59219457-PFE

Rpublique Tunisienne Ministre de l'Enseignement Suprieur de la Recherche

Scientifique et de la Technologie

Universit du 7 Novembre Carthage

MEMOIRE DE PROJET DE FIN DTUDES POUR LOBTENTION DU DIPLME DE MAITRISE

Filire : Gnie Electrique

Titre

Ralisation dune GTC ddie au pilotage et la supervision des quipements dune chaufferie de la Clinique ENNASSER II

Organisme daccueil : Socit Tunisienne dElectricit et de Rgulation(STER)

Encadr par : Mr EL ARFAOUI Ahmed (STER) Elabor par : ALIBI Hassen

Mme ELLOUMI OUESLATI Afef (ESTI) BACCARI Samir

Anne Universitaire 2007-2008

Ddicaces Je ddie ce modeste travail

celui qui m'a appris les sens du travail et de la responsabilit, mon trs cher

frre Jounaidi

Grce qui j'ai pu atteindre ce jour qu'il a longtemps attendu. Il a suivi et

encourag mes tudes avec autant d'affection que de fermet.

Que dieu lui rserve sant, bonheur et longue vie.

A celle qui n'a cess de m'offrir joie et bonheur, ma trs cher mre Zina

A la plus tendre des mres pour ses sacrifices qui sont inoubliables et pour tout

ce qu'elle a fait

pour mon ducation, je lui ddie ce travail en tmoignage de ma grande affection

e t de mon amour filial.

Que dieu lui procure sant, bonheur et longue vie.

A mes trs chres frres Belgassem, Mokhtar, Anwar et Kais pour leurs

encouragements et leur

soutien moral

Je leur souhaite un avenir radieux avec beaucoup de succs et de bonheur.

A mes trs chres soeurs Najeh et Kalthoum pour leurs encouragements et leur

soutien moral.

Je leur souhaite un avenir radieux avec beaucoup de succs et de bonheur.

A toute la famille ALIBI.

A mes adorables amis.

En souvenir des meilleurs moments passs ensemble. Je leur souhaite une vie

pleine de

bonheur, de joie et de succs.

# ALIBI

Ddicaces

Je profite de cette occasion

pour remercier les personnes qui me sont les plus chres ;

une ddicace ne pourrait exprimer

la profondeur des sentiments que jprouve pour vous.

A ma mre ;

Tu es ma source damour et de succs ;

Tu mas tout donn dabord la vie, ensuite tu mas consacr la tienne ;

Tu as attendu ce beau jour et maintenant ma russite test ddie ;

A mon pre ;

Tu as toujours t pour moi le vrai pre, je tadore ;

A ma famille ;

Merci pour votre soutien et votre amour.

Une ddicace spciale toute la famille BACCARI.

A tous mes amis et tous ceux qui maiment.

Quils trouvent

dans ce travail le tmoignage

de ma grande

affection.

# BACCARI

Tout dabord, nous tenons remercier Mr HASSEN Mansour

le grant de lentreprise de nous avoir donn lopportunit deffectuer

notre projet de fin dtudes au sein de la STER.

Nous remercions Mr ARFAOUI Ahmed, le directeur technique

de lentreprise

et notre encadreur qui nous a donn lopportunit de bnficier de sa

large exprience.

Un remerciement spcial Madame ELLOUMI OUESLATI afef,

notre encadreur lESTI pour ses conseils, ses rigoureuses directives

et son sens professionnel.

Un remerciement amical et spcial Mohamed Ali, Neila et Enaser.

A tous les membres de latelier de lentreprise et spcialement

Mongi.

Nous adressons nos sincres remerciements aux membres du jury pour

nous avoir

honors en acceptant de juger notre travail.

Finalement, nous adressons nos remerciements lEcole Suprieure

de Technologie et dInformatique(E.S.T.I), particulirement aux

enseignants du dpartement Gnie Electrique.

# HASSEN & SAMIR

Sommaire

Glossaires

INTRODUCTION GNRALE

CHAPITRE-I-: ETUDE DE LEXISTANT

LA GESTION TECHNIQUE CENTRALISE (G.T.C) ......................................................... 4

CAHIER DES CHARGES ....................................................................................................... 7

PRESENTATION DE LA STER ............................................................................................ 8

CHAPITRE-II-: CONCEPTION ET RALISATION DE LARMOIRE ELECTRIQUE

ASSOCIE LA GTC DE LA CHAUFFERIE

I. Introduction : .................................................................................................................. - 11 -

II. Le matriel de protection : ........................................................................................... - 11 -

II.1. La protection par disjoncteur: ............................................................................... - 11 -

II.1.1. Le disjoncteur diffrentiel : ............................................................................ - 11 -

II.1.2. Le disjoncteur moteur : .................................................................................. - 11 -

II.1.3. Caractristiques et proprits : ....................................................................... - 11 -

II.2. La protection par fusibles :..................................................................................... - 11 -

II.2.1. Dfinition: ...................................................................................................... - 11 -

II.2.2. Fonctionnement:............................................................................................. - 12 -

II.3. Slectivit entre disjoncteur et fusible : ................................................................ - 12 -

III. La protection contre les courts-circuits : .................................................................... - 12 -

III.1. Valeur de courant de court-circuit : ...................................................................... - 12 -

III.2.1. Formule gnrale : ........................................................................................ - 13 -

III.2.2. Calcul de limpdance totale de la boucle de dfaut Zcc : ........................... - 13 -

IV. Conception de larmoire : ........................................................................................... - 14 -

IV.1. Schma lectrique :............................................................................................... - 14 -

IV.2. Choix du matriel lectrique : .............................................................................. - 14 -

IV.2.1 Disjoncteur gnral :....................................................................................... - 14 -

IV.2.2 Disjoncteurs des dparts : .............................................................................. - 16 -

V. Conception de la Gestion Technique Centralise de la chaufferie : ............................ - 18 -

V.1. Le systme DESIGO :...................................................................................... - 18 -

V.1.1. Introduction :................................................................................................. - 18 -

V.1.2. Les composantes du systme DESIGO : ................................................... - 18 -

V.2. Matriels de rgulation disponibles: ..................................................................... - 22 -

V.2.1. Les sondes de tempratures : ......................................................................... - 22 -

V.2.2. les vannes trois voies : ................................................................................... - 23 -

V.2.3. les servo vannes : ........................................................................................... - 23 -

VI. Choix du matriel ncessaire pour la chaufferie : ...................................................... - 23 -

VI.1. Description de la chaufferie : .............................................................................. - 23 -

VI.2. Les commandes gnrales : ................................................................................. - 24 -

VI.3. Les outils ncessaires : ........................................................................................ - 25 -

VI.4. Choix du matriel de rgulation : ........................................................................ - 25 -

VI.5. Choix de lautomate : ......................................................................................... - 26 -

VI.6. Choix des accessoires de lautomate: .................................................................. - 26 -

VII. Ralisation de larmoire associe la GTC de la chaufferie : .................................. - 29 -

VII.1. Le Circuit de puissance : .................................................................................... - 30 -

VII.2. Circuit de commande : ....................................................................................... - 30 -

VII.3. Circuit de signalisation :...................................................................................... - 30 -

VII.3.1. Le voyant lumineux : .................................................................................. - 30 -

VII.3.2. Larrt durgence : ...................................................................................... - 30 -

VIII. Conclusion : .............................................................................................................. - 32 -

CHAPITRE-II-: PROGRAMMATION ET SUPERVISION

I. Introduction :.. ............................................................ - 34 -

II. Les logiciels de programmation : ................................................................................. - 34 -

II.1. Outils de programmation des automates XWORKS : .................................... - 34 -

II.1.1. Introduction : .................................................................................................. - 34 -

II.1.2. Programmation avec D-Map : ........................................................................ - 34 -

II.2. Outil de supervision DESIGO INSIGHT : ....................................................... - 36 -

II.2.1. Gnralits : ................................................................................................... - 36 -

II.2.2. Prsentation du DESIGO INSIGHT : ........................................................ - 36 -

II.2.3. Applications : ................................................................................................ - 37 -

III. Programmation de la chaufferie : ............................................................................... - 38 -

III.1. Gestion des alarmes : ........................................................................................... - 38 -

III.2. La production deau chaude: ............................................................................... - 39 -

III.2.1. Commande de deux chaudires: ................................................................... - 40 -

III.3. La production deau glace : ................................................................................ - 42 -

III.3.1. Commande des groupes deau glace : ......................................................... - 44 -

III.3.2. Commande des pompes primaires de retour deau glace : ......................... - 44 -

III.3.3. Commande des pompes de dpart deau chaud et deau glace: .................. - 45 -

III.4. Commande de la vanne 3 voies changeur VC/CTA: ......................................... - 46 -

III.5. La production deau chaude sanitaire : ................................................................ - 47 -

III.5.1. La Rgulation de circuit primaire : ............................................................... - 47 -

