Ben Sassi Hamadi - Acceuil · Web viewPrésentation et conception des stations FESTO I-1)...

Chapitre 1 : Présentation et conception des stations FESTOUPES

Chapitre 1 : Présentation et conception des stations FESTOUPES

Table des matièresChapitre 1:Présentation et conception des stations FESTO6I-1) Introduction :7I-2) Description Fonctionnelle des stations FESTO :7I-2-1-1) Fonctionnement :7 I-2-1-2) Les Entrées/Sorties :8I-2-1-3) GRAFCET :9 I-2-2) Station Transfert :10I-2-2-1) Fonctionnement :10 I-2-2-2) Les Entrées/Sorties :11I-2-2-3) GRAFCET :12 I-2-3) Station TEST13I-2-3-1) Fonctionnement :13I-2-3-2) Les Entrées/Sorties :15I-2-3-3) GRAFCET16I-3) Description matérielles des trois stations [1]17I-3-1) Descriptif des constituants17I-3-2) Norme 121923I-3-3) Présentation WINRELAIS :24Chapitre 2 :programmation et simulation des stations festo26II-1) Introduction27 II-2) Présentation de l’automate [2]27II-2-1) Architecture des automates programmables27II-2-2) Entrées / Sorties TOR (Tout Ou Rien)28II.3 programmation de la station TEST sur STEP7 :30II-3-1) Création d’un projet31II-3-2) Configuration matérielle32II-3-3) Programmation33II-3-3-1) Mnémonique33II-3-3-2) Programme de la station TEST34II-3-4) Transfert et test du programme dans la CPU39II-4 Simulation de la station test sur automgen41II-4-1 Présentation de l’automgen41II-4-2Folio42II-4-3AUTOMSIM42II-4-4IRIS 2D44II-5 Conclusion44Chapitre3:Supervision des stations FESTO45III-1 Introduction46 III-2 Supervision avec Wincc46III-2-1 Présentation Wincc46III-2-2 Programmation46III-3 :Conception de la station distribution avecsolidworks57III-3-1 Présentation Solidworks57III-3-2 Conception de la station de distribution avec solidworks58Figure III.31 : modélisation de la station de distribution66IV CONCLUSION :66

Listes des figures

Figure I-1:station de distribution7

Figure I-2 : Grafcet de la station distribution9

Figure I-3 : station de transfert10

Figure I-4 : Grafcet de la station transfert12

Figure I-5: station de test13

Figure I.6 : Module de mesure13

Figure I.7 : Comparateur analogique 0-10V14

Fig I.8 : Module de levage14

Figure I.9 :Coussin d’air14

Figure I-10 : Grafcet de la station test16

Figure I-11 : générateur de vide19

Figure I-12 : capteur inductif20

Figure I-13 : capteur ILS20

Figure I-14 : capteur optique21

Figure I-15 : vérin rotatif22

Figure I-16 : Symbole distributeur monostable22

Figure I-16 : Symbole distributeur bistable22

FigureI-17: Schéma pneumatique de la station distribution sur X-relais………………25

Figure I-18: Schéma pneumatique de la station TEST sur X-relais selon norme 121925

Figure II-1 : Automate programmable SIEMENS28

Figure II-2 : S730028

Figure II-3 adressage du module E/S TOR29

FigureII.4 : câblage E/S S730029

Figure II-5 Interaction du logiciel et du matériel30

Figure II-6 Choix du CPU31

Figure II-7 Choix du langage de programmation31

Figure II.8 : interface configuration matérielle32

Figure II-9 : Hiérarchie du programme STEP733

Figure II.10 : Access à la mnémonique33

Figure II.11 : Mnémonique de la station TEST34

Figure II.12 : Access à S7-GRAPH34

Figure II.13 : S7-GRAPH de la station TEST35

Figure II.14 : L’appel du bloc FB par OB135

Figure II-15: Mode de représentation des langages basiques de programmation STEP736

FigureII-16 : Activation de la Simulation39

Figure II-17 :PLS-SIM39

Figure II.18 : Voyant témoin dcy40

Figure II.19 : Monté de l’ascenseur40

Figure II-20 : vue générale41

Figure II-21 : les trois extensions d’automgen41

Figure II-22 : grafcet de la station TEST42

Figure II-23 : schéma pneumatique43

Figure II-24 : schéma commande43

Figure II-25 : Pupitre44

Figure III.1 : création d’un projet avec l’assistant du wincc47

Figure III.2 : représentation de la création du projet47

Figure III.3:configuration de la liaison entre wincc et l’automate48

Figure III.4 :bibliothèques de wincc pour réaliser un projet48

Figure III.5 :vue initial49

Figure III-6 : création des trois vues50

Figure III.7 : liaison entre interface et chaque station50

Figure III.8 : table des variables51

Figure III.9 : ajout d’un bouton52

Figure III.10 : ajout d’une image52

Figure III.11 : programmation d’un bouton53

Figure III.12 : programmation d’un voyant54

Figure III.13 : affectation des messages aux variables54

Figure III.17: modélisation des pièces57

Figure III.18 : station de distribution58

Figure III.19: création nouveau projet59

Figure III.20 : réalisation d’une esquisse59

Figure III.21:Les plans60

Figure III.22 : La forme de la pièce à modéliser60

Figure III.23 : la pièce modélisée61

Figure III.24: esquisse à modéliser61

Figure III.25 : pièce modélisé62

Figure III.26: méthode pour enlever la matière62

Figure III.27 : matière enlevé63

Figure III.28 : choix du projet63

Figure III.29 : assemblages des trois pièces64

FigureIII-30 : assemblage des trois pièces64

Figure III.31 : panneau de type de contrainte65

Figure III.32 : assemblage des trois pièces65

Liste des tableaux

Tableau I-1/E/S de la station distribution8

Tableau I-2 : E/S de la station transfert11

Tableau I-3 : E/S de la station test15

Chapitre 1

Présentation et conception des stations FESTO

4

25

I-1) Introduction :

Dans ce premier chapitre de notre projet nous présentons les trois différentes stations de distribution, du Test et de transfert en se basant sur leurs différentes composantes. Nous décrirons par la suite les différentes étapes pour réaliser des schémas électriques et pneumatiques des trois stations en respectons les normes spécifiques.

