Rapport de stage en 2014_CENTRELEC

Rapport de Stage

Effectué au sein de

Réalisé par : Encadré par :

Sdoud Asma

Jamjama Bilal

Radouane El Merabet

ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUES - TANGER

UNIVERSITE ABDELMALEK ESSAADI

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Le présent travail est réalisé par Mlle. Sdoud Asma, et Monsieur Jamjama Bilal étudiants

en génie des systèmes électroniques et automatiques à l’ENSA de Tanger, dans le cadre

d’un stage technique « assistant d’ingénieur ».

Intitul du projet :

La conception, la fabrication, les essais et la mise en service des Tableaux basse tension

destinés aux postes électriques du Projet «Fourniture, montage et mise en service des tableaux

électriques MT/et BT pour les projets ligne E et adaptation Atelier Phosphorique au Phosphate

pulpe ».

Etablissement d’accueil :

Nom de la soci t : CENTRELC

Equipe : Ingénierie & développement

Si ge social : 34, Bd MLY SLIMANE, Roches Noires, CASABLANCA

Directeur g n ral : Mr. Azelarab El Harti

Effectif : 190 collaborateurs

Encadrant : M. Radouane El Merabet

Date de d but et fin de stage : Du 07 Juillet au 07 Septembre 2014.

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L’élaboration du présent travail a requis le soutien de nombreuses

personnalités sans lesquelles l’accès aux ressources nécessaires n’aurait pas

été possible. Par conséquent, nous avons eu recours à un soutien énorme. Pour

cette raison, nous tenons à remercier tous ceux qui, de près ou de loin se sont

impliqués dans la réalisation de ce projet.

Nous souhaitons exprimer notre profonde gratitude au Directeur Général

de CENTRELEC Monsieur Azelarab El Harti qui a accepté de nous accueillir

au sein de son organisme.

Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à notre encadrant,

ingénieur d’études Monsieur Radouane El Merabet pour son encadrement et

l’attention particulière qu’il a montré, en mettant à notre disposition tous les

moyens nécessaires pour le bon déroulement de notre projet, ainsi pour ses

directives et ses précieux conseils tout au long de notre stage.

Nos remerciements les plus sincères s’adressent également à Madame

Souad Mazoune, chargée d’études, pour son soutien permanent, pour le

temps qu’elle nous a consacré ainsi que les informations enrichissantes

qu’elle nous a fournies répondant à toutes nos interrogations.

Nous tenons aussi à remercier Monsieur Zakariae, ingénieur

automaticien pour son aide et ses encouragements durant notre période de

stage.

Il nous est très agréable également d’exprimer sincèrement notre

reconnaissance à l’ensemble du personnel de CENTRELEC cadres, employés

et opérateurs. Qu’ils trouvent ici l’expression de notre profonde gratitude et

notre respect.

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Dans le cadre d’effectuer un stage technique, assistant d’ingénieur en 2éme année cycle

d’ingénieurs, on a eu la chance de faire ce stage dans la société CENTRELEC qui offre des

solutions électriques innovantes et conformes aux besoins de ses clients en électrotechnique et

en automatisme. Elle est reconnue parmi les plus grands tableautiers dans la zone Afrique en

termes de capacité de production et de la qualité des produits.

Pour cette raison, elle prend de grands projets tels que, celui de l’OCP nommé « Fourniture,

Montage et mise en service des tableaux électriques MT/BT pour les projets ligne E et

adaptation atelier phosphorique au phosphate pulpe » dont on a l’opportunité de travailler sur

une partie qui est l’étude du tableau électrique 02E-EB40 et de son architecture de supervision.

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Chapitre I.PRESENTATION DE L’ORGANISME D'ACCUEIL ................................................................................. 12

I. INTRODUCTION............................................................................................................................................ 12 II. APERÇU SUR L’ENTREPRISE CENTRELEC.......................................................................................................... 12 III. HISTORIQUE................................................................................................................................................ 13 IV. FICHE SIGNALETIQUE .................................................................................................................................... 13 V. PRINCIPAUX PARTENAIRES DE CENTRELEC ...................................................................................................... 14 VI. PRINCIPAUX CONCURRENTS DE CENTRELEC ................................................................................................... 15 VII. METIERS ET SECTEURS D’ACTIVITE DE CENTRELEC ....................................................................................... 16 VIII. STRUCTURE DE CENTRELEC .................................................................................................................... 17

Organigramme de CENTRELEC : ......................................................................................................... 17 Organisation et fonctionnement : ...................................................................................................... 17

IX. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 19

Chapitre II.ANALYSE DU CAHIER DES CHARGES .............................................................................................. 20

I. INTRODUCTION ........................................................................................................................................... 20 II. SITUATION DU PROJET .................................................................................................................................. 20 III. ÉLEMENTS D’ENTREES ................................................................................................................................... 21

Caractéristiques du tableau 02E-EB40 ............................................................................................... 21 Liste des consommateurs du tableau 02E-EB40 ................................................................................. 23 Spécifications techniques des composants : ...................................................................................... 24

Composants essentiels des schémas types .................................................................................................... 24 Spécifications techniques ............................................................................................................................... 29

IV. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ...................................................................................................................... 30 Fonctionnement normal ..................................................................................................................... 30 Fonctionnement secours .................................................................................................................... 31

V. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 31

Chapitre III.ELABORATION DE PLAN DE FAÇADE ET SCHEMAS TYPES .............................................................. 32

I. INTRODUCTION............................................................................................................................................ 32 II. PLAN DE FAÇADE ET SCHEMA UNIFILAIRE ........................................................................................................... 32

Plan de façade .................................................................................................................................... 32 Schéma unifilaire ................................................................................................................................ 33

III. CHOIX DE MATERIEL...................................................................................................................................... 36 Exemple de choix d’un disjoncteur ..................................................................................................... 36 Le matériel final exploité .................................................................................................................... 38

IV. ELABORATION DES SCHEMAS TYPES .................................................................................................................. 42 Arrivées normale 660ARV30 et secours 660ARV31 .......................................................................... 42

Principe de fonctionnement : ........................................................................................................................ 42 Le LADDER LOGIC (660ARV30) : ..................................................................................................................... 43 Câblage et programmation du relais SEL ....................................................................................................... 45

Arrivée du groupe 660ARV32 ............................................................................................................. 46 Principe de fonctionnement : ........................................................................................................................ 47 Le LADDER LOGIC (660ARV32) : ..................................................................................................................... 47

Arrivée secours principal 660ARV37 .................................................................................................. 48 Principe de fonctionnement : ........................................................................................................................ 48 Le LADDER LOGIC (660ARV37) : ..................................................................................................................... 48