III.5.2. Commande de la vanne 3 voies de circuit ECS et capteur solaire : ............. - 48 -

IV. Simulation : validation des diffrentes fonctions : .................................................... - 49 -

V. Supervision : ................................................................................................................ - 50 -

V.1. Ralisation des interfaces de supervision : ........................................................... - 50 -

V.2. Description de diffrentes fonctionnalits: ........................................................... - 54 -

V.2.1 Les commandes : .......................................................................................... - 54 -

V.2.1.1. Le choix de commande : ....................................................................... - 54 -

V.2.1.2. Les alarmes: ........................................................................................... - 55 -

V.2.2. Les consignes : .............................................................................................. - 56 -

VI. Conclusion : ................................................................................................................ - 56 -

CONCLUSION GNRALE ............................................................ - 57 -

BIBLIOGRAPHIE / WEBOGRAPHIE.. ....................................................................... - 58 -

ANNEXES. ..................................................................... - 59 -

Liste des figures

Fig.1 : Hirarchie du personnel de la STER ....- 9-

Fig.2 : Courbe de slectivit entre disjoncteur et fusible.-12-

Fig.3 : schma unifilaire de linstallation lectrique...-13-

Fig.4 : les composantes du systme DESIGO .................-19-

Fig.5 : UTL de la srie compacte.............................................-19-

Fig.6: UTL de la srie modulaire ...............................................-20-

Fig.7: Environnement de DESIGO INSIGHT ..-21-

Fig.8: Exemples des sondes de temprature.-22-

Fig.9: Exemples des vannes trois voies-23-

Fig.10: Exemples des servos vannes..............................-23-

Fig.11:Modules dalimentation TXB1.PBUS et module de ConnexionTXS1.EF10...-29-

Fig.12:Armoire lectrique de la chaufferie..-30-

Fig.13: Exemples de cblage de lautomate et ses accessoires-31-

Fig.14 : Ltablissement de plan avec lditeur CFC...-35-

Fig.15: les applications de DESIGO INSI..................................-37-

Fig.16: Bloc Common Alarm..-38-

Fig.17 : Nombre de chaudires en fonction de la temprature de retour....-39-

Fig.18 : GRAFCET du fonctionnement des chaudires..-39-

Fig.19: GRAFCET du fonctionnement altern entre les chaudires...-40-

Fig.20 : Programme cascade chaudires..-41-

Fig.21: paramtrage du bloc CONT_4ST ...-41-

Fig.22: paramtrage du bloc ROT_8....................................................................-42-

Fig.23: Nombre de GEG en fonction de la temprature de retour..-42-

Fig.24: GRAFCET du fonctionnement des GEG-43-

Fig.25: GRAFCET de la permutation entre les GEG.................................................-43-

Fig.26: Commande des GEG......................................................................................-44-

Fig.27: Commande des pompes primaires de retour deau glace..................................-45-

Fig.28: GRAFCET du fonctionnement des pompes de dpart deau chaude et deau glace.-45-

Fg.29: commande des pompes de dpart....................................................................-46-

Fig.30: paramtres de bloc PID_CTR.....-46-

Fig.31:commande de la vanne 3 voies changeur VC\CTA....-47-

Fig.32: Schma du circuit primaire de linstallation solaire ...-47-

Fig.33: variation de louverture de la vanne en fonction de la T du ballon ....-48-

Fig.34: commande de la vanne 3 voies de circuit ECS et capteur solaire....-49-

Fig.35: Rsultat de compilation du programme..............................................................-49-

Fig.36: Maquette dessai..-50-

Fig.37: page top..........................................................................................................-51-

Fig.38: page bus......................................................................................................-52-

Fig.39: Interface du production deau chaude...................................................................-52-

Fig.40: Interface du production deau glace........................................................................-53-

Fig.41: Interface du production deau chaude sanitaire..................................................-53-

Fig.42: Commande...............................................................................................................-54-

Fig.43: Bouton de commande.....................................................................................-54-

Fig.44: rglage dune valeur logique ...................................................................................-54-

Fig.45: rglage dune valeur analogique..........................................................................-55-

Fig.46: la signalisation des alarmes.................................................................................-55-

Fig.47: la reset des alarmes..................................................................................................-56-

Fig.48: champ des consignes................................................................................................-56-

Liste des tableaux

Tableau 1 : Caractristiques des transformateurs .....-15-

Tableau 2 : Caractristiques lectriques des quipements ..-17-

Tableau 3 : Matriel de commande et de protection pour la chaufferie...-17-

Tableau 4 : Les UTL Compactes..............................................................................................-20-

Tableau 5 : Choix du matriel de rgulation-25-

Tableau 6 : Adressage du module TXM1.16D....-26-

Tableau 7 : Adressage du module TXM1.16D....-27-

Tableau 8 : Adressage du module TXM1.6R..-27-

Tableau 9 : Adressage du module TXM1.6R..-27-

Tableau 10 : Adressage du module TXM1.6R....-28-

Tableau 11 : Adressage du module TXM1.6R....-28-

Tableau 12 : Adressage du module TXM1.8U....-28-

Tableau 13 : Adressage du module TXM1.8U....-29-

Tableau 14 : Bordeaux de prix ....-31-

Glossaires

STER : Socit Tunisienne dElectricit et de Rgulation

GTB : Gestion Technique des Btiments

GTC : Gestion Technique Centralise

CVC : Chauffage/Ventilation/Climatisation

HVAC : Chauffage Ventilation Air Conditionn

UTL : Unit de Traitement Local

EC : Eau Chaude

EG : Eau Glace

CTA : Centrale de Traitement dAir

GEC : Groupe Eau Chaude

GEG : Groupe eau glaceE/S : Entre/Sortie

AI : Analogic Input : entre analogique

BI : Binary Input : entre binaire

AO : Analogic Output : sortie analogique

BO: Binary Output: sortie binaire

CC: Court Circuit

T:Temprature

Introduction gnrale ESTI

Projet de Fin dEtudes - 1 -

INTRODUCTION GNRALE

Les techniques de rgulation, d'automatisation et de gestion technique de btiment

(GTB) voluent grce aux progrs raliss en microlectronique et en automatique. Elles

permettent de raliser des fonctions et dassurer des communications de plus en plus

intelligentes. Le fonctionnement du btiment devient plus conomique, les installations plus

sres, et l'utilisateur bnficie d'un plus grand confort.

Ces caractristiques ne sont cependant efficaces que si l'installation est correctement

exploite par l'utilisateur. L'exploitation des installations techniques du btiment est effectue

par des utilisateurs trs diffrents de par leur qualification et leurs activits. Il s'agit alors de

concevoir un systme de gestion technique centralise (GTC) interactif pouvant satisfaire

chacun des utilisateurs.

Cest dans ce cadre, que ce projet de fin dtudes sinscrit. Il consiste laborer un

systme de gestion technique centralise permettant la commande et la supervision dune

installation de chauffage, pour la clinique ENNASSER II de Tunis.

Lobjectif de notre projet consiste prciser les conditions de fonctionnement, choisir

le matriel adquat et raliser larmoire et la GTC de la chaufferie dans un but doptimisation

et damlioration de la qualit du service.

Ce rapport est organis de la manire suivante :

Dans le premier chapitre, nous prsentons en premier lieu la GTC en gnral, ensuite

nous nous intressons la GTC associe la chaufferie, sujet de notre projet. En second lieu,

nous dcrivons les conditions de travail savoir la socit dlectricit et de rgulation (STER)

pour finir par le cahier des charges tabli pour notre projet.

Le second chapitre sintresse la conception et la ralisation de larmoire lectrique

de la GTC de la chaufferie. Le premier volet de ce chapitre sintresse au dimensionnement des

quipements lectrique de larmoire particulirement les disjoncteurs et les contacteurs. Le

second volet sintresse la conception de la GTC. Ltude des diffrentes fonctionnalits

raliser au niveau de la GTC associe la chaufferie permet de bien choisir lautomate et ses

Introduction gnrale ESTI


accessoires. Et le dernier volet est consacr la ralisation pratique de larmoire lectrique

associe la GTC de la chaufferie.

La troisime et dernier chapitre prsente la modlisation des diffrentes fonctions et la

programmation de lautomate. Finalement, nous terminerons par la partie supervision de

toutes les fonctions conues et ralise dans notre projet pour la chaufferie de la clinique

ENNASSERII.

CHAPITREI:

ETUDE DE LEXISTANT

Etude de lexistant ESTI


LA GESTION TECHNIQUE CENTRALISE (G.T.C)

1) Introduction : Le dveloppement de nouvelles technologies dans le domaine de linformatique, des

tls-transmissions et de lautomatique a permis lessor des systmes de tlsurveillance et de

tlgestion. On parle alors de gestion technique centralise (GTC) et de gestion technique de

btiments (GTB). Lobjectif final tant le mme ; la centralisation de linformation dans un

poste de contrle. [1]

Un systme de gestion technique centralise surveille, commande et optimise les

installations techniques des btiments qui peuvent tre tudies en fonction de leurs

configurations. Il permet un traitement prcis des processus et sadapte lvolution des

nouvelles technologies de manire rpondre toutes les exigences demandes.