I-2) Description Fonctionnelle des stations FESTO :

I-2-1) Station distribution :

I-2-1-1) Fonctionnement :

La station se charge de séparer les pièces. 8 pièces maximum se trouvent dans le module de magasinage à empilage. Un vérin à double effet éjecte les pièces une à une. Le module de transport saisit chaque pièce éjectée au moyen d’une ventouse. Le bras pivotant du module de transport, commandé par un vérin oscillant, amène la pièce au point de transfert de la station suivante comme l’indique la figure I-1.

Figure I-1:station de distribution

En se basant sur la figure précédente en peut expliquer mieux le fonctionnement de cette station.

Le cycle de cette station et devisé en deux parties

· Serrage pièce

La pièce présente dans le magasin est serrée par l’éjecteur

· Transfert de la pièce

Bras déplace la pièce à l’aide une ventouse vers une autre station

I-2-1-2) Les Entrées/Sorties :

Chaque station est caractérise par des entrées et des sorties pour se positionner dans le cycle définie par l’automate .Pour une bonne description voilà leur identification qui seront illustrer dans un tableau descriptif.

Tableau I-1/E/S de la station distribution

Variable

Type

Désignation

1B2

Entrée de type booléenne

Chargeur rentré

1B1

Entrée de type booEntrée de type booléenne

Chargeur sorti

2B1


Pièce prise

3S1


Bras à gauche

3S2


Bras à droite

B4


Chargeur vide

IA


Poste test occupée

Reset


Remise à l’état initiale

dcy


Mise en marche de la station

AU


Commutateur (Auto=1/Man=0)

1Y1

Sortie de type booléenne

Ejecter une pièce

2Y1


Vacuum

2Y2


Relâcher la pièce

3Y1


Bras vers la gauche

3Y2


Bras vers la droite

I-2-1-3) GRAFCET :

Figure I-2 : Grafcet de la station distribution

I-2-2) Station Transfert : I-2-2-1) Fonctionnement :

La station de manipulation pneumatique, est équipée d’un dispositif de manipulation à deux axes souples. Les pièces insérées dans le support sont détectes par un détecteur de proximité optique qui distingue entre pièces noires et des pièces non noires. Le dispositif de manipulation reprend les pièces à l’aide d’une pince. D’autres critères de tri peuvent être définis si la station est combine avec d’autres stations.

Figure I-3 : station de transfert

En se basant sur la figure de la station de transfert on peut expliquer mieux le principe de fonctionnement.

Le cycle fait par cette station peut être composé sur deux étapes

· La première étape c’est déterminer la couleur de la pièce

· Deuxième étape mettre la pièce dans la chute. Pour cette étape il ya deux cas

· Si la pièce est noire chute 1

· Si la pièce n’est pas noire chute

Etude première étape :

· Départ cycle

· Présence pièce

· Descendre verin1

· Détection couleur pièce

Etude deuxième étape :

Si la couleur de la pièce est noire alors la pièce est mise dans la chute 1

Si la couleur n’est pas noire alors la pièce est mise dans la chute2

I-2-2-2) Les Entrées/Sorties :

Chaque station est caractérise par des entrées et des sorties pour se positionner dans le cycle définie par l’automate .Pour une bonne description voilà leur identification qui seront illustrer dans un tableau descriptif.

Tableau I-2 : E/S de la station transfert

Variable

Type

désignation

1B1

Entrée type booléenne

Portique a l’entrée

1B2


Portique à la chute 2

2B1


Pince en bas

3B1


Pièce pincée

B1


Portique a la chute 2

dcy


Bouton poussoir Start

Stop


Bouton poussoir stop

Auto /Man


Bouton poussoir auto /Man

1Y1

Sortie type booléenne

Portique vers la gauche

1Y2

sortie type booléenne

Portique vers la droite

2Y1


Descendre la pince

3Y1


Ouvrir la pince

vreset


Lampe reset

vstart


Lampe Start

B4


Détection de la couleur

IP_INF


Signal présence carte

Reset


Bouton poussoir reset

I-2-2-3) GRAFCET :

Figure I-4 : Grafcet de la station transfert

I-2-3) Station TEST I-2-3-1) Fonctionnement :

Après la transmission des pièces (qui sont de différentes caractéristiques), la station de test est chargée de contrôler la hauteur des pièces à usiner.

Figure I-5: station de test

Cette station est composée de trois parties :

· Module de mesure : (Figure I.6)

Figure I.6 : Module de mesure

Le module de mesure se compose d’un comparateur qui permet de convertir le signal analogique de sortie d'un potentiomètre linéaire en signaux de sortie numériques. 3 sorties numériques sont disponibles :

1 : valeur mesurée inférieure au seuil 1

2 : valeur mesurée entre seuil 1 et seuil 2

3 : valeur mesurée supérieure au seuil 2

Les seuils peuvent se régler à l'aide des deux potentiomètres LEVEL1 et LEVEL2. Une LED est en outre allumée quand la sortie est active. (Figure I.7).

Figure I.7 : Comparateur analogique 0-10V

· Module de levage : (Figure I.8)

Figure I.8 : Module de levage

· Module de glissage (Coussin d’air) : (Figure I.9)

Figure I.9 : Coussin d’air

Ce module est utilisé pour le transport des pièces de travail à la station suivante. L’angle d’inclinaison est réglable.