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Câblage et programmation du relais SEL ....................................................................................................... 49 Couplage 660CPL30 ............................................................................................................................ 50

Principe de fonctionnement .......................................................................................................................... 51 Le LADDER LOGIC (660CPL30) : ...................................................................................................................... 51 Câblage et programmation du relais SEL ....................................................................................................... 52

Départs disjoncteur 660FOL3x et moteur 660DOL3x. ........................................................................ 53 Schémas types élaboré. ...................................................................................................................... 54

V. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 57

Chapitre IV.RESEAUX LOCAUX INDUSTRIELS ................................................................................................... 58

I. INTRODUCTION............................................................................................................................................ 58 II. CONNAISSANCES ACQUISES ............................................................................................................................ 58

Définitions .......................................................................................................................................... 58 III. LES RESEAUX LOCAUX UTILISES ....................................................................................................................... 60

Modbus : ............................................................................................................................................ 60 Définition ....................................................................................................................................................... 60 Principe d’adressage : .................................................................................................................................... 61 Structure du message : .................................................................................................................................. 62 Format général d’une trame : ........................................................................................................................ 63 Principe de fonctionnement : ........................................................................................................................ 64 Support de transmission ................................................................................................................................ 65

Profibus .............................................................................................................................................. 65 Définition ....................................................................................................................................................... 65 Différents profils de Profibus : ...................................................................................................................... 66 Techniques de transmission : ......................................................................................................................... 67 Principe de fonctionnement de profibus : .................................................................................................... 68

Devicenet ............................................................................................................................................ 68 Définition ....................................................................................................................................................... 68 Caractéristiques ............................................................................................................................................. 69

IV. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 69

Chapitre V.SOLUTION DE LA SUPERVISION ..................................................................................................... 70

I. INTRODUCTION............................................................................................................................................ 70 II. EXIGENCES DU CLIENT ................................................................................................................................... 70 III. ETUDE ....................................................................................................................................................... 70

Architecture proposée ........................................................................................................................ 70 Inconvénients ..................................................................................................................................... 72

Problématique : ............................................................................................................................................. 72 Calcul du temps de rafraîchissement de l’architecture proposée .................................................................. 73

IV. OPTIMISATION DU TEMPS DE RAFRAICHISSEMENT TR ........................................................................................... 74 Vitesse de transmission ...................................................................................................................... 74 Changement du protocole de communication ................................................................................... 75

Utilisation du protocole Devicenet : ............................................................................................................. 75 Utilisation des relais MM300 ......................................................................................................................... 76

Ajout des automates .......................................................................................................................... 76 V. DEVIATION ................................................................................................................................................. 76 VI. CONCLUSION .............................................................................................................................................. 76

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Figure 1 : Fiche signalétique de CENTRELEC ....................................................................... 13

Figure 2 : Organisme de CENTRELEC ................................................................................... 17

Figure 3 : Emplacement de 02E-EB40 dans la salle des tableaux ........................................... 21

Figure 4 : Principe de fonctionnement de CPI ......................................................................... 27

Figure 5 : Architecture du tableau ............................................................................................ 30

Figure 6 : Plan de façade du tableau 02E-EB40 ....................................................................... 33

Figure 7 : Plan de façade du tableau 02E-EB40 ....................................................................... 33

Figure 8 : schéma unifilaire du tableau 02E-EB40 .................................................................. 34

Figure 9 : schéma uniflaire d’un départ moteur ....................................................................... 34

Figure 10 : schéma uniflaire d’un départ disjoncteur ............................................................... 35

Figure 11 : schéma uniflaire de l’arrivée secours................................................................... 35

Figure 12 : schéma uniflaire de l’arrivée principale................................................................. 36

Figure 13 : Exemple 1 d’un catalogue pour le choix du disjoncteur ........................................ 37

Figure 14 : Exemple2 d’un catalogue pour le choix d'un disjoncteur ...................................... 38

Figure 15 Page de garde d'un schéma type: ............................................................................. 54

Figure 16 : Exemple d’un schéma de puissance ...................................................................... 56

Figure 17 : Exemple d’un schéma de commande .................................................................... 56

Figure 18 : Exemple du sommaire ........................................................................................... 57

Figure 19 : la composition d’une trame en mode ASCII ......................................................... 63

Figure 20 : la composition d’une trame en mode RTU ............................................................ 64

Figure 21 : les délais entre deux mssages ................................................................................ 65

Figure 22 : principe de l'architecture utilisée ........................................................................... 71

Figure 23: Architecture de supervision .................................................................................... 72

Figure 24 : nombre de relais pour un automate ........................................................................ 73

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Tableau 1 : Domaines fonctionnels de CENTRELEC ............................................................. 16

Tableau 2 : Caractéristiques du 02 E-EB40 ............................................................................. 22

Tableau 3 : Liste des consommateurs ...................................................................................... 24

Tableau 4 : Codes ANSI de protection ..................................................................................... 28

Tableau 5 : Spécifications techniques du matériel ................................................................... 29

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OCP Office Chérifien des phosphates

MT/BT Moyenne Tension/Basse Tension

JDB Jeu de Barres

IP International Protection

ACB Air Circuit Breaker

MCCB Molded case circuit breakers

TC Transformateur de courant

TR Tore TT Transformateur de Tension CM Centrale de Mesure CPI Control ISO International Organization for Standardization SNIMA Service de la Normalisation Industrielle Marocaine UPS United Parcel Service

Icw Rated short time withstand current CEI Communauté des États indépendants F Fermé SD Sans déclencheur CRC Cyclic redundancy check LRC Longitudinal redundancy check RTU Remote Terminal Unit MBC Monchester Coded Bus Powerd

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L’amélioration de la qualité et l’augmentation de la productivité restent la préoccupation

majeure de toutes les entreprises dans tous les domaines. L’office chérifien des phosphates,

société anonyme, est l’un des principaux explorateurs de phosphate brut, d’acide phosphorique

et d’engrais phosphatés dans le monde.

Pour augmenter ses capacités de production, jusqu’à 38 millions de tonnes/ans, et

d’exportation en ayant une réduction considérable des coûts de transport, l’OCP a visé de

construire un pipeline qui permet le transport hydraulique du phosphate sous forme de pulpe de

Khouribga vers Jorf Lasfar.

Ce changement oblige l’OCP à renouveler ses installations à Jorf Lasfar, qui doivent être

bien réalisées, car toute erreur de conception ou de fabrication peut avoir des conséquences

désastreuses pour l’entreprise.

Pour cette raison, il a affecté son projet à JACOBS Engineering pour faire l’étude globale

de tout le projet dont la partie des tableaux électriques a été associée à CENTRELEC où nous

avons effectué notre stage technique.