2) Diffrence entre GTC et GTB :

Ce qui diffre la GTC de la GTB cest ltendue de lapplication ; la GTB permet de

connecter les quipements techniques des btiments dans un but gnral de scuriser,

matriser, conomiser et exploiter tous les asservissements des btiments. La GTC, quant elle

permet de grer les installations techniques dun btiment ou dun ensemble de btiments. Elle

reprsente aujourdhui un outil essentiel pour les gestionnaires immobilires (Chaufferie,

Centrale de Traitement dAir, Eclairage, ..) qui peuvent ainsi optimiser le fonctionnement des

installations techniques tendance nergtiques.

3) Prsentation de la G .T.C :

Plus les installations sont complexes, plus tendus et plus puissants doivent tre les

systmes qui assurent la commande et le contrle. Pour ce type dinstallation, la rgulation

numrique savre le meilleur choix.

a) Rle de la G.T.C : La Gestion Technique Centralise (GTC) permet de visualiser l'tat complet d'une

installation (marche/arrt, temprature, dfaut, alarme,...), ainsi que d'interagir avec le systme.

Une GTC peut piloter tous les systmes lectroniques d'un btiment (clairage, contrle

d'accs, chauffage, climatisation, locaux techniques...). Au-del de son rle d'enregistrement et

de contrle, elle assure sa part dans les conomies d'nergie en permettant le pilotage au plus

juste des quipements : programmation horaire par zone, de la temprature, de l'clairage et

de la ventilation. Cette fonction est particulirement intuitive et offre une souplesse quasiment



illimite en affectant les modes de fonctionnement aux plages horaires dans le calendrier de

programmation. Elle permet aussi la surveillance des courbes de temprature et des

consommations. Ds lors, elle permet de vrifier si le comportement nergtique du btiment

est conforme aux prvisions, et de corriger les anomalies de fond. Le systme de gestion,

utilise le concept dintelligence rpartie .Il est structur en modules et divis en diffrents

niveaux .Ce dernier est dfini par des performances et des fonctions dtermines et

hirarchises. Il assure entre autre :

9 La surveillance : surveiller dun seul point ltat dun quipement. 9 Le contrle : contrler dun seul point la rponse des boucles de rgulation. 9 Loptimisation des installations : loptimisation des cots dexploitation par

analyse de rsultat de la surveillance et de contrle.

b) Les niveaux de la G.T.C : il existe trois niveaux : la gestion des systmes, la

coordination des systmes et le traitement des processus.

5) Les avantages de la G.T.C :

Les btiments modernes sont anims du dynamisme de la technique de btiment

(lclairage, la ventilation, la climatisation, les systmes dalarmes, les rseaux de

communication). Do les avantages de la GTC.

a) Economie : Economiser les frais de gestion et dexploitation, les cots dnergie et les

frais dentretien. Privilgier le confort et baisser ses consommations dnergie.

b) Contrle et scurit : Avec la diffusion de lutilisation des microprocesseurs, de

nombreux quipements moins importants bnficie, leur tour des possibilits dintgrer une

intelligence locale et des moyens de communication.

Les fonctions de contrle et de scurit du btiment rpondent des besoins de gestion,

de scurit, de confort et de communication. On parle alors de systmes de contrle et de

scurit du btiment qui permettent de protger les personnes et les biens travers les alarmes,

dassurer une fonction de diagnostic et de protger lenvironnement par lconomie dnergie.

6) Moyens ncessaires pour la mise en uvre de la G.T.C :

Pour la G.T.C, on a besoin doutils matriels et doutils informatiques :

Outils matriels : appareils lectrique (disjoncteurs, contacteurs, transformateurs ...), ordinateur, activateur et rgulateur numrique.



Outils informatiques : la programmation des fonctions seffectue laide du logiciel DESIGO XWORKS (pour la programmation des automates) et DESIGO INSIGHT

(pour la ralisation de supervision graphique).

5) Utilisation de la GTC :

La GTC agit sur lenvironnement et le fonctionnement des installations, elle nous

permet la supervision des installations dans leurs diffrentes tapes avec une fiabilit et en un

temps rel, la poste de contrle donne au personnel dexploitation, une vue gnrale complice

guide par une reprsentation graphique, le terminal dexploitation permet au personnel

davoir dune manire rapide des informations sur linstallation et permette loccupant des

locaux de choisir les paramtres du milieu contrler.

Lvolution des techniques rend plus facile la gestion du contrle et de la scurit du

btiment. Il existe deux techniques :

Lintelligence centrale : Les premires GTC ont t mises en place dans les

btiments. La structure des installations mises en place dpendait alors essentiellement dune

intelligence centrale unique, un automate programmable ou un ordinateur o on concentrait

toute linformation. Cette configuration, lintelligence centrale, a permis des ralisations trs

performantes, o lon gre des milliers de points de contrle et de commande dans un btiment.

Ces systmes, intelligence centrale, trs complets et trs spectaculaires utilisent les

technologies classiques de linformatique.

Lintelligence rpartie : Lvolution technologique rcente, en particulier le

dveloppement rapide des possibilits des microprocesseurs et des communications par bus,

permet de rpartir lintelligence dans le rseau au lieu de la concentrer dans une centrale de

traitement unique. Cette architecture est possible maintenant avec les terminaux intelligents

intgrs dans les rcepteurs. Elle permet mme, en cas de dfaillance de la centrale, un

fonctionnement local. [8]

Dans notre projet, nous nous intressons la GTC de la chaufferie et la ralisation

de larmoire qui lui est associe.



CAHIER DES CHARGES Ce projet consiste laborer un systme de gestion technique permettant la commande

et la supervision dune installation de chauffage, de la Clinique ENNASSAR II.

Nous devons obir au cahier des charges qui :

Concevoir et raliser larmoire de commande, de puissance et de rgulation numrique la chaufferie.

Slectionner et programmation de lautomate. Raliser une interface graphique.

Donnes de problme : 1. Schma de principe de la chaufferie (diffrent composant : pompes, brleurs, groupes

deau glace, sondes, vannes...)

2. Analyse fonctionnelle pour la programmation des automates :

La commande : La commande est divise en trois modes de fonctionnement : Mode auto asservi un programme horaire. Mode manuel Marche. Mode manuel Arrt.

La rgulation : on doit rgler la temprature de leau de dpart vers la CTA (Centrale de Traitement dAir) et vers les V/C (Ventilo/Convecteur).

Analyse du cahier des charges : Afin de concevoir larmoire de commande, de puissance et de rgulation numrique,

une premire tape consiste dimensionner lquipement lectrique, particulirement les

disjoncteurs et les contacteurs. Une seconde tape consiste concevoir la GTC associe en

identifiant les E/S qui permettent de choisir lautomate et ces accessoires. La partie conception

fere lobjet du deuxime chapitre.

Lidentification des diffrentes fonctions du systme et leurs modlisations permettront

de programmer lautomate. Une interface graphique permettra aux utilisateurs daccder la

GTC de la Chaufferie. Les parties programmation et supervision constituent le chapitre trois.



PRESENTATION DE LA STER

Notre projet de fin dtude a t effectu au sein de la Socit Tunisienne dElectricit

et de Rgulation (STER). Nous prsentons la socit, ses domaines dactivit, ses ressources

humaines et ses ressources matrielles.

Domaine dactivit :

La Socit Tunisienne dElectricit et de Rgulation est une socit prive

responsabilit limite qui a t fonde en Avril 1991.

La STER est en partenariat avec LANDIS & STEAFA (partenaire suisse). Elle est

spcialise dans la gestion technique centralise ddie la rgulation et lautomatisation des

systmes de chauffage, de climatisation, de ventilation (CVC), et dclairage. Lactivit de

cette socit comporte galement la conception, la ralisation et linstallation sur site des

armoires lectriques rsidentielles et commerciales. La partie scurit tant assure par des

dtecteurs dincendie, des systmes anti-intrusion ainsi quune vidosurveillance. Tous les

systmes conus et raliss par la STER sont en surveillance permanente grce un systme de

supervision. La STER est le reprsentant de SIEMENS Building Technologies

1. La Gestion technique centralise : Elle est spcialise en engineering, l'installation et le service aprs-vente des

quipements de rgulation analogiques et numriques permettant de remplir les fonctions de :

Surveillance: automatisation et contrle des quipements techniques.

Gestion : optimisation de la consommation d'nergie et analyse des cots d'exploitation

Maintenance : dition d'ordres de maintenance facilitant l'intervention de l'exploitant

Rgulation : traitement de l'air, production et distribution de l'nergie par systme

conomiseur.