Le cycle fait par cette station peut être composé sur deux étapes

· La première étape la pièce est bonne

· La deuxième étape la pièce est mauvaise

· Pour la première étape

· Elevage pièce par ascenseur

· Détection hauteur pièce

· Ejection vers chute 1 et activation du coussin d’air

· Pour la deuxième étape

· Elevage pièce par ascenseur

· Détection hauteur pièce

· Descendre ascenseur et éjection pièce vers stock pièces mauvaises

I-2-3-2) Les Entrées/Sorties :Tableau I-3 : E/S de la station test

variable

Type

désignation

B3


Présence pièce

A2


Détecteur hauteur

1B1


Ascenseur haut

1B2


Ascenseur bas

2B1


Piston rentrée

dcy


Bouton poussoir Start

Reset


Bouton poussoir reset

Stop


Bouton poussoir stop

Auto /Man


Bouton poussoir auto /Man

vstart


Lampe Start

vreset


Lampe reset

1Y1


Ascenseur monte

1Y2


Ascenseur descend

2Y1


Ejecter la pièce

3Y1


Coussin d’air

I-2-3-3) GRAFCET

Figure I-10 : Grafcet de la station test

I-3) Description matérielles des trois stations [1] I-3-1) Descriptif des constituants

Les accessoires et les adaptateurs pneumatiques :

· Les clapets anti-retour :

Ila assurent le passage de l’air dans un sens et bloquent dans l’autre sens .Une bille peut se déplace dans le sens contraire au sens de passage, la bille obstrue le passage et empêche l’air de s’échapper. Cet élément peut être utilise pour maintenir un circuit sous pression en cas de coupure d’alimentation.

· Les régulateurs d’échappement :

Les régulateurs d’échappement ont pour rôle de régler la vitesse des vérins .Ils s’implantent sur chacun des orifices d’échappement des distributeurs. Ils sont composés d’orifice de passage d’air qui peut être obstrué par une vis de réglage pour réguler l’échappement.

· Les réducteurs de débit unidirectionnel(RDU) :

Ces composants sont destinés à régler le débit d’air, les RDU sont unidirectionnels. Ils doivent assurer le freinage du débit d’air dans un sens (gauche droite sens N°1) et le plein passage dans l’autre sens (droite gauche) .Les clapets anti retour obstrue le passage dans le sens N°1 et l’oblige à passer par l’étrangleur.

· Les silencieux :

Les silencieux sont chargés d’atténuer les bruits d’échappement de l4air comprimé. Ils peuvent être constitués soit de chicanes, soit de filtre de mousse.

· Ventouse :

Ce sont des éléments de préhension souples destinés à être utilisés avec un générateur de vide .De matière, de forme et de diamètre différents elles permettent de reprendre pratiquement à tous les cas d4applications de manutention.

· Générateur de vide :

Un étranglement prévu à l’intérieur de l’éjecteur provoque une accélération du flux d’air (p) vers l’orifice R qui entraine l’air ambiant de l’orifice A et provoque ainsi une dépression.

Basé sur le principe de l’effet venturi ces appareils permettent d’obtenir à partir d’une source d’air comprimé à 5 bars, un vide correspond à 87 % de la pression atmosphérique.

Avec le développement de l’automatisation de reprise et d’assemblage, saisir une pièce devient un problème courant .La préhension par le vide est souvent utilisée.

Remarque : on utilise souvent un silencieux avec un venturi.

Figure I-11 : générateur de vide

Les capteurs :

Les capteurs sont des composants de la chaine d’acquisition dans une chaine fonctionnelle .Les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie opérative et la transforment en une information exploitable par la partie commande.

· Capteur inductif :

Les capteurs inductifs produisent à l’extrémité leur tète de détection un champ magnétique oscillant .Ce champ est généré par une self et une capacité montée en parallèle .Lorsqu’un objet métallique pénètre dans ce champ, il ya perturbation de champ puis atténuation du champ oscillant .Cette variation est exploitée par un amplificateur qui délivre un signal de sortie, le capteur commute.

Figure I-12 : capteur inductif

· Capteurs ILS (Interrupteur à lampe Souple) :

Un capteur ILS est un capteur de proximité composé d’une lame souple sensible à la présence d’un champ magnétique mobile .Lorsque le champ se trouve sous lame, il ferme le contact du circuit provoquant la commutation du capteur .Ce capteur se monte directement sur un vérin et permet de détecter des positions autres que les positions extrêmes .Pour utiliser ce type de capteur, il est nécessaire d’utiliser un vérin comportant un aimant monté sur le piston.

Figure I-13 : capteur ILS

· Capteur optique :

Un capteur optique est un capteur de proximité.Il se compose d’un émetteur de lumière associé à un récepteur .La détection d’un objet se fait par coupure ou variation d’un faisceau .Le signal est amplifié pour etre exploite par la partie commande .

Figure I-14 : capteur optique

Les actionneurs :

Les vérins

Un vérin pneumatique est un actionneur qui permet de transformer l’énergie de l’air comprimé en un travail mécanique .Un vérin pneumatique est soumis à des pressions d’air comprimé qui permettent d’obtenir des mouvements dans un sens puis dans l’autre .Les

Mouvements obtenus peuvent être linéaires ou rotatifs.

Pour nos trois stations on a utilisé deux types.

Pour cas linière vérin simple effet et vérin double effet

Les vérins à double effet contrairement a la version à simple effet, ce type de vérin développe une force disponible à l’aller comme au retour pour produire un travail

Vérin double effet

Pour le cas rotatif c’est le même principe :

Symbole du vérin de rotation

Figure I-15 : vérin rotatif

Les distributeurs pneumatiques:

L’énergie pneumatique destinée aux actionneurs pneumatiques doit être distribuée en pression et en débit de façon constante par des composants adaptés. Ils sont situés entre la source d’énergie et les organes moteurs .On classe les distributeurs dans la catégorie du pré actionneurs ou des interfaces de sortie.

· Distributeurs monostables

Un distributeur est dit monostable lorsqu’il ya un déficit entre le nombre de positions que peut prendre ce distributeur et le nombre de pilotes ou s’il ya un ressort.

Figure I-16 : Symbole distributeur monostable

· Distributeurs bistables :

Distributeurs 5 orifices 2 positons bistable piloté par deux pilotes. Il n’ya pas de ressort et il ya deux positions stables

Figure I-16 : Symbole distributeur bistable

I-3-2) Norme 1219

Afin d’éviter toute confusion et erreur lors du développement et de la réalisation des schémas pneumatique, il est indispensable que la représentation de ces schémas soit normalisée. L’organisme international de normalisation (ISO) a élaboré la norme ISO 1219 définissant les symboles graphiques hydrauliques et pneumatiques (ISO 1219-1) ainsi que la codification des schémas de circuits dans ces domaines (ISO 1219-2).

