.Définition STEP7 Micro/Win

Le logiciel STEP 7 Micro/Win est un logiciel de base pour la conception des

programmes pour les systèmes d’automatisation SIMATIC S7-200 dans les langages de

programmation CONT, LOG ou LIST. Il permet l’accès aux automates Siemens. Il permet de

programmer individuellement un automate (en différents langages).Il prend également en

compte le réseau des automates, ce qui permet d’accéder à tout moment au réseau (pour le

programmer).

III.2.2. Programmation du GRAFCET

Tableau d’adressage (mnémonique): Cette table décrit toutes les variables

utilisées dans le programme, leurs noms, leurs adresses et leurs types.

Tableau 6 : Table des mnémoniques

Programmation :

La structure de ce programme est donnée par la figure suivante :

Figure 30 : Réseau de schéma à contact

III.3. Câblage de l’automate Siemens S7-200

III.3.1.Définition de logiciel WIN RELAIS

Win Relais est un logiciel de saisie de schémas électrotechniques de types unifilaires,

multifilaires, architecturaux et développés, pour le bâtiment et l’industrie. Il permet aussi de

dessiner des schémas pneumatiques et hydrauliques.

On représente ci-dessous le câblage de l’automate Siemens S7-200 avec les entrées et sorties

de GRAFCET de remplissage et on utilise le logiciel WIN RELAIS

Figure 31 : Câblage de l’automate

IV. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons réalisé une étude de notre projet qui contient deux parties

principales.

Une première partie, dans laquelle nous avons programmé notre système d’adoucissement

d’eau en utilisant le logiciel Step7 Micro/Win.

Une deuxième partie, dans laquelle nous avons réalisé le câblage de l’automate S7 200 en utilisant le logiciel Win Relais.


Conclusion Générale

29


Conclusion générale

Durant ce projet de fin d’étude, j’ai réalisé une étude complète pour modifier et

automatiser la commande de la machine adoucisseur au sein de la société industrielle des

textiles « SITEX ».

J’ai présenté l’entreprise ainsi et j’ai pu faire une étude approfondie sur notre système,

après j’ai proposé une solution GRAFCET qu’on a traduit en langage contact pour pouvoir la

programmer par la suite sur l’automate Siemens S7-200.

Ce projet nous a donné l’opportunité de consolider mes connaissances dans le domaine

des automates programmables industriels et d’enrichir mon expérience par l’utilisation de

nouveaux matériels ainsi que la programmation sur des logiciels professionnels.

Enfin, j’espère bien que mon travail a pu répondre à la problématique posée et de bien

traiter la totalité des parties du sujet. Je tiens à préciser que ce sujet est plus vaste que tout ce

que j’ai pu présenter et nécessite une étude plus approfondie afin de dégager plus des

raisonnables solutions qui peuvent être réalisables à moindre coût.

30

Bibliographie

Bibliographie

[1] http://elyotherm.fr/traitement-eau/technique/principe-fonctionnement-adoucisseur

[2] http://sitedesciences.free.fr/wp

[3] content/uploads/ANNEXES_20072008/BTS2/ADOUCISSEUR/fonctionnement-adoucisseur.pdf

[4] http://www.adoucisseur-eau.org/nettoyage/

[5] http://www.lab.cnrs.fr/cours_automatique/grafcet/grafcet.htm

[6] Document [Introduction à l’automatisme]

[7] Document [donné par la société SITEX]

[8] http://robert.cireddu.free.fr/Ressources/AII/Rappels%20sur%20le%20GRAFCET/

http://robert.cireddu.free.fr/Ressources/AII/Rappels%20sur%20le%20GRAFCET/

http://www.lab.cnrs.fr/cours_automatique/grafcet/grafcet.htm

http://www.adoucisseur-eau.org/nettoyage/

http://sitedesciences.free.fr/wp


Annexes

43


Annexe 1 : plan de SITEX

Annexe 2 : Blendomat

44


Annexe 3 : Autocoro

Annexe 4 : système d’adoucissement

45


Annexe 5 : Armoire de commande

46


Annexe6 : principe de fonctionnement général d’adoucissement

47

Documents

Rapport Finale Mejda