2. La Conception et la ralisation des armoires lectriques : Elle assure la conception et ralisation des armoires lectriques adaptes la

ventilation, au chauffage et au conditionnement d'air : l'installation, la mise en route et le

service aprs-vente (S.A.V) et conception et ralisation de T.G.B.T (Tableau Gnrale Basse

Tension) et armoires lectriques dclairage : linstallation, la mise en route et le S.A.V

3. Dtection d'incendie et de gaz : La conception, l'installation et le service aprs-vente des systmes de dtection

d'incendie et de gaz. Ces systmes comprennent les centrales comme ensembles SSI (SDI et



CMSI) selon les normes AFNOR, les dtecteurs de tous types, les alarmes visuelles et sonores,

les reports d'alarmes ou de signalisation, les interfaces avec d'autres rseaux, tels que la GTC,

les systmes de scurit contre l'intrusion, la vidosurveillance etc. . . .

4. Anti-intrusion, Contrle dAccs et Vidosurveillance : La STER est le reprsentant de SIEMENS Building Technologies pour la

conception, la vente, linstallation et le service aprs-vente de systmes de scurit contre

lintrusion, adressables ou non, intgrs ou autonomes, des systmes de contrle daccs et la

biomtrie et des systmes de surveillance par camras.

5. Extinction automatique : Pour la conception, l'installation et le service aprs-vente des systmes d'extinction

automatique associs la dtection d'incendie ou commande manuelle. Les gaz utiliss et

leur mise en uvre sont conformes aux rgles CNPP/APSAD. Ces gaz sont : Le dioxyde de

carbone C02, Le FM200 (HFC 227), L'azote N2 (IG100)...

6. Froid et Climatisation : La STER est le reprsentant de LENNOX (France) pour la distribution, la mise en

service et le service aprs-vente d'quipements pour le froid et la climatisation.

Ressources humaines :

La STER est dote dun bureau dtudes regroupant une quipe d ingnieurs hautement

qualifis en lectricit, automatisme et informatique industrielle.

Un groupe de techniciens expriments et un chef datelier assurent le cblage,

linstallation sur chantier, la mise en route et la maintenance des armoires lectriques.

La hirarchie du personnel de la STER est reprsente par cet organigramme :

Fig.1 : Hirarchie du personnel de la STER

Bureau dtude Bureau technique Atelier de confection Magasin de fournitures

Direction Dpartement Climatisation

Dpartement Rgulation

Dpartement Protection



Les ressources matrielles :

Spcialise dans la rgulation, la STER conoit et ralise des armoires lectriques

adaptes la ventilation, au chauffage et au conditionnement dair. Elle se charge galement de

linstallation, de la mise en route et des services aprs vente. Utilisant une technologie de

pointe, ces armoires sont dotes dquipements capables dassurer lautomatisation, la

surveillance et la protection des installations raccordes.

La STER et son partenaire S.B.T (Siemens Building Technologies) proposent une

gamme de matriels de rgulation analogique et numrique de surveillance et de gestion

technique centralise permettant de remplir les fonctions de :

Rgulation: traitement de lair, production et distribution de lnergie par systme conomiseur.

Supervision : surveillance et contrle de tous les quipements techniques. Gestion : optimisation de la consommation dnergie et analyse des cots

dexploitation.

Maintenance: dition dordres de maintenance facilitant lintervention de lexploitant. Les avantages :

Le systme de rgulation adopt par la STER : prsente les avantages de la rduction

du cot dexploitation, dconomie dnergie, de la facilit dinstallation et dexploitation et du

le confort thermique et lectronique.

Les locaux:

sont constitus par des bureaux de direction et bureau d'tudes au 1er tage sur environ

500 m, un atelier et un magasin au RDC sur environ 500m et un dpt de matriel lourd au

sous-sol de 1 000m.

CHAPITREII:

CONCEPTION ET RALISATION DE

LARMOIRE ELECTRIQUE ASSOCIE LA GTC

DE LA CHAUFFERIE

Conception et ralisation de larmoire lectrique associe la GTC de la chaufferie ESTI


I. Introduction : Laboutissement la commande dune installation de Chauffage/Ventilation/

Climatisation (CVC) passe par plusieurs tapes. En effet, on va commencer par le

dimensionnement des disjoncteurs de protection et les contacteurs de chaque quipement.

Ensuite, on procdera au choix du matriel de rgulation adquat pour linstallation pour

aboutir finalement au choix de lautomate ncessaire qui va commander toute linstallation.

II. Le matriel de protection : dimensionnement des disjoncteurs et des contacteurs.

Une installation industrielle doit tre protge contre les dfauts pouvant mettre en

danger la vie des hommes et le matriel.

II.1. La protection par disjoncteur:

II.1.1. Le disjoncteur diffrentiel :

a. Dfinition :

Cest lassemblage dun disjoncteur magntothermique et dun bloc diffrentiel. Cette

association donne consquence une protection combine ; une pour les personnes et lautre

pour la machine. [2]

b. Fonctionnement:

Le disjoncteur ayant deux fonctions, une fonction de diffrentiel assure la protection

des personnes contre le dfaut disolement et une fonction magntothermique rserve la

protection de la machine contre les surcharges et les courts-circuits.

II.1.2. Le disjoncteur moteur :

Cest un dclencheur magntothermique, il assure la protection du moteur contre les

courts-circuits par un dclencheur magntique et les surcharges prolonges par un dclencheur

thermique.

II.1.3. Caractristiques et proprits :

Un disjoncteur est caractris par son intensit nominale (In), tension nominale (Un),

nombre de ples et son pouvoir de coupure (Pdc).

II.2. La protection par fusibles :

II.2.1. Dfinition:

Cest un filament qui se fond lapparition du court -circuit. Il existe deux types : aM,

gL.



*aM : accompagnement moteur, il protg contre les fortes surcharges et les courts-

circuits.

*gL : assurer la protection des appareils qui nont pas la proprit dabsorber un

courant trs grand au dmarrage. . [2]

II.2.2. Fonctionnement:

Un fusible assure la protection contre les courts-circuits et les surcharge, lorsque le

circuit quil protge prsente un dfaut il interromp le passage du courant.

II.3. Slectivit entre disjoncteur et fusible :

La partie thermique du disjoncteur agit pour des surcharges moins importantes que

celles supportes par le fusible. En effet, le fusible agit plus rapidement que la partie

magntique de disjoncteur en cas de court-circuit.

Fig.2 : Courbes de slectivit entre disjoncteur et fusible [2]

III. La protection contre les courts-circuits :

Pour se prmunir des risques des courants de court-circuit, tout dispositif de protection

doit rpondre aux deux rgles suivantes :

- le pouvoir de coupure (Pdc) de lappareil doit tre au moins gal au courant de court-

circuit maximum prsum en son point dinstallation.

- le temps de coupure, pour un court-circuit se produisant en nimporte quel point de

linstallation, ne doit pas tre suprieur au temps portant la temprature des conducteurs la

valeur maximale admissible.

III.1. Valeur de courant de court-circuit :

La norme NFC 15-100 prconise plusieurs mthodes de calcul du courant de court-

circuit, on va utiliser la mthode des impdances, qui permet de dterminer la valeur dun

court-circuit en un point quelconque de linstallation avec une bonne prcision. [2]



III.2. Mthode des impdances :

III.2.1. Formule gnrale :

Les valeurs de court-circuit sont alors calcules par application de la loi dOhm [2].

+==

22 XRUmc

ZccUmcIcc (1.1)

Avec :

c : facteur de tension pris gal 0,95 pour les courts-circuits minimaux et 1,05

pour les courts-circuits maximaux

m : facteur de charge pris gal 1,05

U0 : tension de linstallation entre phase et neutre en V (230V).

ZCC : impdance totale de la boucle de dfaut au point considr. Cest la

somme vectorielle des rsistances et des ractances composant la boucle.

III.2.2. Calcul de limpdance totale de la boucle de dfaut Zcc :

Daprs lpreuve davent projet du Base Tension de Scurit (BTS) Electrotechnique

2000, linstallation comprend un transformateur dalimentation TR, un disjoncteur principal

Qp, cble C, un disjoncteur dpart moteur. Il sagit de dterminer le pouvoir de coupure du

disjoncteur Qg.

Un court-circuit triphas en aval de Qg (disjoncteur gnral) est limit par

limpdance du rseau en amont du transformateur ZA, limpdance du transformateur ZTR et

limpdance du cble Zc. On obtient pour une phase, le schma unifilaire quivalent suivant :

Fig.3 : Schma unifilaire de linstallation lectrique

Il sagit de dterminer les lments RA, RTR, RC, XA, XTR, XC, de faon calculer le

courant de court-circuit. Limpdance totale nest pas gale la somme algbrique des

impdances, ces impdances tant des grandeurs complexes. Il faut donc calculer sparment

les rsistances et les ractances jusquau point de court-circuit, puis dterminer limpdance

totale Zcc.