Le travail dont nous faisons partie est la conception, la fabrication, les essais et la mise en

service des tableaux MT/BT aux postes électriques de cet énorme projet. C’est au sein de cette

perspective que s’inscrit notre partie dont l’objectif primordial est le suivi de chaque étape pour

finaliser le projet en étant des assistants de l’ingénieur d’études qui nous a affecté de se

concentrer sur le tableau 02E-EB40. Pour atteindre les objectifs souhaités, nous avons

développé ce travail en cinq chapitres. Epsilon2014

Après avoir donné une présentation sur l’organisme d’accueil, on a consacré le deuxième

chapitre à l’analyse du cahier des charges, en expliquant le principe de fonctionnement et le

matériel utilisé. En ce qui concerne le troisième chapitre, on a repris toutes les étapes pour

aboutir au tracé des schémas types « schéma de puissance, de commande,… » En s’adaptant un

peu avec le logiciel Autocad Electrical.

Grâce au temps qui nous a resté, on a entamé la partie de l’architecture de supervision en

faisant son étude pour résoudre un problème crucial qui est le temps d’affichage des données

dans le PC industriel qui sera bien expliqué dans le dernier chapitre.

12

i. pRéSEnTATion dE

l’oRgAniSmE d'AccUEil

I. Introduction

Le présent chapitre introduit une présentation générale sur la société CENTRELEC, où nous

avons effectué notre stage technique, en identifiant son domaine de travail ainsi que toutes les

informations concernant cette entreprise tant au niveau technique que personnel.

II. Aperçu sur l’entreprise CENTRELEC

CENTRELEC est une entreprise anonyme marocaine, spécialisée dans la distribution des

produits et des solutions en automatisme industriel, électrotechnique, et électronique de

puissance. Elle a été créée en 1979 avec comme premier objectif, la distribution des produits

électriques basse tension. Pendant les 32 ans d’existence, CENTRELEC a pu faire sa place dans

le marché des produits et solutions électriques comme étant un fournisseur bien réputé se

distinguant par son dynamisme et sa recherche continue.

Aujourd’hui, CENTRELEC est reconnue par sa contribution à l’efficience des installations

de sa clientèle en l’offrant des solutions innovantes et conformes à leurs besoins. Avec un

effectif de 190 personnes, cette dernière est l’une des rares sociétés qui jouit d’un personnel

hautement qualifié. Elle s’est inscrite dans une démarche-qualité qui s’est couronnée par la

certification de son système conformément à la norme ISO 9001 v 2000 décernée par SNIMA.

13

Chapitre I : Présentation de l’organisme d’accuiel

III. Historique

La société CENTRELEC a eu la naissance comme magasin en 1979 spécialisée dans le

domaine du départ moteur. En 1982, elle a signé un partenariat avec SPRECHER + SCHUH,

ensuite en 1993, cette dernière est entrée en partenariat exclusif avec Rockwell Automation.

Elle a démarré l’activité des tableaux électriques en 1999. Création de son siège en 2006 ainsi

que de nouveaux locaux. En 2008 CENTRELEC redynamise la distribution et se lance dans

l’export. L’OCP a attribué la partie électrique de son projet la laverie MEA à CENTRELEC en

2009. En 2011, cette dernière a été sélectionnée par ISO International pour l’accompagnement

du projet RSO (Responsabilité sociétale des organisations) ISO 26000.

IV. Fiche signalétique

La figure ci-dessous résume les informations essentielles à propos de la société

CENTRELEC qui sera présentée sous forme d’une fiche signalétique :

Raison sociale : CENTRELEC

Siège social : 34, Bd MLY SLIMANE, Roches Noires, CASABLANCA

Forme juridique : Société anonyme

Capital social : 27.777.700

Directeur général : Mr. Azelarab El HARTI

Date de création : 1979

Secteur d’activité : Distribution de matériels électriques + Conception et fabrication des

tableaux électriques BT/MT fixes et débrochables

Identification fiscale : 01049381

Effectif : 190 collaborateurs (dont 45 ingénieurs)

Site web : www.centrelec.com

Figure 1 : Fiche signalétique de CENTRELEC

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V. Principaux partenaires de CENTRELEC

ROCKWELL AUTOMATION

Entreprise de génie électrique et d’automation. C’est un fournisseur d'envergure mondiale

de solutions d'automatisation industrielle, de puissance, de contrôle et d'information, elle est

connue par sa marque Allen Bradley.

EATON

Leader technologique international dans le secteur des composants et systèmes électriques,

la distribution et le contrôle de l’alimentation. Il est le deuxième constructeur mondial des

onduleurs.

COOPER POWER SYSTEM

Constructeur mondial des solutions de qualité pour les installations électriques moyennes

et haute tension, il fournit aussi des composants et des systèmes fiables dans le monde entier

destinés à assurer une continuité de service.

AEES

Leader mondial en UPS industriel et forte expertise en éclairage de sécurité.

DUCATI

Constructeur mondial spécialisé dans la fabrication des batteries et armoires de

compensation.

IME

Constructeur mondial spécialisé dans la fabrication d’appareillage de mesure.

FERRAZ SHAWMUT

Constructeur mondial spécialisé dans la fabrication des fusibles et les appareillages de

protection électrique.

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MICROENER

Est la filiale française de la société italienne MICROELECTRONICA SCIENTIFICA qui

construit des systèmes et des ensembles de protection performants pour les installations

électriques à haute et moyenne tension.

VI. Principaux concurrents de CENTRELEC

CENTRELEC opère dans un marché très concurrentiel animé principalement par des

sociétés multinationales présentées directement à travers des filiales ou à travers des

représentations :

SIEMENS

Un groupe international d’origine allemand de haute technologie. Le fonctionnement de

l’entreprise se déroule dans les domaines suivants : les télécommunications, les automatismes,

le contrôle, l’énergie, le médical, les transports et l’éclairage.

ABB

Un groupe en Suisse qui exerce principalement dans les technologies de l’énergie et de

l’automation.

Schneider

Schneider Electric est un groupe industriel européen à dimension internationale, qui

fabrique et propose des produits de gestion d’électricité, des automatismes et des solutions

adaptées à ces métiers.

