Rapport de Projet d'Automatisation Et Supervision

8/20/2019 Rapport de Projet d'Automatisation Et Supervision

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Rapport de projet d’automatisation etsupervision

Année Universitaire 2015-2016

Université Hassan II –CASABLANCA

Ecole Nationale Supérieure d’Electricité et deMécanique

Département : Génie électrique

Filière : Automatique et Informatique Industrielle

Automatisation et supervision d’un

ascenseur

Encadré par :

Mr. CHAOUI Mohamed

Réalisé par :

KHALLOUKI El Mahdi

IBBA Zakariya


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AUTOMATISATION ET SUPERVISION D’UN ASCENSEUR

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Remerciement

Nous profi tons par le biais de ce rapport, pour exprimer nos vifs remerciements àtoute personne

contr ibuant de près ou de loi n àl'élaboration de cet humble travail . Nous tenons àremercier vivement

tous nos professeur s, notre encadrant M r CAOUI Mohamed, qui ont contr ibuéàla réalisation de ce

modeste projet, qui nous ont encadrés et aidés tou t au long de notr e parcour s. Que tous ceux qui ont

contr ibuéàmener àbien ce projet trouvent ici l’expression de notr e parf aite considération.


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Dédicace

On dédie ce travail : A nos

chers parents

Pour leur soutien, leur patience, et leur sacrifice, vous méritez tout éloge ,on espère

être l’image que vous êtes fait de nous,

que dieu vous garde et vous bénisse.

On dédie aussi ce travail à nos chers frères et sœur s, pour leur affection

et leur encouragement qui ont toujours

Eté pour nous des plus précieux.

Que ce travail soit pour vous le gage de notre profond amour.

A tous nos amis à l’ENSEM et ailleurs.

A tous ceux qui nous ont aidé.


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Sommaire

Chapitre 1 : Introduction ................................................................................................................................................. 5

1.1. Ascenseur didactique ........................................................................................................................................... 5

1.2 TIA Portal .............................................................................................................................................................. 7

1.3 Automate SIMATIC S7-1200 ................................................................................................................................. 8

1.4 Pupitre TP700 Comfort ......................................................................................................................................... 9

Chapitre 2 : Automatisation de l’ascenseur ................................................................................................................. 11

2.1. Listes des actionneurs et des capteurs ............................................................................................................... 11

2.2. Automatisation de l’ascenseur ........................................................................................................................... 11

2.2.1. Grafcet de l’ascenseur ............................................................................................................. 11

a- rappel de grafcet ......................................................................................................... 11

b- grafcet mode Automatique ......................................................................................... 12

c- grafcet mode Manuel ................................................................................................. 13

d- grafcet de mémorisation des appels ........................................................................... 13

e- les équations ............................................................................................................... 14

2.2.2. Programme de l’API ............................................................................................................................... 14

a- rappel de Langage Ladder ...................................................................................................................... 14b- table des variables API ........................................................................................................................... 14

c- Liste des réseau de bloc d’organisation Main ......................................................................................... 16

Chapitre 3 : Supervision de l’ascenseur ........................................................................................................................ 16

3.1. Introduction ........................................................................................................................................................ 16

3.2. Supervision de l’ascenseur.................................................................................................................................. 17

3.2.1. Tables des variables IHM ....................................................................................................................... 17

3.2.2. Conception de l’écran de supervision .................................................................................................... 18

Conclusion ...................................................................................................................................................................... 20

Annexe ........................................................................................................................................................................... 21

Bibliographie .................................................................................................................................................................. 27


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Chapitre 1 : Introduction

Si, depuis des siècles, des lieux inaccessibles comme les monastères grecssitués dans la région des météores ne pouvaient exister que grâce à desascenseurs rudimentaires « sans moteur », c'est dans les mines qu'on situe engénéral leur apparition, et que l'on imagina de les doter d'un moteur àvapeur dès le début du xixe siècle.Aux origines de la traction ferroviaire mécanique, alors que les toutes premièreslocomotives étaient encore en cours d'élaboration, un système de traction parcâbles arrimés à des treuils fixes, fut mis en place sur certaines lignes en

remplacement de la traction animale.

En effet vue l’importance de l’ascenseur dans notre vie modernes ils nousétaient bénéficiaire d’étudier ce système de près en terme de mini projet enréalisant la commande et la supervision de celui-ci par Automate Programmableindustriel .pour ce faire nous avons suivi le plan suivant :Le premier chapitre sera consacré à une présentation de travail, le deuxièmechapitre expliquera les étapes de la conception et la réalisation de la carted’adaptation. Dans le chapitre qui suit on entamera la commande de l’API et lechapitre f inal parlera sur la supervision de l’ascenseur.