Schémas de circuits

Les formats A3 et A4 sont préférables, cependant un sous-ensemble complet devra être représenté sur une même feuille.

Les équipements et leurs connexions doivent être représentés intégralement soit par le symbole détaillé, soit par le symbole simplifié.

Il est recommandé que les symboles des appareils hydrauliques et pneumatiques soient disposés du bas vers le haut et de gauche à droite :

· Sources d’énergie : en bas à gauche,

· Composants de commande classés en ordre séquentiel : vers le haut et de gauche à droite,

· Actionneurs : en haut de gauche à droite.

Il convient que les composants soient identifiés par un code, un repère soit près de leur symbole, soit à l’emplacement où ils sont actifs s’ils ne sont pas représentés.

Règles d’identification des appareils dans les circuits hydrauliques et pneumatiques.

Un code d’identification pour les appareils doit être utilisé sur le schéma de circuit à coté de leur symbole respectif. Cette identification doit être utilisée sur tous les documents connexes.

Numéro de groupe fonctionnel :

Composé de chiffre, il commence par « 1 ».

Ce numéro doit être utilisé dès que le circuit comporte plus qu’une installation

Numéro de circuit :

Composé de chiffre. Il est préférable de commencer par « O » pour tous les accessoires disposés sur le groupe générateur ou les sources d’alimentation.

Codes composants :

Pompes et compresseurs : P

Actionneurs : A

Moteurs d’entraînement : M

Distributeurs : V

Autres appareils : Z (ou autre lettres sauf P, A, M, V)

Numéro composant :

Composé de chiffre, il commence par « 1 »

Exemple :

(1 V 2 Identifie le 2ème distributeur rencontré dans le premier circuit lorsque l’on lit le schéma de bas en haut et de gauche à droite. Le circuit n’est lié qu’à une seule installation (pas de groupe fonctionnelfonctionnel))

I-3-3) Présentation WINRELAIS :

Winrelais un logiciel de saisie de schémas électrotechniques de types unifilaires, multifilaires, architecturaux et développés, pour le bâtiment et l’industrie. Il permet également de dessiner des grafcets ainsi que des schémas pneumatiques et hydrauliques.

Figure I-17: Schéma pneumatique de la station distribution sur Winrelais selon la norme 1219

Figure I-18: Schéma pneumatique de la station TEST sur Winrelais selon la norme 1219

Chapitre 2

Programmation et simulation des stations FESTO

II-1) Introduction

Après la description du fonctionnement des trois stations, nous allons procéder à son automatisation. Pour piloter ces trois stations, nous allons réaliser un programme que nous allons implanter dans l’automate grâce au logiciel de conception de programmes de systèmes d’automatisation SIMATIC STEP7.

Dans ce chapitre, nous allons présenter l’architecture de l’automate du système que nous avons choisi pour le contrôle, la commande et la supervision de l’unité d’aérocondenseur. Par la suite nous allons présenter le logiciel STEP7 et nous allons décrire l’implantation du programme d’automatisation et enfin on va simuler le fonctionnement de la station sur automgen.

II-2) Présentation de l’automate [2] II-2-1) Architecture des automates programmables

De forme compacte ou modulaire, les automates sont organisés suivant l’architecture suivante:

· Un module d’unité centrale ou CPU, qui assure le traitement de l’information et la gestion de l’ensemble des unités. Ce module comporte un microprocesseur, des circuits périphériques de gestion des entrées/sorties, des mémoires RAM et EEPROM nécessaires pour stocker les programmes, les données, et les paramètres de configuration du système.

· Un module d’alimentation qui, à partir d’une tension 220V/50Hz ou dans certains cas de24V fournit les tensions continues + /- 5V, +/-12V ou +/-15V.

· Un ou plusieurs modules d’entrées ‘Tout Ou Rien’ (TOR) ou analogiques pour l’acquisition des informations provenant de la partie opérative (procédé à conduire).

· Un ou plusieurs modules de sorties ‘Tout Ou Rien’ (TOR) ou analogiques pour transmettre à la partie opérative les signaux de commande. Il y a des modules qui intègrent en même temps des entrées et des sorties.

· Un ou plusieurs modules de communication comprenant :

· Interfaces série utilisant dans la plupart des cas comme support de communication, les liaisons RS-232 ou RS422/RS485 ;

· Interfaces pour assurer l’accès à un bus de terrain ;

· Interface d’accès à un réseau Ethernet.

Figure II-1 : Automate programmable SIEMENS

L’automate utilisé dans notre projet est S7300 (Figure II.2), avec CPU 313-C2DP qui contient 16 entrées et 16sorties TOR avec possibilité d’extensions jusqu’à 32 modules, et une mise en réseau par l’interface multipoint (MPI), PROFIBUS et Industrial Ethernet.

Figure II-2 : S7300

II-2-2) Entrées / Sorties TOR (Tout Ou Rien)

Chaque entrée et chaque sortie possède par défaut une adresse absolue déterminée par la configuration matérielle. Celle-ci est indiquée de manière directe, c‘est-à-dire absolue.

L'adresse d'une entrée ou d'une sortie d'un module TOR est composée de l'adresse d'octet et de l'adresse de bit.

La convention adoptée par Siemens pour l'adressage des données est le suivant :

Pour notre projet les E/S se trouvent dans les octets 124 et 125 (Figure II.3)

Figure II-3 adressage du module E/S TOR

L’architecture et le câblage des modules d’entrées/sorties se fait de la manière suivante (Figure II.4) :

Figure II.4 : câblage E/S S7300

II.3 programmation de la station TEST sur STEP7 :

Pour piloter la station TEST, nous allons réaliser un programme que nous allons implanter dans l’automate grâce au logiciel de conception de programmes de systèmes d’automatisation SIMATIC STEP7.