16


VII. Métiers et secteurs d’activité de CENTRELEC

La mission principale de CENTRELEC est de contribuer à l’efficience des installations de

ses clients en offrant des solutions innovantes et conformes à leurs besoins présents et futurs,

ceci se manifeste en 6 métiers :

La couverture sectorielle assurée par CENTRELEC est très large concernant des domaines

variés cités dans le tableau ci-dessous :

Domaines Sociétés

Mines, carrières et activités d’extraction Ocp - Managem - Lafarge - Sonatrach - Fertial

Pétrochimie, chimie et raffinage Snep - Sonatrach - Fertial - Ziz - Afriquia

Métallurgie Maghreb Steel - Aluminium du Maroc - Arcelormittal

Production, Transport et distribution d’électricité One - Jlec - Regies Autonomes

Pompage, traitement des eaux et stations de dessalement

Onep - Ormva - Veolia - Regies Autonomes

Agroalimentaire et industrie de process Cosumar - Lesieur Cristal - Centrale Laitière - Copag

Tertiaire et infrastructure Onda - Marsa Maroc - Mosquée Hassan II …

Tableau 1 : Domaines fonctionnels de CENTRELEC

Métier N°1 : Tableaux MT/BT (TAB).

Métier N°2 : Variateurs de vitesse et démarreurs MT(VAR).

Métier N°3 : Automatisme, analyse vibratoire et contrôle commande(AUT).

Métier N°4 : Produits basse tension (PBT).

Métier N°5 : Produits moyen tension pour les réseaux(PMR).

Métier N°6 : Mise en service(SCE).

17


VIII. Structure de CENTRELEC

Organigramme de CENTRELEC :

Organisation et fonctionnement :

CENTRELEC a organisé différentes directions opérationnelles :

Direction Générale :

Concevoir, Définir et mettre en œuvre la stratégie de l’entreprise, et veiller à son

fonctionnement opérationnel.

Direction commerciale et marketing :

Commerciale :

Cette direction vise à la prospection et le développement du marché marocain en proposant

et vendant des produits et des solutions conformes aux besoins de ce dernier, ceci en

concordance avec la stratégie et les objectifs de l’entreprise.

Figure 2 : Organisme de CENTRELEC

18


Marketing :

Elle a pour mission la définition, la gestion, l’adaptation et le développement de l’offre de

CENTRELEC en fonction des attentes et des besoins du marché cible, et la fourniture des

informations nécessaires à la réussite des missions des services internes, ainsi que la définition

et la réalisation de l’ensemble des actions de communication commerciales permettant de

prescrire leur offre auprès des clients et d’améliorer l’image de marque et la notoriété de

CENTRELEC en tenant compte de la stratégie et les objectifs de l’entreprise.

Ce service a une relation étroite avec le service commercial car il a des contacts avec les

clients. En effet, il prépare les brochures de nouveaux matériels qui seront adressés aux clients

de la société en leur présentant le produit, ses caractéristiques et ses utilisations.

En outre, il s’occupe de l’organisation et la préparation des séminaires et des réunions de la

société en préparant les documents, les catalogues, les badges...etc.

Du fait que les clients ont toujours besoin de savoir les actualités et les nouveautés de la

société, CENTRELC édite trimestriellement un journal appelé ECHOS CENTRELEC dont le

service marketing qui est chargé de son élaboration et sa diffusion.

Direction ingénierie et Développement :

Ce service s’occupe de la réalisation des solutions conformes aux normes et aux exigences

des clients en respectant les contraintes du coût et du délai, en prenant en considération les

objectifs et la stratégie de CENTRELEC.

Direction fabrication :

Produire les équipements et les solutions vendus selon les conditions contractuelles.

Direction Achat et logistique :

Service Achat :

Procéder aux achats de CENTRELEC pour les produits et les services à revendre ou qui

rentrent dans la fabrication des tableaux dans les meilleurs conditions de conformité de produits,

de prix, de délai, de garantie et de conditions de paiement.

19


Service Logistique :

Assurer la logistique aval conformément aux exigences du client, ainsi la gestion du stock

en respectant bien sûr la stratégie et les objectifs de l’entreprise.

Direction Ressources :

Avoir des compétences en adéquation avec les besoins de CENTRELEC et mettre en place

une politique Ressources Humaines conforme avec les objectifs et la stratégie de l’entreprise.

Soutenir le développement de CENTRELEC à travers la mise en place de politiques

adéquates de financement, de moyens généraux, de système d’information et de contrôle de

gestion en tenant compte encore des objectifs de l’entreprise.

IX. Conclusion

Il est sûrement que la société CENTRELEC a contribué dans la conception de nouvelles

solutions qui répondent aux besoins des clients. Après avoir donné une idée globale sur

l’organisme qui nous a accueillis, nous allons aborder dans le chapitre suivant notre projet tout

en analysant et clarifiant le cahier des charges

20

ii. AnAlYSE dU cAhiER dES

chARgES

I. Introduction

Dans une première phase du projet, une étude bien détaillée des éléments d’entrée a été

menée. Elle constitue principalement, dans notre cas, le cahier des charges comprenant des

centaines de feuilles. Cette étude a permis de comprendre les besoins du client avec toutes ses

spécificités et ses obligations. Le présent chapitre est une présentation simplifiée de l’étude

menée.

II. Situation du projet

Le projet dont nous avons fait partie, était de répondre à l’appel d’offre N° PCAP-902/12M

de l’OCP en faisant la conception, la fabrication, les essais et la mise en service des Tableaux

basse tension destinés aux postes électriques du Projet «Fourniture, montage et mise en service

des tableaux électriques MT/et BT pour les projets ligne E et adaptation Atelier Phosphorique

au Phosphate pulpe ». Dans ce cadre, CENTRELEC doit fournir les 12 tableaux désignés

comme suit :

00E-EB40

02E-EB40

02E-EB40-01

02E-EB40-02

03E-EB40

21

Chapitre II : Analyse du cahier des charges

03E-EB40-01

03E-EB40-02

03E-EB40-03

03E-EB50

03E-EB50-01

00E-EG40

Puisque ces derniers sont à peu près semblables, notre encadrant nous a proposé de se

concentrer sur le tableau 02E-EB40 qui se trouve dans « MCC room » comme l’indique la

photo ci-dessous

III. Éléments d’entrées

Caractéristiques du tableau 02E-EB40

Le tableau ci-dessous résume toutes les caractéristiques techniques et dimensionnelles

situées dans le cahier des charges(1) ou à partir des réunions établies entre l’OCP et

CENTRELEC.

Ces caractéristiques englobent des spécifications techniques comme la tension du réseau,

la fréquence, la tension de commande, la tension de chauffage et d’éclairage, la température

ambiante, la couleur du tableau, les dimensions du tableau et d’autres termes expliqués ci-

dessous

(1) fiches techniques : voir l’annexe (1)

Figure 3 : Emplacement de 02E-EB40 dans la salle des tableaux

22


Tension assignée de tenue aux chocs

Il s'agit de la valeur maximale d'une tension de tenue aux chocs à laquelle le circuit d'un

ensemble est capable de résister dans des conditions spécifiées et à laquelle les valeurs

d'isolement font référence. Elle doit être égale ou supérieure aux valeurs des surtensions

transitoires se produisant dans le système dans lequel l'ensemble est inséré.