1.1. Ascenseur didactique

L’ascenseur didactique que nous allons utiliser pour cette manipulation est constitué des éléments suivants :- Une colonne dans laquelle circule la cabine et le contrepoids.- Le contrepoids : masse bétonnée jointe à la cabine, utilisée dans le cas des

entraînements électriques, sert à compenser l'inertie des charges soulevées etpermet, de ce fait, au moteur entraînant la cabine de dépenser moins d'énergie.- La cabine : enceinte servant au transport des charges ou des charges etpersonnes muni d'une lampe d'éclairage assurant le confort et la sécurité despersonnes et/ou des charges.- Panneau de commande jouant le rôle d'interface entrées-sorties de la cageascenseur assurant sa commande et son contrôle.

Signaux d'entrée :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8rehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8rehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8rehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8res_des_M%C3%A9t%C3%A9oreshttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8res_des_M%C3%A9t%C3%A9oreshttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8res_des_M%C3%A9t%C3%A9oreshttps://fr.wikipedia.org/wiki/Mine_(gisement)https://fr.wikipedia.org/wiki/Mine_(gisement)https://fr.wikipedia.org/wiki/Mine_(gisement)https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_%C3%A0_vapeurhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Mine_(gisement)https://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8res_des_M%C3%A9t%C3%A9oreshttps://fr.wikipedia.org/wiki/Monast%C3%A8re


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Les signaux d'entrée de la colonne sont saisis via des douilles de couleur vertede 2 mm de diamètre se trouvant sur le panneau de commande. Ils englobentles ordres de commande de l'ascenseur et les signaux de visualisation :- Les signaux de commande sont les ordres de:M : Montée

D : Descente- Les signaux de visualisation sont :L'éclairage assuré par une lampe se trouvant à l'intérieur de la cabine :

L : Lampe de la cabine.Les signaux témoins, présence ou arrivée cabine, sont obtenus via quatre

leds situées à proximité des portes des quatre étages de la cabine. Quatre autresleds témoins sont situés sur le panneau de commande.

Signaux de sortie :

Des douilles bleues de 2 mm de diamètre permettent d'avoir accès aux signauxde sortie de la colonne :- Signaux de contrôle émanant des capteurs équipant la cage et détectant laprésence cabine à l'étage :P1 : Présence de la cabine au 1èr étage.P2 : Présence de la cabine au 2ème étage.P3 : Présence de la cabine au 3ème étage.P4 : Présence de la cabine au 4ème étage.- Les signaux assurant la sécurité de la cage ascenseur :DP : Détection porte ouverte. Ce signal est obtenu par la mise en série de quatrecapteurs se trouvant sur les quatre portes de la cage. Dès que l'une des portesest ouverte, DP est mis à 1 et à 0 si toutes les portes sont fermées.AU : Arrêt d'urgence, consigne réalisée par un interrupteur,permettant d'inclure une mesure de sécurité de 1èr niveau commandant l'arrêtimmédiat de l'automatisme.BH : Butée haute fin de course, BB : Butée basse fin de course.BH et BB sont pré-câblées et assurent l'arrêt des ordres de montée et dedescente dès qu'elles sont atteintes.

- Les consignes appels d'étage pouvant s'effectuer à l'aide de boutons poussoirssitués sur chaque étage de la colonne ou à partir de ceux se trouvant àl'intérieur de la cabine.A1 : Appel 1èr étage.A2 : Appel 2ème étage.A3 : Appel 3ème étage.A4 : Appel 4ème étage.Le niveau des signaux est de 5V (niveau logique 1), tension directement délivréepar l'alimentation. Aussi, il est indispensable d'utiliser une carte interface

entrées-sorties pour adapter les tensions de la Partie Commande : Automate


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Programmable (signauxentrées-sorties avec un niveau de 24V) et de la Partie Opérative : Ascenseur.

1.2. TIA Portal

Pour ce qui est de la composante logicielle du projet, nous avons puutiliser le Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) qui fait partie d'unnouveau concept d'ingénierie intégré développé par Siemens et qui offre unenvironnement de la programmation et la configuration de solutions decommande, de visualisation et d'entraînement.