L‘automate programmable (S7300) contrôle et commande à l‘aide du programme S7 de la station TEST. L‘adressage des modules d‘E/S se fait par l‘intermédiaire des adresses du programme S7.

L’interaction du logiciel (STEP7) et du matériel (station TEST) est présenté dans la figure II.5

Figure II-5 Interaction du logiciel et du matériel

Les différentes étapes pour créer un projet sur STEP 7 sont :

· Création d’un projet

· Configuration matérielle

· Création du programme

· Transfert et test du programme dans la CPU

II-3-1) Création d’un projet

Le lancement de STEP 7 fait s‘ouvrir le gestionnaire de projets SIMATIC Manager. L‘assistant de STEP 7 est par défaut toujours activé. Celui-ci a pour but de vous assister dans la création de votre projet STEP 7. La structure du projet sert à ordonner les données et programmes créés au cours du projet.

· On sélectionne pour notre projet la CPU 313 C-2DP. L‘adresse MPI est réglée par défaut sur 2.

· On Confirme nos sélections et passez au prochain dialogue avec Suivant comme l’indique la figure II.6.

Figure II-6 Choix du CPU

· On sélectionne le bloc d‘organisation OB1 (s‘il n‘est déjà sélectionné). On choisit le langage de programmation CONT. On confirme les sélections avec Suivant.

Figure II-7 Choix du langage de programmation

· Enfin on choisit un nom de projet « station de test » et on valide.

II-3-2) Configuration matérielle

C’est une étape importante, qui correspond à l’agencement des châssis, des modules et de la périphérie décentralisée. Les modules sont fournis avec des paramètres définis par défaut. Une configuration matérielle est nécessaire pour :

· Modifier les paramètres ou les adresses prérègles d’un module,

· Configurer les liaisons de communication.

Le choix du matériel SIMATIC S300 avec une 313C-2DP nous conduit à introduire la hiérarchie suivante :

On commence par le choix du châssis selon la station choisie auparavant, Pour la station SIMATIC S300, on aura le châssis « RACK-300 » qui comprend un rail profilé.

La « CPU 313 C-2DP », qui contient 16 entrées numérique (DI) et 16 sorties numérique (Do), est impérativement mise à l’emplacement n°2.

L’emplacement n°3 est réservé comme adresse logique pour un coupleur dans une configuration multi-châssis.

Pour faire la configuration matérielle, on clique sur « Matériel ». Une autre figure qui nous montre notre configuration matérielle.

La colonne « adresse d’entrée » précise le numéro de l’emplacement des entrées à utiliser pour l’adressage (124 et 125). La colonne « adresse de sortie » précise le numéro de l’emplacement des sorties à utiliser pour l’adressage (124 et 125) (Figure II.8) :

Figure II.8 : interface configuration matérielle

Apres cela il ne nous reste qu’à enregistrer et compiler.

La configuration matérielle étant terminée, un dossier « Programme S7 » est automatiquement inséré dans le projet, comme indique dans la figure suivante :

Figure II-9 : Hiérarchie du programme STEP7

II-3-3) Programmation II-3-3-1) Mnémonique

On fait double-clique sur l’icône « mnémoniques » qui apparaît dans la partie droite de l’écran comme l’indique la figure II.10:

Figure II.10 : Access à la mnémonique

La colonne « mnémonique » doit contenir une description simple de la variable.

On indique dans la colonne « opérande » l’adresse de la variable (E pour entrée, A pour sortie…).

Le logiciel donne le type de données dans la colonne suivante (ici « BOOL » pour booléen, c’est-à-dire binaire).

On obtient, dans la figure II.11, la mnémonique suivante pour la station TEST.

Figure II.11 : Mnémonique de la station TESTII-3-3-2) Programme de la station TEST

La partie programme utilisateur est composée de « blocs » dans Step7. Au minimum, tout programme contient un bloc nommé « OB1 » : «Organisation Bloc n°1 ». Il s'agit en quelque sorte du programme principal qui sera chargé d'appeler les éventuels « sous programmes » (qui pourront être des fonctions ou des blocs fonctionnels ».

Nous allons créer dans notre projet le grafcet de la station test et on réalise son appel via OB1.

· Programmation avec grafcet

Dans le navigateur, on clique droit sur « Source », puis sur « insérer un nouvel objet » puis sur « source GRAPH »:

Figure II.12 : Access à S7-GRAPH

La programmation de la structure du graphe de la station TEST est présentée dans la figure II-13

Figure II.13 : S7-GRAPH de la station TEST

On fait double-clique sur OB1, et on choisit le langage « CONT ». Pour réaliser l'appel du grafcet précédent, on fait un glisser comme suit (Figure II.14):

Figure II.14 : L’appel du bloc FB par OB1

· Programmation de l‘OB1

Pour créer un programme S7, on dispose dans STEP 7 de trois langages de programmation CONT, LIST ou LOG.

· Le schéma à contacts (CONT) est un langage de programmation graphique. La syntaxe des instructions fait penser aux schémas de circuits électriques. Le langage CONT permet de suivre facilement le trajet du courant entre les barres d'alimentation en passant par les contacts, les éléments complexes et les bobines.

· La liste d'instructions (LIST) est un langage de programmation textuel proche de la machine. Dans un programme LIST, les différentes instructions correspondent, dans une large mesure, aux étapes par lesquelles la CPU traite le programme.

· Le logigramme (LOG) est un langage de programmation graphique qui utilise les boites de l'algèbre de Boole pour représenter les opérations logiques. Les fonctions complexes, comme par exemple les fonctions mathématiques, peuvent être représentées directement combinées avec les boites logiques. [3]

Figure II-15: Mode de représentation des langages basiques de programmation STEP7

Dans notre projet, on utilise le langage CONT.

La programmation se fait par réseaux ; l’OB1 contient 10 réseaux ; dont voici un aperçu :

II-3-4) Transfert et test du programme dans la CPU

Pour tester le programme de la station TEST sans connecter le PC à un automate, il suffit d'activer le simulateur. Tous les accès à l'interface de l'automate sont simulés de manière interne par le logiciel de simulation S7-PLCSIM.