Courant nominal du Jeu de barres « JDB »

C’est le courant de l’ensemble des conducteurs rigides distribuant le courant électrique à

l’intérieur d’une enveloppe BT à l’exception des conducteurs placés en aval des divers appareils

de protection et/ou de commande.

Spécifications techniques Valeur

Tension de service 660 (ACB 3200)

Courant nominal du JDB horizontal 3200

Courant nominal du JDB vertical connexion ACB 3650

Température Ambiante 40°C

Courant de courte durée Icw (JDB) principal (KA.1s) 50

JDB principal horizontal 2//120x10

JDB principal vertical connexion ACB 3//100x10

JDB Vertical de distribution 2//25x10

Courant nominal de JDB vertical de distribution 985

Courant de courte durée « Icw » de JDB vertical de distribution

(KA.1s)

50

Tension d'isolement (V) 1000

Tension assignée de tenue aux chocs (KV) 12

Régime de neutre IT

Tension auxiliaire de commande/ de commande de DEPART

DISJONCTEUR arrivée/ chauffage et éclairage colonne

220VAC

Tension auxiliaire de signalisation 24 VDC

Fréquence assignée (HZ) 50

Forme de séparation des unités fonctionnelles 4a

Couleur RAL7035

Degré de protection IP54

Norme de référence IEC60439-01

Largeur 7000

Tableau 2 : Caractéristiques du 02 E-EB40

23


Degré de protection

Le code IP indique le degré de protection fourni par une enveloppe contre tout accès aux

parties dangereuses, toute pénétration d'objets étrangers solides et toute infiltration d'eau. Le

code IP représente le système d'identification des degrés de protection en conformité avec les

prescriptions de la norme IEC 60529.

Courant assigné de courte durée admissible Icw

Est la valeur efficace du courant relatif à l'essai de court-circuit pendant 1 s sans ouverture

des protections, déclarée par le fabricant d'ensemble, à laquelle l'ensemble peut résister sans

dommages dans les conditions spécifiées, définies en termes de courant et de temps. Différentes

valeurs Icw peuvent être assignées à un ensemble pour différentes durées.

Liste des consommateurs du tableau 02E-EB40

Le tableau ci-dessous représente la liste des consommateurs, qui sont soit des départs ou des

arrivées fournit par le client concernant le 02E-EB40, extraits à partir du cahier des charges.

A l’aide de l’équipe de travail, on a affecté pour chaque consommateur un schéma type qui

sera élaboré par la suite. Cette codification a été effectuée pour simplifier et standardiser le

travail ainsi que pour faciliter la communication entre les membres de l’équipe.

Repère Type Courant Puissance Unité Schéma type

ARRIVEE SECOURS ARRIVEE SECOURS 1600 _ KW 660ARV32

660/380V 75KVA TRANSFORMER DEPART DISJONCTEUR 80 _ A 660FOL31

02E-EB40-04 DEPART DISJONCTEUR 63 _ A 660FOL31

SPARE DEPART DISJONCTEUR 80 _ A 660FOL31




COUPLAGE COUPLAGE 1600 _ A 660CPL30

ARRIVEE 1 ARRIVEE 3200 _ A 660ARV30

SPARE DEPART MOTEUR _ 3 KW 660DOL30


00E-PP-002 DEPART DISJONCTEUR 63 _ A 660FOL31

00E-PP-001 DEPART DISJONCTEUR 63 _ A 660FOL31


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02E-A-05B DEPART MOTEUR _ 15 KW 660DOL30

SPARE DEPART MOTEUR _ 37 KW 660DOL31



ARRIVEE 2 ARRIVEE 3200 _ A 660ARV31

Tableau 3 : Liste des consommateurs

Spécifications techniques des composants :

Cette partie prend une place cruciale pour répondre aux besoins exacts du client. C’est pour

cette raison, qu’il faut extraire les spécifications techniques nécessaires à partir du cahier des

charges, d’une façon bien structurée et organisée. Ceci pour nous aider dans le choix du matériel

d’une façon optimale.

Composants essentiels des schémas types

Pour éclaircir les choses et avant de passer aux spécifications techniques, nous allons définir

les composants essentiels dans les schémas types.

Disjoncteur :

Un disjoncteur est un dispositif électromécanique, voire électronique, de protection dont la

fonction est d'interrompre le courant électrique en cas d'incident sur un circuit électrique. Il se

compose d’un déclencheur thermique de surcharge, d’un déclencheur électromagnétique de

court-circuit, d’un système de commande d’un jeu de contacts principaux et de contacts

auxiliaires. ce sont les blocs fonctionnels plus importants. En intégrant tous ces blocs

fonctionnels dans une seule unité il est possible de remplacer de nombreux éléments d’une

installation par un seul dispositif qui est le disjoncteur. Ce dernier remplit les fonctions

suivantes :

Protection contre le court-circuit Protection des moteurs Protection des fils de raccordement Protection des installations Signalisation de l’état de commutation

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrom%C3%A9canique

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_%C3%A9lectrique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Circuit_%C3%A9lectrique

25


Indication de déclenchement Commutation dans des conditions normales de fonctionnement Commutation à distance Sectionnement Verrouillage avec cadenas.

Parmi les types qui nous intéressent, on a :

ACB : type des disjoncteurs grands et ouverts utilisés pour protéger les installations

faisant appel à des courants supérieurs à 100A.

MCCB : disjoncteurs en boitier moulé. En allemand, sous-entendu disjoncteurs de

petites dimensions. Disjoncteur dont le boitier moulé en matériau isolant fait partie

intégrante du dispositif.

Parmi les caractéristiques les plus importantes, on trouve :

Le pouvoir de coupure

C’est l’intensité maximale du courant de court-circuit que peut interrompre le dispositif de

protection sans se détériorer ni mettre en danger l’entourage. Il doit être au moins égal au

courant de court-circuit présumé au point d’installation du disjoncteur (Pdc>Icc max). Si ce

n’est pas le cas, il doit être associé à un autre dispositif de coupure situé en amont et ayant le

pouvoir de coupure nécessaire.

Le courant assigné In

C’est la valeur maximale du courant ininterrompu que peut supporter un disjoncteur équipé

d’un déclencheur à une température ambiante précisée par le constructeur, en respectant les

limites d’échauffement prescrites. Exemple : un C161N équipé d’un déclencheur D125 à un

courant assigné In de 125 A.