IV. Conception de larmoire :

IV.1. Schma lectrique :

Lorsque la socit accepte une affaire, elle va schmatiser selon les besoins du client

laide dun schma lectrique en se basant sur un logiciel de graphique IGE XAO See 2000

qui nous dessine les circuits :

Circuit de commande Circuit de puissance Circuit de signalisation

Voir Annexe 2 : schmas lectriques

IV.2. Choix du matriel lectrique :

Daprs les puissances donnes dans le cahier de charge, on peut choisir le matriel

ncessaire savoir les disjoncteurs, les contacteurs, le rpartiteur et le transformateur.

IV.2.1 Disjoncteur gnral :

Pour dimensionner le disjoncteur, il faut connatre le courant de court-circuit quil

devra supporter en utilisant la mthode des impdances.

Donnes ; Rseau amont :

Valeurs ramenes au secondaire du transformateur : RA=0 ; XA=0.7 m

Transformateur :

Puissance : S = 400KVA.

Perte cuivre : Pcu = 4600 W.

Tension rduite de court-circuit : Ucc (%) = 4(%).

Tension secondaire vide U20 = 410 V.

Cble de cuivre :

Longueur : L =25 m.

Section : S=240 mm2

Rsistivit du cuivre : r =2.5 m .mm2.m-1

Calcul : Transformateur : Il sagit de dterminer les valeurs ramenes au secondaire de la

rsistance R T R et de la ractance XT R du transformateur.

La puissance plaque sur le transformateur est donn par la formule (2.1):



nIUS = 203 (2.1)

Donc : 203 U

SnI = (2.2)

AN : AnI 5634103310400 =

=

Les pertes cuivre elle est donne par la formule (2.3) :

23 NITRRPcu = [2] (2.3)

A partir de lquation (2.3) on peut calcul la rsistance RT:

2In3

PcuTRR

=

AN : m ,TRR 83425633

4600 =

=

La tension rduite de court-circuit Ucc est la valeur de U20 qui donne le courant

nominal In lorsque la sortie est en court-circuit. Elle sexprime en % de U20.

Ractance : In

UccTRX = 3

[2] (2.3)

In

U

= 320

1004 (2.3.1)

AN : m ,TRX 821656331004104 =

=

Ces valeurs calcules (XTR, RTR) sont vrifies par le Tableau 1. [2]

Tableau 1 : Caractristiques des transformateurs

Cble : Rsistance : SLRc = [2] (2.4)

AN : == mRc 34,2240255,22



Ractance : == mXc 25,32513.0 *Calcule de Zcc :

2)(2)( XcTRXAXRcTRRARZcc +++++= (2.5) AN :

=

++++=

mZcc

Zcc

3,21

2)25,311,167,0(2)34,284,4(

*Calcule de courant de court-circuit : a partir de lquation (1.1)

Zcc

UcmIcc =

AN : KAIcc 70,20103,21

40005,105,13 =

=

Le pouvoir de coupure (Pdc) du disjoncteur gnral doit tre suprieur 20,70KA.

Donc on choisit un disjoncteur 40 KA.

IV.2.2 Disjoncteurs des dparts :

partir de lquation (2.6) en dterminer notre choix des disjoncteurs.

)Cos(nU3P(W) = [2] (2.6)

donc ;

))( Cos(U3

PAnI = (2.6.1) Avec : U : Tension dalimentation en triphas en Volts 220/380 V ; 50 Hz ;

Cos () = 0.8 ;

Pn : puissance nominale absorbe par le rcepteur en K Watts.

In : Courant nominal en Ampre.

AN : PP3

In ==33 10001899.010

8.03801

donc : PIn 2 (2.6.2)



Par cette approximation ( PIn 2 ) on peut calculer In apporter par chaque dpart de linstallation lectrique. Donc on obtient le Tableau 2 :

Tableau 2 : Caractristiques lectriques des quipements

Daprs les puissances et les courants nominaux (In), on peut dterminer le choix du

disjoncteur et du contacteur de chaque dpart dans le tableau 3.

Tableau 3 : Matriel de commande et de protection pour la chaufferie

Dsignations des appareils Nombre Puissances nominales Pn(KW) Courant nominal In (A)

Brleur 2 0.5 1 Pompe recyclage brleur 2 0.25 0.5 Pompe dpart EC Ventilos 2 1.1 2.2 Pompe dpart EC CTA 2 0.55 1.1 Pompe recyclage ECS 2 0.37 0.74 Pompe dpart ECS 2 0.55 1.1 Pompe retour ECS 2 0.55 1.1 Pompe primaire GEG 3 0.75 1.5 Pompe dpart EG Ventilos 2 3 6 Pompe dpart EG CTA 2 2.2 4.4

Dsignations des appareils

Nombre Puissances normalises

(KW)

plage de courant dclencheurs

thermiques (A)

plage de courant dclencheurs magntique (A)

Rfrences disjoncteur et contacteur

Brleur 2 0.5 2*10 ------ ---------- Pompe recyclage brleur

2 0.25 0.7 - 1 12 3RV1011-0JA10 3 RT1016-1AB01

Pompe dpart EC CTA 2 0.55 1.1 - 1.6 19

3RV1011-1AA10 3 RT1016-1AB01

Pompe dpart EC Ventilos 2 1.1 2.2 - 3.2 38

3RV1011-1DA10 3 RT1016-1AB01

Pompe recyclage ECS

2 0.37 0.9 - 1.25 15 3RV1011-0KA10 3 RT1016-1AB01

Pompe dpart ECS 2 0.55 1.1 - 1.6 19

3RV1011-1AA10 3 RT1016-1AB01

Pompe retour ECS 2 0.55 1.1 - 1.6 19

3RV1011-0AA1 3 RT1016-1AB01

Pompe Primaire GEG 3 0.75 1.4 - 2 24

3RV1011-1BA10 3 RT1016-1AB01

Pompe dpart EG Ventilos

2 3 5.5 - 8 96 3RV1011-1HA10 3 RT1016-1AB01

Pompe dpart EG CTA 2 2.2 4.5 - 6.3 76

3RV1011-1GA10 3 RT1016-1AB01



c) Cbles de raccordement : on choisit le cble de cuivre de section 2 .5 mm2 qui peut

tre utilis sous une tension gale 400 Volts. Il supporte une intensit maximale de 22

Ampres une temprature maximale de 70C. Le conducteur de protection est pris de section

16 mm2.

d) Les borniers : ce sont des petits appareils fixs dans larmoire sur un barreau

(support), utiliss pour assurer la connexion entre les cbles sortant des appareils de larmoire

et les cbles arrivant linstallation. Ils sont placs en bas.

e) Transformateur : pour alimenter le circuit de commande et de rgulation sous une

tension 24V, on a besoin dun transformateur monophas abaisseur de tension (220V 24V).

Linstallation de la chaufferie, ayant 21 dparts, consomme une puissance de 210 VA,

alors on choisit un transformateur avec une puissance suprieure 210 VA. On choisit alors un

transformateur de puissance gale 300VA.

f) Coupure durgence : la coupure d'urgence est normalement requise pour toutes les

installations o des dfaillances ou des risques de chocs lectriques sont craindre :

laboratoires, chaufferies, cuisines, enseignes lumineuses, pompage de liquides inflammables,...

V. Conception de la Gestion Technique Centralise de la chaufferie : V.1. Le systme DESIGO :

V.1.1. Introduction :

DESIGOTM est une marque dpose de Siemens Building Technologies. Grce sa

structure modulaire, le systme de gestion technique des btiments DESIGO offre des

possibilits pratiquement illimites pour la commande, la surveillance et la rgulation des

btiments. Son domaine d'application va des petits immeubles autonomes aux grands

ensembles en rseau. DESIGO n'est pas seulement utilis dans des installations de chauffage,

ventilation, climatisation (CVC) et des installations sanitaires, mais il convient galement pour

les autres installations techniques des btiments (clairage, lectricit ). [2]

V.1.2. Les composantes du systme DESIGO :

Le systme DESIGO est compos de trois niveaux pouvant fonctionner aussi bien en

interconnexion que de faon autonome. [3]

Les principaux composants du Systme DESIGO sont :

DESIGO PX : niveau automation. DESIGO INSIGHT : niveau gestion. DESIGO RXC : niveau terrain.



Fig.4 : Les composantes du systme DESIGO

b. DESIGO PX :

Le systme de gestion DESIGO PX est destin la commande, la rgulation des

installations de chauffage, ventilation, climatisation et aux installations techniques des

btiments. Il utilise un ensemble d'automates programmables industriels ou Units de

Traitement Local (UTL).

Une Unit de Traitement Local, hormis les fonctions de rgulation et de commande quelle

assure, permet lacquisition des donnes et propose des fonctions de gestion conviviales : la

gestion dalarmes, la programmation horaires, le suivi de tendance et la fonction de tlgestion.

Ces UTL existent en deux sries : compactes et modulaires.

UTL de la srie compacte : La srie modulaire convient pour des taches de rgulation, de commande et de

surveillance dans des installations CVC complexes et de grosses installations techniques de

btiment.