Ainsi, pour la programmation de l’automate, nous avons utilisé le logiciel

portal) qui est le composant logiciel de programmation et de configuration duportail TIA (Totally Integrated Automation) dédié aux contrôleurs SIMATIC deSiemens.

STEP 7 fournit un environnement convivial pour concevoir, éditer etsurveiller le log nécessaire à la commande, et notamment les outils pour gérer etconfigurer tous les appareils d’un projet, tels que des automates et appareils

IHM.STEP 7 comprend des langages de programmation standard :● CONT (schéma à contacts) qui est un langage représentation se base

sur des schémas de circuit,● LOG (logigramme) qui est un langage de programmation se fondant surles symboles logiques graphiques utilisés en algèbre booléenne,● et SCL (Structured Control Language), évolué basé sur et proche dePASCAL.

Pour la réalisation d’une solution de supervision sur l’interface

HMI_Confort_P21 dont on dispose, nous avons utilisé un autre composant du TIA Portal, à savoir le logiciel de supervision SIMATIC WinCC Advanced. WinCCdans le TIA Portal est le logiciel pour toutes les applications IHM allant de

solutions de commande simples avec des Basic Panels aux applications SCADApour systèmes multipostes basés sur PC.


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1.3 Automate SIMATIC S7-1200

Siemens présente l’automate SIMATIC S7-1200 comme étant modulaire,compact, polyvalent et constituant donc un investissement sûr et une solutionadaptée à une grande variété d’applications.

Il comprend :

un contrôleur avec interface PROFINET intégrée pour la communication avecune console de programmation, une interface homme-machine ou d'autrescontrôleurs SIMATIC,

des fonctions technologiques performantes intégrées, par ex. comptage,

mesure, régulation et Motion Control - entrées/sorties TOR et analogiquesintégrées,

des Signal Boards utilisables directement sur un contrôleur,

des modules d'entrées/sorties pour l'extension des contrôleurs par des canauxd'entrées/sorties

des modules de communication pour l'extension des contrôleurs par desinterfaces de communication,

des accessoires, par ex. alimentation, modules de commutation ou SIMATICMemory Card. On peut ainsi lui citer les qualités suivantes :

un effet d'automatisation maximal pour un coût raisonnable, simplicité de montage, de programmation et de manipulation,


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hautement intégré, peu encombrant,

convenant pour les applications d'automatisation de petite à moyenneenvergure,

convenant pour les applications fermées jusqu'ici à la logique programméepour des raisons de coûts,

toutes les CPU utilisables en mode autonome, en réseau et dans desarchitectures décentralisées.Pour la réalisation de ce projet, nous avons utilisé l’automate SIMATIC S7-1200 – Unité centrale 1412C qui a les caractéristiques techniques suivantes :

14 entrées et sorties intégrées

Interface Ethernet intégrée.

Contrôleur PID de base

Horloge en temps réel intégrée

Entrées d'alarme.

Bornes détachables sur tous les modules

1.4 Pupitre TP700 Comfort

Le pupitre opérateur dans le processus de travail.Le pupitre opérateur est un élément du processus technique. Pour intégrer lepupitre opérateur dans le processus, on distingue les deux phases suivantes

● Configuration ● Conduite du process Configuration Dans le cadre de la configuration, vous élaborez des interfaces utilisateur pourle contrôle commande du processus technique sur un PC de configuration avecWinCC version 11 et supérieure. La configuration comporte les points suivants :● Création des données du projet ● Enregistrement des données du projet ● Test des données du projet

● Simulation des données du projet Après avoir compilé la configuration, vous chargez le projet sur le pupitreopérateur.

Conduite du process


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On désigne par conduite du process la communication réciproque entre lepupitre opérateur et l'automate.

Le pupitre opérateur sert au contrôle-commande du process.

Pupitre tactile TP700

Le pupitre tactile TP700 Comfort de 7" fait partie de la série HMI de Siemenspour applications exigeantes. Caractéristiques d'un pupitre Comfort :

Écran large de 16 millions de couleurs et rétroéclairage à LED Fonctionnalités High-End complètes : archivage, scripts VB et divers

visualiseurs pour l'affichage de la documentation des systèmes (p. ex. auformat PDF) ou sous la forme de pages Web Sécurité des données en cas de panne de courant Plusieurs interfaces de communication process Commutateur PROFINET intégré à partir de 7" Programmation à partir de WinCC Comfort V11 (portail TIA)


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2.1 Listes des actionneurs et des capteurs

Les actionneurs et les capteurs de l’ascenseur didactique sont mentionnées

dans le tableau suivant :

Actionneur Capteur

Moteur M :Pour la montée et la descente de lacabine.