Le pouvoir de coupure de service Ics

Grandeur caractéristique d’un disjoncteur définie par la norme internationale CEI. Il

indique le courant que le disjoncteur est capable d’interrompre avec une certaine endurance :

après trois coupures successives à Ics, le disjoncteur conserve toutes ses caractéristiques de

fonctionnement. Le pouvoir de coupure de service est donné par le constructeur en fonction du

pouvoir de coupure ultime: lcs = 25 %, 5O%, 75% ou 100%Icu.

26


Centrale de mesure

Une centrale de mesure est un organe électrotechnique servant à mesurer et à analyser un

réseau électrique. Une centrale de mesure concentre les fonctions de plus d'une dizaine d'outils

électriques tels que les wattmètres, ampèremètres, etc. Parmi les caractéristiques qu’il faut

prendre en considération pour une centrale de mesure :

La précision :

Selon les centrales de mesure, la précision dans les mesures peut varier. En règle générale,

il existe quatre classes de précision : 1 %, 0,5 %, 0,2 % et 0,1 %.

Le nombre de valeurs mesurées :

Le nombre de valeurs mesurées dépend du niveau de précision de la centrale de mesure,

d'informations de base comme la tension ou l'intensité par phase. Une centrale de mesure peut

relever des mesures très perfectionnées telles que le taux de distorsion harmonique,

les harmoniques jusqu'au rang 63 ou les flickers.

Contrôleur permanent d’isolement (CPI)

C’est un appareil électrique souvent électronique, permettant de détecter un défaut sur

une installation de type IT. Il comprend essentiellement un générateur de tension continue

(réseau alternatif) ou un générateur de tension alternative (réseau continu) et un relais de

détection à seuil pour le courant de défaut. Ce dispositif est utilisé dans l'industrie (par exemple

dans une fonderie, un arrêt du four rendrait le métal solide et la machine serait à remplacer) et

dans les hôpitaux car il ne coupe l'alimentation en électricité de l'installation, qu'en cas de

deuxième défaut se produit sur cette installation (sur une autre phase les sécurités se

déclenchent, ce qui n'est pas le cas si un autre défaut est sur la même phase, cela n'a aucun

impact, la sécurité des personnes et de l'installation est toujours assurée), ce qui permet à

la maintenance de réparer le premier défaut, sans avoir de perte de productivité ou d'interruption

dans les soins.

Le régime IT

Le régime IT permet d'assurer une protection des personnes sans coupure dès qu'apparaît un défaut. Il est mis en œuvre dans les installations comportant un poste de transformation privé.

I : Signifie que le neutre est isolé de la terre ou relié à la terre par une impédance élevée

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrotechnique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Wattm%C3%A8tre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8rem%C3%A8tre

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

http://fr.wikipedia.org/wiki/Intensit%C3%A9

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

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

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

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sch%C3%A9ma_de_liaison_%C3%A0_la_terre

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

http://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%B4pital

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

27


T : Signifie que les masses sont reliées à une prise de terre.

Contacteur

Un contacteur est un appareil électrotechnique destiné à établir ou interrompre le passage

du courant, à partir d'une commande électrique ou pneumatique Il a la même fonction

qu'un relais électromécanique, avec la différence que ses contacts sont prévus pour supporter

un courant beaucoup plus important. Ainsi, des contacteurs sont utilisés afin d'alimenter des

moteurs industriels de grande puissance (plus de 50 kW) et en général des consommateurs de

fortes puissances. Ils possèdent un pouvoir de coupure important. Ils sont aussi utilisés en milieu

domestique pour alimenter des appareils électriques comme le chauffage ou le chauffe-eau, car

les organes de commande (thermostat, interrupteur horaire et autres contacts de commande)

risqueraient d'être rapidement détériorés par le courant trop important.

Transformateur de courant

Les transformateurs de courant sont utilisés pour fournir l’information aux « relais » de

protection et/ou de mesure du courant, de la puissance, de l’énergie. Pour cela ils doivent

délivrer un courant secondaire proportionnel au courant primaire qui les traverse. Ils doivent

donc être adaptés aux caractéristiques du réseau : tension, fréquence et courant. Ils sont définis

par leur rapport de transformation, leur puissance et leur classe de précision. Leur classe de

précision (précision en fonction de la charge du TC, et de la surintensité) est choisie en fonction

de l’utilisation.

Un TC « protection » doit saturer suffisamment haut pour permettre une mesure assez

précise du courant de défaut par la protection dont le seuil de fonctionnement peut être très

élevé. On demande donc aux capteurs de courant un Facteur Limite de Précision (FLP), en

Figure 4 : Principe de fonctionnement de CPI

http://fr.wikipedia.org/wiki/Appareillage_%C3%A9lectrique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Relais_%C3%A9lectrom%C3%A9canique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Contact_%C3%A9lectrique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_%C3%A9lectrique

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

28


général assez important. A noter que le « relais » associé doit être capable de supporter des

surintensités importantes

Un TC « mesure » nécessite une bonne précision dans un domaine voisin du courant

nominal, et il n’est pas nécessaire que les appareils de mesure supportent des courants aussi

importants que les relais de protection c’est pourquoi les TC « mesure » ont, contrairement aux

TC « protection », un Facteur de Sécurité (FS) maximal afin de protéger ces appareils par une

saturation plus précoce.

Relais de protection

Un relais de protection destiné à surveiller l'état de certains éléments d'un réseau

électrique, en particulier les lignes ou câbles haute tension, mais également les transformateurs

de puissance et les générateurs. Elle a pour fonction de détecter les défauts électriques (court-

circuit sur la ligne), et de donner au disjoncteur l'ordre d'ouvrir pour mettre hors tension la ligne.

Pour choisir un relais, il faut tout d’abord identifier la protection désirée. Afin de simplifier le

travail, on a des codes qui s’appellent codes ANSI dont quelques-uns seront explicités ci-

dessous. chaque code désigne une protection bien définie.

Tableau 4 : Codes ANSI de protection

29


Spécifications techniques

Après avoir défini la composition des consommateurs, on va extraire pour chaque

équipement ses spécifications données dans le cahier des charges. Prenant par exemple le

disjoncteur qui a comme caractéristiques le type, l’état et le courant. Ainsi les relais avec les

protections qu’ils doivent effectuées, définies sous la forme des codes ANSI. Le tableau ci-

dessous présente chaque matériel avec ses spécifications techniques.