Fig.5: UTL de la srie compacte [5]

Toutes les UTL compactes sont programmables et bnficient de l'ensemble des

fonctionnalits du systme.



Ce type d'appareil prsente un nombre d'entres et de sorties fixe (10,12, 22, 36 ou 52

points de donnes physiques) dtailles dans le tableau 3, accepte des signaux standard et

permet une gestion optimise des quipements techniques de btiment.

Elles sont quipes de convertisseurs d'entre et de sortie intgrs et peuvent tre

utilises facilement. On liste les diffrentes UTL compactes dans le tableau 4.

Tableau 4 : Les UTL compactes

UI : entres universelles qui peuvent tre relies des lments de mesure passifs (sonde

LG-Ni 1000) et actifs (signal 0 10V), ainsi qu' des contacts binaires libres de potentiel pour

des fonctions de signalisation.

DI : Digital Inputs (entres numriques) pour fonctions de signalisation et de comptage.

AO : Analogic Outputs (sorties analogiques) pour raccordement d'actionneurs 0 10 V ou

pour les commandes binaires. Par l'intermdiaire de la structure du programme, les AO peuvent

aussi tre programmes en tant que fonctions de commande binaires et tre relies des charges

de 24V/20 mA.

DO : Digital outputs (sorties numrique) de type TOR pour lalimentation de relais

230V~/2A.

UTL de la srie modulaire : LUTL (Fig.6) de la srie modulaire convient essentiellement pour des tches de

rgulation, commande et surveillance dans des installations CVC complexes et de grosses

installations techniques de btiment [5]. Les diffrents niveaux de fonctionnalit des UTL

modulaires permettent une grande souplesse d'utilisation. Chaque point de donne peut tre

adapt au priphrique grce une gamme tendue de modules E/S.

Fig.6 : UTL de la srie modulaire [5]



Les Units de Traitement Local de type modulaire sont librement programmables pour

les installations CVC et autres lots techniques de btiment.

Le P-Bus permet le raccordement via les modules d'entre/ sortie de tous les types de

points rpondant aux exigences des techniques du btiment.

Ils sont caractriss par :

64 ou 128 units de charge par UTL. Choix important de modules E/S. P-Bus (protocole de communication) pour le raccordement de modules E/S externes. Fonctions de gestion (gestion d'alarmes, programmes de commutation, tlgestion,

protection d'accs, etc.).

Les UTL alimentent les modules E/S raccords via le P-Bus en 24 V. L'change des informations entre les UTL et les modules E/S passe par le P-bus.

Chaque module sur le mme P-Bus reoit son adresse individuelle entre 1 et 255 l'aide de

cavaliers.

Applications autonomes ou en rseaux d'appareils et/ou de systmes. Communication standard BACnet (protocole de communication liant les automates via

Internet).

a. DESIGO INSIGHT : Le systme de gestion DESIGO INSIGHT est

destin la visualisation (vue graphique des processus), la commande, au pilotage et

lanalyse de donnes.

Fig.7 : Environnement de DISEGO INSIGHT



V.2. Matriels de rgulation disponibles:

V.2.1. Les sondes de tempratures :

Une sonde est une rsistance qui varie en fonction de la temprature ; elle est installe dans le

milieu o on veut mesurere sa temprature. On distingue deux types de rsistances :

CTN : Cest une rsistance coefficient de temprature ngatif ; sa variation est inversement proportionnelle la temprature.

CTP : Cest une rsistance coefficient de temprature positif ; sa variation est proportionnelle la temprature. On distingue quatre sondes:

Sondes dambiance : ces sondes sont utilises dans des installations de CVC quand un niveau lev de confort est demand. Elles ont pour application principale la mesure

et le rglage de la consigne de la temprature ambiante.

Sondes extrieures : ce sont des sondes passives pour la mesure de la temprature extrieure en tenant compte des influences climatiques telles que rayonnement solaire, vent et

temprature du mur.

Sondes de temprature plongeur : ce sont des sondes passives pour la mesure de la temprature de l'eau dans les canalisations et les rservoirs.

Ces sondes sont utilises dans des installations de ventilation et climatisation pour la

rgulation et la limitation de la temprature de dpart et de l'eau chaude sanitaire et la

limitation de la temprature de retour.

Sondes de gaine : ce sont des sondes passives pour la mesure de la temprature de l'air dans les gaines d'air.

Elles sont utilises dans des installations de ventilation et climatisation comme sondes

de temprature d'air souffl ou d'air extrait et sondes de limitation, par ex. limitation minimale

de la temprature de soufflage.

Fig. 8 : Exemples des sondes de tempratures



V.2.2. les vannes trois voies :

Il existe trois types d'organes de rglage hydrauliques pour la rgulation d'installations

techniques du btiment dont le choix dpend du domaine dapplication, de la gamme, du

diamtre, du dbit, de la pression admissible qui sont les vannes papillons, les vannes secteur

et les vannes sige.

Fig.9 : Exemples des vannes trois voies

V.2.3. les servo vannes :

Ils servent pour la commande de dbit des vannes deux voies ou de dbit et mlange

pour les vannes trois voies. En fonction du signal de positionnement, la variation du dbit

peut tre soit de type linaire ou exponentiel (selon le choix de loprateur).

Fig.10: Exemples des servo vannes

VI. Choix du matriel ncessaire pour la chaufferie :

VI.1. Description de la chaufferie :

La chaufferie est lunit servant la production et la distribution deau chaude et froide.

Elle est constitue de trois units schmatises selon la figure (Annexe 1).

a) Unit de production et du distribution deau chaude (EC): elle est compose de :

Deux chaudires pour la production dEC. Deux pompes simples assurant le recyclage dEC vers les chaudires.



Trois pompes de distribution dEC, chacune vers une destination donne : Deux pompes jumeles de dpart EC vers centrale de traitement dair (CTA).

Deux pompes jumeles de dpart EC vers lchangeur eau chaude

sanitaire(ECS).

Deux pompes jumeles de dpart EC vers la CTA/VC

b) Unit de production et du distribution deau chaude sanitaire (ECS): elle est

compose de :

Deux ballons deau sanitaire pour la production dECS (eau chaude sanitaire). Deux pompes jumeles assurant le recyclage dECS. Deux pompes jumeles pour le retour dECS.

c) Unit de production et du distribution deau glace (EG): elle est compose de :

Deux GEG (groupes deau glace) pour la production dEG. Deux pompes de distribution dEG, chacune vers une destination donne : Deux pompes jumeles de dpart EG vers la CTA/VC.

Deux pompes jumeles de dpart EG vers la CTA.

Trois pompes simples assurant le retour dEG. VI.2. Les commandes gnrales :

La commande est identique pour tous les quipements de linstallation de la chaufferie,

elle est donne par trois modes : automatique (Auto), marche (On) ou arrt (Off), pour la:

Commande du deux GEC. Commande du deux GEG. Commande du GES. Commande des pompes de dpart EC. Commande des pompes de dpart EG. Commande des pompes de retour EC. Commande des pompes de retour EG. Commande des vannes trois voies.

Ce choix est d des raisons conomiques afin de mieux contrler le fonctionnement et

la consommation de la chaufferie. Par exemple en t, loprateur peut arrter lalimentation de

la CTA et les ventilo-convecteurs (VC) en eau chaude en arrtant les pompes de dpart EC



vers la CTA et VC, et ne commander quune seule chaudire pour la production deau chaude

vers le groupe eau sanitaire.

VI.3. Les outils ncessaires :

Cascade de deux chaudires : on a besoin de deux sondes plongeur, une pour mesurer la temprature de dpart et lautre pour mesurer la temprature de retour deau chaude.

Cascade de deux groupes eau glace : on a besoin de deux sondes plongeur, une pour mesurer la temprature de dpart et lautre pour mesurer la temprature de retour deau

glace.

Echangeur Ventilo Convecteurs et CTA : on a besoin dune vanne trois voies de diamtre nominal de 50 mm (V3VDN50) et une sonde plongeur.

Circuit deau chaude sanitaire + capteur solaire : dans ce circuit, on utilise une sonde solaire, trois sondes plongeurs, une vanne de trois voies (V3VDN 20) et un Thermostat

de scurit(Annexe6)..

VI.4. Choix du matriel de rgulation :

Le choix de ces diffrents outils est ralis selon le besoin et dpend du domaine

dapplication de notre chaufferie.

Le choix de vannes se fait selon le domaine dapplication et le diamtre nominal DN :

- Si DN < 50 mm, alors on choisit la vanne ayant une rfrence VXP45.20.

- Si DN > 50 mm, alors on choisit la vanne ayant une rfrence VXP45.50

Le choix des sondes et des thermostats se fait selon le mode dutilisation et la plage de

temprature mesure. On peut rsumer ce choix dans le tableau 5 :

Groupe Matriels Rfrences Cascade chaudire 2 sondes plonger QAE 2120.010

Cascade groupe eau glace 2 sondes plonger QAE 2120.010

Echangeur VC et CTA

Vanne trois voies V3V DN50

Sonde plonger Thermostat.