4 capteurs de présence-cabine :Pi signaux de contrôle émanant descapteurs équipant la cage et détectant

la présence cabine à l’étage4 capteurs porte ouverte-fermée :DP : détection porte ouverte. Ce signalest obtenu par des capteurs setrouvant sur les quatre portes. DP=1 siporte ouverte DP=0 si porte fermée.4 capteurs d'appel d'étage :Pour les appels d’étages. Capteurs de fin de courseBH : butée haute fin de course , BB :

butée basse fin de course pour l’arrêtimmédiat des ordres de montée et dedescente dès qu’elles sont atteintes. AU : Arrêt d’urgence, consigne réalisépar Switch permettant d’inclure unemesure de sécurité.

2.2 Automatisation de l’ascenseur

2.2.1. Grafcet de l’ascenseur

a- rappel de grafcet

Chapitre 2 : Automatisation de l’ascenseur

Notre projet consiste en l’automatisation d’un Ascenseur de

quatre étages :Dans ce chapitre, on va définir dans un premier temps les différentsactionneurs et capteurs utilisés avant de donner une solutiond’automatisation du processus


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Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande par Etapes et Transitions) ouSFC (Sequential Fonction Chart) est un outil graphique qui décrit les différentscomportements de l'évolution d'un automatisme et établit une correspondance àcaractère séquentiel et combinatoire entre : Les entrées, c'est-à-dire les transferts d'informations de la Partie Opérative

vers la Partie Commande, Les sorties, transferts d'informations de la Partie Commande vers la PartieOpérative. Le modèle GRAFCET est défini par un ensemble constitué d’élémentsgraphiques de base : des étapes associées à des actions. des transitions associées à des réceptivités. des liaisons orientées reliant étapes et transitions

Pour l’automatisation de notre ascenseur, sera programmé pour qu’il démarre

en mode Automatique ; le mode manuel sera effectué appuyant sur le boutonpoussoir MAN ; et pour le retour en mode Automatique il faut appuyer sur lebouton poussoir Auto.On a utilisé le programme QElectroTech pour la conception des grafcets.

b- Le Grafcet Mode Automatique :


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c- Le grafcet Mode Manuel :

d- grafcet de mémorisation des appels

Avec :

Ai = A1,A2,A3,A4

Pi = P1,P2,P3,P4

X = X3,X4


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e- les équations :

MA = P1.(M1+M2+M3)+P2.(M3+M4)+P3M4

MB = P2.M1+P3.(M1+M2)+P4.(M1+M2+M3)µ

PM = P2M2+P3M3+P4M4

PD = P1M1+P2M2+P3M3

2.2.2. Programme de l’API

a- rappel de Langage Ladder

Ladder Diagram (LD) ou Langage Ladder ou schéma à contacts est un langage

graphique très populaire auprès des automaticiens pour programmer

les automates programmables industriels. Il ressemble un peu aux schémas

électriques, et est facilement compréhensible.Ladder est le mot anglais pour échelle.

Un programme Ladder se lit de haut en bas et l'évaluation des valeurs se

fait de gauche à droite. Les valeurs correspondent en fait, si on le compare à

un schéma électrique, à la présence ou non d'un potentiel électrique à chaque

nœud de connexion.

En effet, le Ladder est basé sur le principe d’une alimentation en tension

représentée par deux traits verticaux reliés horizontalement par des bobines,

des contacts et des blocs fonctionnels, d'où le nom 'Ladder' (échelle).C'est un langage volontairement simple et graphique pour être compréhensible.

Il a permis dans les années 1990 d'être utilisé sans lourde formation par un

électricien. Il est aujourd'hui un peu dépassé.