Arrivées

Disjoncteur Transfo de tension 1 Transfo de tension 2 Voltmètre Ampèremètre

Courant / puissance Etat normal Tension � �� Puissance Tension � �� Puissance

660ARV37 ACB - 3150 F - SD

660

√3110

√3

�

100 VA 660

√3110

√3

�

100 VA 0 – 690 V 0 – 3150 A

660ARV30 ACB - 3150 F - SD 100 VA 100 VA 0 – 750 V 0 – 3150 A

660ARV31 ACB - 3150 O - SD 100 VA 100 VA 0 – 750 V 0 – 3150 A

660ARV32 ACB - 1600 O - SD 100 VA 100 VA 0 – 690 V 0 – 1200 A

660CPL30 ACB - 1600 F - SD

100 VA ---- 0 – 690 V ----

660FOL32 ACB - 2000 F - SD 100 VA ---- ---- ----

660DOL30 MCCB- P<18.5 KW F - SD ---- ---- ---- ----

660DOL31 MCCB - 55<P<132 F - SD ---- ---- ---- ----

660FOL30 MCCB – 32 F - SD ---- ---- ---- ----

660FOL31 MCCB - 63 F - SD ---- ---- ----

Tableau 5 : Spécifications techniques du matériel

Arrivées

Transfo de courant 1 Transfo de courant 2 Relais de protection / de default

Courant � �� Puissance Classe Courant � �� Puissance Classe Les protections Les mesures

660ARV37

31501�

15VA 0.5

31501�

15VA 5P20 51;51N;95;97;86.1 KW – KWh – KVA – A - V

660ARV30 15VA 0.5 15VA 5P20 51;51N;95;97;86.1 KW – KWh – KVA – A - V

660ARV31 15VA 0.5 15VA 5P20 51;51N;95;97;86.1 KW – KWh – KVA – A - V

660ARV32 15VA 0.5 15VA 5P20 ---- ----

660CPL30 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 86 A

660FOL32 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 95 KW – KVA – A -V

660DOL30 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 95 KW – KVA – A -V

660DOL31 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 95 KW – KVA – A -V

660FOL30 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 95 KW – KVA – A -V

660FOL31 15VA 5P20 ---- 51 ; 51N ; 95 KW – KVA – A -V

30


IV. Principe de fonctionnement

Après l’étude et l’analyse du cahier des charges, on peut résumer et simplifier le principe

de fonctionnement du tableau 02E-EB40 par la figure illustrée ci-dessous :

Afin de respecter le cahier des charges imposé, il faut adopter un fonctionnement normal

qui met en marche tous les équipements sans exception, et un fonctionnement secours qui fait

fonctionner seulement les équipements critiques et essentiels.

Fonctionnement normal

Dans le fonctionnement normal, c’est l’arrivée normale a pour schéma type 660ARV30

qui est censé d’alimenter le tableau 02E-EB40. l’utilisation d’une redondance par l’arrivée

secours , de schéma type 660ARV31,dans le cas d’une maintenance programmée ou

l’apparition d’un problème au bout de l’arrivée normale. cette arrivée secours est alimentée par

une arrivée secours principale à partir d’une gaine à barres à condition que le fonctionnement

des arrivées secours soit non simultané comme il est affiché dans la figure ci-dessus.

Figure 5 : Architecture du tableau

31


Fonctionnement secours

Dans les cas nécessaires, le coupleur qui a le schéma type 660CPL30 s’ouvre en

débranchant le tableau en deux parties. la partie la plus importante va être alimentée par

l’arrivée groupe, qui a le schéma type 660ARV32, grâce au groupe électrogène en mettant hors

tension l’autre partie.

V. Conclusion

Après la lecture de ce chapitre, on voit bien que le travail demandé à réaliser est devenu

plus clair, le fonctionnement ainsi la composition du tableau électrique. le chapitre suivant

constitue la réponse au cahier des charges en suivant une démarche bien spécifiée chez

CENTRELEC

32

iii. ElAboRATion dE plAn dE

fAçAdE ET SchémAS TYpES

I. Introduction

L’objectif de ce chapitre est de répondre au cahier des charges en suivant une procédure

bien définie. Le choix de matériel exploité ainsi l’analyse fonctionnelle qui doit être effectuée

avec une grande précision des arrivées nécessaires pour obtenir des schémas types sans aucune

ambiguïté.

II. Plan de façade et schéma unifilaire

Avant de passer au choix définitif du matériel, une connaissance préliminaire des

composants essentiels utilisés, est nécessaire voire obligatoire, pour nous aider à élaborer le

plan de façade et le schéma unifilaire.

Plan de façade

Le plan de façade est un dessin qui montre l’aspect général de la construction et la

constitution des tableaux électriques, en prenant compte de la taille, de l’encombrement du

matériel, ainsi la puissance nécessaire pour chacun

33

Chapitre III : Elaboration de Plan de façade et shémas types

Comme, il est montré ci-dessous, on a le plan de façade de notre tableau qui contient les 3

arrivées normale, de secours et du groupe électrogène qui alimentent les armoires à partir le jeu

des barres horizontale ( en rouge) de dimension 2*120*10/ph et les tiroirs qui contiennent les

départs par un jeu des barres verticale de dimension 2*25*10 mm.

Schéma unifilaire

C’est une représentation schématique d’une installation électrique fixe, qui ne tient pas

compte de la position du matériel électrique mais qui donne, grâce à des symboles, la

composition de chaque circuit élémentaire et l’interconnexion des circuits élémentaires entre

eux pour former l’installation électrique.

Dans la figure ci-dessous on va représenter le schéma unifilaire du tableau qui élabore les

départs et les arrivées déjà cités dans le plan de façade d’une manière simple et claire en

spécifiant la position de l’armoire et le tiroir

Figure 6 : Plan de façade du tableau 02E-EB40

Figure 7 : Plan de façade du tableau 02E-EB40

34


Exemples de constituants du schéma unifilaire

Départ moteur

La figure à côté montre le schéma unifilaire d’un départ

moteur qui est composé d’un disjoncteur magnétothermique, d’un

contacteur, 3 transformateurs de courant, un relais de protection et

un tore.

Chaque départ est fréquenté d’un tableau qui contient des

informations tels que la polarité, le type de départ, la puissance, la

position du tiroir et la colonne qui contient ce départ.

Figure 8 : schéma unifilaire du tableau 02E-EB40

Figure 9 : schéma uniflaire d’un départ moteur

35


Départ disjoncteur

Le départ illustré dans la figure est un départ disjoncteur qui

contient un disjoncteur magnétothermique et un tore avec un

relais de défaut. Parfois, on ajoute un Ampèremètre et un

transformateur de courant selon la puissance de départ.

Arrivée normale

L’arrivée normale est une arrivé très importante car elle alimente tous les départ du tableau 02E-EB40. C’est pour cette raison elle est bien protégée que les autres arrivées. Elle est constituée d’un disjoncteur, d’une unité centrale de mesure, deux transformateurs de tension, un pour la mesure et l’autre pour la protection, six transformateurs de courant, trois pour la mesure et le reste pour la protection, un contrôleur permanant d’isolement, un relais de protection, un voltmètre et un ampèremètre.