Pour lancer PLCSIM, il faut que le Simulateur 'soit activé.

Figure II-16 : Activation de la Simulation

On insère à l'aide du menu'Insertion'toutes les'Entrées'et'Sorties' utilisées dans le programme que nous désirons tester. Pour notre projet, on entre les adresses EB124, EB125, AB124 et AB125 (Figure II.17).

Figure II-17 : PLS-SIM

Nous pouvons maintenant charger le programme S7 à tester dans l'automate simulé. Dans notre cas, il s'agit de l'OB1, configuration matérielle et FB.

Voici un aperçu sur l’exécution de notre programme :

· Si le système est à l’état initial, le voyant témoin dcy s’allume pour informer à l’utilisateur de cliquer sur le bouton dcy (Figure II.18).

Figure II.18 : Voyant témoin dcy

Si on clique sur le bouton dcy et la station test detecte la présence de la pièce (B3), l’ascensseur monte ( Alimentation de 1Y1) jusqu’à 1B1.

Figure II.19 : Monté de l’ascenseur

II-4 Simulation de la station test sur automgen II-4-1 Présentation de l’automgen

AUTOMGEN est un logiciel de conception d’applications d’automatisme. Il permet de programmer des systèmes pilotés par des automates programmables industriels, microprocesseurs et ordinateurs équipés de cartes d’entrées-sorties. La figure II-20 présente une vue générale de l’automgen

Figure II-20 : vue générale

Pour programmer la station TEST, on va utiliser trois extensions du logiciel automgen qui sont : FOLIO, AUTOMSIM et IRIS (figure II-21).

Figure II-21 : les trois extensions d’automgen

II-4-2Folio

Un folio est une page sur laquelle est dessinée un grafcet. Pour ajouter un nouveau folio, dans le navigateur :

· Pointer avec la souris l’élément "Folios"

· Cliquer avec le bouton droit

· Choisir "Ajouter un nouveau folio".

Puis on dessine le grafcet de la station TEST. On obtient la figure II-22

Figure II-22 : grafcet de la station TESTII-4-3AUTOMSIM

Le logiciel est une extension du logiciel AUTOMGEN de la société IRAI. Il permet de réaliser un schéma de câblage (avec partie commande et puissance). Il permet d’utiliser une large palette d’éléments électriques et électropneumatiques.

Dans un second temps, il permet de simuler le fonctionnement de celui-ci, avec visualisation des différents potentiels de tension du circuit. Mais son intérêt principal consiste à pouvoir intégrer un A.P.I, dont le comportement aura été programmé en langage GRAFCET ou LADDER dans le même environnement, avec les fonctionnalités habituelles d’AUTOMGEN [4].

Ainsi, une majeure partie des aspects d’un système automatisés sont parcourus :

• Réalisation du schéma

• Programmation

• Simulation et visualisation du comportement

Les figures II-23 et II-24 représentent respectivement le schéma pneumatique et commande de la station TEST.

Figure II-23 : schéma pneumatique

Figure II-24 : schéma commande

II-4-4IRIS 2D

Nous allons dans cette partie créer le pupitre contenant les voyants et les boutons.

On obtient la figure II-25 suivante :

Figure II-25 : Pupitre

II-5 Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté le logiciel de programmation des automates SIEMENS et donné un aperçu des blocs utilisés lors de la programmation de la station TEST avec STEP7. Dans l’annexe 1, on trouve les programmes des trois stations sur STEP7 et dans l’annexe 2, on trouve les programmes des trois stations sur automgen.

Chapitre 3

Supervision des stations FESTO

III-1 Introduction

Dans ce chapitre, nous nous intéressons à contrôler la station distribution, la station de transfert et la station de test via un automate Siemens S7300. Afin de contrôler ces stations, nous utiliserons SIMATIC WinCC qui est un système de supervision doté de puissantes fonctions, pour la surveillance de processus automatisés. A cet effet, nous présenterons d’abord le logiciel de supervision WINCC puis nous passerons à la programmation sur WINCC et à la présentation de l’interface de supervision de notre station. En plus on va modéliser une de ces stations avec un éditeur qui s’appelle solidworks qui nous l’accessibilité de réaliser un modèle d’une station en assemblant des pièces ce qui va être expliqué dans notre chapitre. On va prendre comme exemple la station de distribution.

III-2 Supervision avec WinccIII-2-1 Présentation Wincc

WinCC Flexible 2008 est l’Interface Homme-Machine (IHM) idéale pour toutes les applications au pied de la machine et du processus dans la construction d’installations, de machines et de machines de série. De par sa conception généraliste, WinCC Flexible permet de disposer d’un logiciel d’ingénierie pour tous les terminaux d’exploitation SIMATIC HMI, du plus petit pupitre Micro jusqu’au Multi Panel ainsi que d’un logiciel de supervision Runtime pour les solutions monoposte basées sur PC et tournant sous Windows XP / Vista. Les projets peuvent être portés sans conversion et sont exécutables sur diverses plateformes IHM. Grâce à des logiciels et à des projets multilingues, WinCC Flexible peut être utilisé dans le monde entier.

III-2-2 Programmation

Création de projet :

Le projet est à la base de la configuration de l'interface graphique. Nous créons et configurons dans le projet tous les objets indispensables à la commande et au contrôle de nos stations, par exemple :

• des vues, pour représenter et commander les stations.

• des variables qui transmettent les données entre les stations et l’opérateur.

• des alarmes qui affichent au pupitre les états de fonctionnement des stations.