VXF45.50

QAE 2120.010 RAKTW-10008

Circuit ECS+Capteur

solaire

Vanne trois voies V3V DN20

3 sondes plonger

Sonde solaire

VXP45.20

QAE 2120.010

QLS

Tableau 5 : Choix du matriel de rgulation



VI.5. Choix de lautomate :

Pour contrler et commander les diffrentes units de la chaufferie, il faut associer

chaque lment (pompe, brleur, GEG, GEC, vanne) une commande et une alarme. Toutes

les commandes sont des sorties (Outputs) de type Digital, sauf les vannes qui sont des sorties

(Outputs) Analogiques et les alarmes sont des entres (Inputs) de type Digital.

Pour la rgulation de temprature deau selon le besoin, il faut installer chaque dpart

et retour deau une sonde de mesure de la temprature. Toutes les sondes sont des entres

(Inputs) de type Analogique.

Daprs le nombre dentres et de sorties (61 I/O) et la complexit de la commande de

notre installation, notre choix soriente vers lUTL modulaire PXC64-U.

VI.6. Choix des accessoires de lautomate:

Aprs lidentification de chaque entre/sortie (I/O), on peut choisir les accessoires de

lautomate suivant :

Module 1 : cest un module 16 entres Binaires (BI) pour les alarmes.

N Nom Type Modules I/O

1 *AL.PPE RECYCLAGE BRULEUR N1 BI

TXM1. 16D

2 AL.PPE 1 DEP.EC VENTILOS BI

3 AL.BRULEUR N1 BI

4 AL.PPE RECYCLAGE BRULEUR N2 BI

5 AL.BRULEUR N2 BI

6 AL.PPE 2 DEP.EC VENTILOS BI

7 AL.PPE 1 DEPART.EC CTA BI

8 AL.PPE 2 DEPART.EC CTA BI

9 AL.PPE 1 DEPART.ECS BI

10 AL.PPE 2 DEPART.ECS BI

11 AL.PPE 1 RECYCLAGE ECS BI

12 AL.PPE 2 RECYCLAGE ECS BI

13 AL.PPE 1 RETOUR ECS BI

14 AL.PPE 2 RETOUR ECS BI

15 AL.PPE 1 DEP EG VENTIOLOS BI

16 AL.PPE 2 DEP EG VENTIOLOS BI

Tableau 6 : Adressage du module TXM1.16D *AL.PPE DEP: Alarme pompe dpart.



Module 2 : cest un module 16 entres Binaires(BI) pour les alarmes.

N Nom Type Modules I/O 1 AL.PPE 1 DEPART EG CTA BI

TXM1. 16D

2 AL.PPE 2 DEPART EG CTA BI 3 AL.PPE PRIMAIRE 1 GEG BI 4 AL.PPE PRIMAIRE 2 GEG BI 5 AL.PPE PRIMAIRE 3 GEG BI 6 AL.GEG 1 BI 7 AL.GEG 2 BI 8 RESET ALARME BI

Tableau 7 : Adressage du module TXM1.16D

Module 3 : cest un module 6 sorties binaires (BO) pour les commandes.


1 *CDE PPE RECYCLAGE BRULEUR N1 BO

TXM1.6R

2 CDE PPE 1 DEP.EC VENTILOS BO

3 CDE BRULEUR N1 BO

4 CDE PPE RECYCLAGE BRULEUR N2 BO

5 CDE BRULEUR N2 BO


Tableau 8 : Adressage du module TXM1. 6R




TXM1.6R


3 CDE BRULEUR N1 BO


5 CDE BRULEUR N2 BO







1 CDE PPE 1 RETOUR ECS BO

TXM1.6R

2 CDE PPE 2 RETOUR ECS BO

3 CDE PPE 1 DEP EG VENTIOLOS BO

4 CDE PPE 2 DEP EG VENTIOLOS BO

5 CDE PPE 1 DEPART EG CTA BO

6 CDE PPE 2 DEPART EG CTA BO




1 CDE PPE PRIMAIRE 1 GEG BO

TXM1.6R



4 CDE GEG 1 BO

5 CDE GEG 2 BO

6 ALARME GENERALE BO


Module 7 : cest un module 8 entres/sorties Universelles qui peuvent tre configures en

entre comme en sortie (AI/AO).


1 SONDE T EXTERIEURE AI

TXM1.8U

2 SONDE T SOLAIRE AI

3 SONDE T A PLONG.CASC.CHAUD. AI

4 SONDE T A PLONG.CASC.CHAUD. AI

5 SONDE T A PLONG.CASC.GROUPE AI

6 SONDE T A PLONG.CASC.GROUPE AI

7 SONDE T A PLONG.ECHANG.VC ET CTA AI

8 SONDE T A PLONG.DEP ECS AI

Tableau 12 : Adressage du module TXM1. 8U *CDE PPE : Commande pompe.



Module 8 : cest un module 8 entres/sorties Universelles qui peuvent tre configures en

entre comme en sortie.


1 SONDE T A PLONG.RET.ECS AI

TXM1.8U

2 SONDE T A PLONG.CAPT.TSOLAIRE AI

3 VANNE 3 VOIES ECS & CAPT.SOLAIRE AO

4 ECHANGEUR V/C & CTA AO

5 VANNE 3 VOIES ECS AO

Tableau 13 : Adressage du module TXM1. 8U

Module 9 : Module TXB1 PBUS (BIM : Bit Interface Module) pour la connexion entre les

convertisseurs et le rgulateur (Automate).

Module 10 : Module TXS1.12F10 est un module dalimentation.

Fig.11 : Module dalimentation TXB1.PBUS et module de Connexion TXS1.EF10

Remarques : Les modules sont mis en dtail dans lannexe 5.

Ladressage des entres/sorties est dtaille dans lannexe 3.

VII. Ralisation de larmoire associe la GTC de la chaufferie :

Aprs la conception de larmoire lectrique, un plan dtaill a t ralis (voir annexe2,

annexe3) avant de passer lexcution, une fois le plan accepte, les ingnieurs passent la

ralisation du schma par prparation de chassies et du cblage.



VII.1. Le Circuit de puissance :

Contient les lments suivants : un disjoncteur moteur (DM), un contacteur (KM).

VII.2. Circuit de commande :

Le cblage du circuit de commande : en partant du transformateur puis par le fusible de

protection du circuit de commande ensuite par la protection thermique du relais thermique ou

du disjoncteur magnto-thermique aussi par les commutateurs de commande passant par le

rgulateur ou les appareils de scurit (tout ou rien) et finalement la bobine de contacteur.

VII.3. Circuit de signalisation : VII.3.1. Le voyant lumineux : sous tension :

Le voyant lumineux sous tension indique la mise sous tension de linstallation qui

seffectue gnralement par lintermdiaire dun disjoncteur gnral reli au porte fusible.

VII.3.2. Larrt durgence :

Larrt durgence est reli la bobine mixte du disjoncteur gnral.

Laction sur le bouton darrt durgence va dclencher le disjoncteur gnral.

Fig.12 : Armoire lectrique de la chaufferie



Fig.13 : Exemple de cblage de lautomate et de ses accessoires

Cot de linstallation :

Le cot total du matriel de linstallation est dtaill dans le tableau suivant :

Matriels Nombre Prix Unitaire (DT)

Rgulateur PXC 64-U 1 2 598

Module TXM1.16D 2 310

Module TXM1.6R 4 341

Module TXM1.8U 2 446

Module TXB1 PBUS 1 434

Module TXS1 .12F10 1 269

Disjoncteur 3RV1011-0JA10 23 27

Contacteur 3RT1016-1AB01 22 19 ,500

Transformateur 30/24V/300VA/50Hz 1 35

Fusible 5 0 ,600 Arrt durgence 1 13 ,500 Vanne trois voies V3V DN50 VXP45.20 1 93

Vanne trois voies V3V DN20 VXF45.50 2 440

Sonde plonger QAE 2120.010 9 81 . Thermostat RAKTW-10008 2 70

Sonde solaire QLS 60 1 631 Armoire et main duvre 700

TOTAL 10 341

Tableau 14 : Bordeaux de prix



VIII. Conclusion :

Dans ce chapitre, nous nous sommes intresss la conception et la ralisation de

larmoire lectrique associe la GTC. Nous avons tudi le choix du matriel de protection,

les quipements de rgulation pour la ralisation de larmoire associe la GTC de la

chaufferie. La phase qui suit concerne la programmation et la supervision de toutes les boucles

de rgulation existantes dans les installations. Cette phase fait lobjet du prochain chapitre.