La puissance de calcul des CPU actuelles permettent de travailler directement

en langage objets avec des notions de classe et d'héritage.

b- tables des variables API

Tableau 1 PLC tags

Name Data Type Logical

Address

Hmi Visible Hmi Accessible

P1 Bool %I0.0 True True




A1 Bool %I0.4 True True



https://fr.wikipedia.org/wiki/Automaticienhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Automate_programmable_industrielhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Classe_(informatique)https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9ritage_(informatique)https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9ritage_(informatique)https://fr.wikipedia.org/wiki/Classe_(informatique)https://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_%C3%A9lectriquehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Automate_programmable_industrielhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Automaticien


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DP Bool %I1.0 True True

AU Bool %I1.1 True True

ID Bool %I1.2 True True

IM Bool %I1.3 True True

MAN Bool %I1.4 True True

AUTO Bool %I1.5 True True

M Bool %Q0.0 True True

D Bool %Q0.1 True True

L Bool %Q0.2 True True

VMAN Bool %Q0.5 True True

VAUTO Bool %Q0.6 True True

X1 Bool %M0.1 True True




M1 Bool %M0.5 True True




MA Bool %M1.1 True True

MB Bool %M1.2 True True

PM Bool %M1.3 True True

PD Bool %M1.4 True True

Mmanu Bool %M1.5 True TrueMauto Bool %M1.6 True True

x10 Bool %M1.7 True True

x11 Bool %M2.0 True True

e_id Bool %M2.1 True True

e_im Bool %M2.2 True True

e_a1 Bool %M2.3 True True




e_Auto Bool %M2.7 True True

e_Manu Bool %M3.0 True True


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c- Liste des réseau de bloc d’organisation Main

Le programme d’organisation Main est composé de 7 réseau principaux pour la

programmation de l’ascenseur :

Le Main est expliqué en détail dans l’annexe.

Chapitre 3 : Supervision de l’ascenseur

3.1 Introduction

La supervision est une technique industrielle de suivi et de pilotageinformatique de procédés de fabrication automatisés. La supervision concernel'acquisition de données (mesures, alarmes, retour d'état de fonctionnement) etdes paramètres de commande des processus généralement confiés à desautomates programmables. En informatique industrielle, la supervision des

procédés peut être une application de surveillance, de contrôle-commandeévolué, de diagnostic.

La supervision de notre ascenseur est effectuer par le logiciel WinCC quipermet de créer UN ensemble de vue (écrans) dont l’interface opérateur estprésentée sous forme d’un synoptique.

Avant de schématiser la supervision il faut établir un tableau de variablespour faire la liaison entre l’API et l’IHM.


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3.2. Supervision de l’ascenseur

3.2.1 Tables des variables IHM

C’est une table qui contient les variables de l’API utilisées dans la supervision

par l’HMI, et qui représentent le type de données (bool ,int,reel…) la liaison

matériel (pc avec HMI). Aussi il nous permet de choisir le mode d’accès (accèssymbolique ou absolu) et modifier le temps d’acquisition.

Name DataType Access Method Address Acquisition cycle

Mmanu Bool Absolute access %M1.5 100 ms

e_id Bool Absolute access %M2.1 100 ms

e_im Bool Absolute access %M2.2 100 ms

P4 Bool Absolute access %I0.3 100 ms




M1 Bool Absolute access %M0.5 100 ms




Mauto Bool Absolute access %M1.6 100 ms

e_a1 Bool Absolute access %M2.3 100 ms




e_Manu Bool Absolute access %M3.0 100 ms

e_Auto Bool Absolute access %M2.7 100 ms

M Bool Absolute access %Q0.0 100 ms

D Bool Absolute access %Q0.1 100 ms

DP Bool Absolute access %I1.0 100 ms

AU Bool Absolute access %I1.1 100 ms


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3.2.2 Conception de l’écran de supervision

Nous avons conçu notre système de supervision afin qu’il puisse permettre

d’observer le déplacement de l’ascenseur. Nous avons imaginé une seule vue

permettant d’agir dans le mode manuel et automatique. Il permet aussi devisualiser les mémorisations et de faire des appels d’étage ainsi que des

graphiques qui clignotent après un arrêt d’urgence ou la détection d’une porte

ouverte.

La vue se compose de :

- Un Switch qui permet de choisir le mode automatique/manuel.


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(En glissant le Switch vers le mode automatique on désactive le modemanuel et vice-versa).

- Deux boutons qui permettent la montée ou la descente de l’ascenseurdans la commande manuelle.

- 4 boutons d’appel d’étage qui sont lié au variable (A1,A2 ,A3,A4).

- 4 voyants pour la mémorisation des appels d’étages. - Une cabine pour la présence d’étages (P1, P2, P3, P4).si l’ascenseur est

présent à un étage la cabine est présente dans cet étage.- Graphique qui clignote si une porte est ouverte (DP=1).- Graphique qui clignote si après arrêt d’urgence (AU=1). - Graphique qui clignote indiquant le sens selon l’ordre donnée à

l’ascenseur (Montée ou descente).


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