Figure III.1 : création d’un projet avec l’assistant du WinCC

Lors de lancement du projet Wincc il ya des étapes à suivre selon l’interface de Wincc

Le logiciel nous guide bien a réalisé notre projet ceci est bien explique sur Figure III.2

Figure III.2 : représentation de la création du projet

L’assistant du WinCC nous donne l’accès de donner des paramètres spécifiques pour notre projet comme nous montre la Figure III.3

Figure III.3:configuration de la liaison entre WinCC et l’automate

On suit les étapes demandé par le logiciel on remarque qu’il faut sélectionner les bibliothèques disponibles comme la figure nous le montre Figure III.4

Figure III.4 : bibliothèques de WinCC pour réaliser un projet

Enfin on aura une page comme celle présenté dans la Figure III.5

Figure III.5 : vue initial

· La zone de travail sert à éditer les objets du projet. Tous les éléments de WinCC flexible sont disposés autour de la zone de travail. A l'exception de la zone de travail, vous pouvez disposer et configurer, déplacer ou masquer p. ex. tous les éléments comme bon vous semble.

· Dans la fenêtre du projet tous les éléments et tous les éditeurs disponibles d'un projet sont affichés dans l'arborescence et peuvent y être ouverts. Dans la fenêtre de projet, vous pouvez de plus accéder aux propriétés du projet et au paramétrage du pupitre utilisateur.

· La zone bibliothèques on trouve les éléments nécessaires pour réaliser les boutons et les graphes nécessaires du projet.

Les Vues

Certaines vues préconfigurées, ainsi que les modèles sont enregistrés dans la zone «Vues».Dans la zone de travail située à gauche, près de l'arborescence, la vue initiale a été ouverte automatiquement pour le pupitre.

Nous présentant les vues que nous avons créées dans la Figure III.6 :

Figure III-6 : création des trois vues

Liaison de WinCC avec l’automate

Lors du lancement du projet, on a déjà spécifie les paramètres nécessaires pour réaliser une liaison entre notre logiciel et notre automate pour qu’il puisse lire les paramètres des stations et les utilises dans notre projet pour la supervision (Figure III-7).

Figure III.7 : liaison entre interface et chaque station

Création de la table des variables

Maintenant que notre liaison entre notre projet WinCC et notre automate est établie, il est possible d’accéder à toutes les zones mémoire de l’automate.

· Mémoire entrée/sortie

· Mémento

· Bloc de données

Afin de faire la correspondance entre les données du projet Step7 et les données du projet WinCC, il est possible de faire une table de correspondance des données via l’onglet Variable. Chaque ligne correspond à une variable de WinCC. Elle est spécifié par :

· Son nom,

· La liaison vers la station,

· Son type,

· Son adresse

· et le taux de rafraichissement de celle-ci.

Le taux de liaison est le temps que doit mettre WinCC entre deux lectures dans la mémoire de l’automate (Figure III.8).

Figure III.8 : table des variables

Programmation des boutons :

On a une bibliothèque ou on peut trouver les outils nécessaires pour créer des boutons ou ajouter des images

Et créer des événements ceci est expliqué d’après Figure III.9 et Figure III.10

Figure III.9 : ajout d’un bouton

Figure III.10 : ajout d’une image

La programmation du bouton est achevée par une suite d’étape.

On première lieu on sélectionne le bouton qui va être programmé, on sélectionne événement et on sélectionne sur clic, on sélectionne le mot activer vue et enfin on met le non de la vue qui le doit être lié, comme l’indique la Figure III.11

Figure III.11 : programmation d’un bouton

Programmation des voyants :

Nos trois stations sont équipées par des détecteurs pour que notre automate puisse se mettre dans le cycle.

Donc nous allons présenter le cas d’un voyant qui présente l’état du détecteur pour réaliser la supervision des trois stations.

Dans notre cas on va programmer le voyant du détecteur de la station distribution qui présente l’état de la bras soit a droite soit a gauche .Pour cela les taches a faire c’est déclarer le nom de la variable associé au détecteur après on sélectionne « animation » pou raboutir dans la menu représentation qu’on va sélectionné et on caractérise notre voyant avec des paramètres spécifique , on va représenter mieux ces taches avec la Figure III.12 .

Figure III.12 : programmation d’un voyant

Programmation des alarmes :

Les alarmes nous montrent les événements qui vont être réalisé lors de fonctionnements des trios stations c’est à dire l’état des sorties de l’automate en affichant un message.

Dans notre projet on va utiliser les alarmes TOR ceci est bien expliqué à la Figure III.13

Figure III.13 : affectation des messages aux variables

III-2-3 : Simulation de notre programme sur WinCC avec STEP 7 :

On va superviser dans cette partie la station de distribution (Figure III-14, 15 et 16). Il faut en premier lieu charger le projet avec step7, lancer WinCC en même temps et lancer la vue station de distribution

Figure III.14 : supervision de la station de distribution avec WinCC

Figure III.15 : supervision de la station de transfert avec WinCC

Figure III.16 : supervision de la station de test avec WinCC

III-3 : Conception de la station distribution avec solidworks III-3-1 Présentation Solidworks

Solidworks est un modeleur 3D utilisant la conception paramétrique. Il génère 3 types de fichiers relatifs à trois concepts de base : la pièce, l'assemblage et la mise en plan. Ces fichiers sont en relation. Toute modification à quelque niveau que ce soit est répercutée vers tous les fichiers concernés.

Un dossier complet contenant l'ensemble des relatifs à un même système constitue une maquette numérique. De nombreux logiciels viennent compléter l'éditeur Solidworks. Des utilitaires orientés métiers (tôlerie, bois, BTP...), mais aussi des applications de simulation mécanique ou d'image de synthèse travaillent à partir des éléments de la maquette virtuelle.

La pièce est l'objet 3D monobloc. La modélisation d'une telle entité dépendra de la culture de l'utilisateur. Comme de nombreux logiciels conviviaux, Solidworks permet d'aboutir à un même résultat apparent par des voies souvent différentes. C'est lors de la retouche de ces fichiers ou de leur exploitation qu'on appréciera la bonne méthode.

Une pièce est la réunion d'un ensemble de fonctions volumiques avec des relations d'antériorité, des géométriques, des relations booléennes (ajout retrait)... Cette organisation est rappelée sur l'arbre de construction. Chaque ligne est associée à une fonction qu'on peut renommer à sa guise.