CHAPITREII:

PROGRAMMATION ET SUPERVISION

Programmation et supervision ESTI


I. Introduction : Aprs avoir slectionn le matriel ncessaire lautomatisation de la chaufferie, on va

sintresser dans ce chapitre la programmation du rgulateur en utilisant le logiciel

XWORKS. On dcrit aussi la modlisation de la commande et de la rgulation de linstallation

ainsi que la dmarche de la programmation.

Concernant la partie supervision, nous prsentons le logiciel DESIGHO INSIGHT

utilis pour la cration de linterface de supervision, ensuite nous dcrivons notre application

dveloppe et ses diffrentes fonctions

II. Les logiciels de programmation :

II.1. Outils de programmation des automates XWORKS :

II.1.1. Introduction :

Il existe quatre types de langages de programmation des automates qui sont normaliss

au niveau mondial par la norme CEI 61131-3. [3]

Chaque automate se programme soit via une console de programmation, soit par un ordinateur

quip du logiciel constructeur spcifique.

Liste d'instructions (IL : Instruction list) : Cest un langage textuel de mme nature

que l'assembleur (programmation des Microcontrleurs).

Langage littral structur (ST : Structured Text) : Il sagit dun langage informatique

de mme nature que le Pascal, il utilise les fonctions comme :

If ... then

Else...

Language a contacts (LD: Ladder diagram): Cest un langage graphique dvelopp

pour les lectriciens. Il utilise les symboles tels que : contacts, relais et blocs fonctionnels et

s'organise en rseaux (labels).

Blocs Fonctionnels (FBD : Function Bloc Diagram) : Cest un langage graphique o

des fonctions sont prsentes par des rectangles avec les entres gauche et les sorties

droites. Les blocs sont programms (bibliothque) ou programmables.

II.1.2. Programmation avec D-Map :

Le langage de programmation D-MAP (DESIGO Modular Application Programming)

support par le logiciel DESIGO XWORKS fait partie de la quatrime catgorie. Il permet une

programmation et un paramtrage performants des installations techniques d'immeubles. Ce



nouveau langage de programmation est optimis pour les applications techniques des btiments

et il est bas sur la norme CEI 1131. La programmation graphique du flux de donnes permet

de mettre en uvre les stratgies de commande et de rgulation adaptes et ncessaires pour un

fonctionnement optimal.

La configuration, la programmation, la mise en service et la maintenance des applications

de CVC spcifiques des projets sont ralises avec l'diteur CFC de PX Design.

L'diteur CFC (Continuous Function Chart) est un diteur graphique bas sur des blocs de

fonctions et la technique des flux de donnes.

Les lments de la programmation D-MAP sont des blocs de fonctions et des

"Compounds" issus de bibliothques.

Pour la ralisation d'un programme D-MAP, les blocs de fonctions et "Compounds" qui

fournissent les fonctionnalits ncessaires sont runies dans l'diteur CFC. Ceci se fait par les

fonctions Glisser/dposer (blocs de fonction) ou Copier ("Compounds") partir des

bibliothques.

Les flux de donnes entre les modules sont valids en reliant entre eux les raccordements

(sorties et entres) de diffrents blocs de fonction.

Fig.14 : Ltablissement de plan avec lditeur CFC

Blocs de fonction (firmware) : Cette bibliothque contient plus de 100 blocs de fonctions spcifiques CVC, des objets BACnet standard et des objets de management, qui

sont prsents dans le firmware de l'UTL.



Ils constituent la base de la programmation des appareils. Ils assurent la scurit et la

gestion de l'installation.

Compounds : Cette bibliothque contient des solutions prprogrammes pour les quipements et les sous quipements. Les "Compounds" sont enregistrs sous forme de plans CFC et peuvent tre dits par

l'utilisateur.

II.2. Outil de supervision DESIGO INSIGHT :

II.2.1. Gnralits :

Larriver des automates programmables en remplacement la logique relais a

engendr la substitution des pupitres par des PC de supervision.

Depuis les premires ralisations en 1995, la technologie de la supervision a volu,

notamment en termes de simplicit dutilisation.

Dans le domaine de la GTB, plusieurs logiciels ont t conus parmi lesquels

PCVue32, RSView, InTouch ainsi que le DESIGO INSIGHT que nous avons utilis pour notre

installation.

II.2.2. Prsentation du DESIGO INSIGHT :

DESIGO INSIGHT est un logiciel orient objet modulaire du poste de gestion et de

supervision des installations techniques de btiment. Il est clairement structur et bas sur la

technologie 32 bits standard Windows. Il offre un suivi des processus, un analyse des donnes

et un change dinformations avec des systmes tiers : ventilation, climatisation, chauffage,

clairage etc...

Il permet le dplacement dans le systme depuis la vue densemble du btiment jusqu

un rgulateur, une sonde en passant par un plan dtage.

La fonctionnalit et la convivialit de ce logiciel rduisent les frais d'exploitation et le

temps d'adaptation tout en augmentant la scurit de la commande. Il est construit autour dune

plate-forme robuste Citect explorer qui contient :

- Des symboles passifs: qui sont juste des images statiques pour la prsentation de la

gaine, des filtres.

- Des gnies : ce sont des symboles actifs contenant des animations et qui refltent ltat

des systmes techniques quils reprsentent. Ils sont grs de faon dynamique en temps rel ;

- Des super gnies : offrant la possibilit dentrer les consignes et les commandes de

fonctionnement.



II.2.3. Applications :

Les principales applications offertes par DESIGO INSIGHT (fig.15) sont:

Plant Viewer: Cette application permet une exploitation graphique des installations techniques. Plant Viewer est bas sur une plate-forme industrielle robuste (Citect).

Trend Viewer : Cest l outil de suivi pour optimiser la conduite des installations en fonction de la plage horaire. Il permet deux modes d exploitation : suivi de tendance en ligne et

hors ligne.

Alarm Viewer : Cet outil offre une vue densemble dtaille des alarmes pour une localisation donne et une limination rapide des dfauts. La traabilit est galement assure.

Alarm Router : LAlarm Router assure la transmission des alarmes pour des oprateurs cibls.

Log Viewer : Avec Log Viewer les dfauts, les alarmes et les interventions de loprateur sont enregistrs par ordre chronologique et peuvent tre affichs au besoin pour une

ventuelle analyse.

Internet Log Viewer : cette application permet de consulter tous les vnements via Intranet /Internet par le biais dun navigateur standard.

Time Scheduler : Cette application permet une programmation centrale de toutes les fonctions techniques des btiments commandes en fonction du temps.

Object Viewer : Lapplication Objet Viewer facilite la consultation des donnes grce une prsentation arborescente.

Fig.15 : Les applications du Desigo Insight [3]



III. Programmation de la chaufferie : Loutil de programmation utilis est le logiciel DESIGO XWORKS permettant de

mieux apprhender le fonctionnement de la chaufferie.

Pour assurer le bon fonctionnement de la chaufferie, on peut diviser la programmation

en cinq tapes indpendantes :

Alarme Gnrale.

Cascade chaudires (Production deau chaude).

Groupe eau glace (Production deau glace).

changeur VC/CTA.

Groupe eau sanitaire (Production deau sanitaire).

III.1. Gestion des alarmes :

Dans le but de dtecter les dfauts pouvant affecter le bon fonctionnement de

linstallation, nous avons plac des alarmes au niveau des quipements de linstallation. Le

bloc susceptible de grer la gestion des alarmes est le bloc CMN_ALM.

Il existe deux types dalarmes :

Urgent : elle permet larrt de toute linstallation une fois quelle est enclenche. Normal : Visualiser tout autre type dalarmes dans linterface de supervision.

Donc le bloc CMN_ALM va se charger de la dtection de toutes les anomalies sur les

quipements de linstallation en diffrentiant entre les deux types (Figure 17).

Fig.16 : Bloc Common Alarm

Pour la reset des alarmes, la broche AlmFnct du bloc Common Alarm offre la

possibilit de choisir entre trois modes :

Simple : pour enlever lalarme, il suffit de corriger le dfaut. Basic : une fois que le dfaut est corrig, et quon a appuy sur le bouton RESET,

lalarme est enleve.



Extended : il est ncessaire galement dliminer le dfaut de la base de donnes. III.2. La production deau chaude:

Elle est assure par deux chaudires, chacune ayant une pompe de recyclage deau. Le

fonctionnement des deux groupes deau chaude est conditionn par la temprature de leau de

retour. Selon cette temprature, on va choisir le nombre de GEC actionner.

Fig.17 : Nombre de chaudires en fonction de la temprature de retour

Ce fonctionnement est dtaill par le GRAFCET suivant :

Fig.18 : GRAFCET du fonctionnement des chaudires

1

2

0

Fonctionnement dun GEC

Fonctionnement deuxime GEC

Tret < C min C min < Tret < C max

Tret < C max

Tret > C min

Tret > C max

2

1

0 C min C max T retour

Nombres de Chaudire



Avec :

Tret ; Temprature deau de retour exprime en C.

C min ; Consigne de temprature minimale exprime en C.

C max ; Consigne de temprature maximale exprime en C.

En effet

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