Figure III.17: modélisation des pièces

Trois générations de volume à partir d'une même section: droite (aspect bois), révolution partielle (en rouge), et gauche

Parmi les fonctions génératrices on trouve :

· l'extrusion : déplacement d'une section droite dans une direction perpendiculaire à la section. La section est définie dans une esquisse (qui apparaît alors dans l'arbre de création comme élément générateur de la fonction). Cette esquisse contient l'ensemble des spécifications géométriques (cotation) nécessaires à la complète définition de la section. Cet ensemble de cotes auquel il faut ajouter la (ou les) longueur d'extrusion constitue l'ensemble des paramètres de la fonction ; il est possible de les modifier une fois la fonction validée.

· la révolution : déplacement d'une section droite autour d'un axe, ou extrusion suivant un cercle ou un arc de cercle.

· le balayage : déplacement d'une section droite le long d'une ligne quelconque. Lorsque la génératrice de balayage est gauche, l'esquisse est en 3 dimensions. [5]

III-3-2 Conception de la station de distribution avec solidworks

La station de distribution est composée d’un éjecteur, d’un magasin et d’un bras (Figure III.18)

Figure III.18 : station de distribution

Pour modéliser notre système il ya des étapes à faire

a. Après lancement du solidworks on clic sur nouveau

On aura trois choix (Figure III.19)

Figure III.19: création nouveau projet

b. Donner du volume

Dans tout logiciel de CAO, nous avons les mêmes outils qui nous permettent de donner du volume à nos esquisses.

On a :

· L'extrusion

· La révolution

· Le balayage

· Le lissage

Pour créer une esquisse il faut juste cliquer sur le bouton esquisse comme le montre Figure III.20

Figure III.20 : réalisation d’une esquisse

Les plans sont les supports de nos esquisses

Au début de la conception on aura trois plans qui sont proposé qu’on doit choisir l’une d’entre elle.

· Plan de face

· Plan de dessus

· Plan de droite

Figure III.21:Les plans

Dans notre cas on sélectionne plan de face et on va choisir la forme désiré ce qui est dans notre cas un rectangle. On dessine au centre de notre repère et on modifie les dimensions désiré en utilisant cotation intelligente voir Figure III.22

Figure III.22 : La forme de la pièce à modéliser

Après qu’on a dimensionné notre rectangle on le donne un volume avec la méthode de bossage avec extrusion juste en cliquant sur bossage extrudé voir Figure III.23

Figure III.23 : la pièce modélisée

Ceci est applicable pour chaque pièce désiré selon sa forme (cylindrique, carré, sphérique …)

On à une deuxième méthode pour donner un volume pour une forme désiré c’est la méthode révolution

Une révolution est la rotation d'un profil autour d'un axe. L'esquisse tourne autour de son axe, ce qui lui donne du volume :

Il nous faut donc obligatoirement :

· Un profil (esquisse)

· Un axe

Prenant le cas de notre pièce qui va être utile dans notre modélisation voir Figure III.24

Figure III.24: esquisse à modéliser

Après on clique sur le bouton bossage avec révolution et on aura notre forme désiré. On peut voir Figure III.25

Figure III.25 : pièce modélisé

Enlèvement de matière

Pour effectuer une extrusion, créez une esquisse avec le profil à enlever.Cette esquisse, pour un enlèvement de matière simple, sera généralement dessinée sur la face à trouer :

En appuyant sur on aura voir Figure III.26

Figure III.26: méthode pour enlever la matière

Figure III.27 : matière enlevé

c. Assemblage des pièces

Nous allons maintenant intéresser aux contraintes. Ce sont des liaisons entre deux pièces. On va créer un nouveau projet lors de lancement on aura trois choix on sélectionne assemblage voir Figure III.28

Figure III.28 : choix du projet

On rassemble les pièces qui vont être lié entre eux dans le même fichier assemblage voir Figure III.29

Figure III.29 : assemblages des trois pièces

On aura une figure comme celle-ci

Figure III-30 : assemblage des trois pièces

Pour contraindre deux pièces entre elles, cliquez sur l’icône :

Un panneau s’ouvre comme celui-ci Figure III.31

Figure III.31 : panneau de type de contrainte

Après le bon choix de la contrainte entre les trois pièces on aura la Figure III.32

Figure III.32 : assemblage des trois pièces

Finalement on fait la même chose avec les autres pièces, on obtient la modélisation suivante de notre station voir Figure III.31

Figure III.31 : modélisation de la station de distribution

IV CONCLUSION :

Dans ce chapitre nous avons présenté notre superviseur qui est le « SIMATIC WinCC flexible 2008 » avec les étapes de création d’un projet. Nous avons aussi expliqué comment programmer les boutons, les alarmes et les voyants sous WINCC, et en dernière phase nous avons terminé par montrer la bonne simulation de notre programme. En plus nous avons modélisé une station avec Solidworks.

24

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

initialisation

initinit

vreset

3Y1

reset

init

startstart

start

dcy

3Y2

3S2

B4B4

B4

1Y1

3Y1

FIN3Y1

2Y2

3Y2

1Y12Y1

1B1

3S1

1B2.2B1

3S2

2B1

3S1

0

1

2

33

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

initialisation

initinit

vreset

1Y13Y1

reset

init

startstart

start

vstart

IP_inf.B4IP_inf.B4

2Y12Y13Y13Y1

2B12B1

3B13B1

2B22B2

1Y21Y2

2Y12Y1

B11B2

2Y1

3Y1

3Y1

1B1

3B1

2B1

FIN

1Y1

1Y12Y1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

11

12

1310

INITIALISATION

vreset

1Y2

reset

startvstart

dcy

start

init

init

B3

1Y1

1B1

A2A2

1Y2

2Y1| T

T

1B22B1

Fin14

2Y1 |T

3Y1 | T

T

T.2B1

_ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _

Numéro de groupe fonctionnel

Numéro composant

Code composant

Numéro de circuit

Ben Sassi Hamadi - Acceuil · Web viewPrésentation et conception des stations FESTO I-1)...

Documents

Transcript of Ben Sassi Hamadi - Acceuil · Web viewPrésentation et conception des stations FESTO I-1)...