Arrivée secours

L’arrivée secours est une arrivée essentielle, elle joue à peu près le même rôle que l’arrivée normale. Elle est constituée de mêmes composants que l’arrivée normale à part le contrôleur permanant d’isolement.

Figure 10 : schéma uniflaire d’un départ disjoncteur

Figure 11 : schéma uniflaire de l’arrivée secours

36


Arrivée groupe

L’arrivée groupe est une arrivée spéciale, car elle est dédiée

pour les cas urgents. Cette dernière contient un disjoncteur, une

unité centrale de mesure, deux transformateurs de tension, un

pour la mesure et l’autre pour la protection, six transformateurs

de courant, trois pour la mesure et le reste pour la protection, un

contrôleur permanant d’isolement, un voltmètre et un

ampèremètre.

III. Choix de matériel

Le choix de matériel est une étape cruciale et assez critique dans le déroulement de l’étude

d’un projet, puisqu’il faut prendre en considération plusieurs facteurs tels que, la formation du

personnel, utilisation du matériel du fournisseur partenaire et le plus important est de minimiser

le coût le plus possible.

A cause de notre manque d’expérience et la contrainte du temps, l’ingénieur d’étude qui s’est

préoccupé de ce choix et nous nous sommes contentés de suivre cette démarche et faire des

recherches pour avoir une idée sur ce matériel et comprendre son fonctionnement.

Exemple de choix d’un disjoncteur

Pour faire le choix d’un matériel, il faut extraire d’avance les caractéristiques techniques

qui sont prioritaires pour le choix voulu. Après il faut chercher dans le catalogue du fournisseur

les équipements qui répondent au besoin demandé. Dans le cas où une spécification du

fournisseur n’est pas conforme 100% à celle du client on peut faire une majoration ou bien une

minoration de notre choix et cela dépend du cas traité.

Chaque fournisseur a sa manière pour classifier son matériel en faisant des codifications

pour faciliter la tâche sur le client. Dans ce cas on va prendre l’exemple d’Eaton.

Figure 12 : schéma uniflaire de l’arrivée principale

37


Choix de disjoncteur de 660ARV30 :

D’après le cahier des charges, ce disjoncteur est de type ACB, de courant 3150A, de tension

660V et qui a un pouvoir de coupure 50 KA. La commande de ce disjoncteur se fait par

envoyer le code MWI6323LEANNNNRPRN6EHHNWX, chaque lettre ou numéro a une

signification expliquée dans la figure ci-dessous :

Choix du disjoncteur de départ 660FOL31 :

Ce disjoncteur a les mêmes caractéristiques que celui qui précède, sauf le courant qui a la

valeur 63A. Le choix a été fait du catalogue de la famille NZM illustré dans la figure ci-dessous

qui a la référence NZML2-ME90.

Figure 13 : Exemple 1 d’un catalogue pour le choix du disjoncteur

38


Figure 14 : Exemple2 d’un catalogue pour le choix d'un disjoncteur

Le matériel final exploité

Les critères qu’il faut prendre en considération lors du choix de matériel se diffèrent d’un

matériel à l’autre. Dans cette partie on va citer pour chaque équipement les caractéristiques

collaborant pour faire un choix décisif.

Pour ce choix, on va prendre en compte non seulement les spécifications électriques mais

encore les exigences du cahier des charges concernent la supervision, qui seront bien détaillées

dans le chapitre V, tel que les protocoles de communication supportés.

Choix d’un API

Les éléments qui caractérisent un automate sont le nombre des I/O, le nombre de modules

qu’on peut ajouter, la vitesse du traitement, le type et le nombre des ports de communication

ainsi les protocoles supportés.

MicroLogix 1100

Cet automate a la marque Allen-Bradley

Il inclut un port EtherNet/IP 10/100 Mbits/s intégré.

Il peut Fournir 8 Ko de mémoire (4 Ko de programme

utilisateur et 4 Ko de données utilisateur).

Ce dernier permet l'accéder, de contrôler et de programmer à partir de n'importe quelle

connexion Ethernet.

Il fournit un serveur Web embarqué qui vous permet de configurer les données d'automate à

afficher sous forme de page Web.

Il contient un port combiné RS-232/RS-485 isolé pour la communication série et en réseau.

il permet de contrôler et de modifier les données d'automate via un écran LCD embarqué

39


il est compatible avec les modules d'E/S d'extension MicroLogix 1762 (jusqu'à quatre modules

par automate)

MicroLogix 1400

Il a la même marque que le MicroLogix 1100, mais il a plus de

fonctionnalités.

Son port Ethernet fournit une capacité de serveur Web, de

messagerie et la prise en charge du protocole DNP3

Il contient un écran LCD intégré avec rétro-éclairage qui vous

permet d'afficher l'état de l'automate et des E/S

Il permet d'étendre les fonctionnalités d'application grâce à la prise en charge d'un maximum

de sept modules

Il a jusqu'à six compteurs rapides de 100 kHz embarqués.

Il admet deux ports série avec la prise en charge des protocoles DF1, DH-485, Modbus RTU,

DNP3 et ASCII

Son mémoire programme utilisateur de 10 Ko de mots et son mémoire de données utilisateur

de 10 Ko de mots)

Il a jusqu'à 128 Ko pour l'archivage des données et 64 Ko pour les recettes

Choix d’un relais

Le choix d’un relais impose dans un premier temps la connaissance de la protection désirée

ainsi quelques caractéristiques électriques telles que la puissance…

Relais MM200

C’est un relais de protection des moteurs en basse tension, qui se

trouve par exemple dans le départ 660DOL30

Communications

• Il permet une mise en réseau par RS485

• Il supporte plusieurs protocoles : ModBus RTU - ODVA DeviceNet

et Profibus.

40


Interface utilisateur

• Il contient un panneau de configuration en option avec les boutons poussoirs de commande et

LED indicateurs de l'état

• Il inclut le logiciel de configuration enerVista MM200 pour de simple programmations et la

récupération de système ou des informations de voyage

Relais MM300

C’est un relais de protection des moteurs, il se trouve par

exemple dans le départ 660DOL31

Communications

• Il a des interfaces réseau - deux fils RS485, RJ45

Ethernet

• Il supporte plusieurs protocoles (Modbus RTU, Modbus

TCP / IP, Profibus, DeviceNet ODVA conforme)

•il a comme ports de programmation - USB, RS485

Interface utilisateur

• Il contient un panneau de contrôle avec 12 LED indicateurs d'état, de contrôle et de moteur

• Il a une IHM dotée d'un écran graphique couleur, d’un port de programmation USB et des

touches de commande du moteur.

FlexLogix

Le FlexLogix, qui fait partie de la famille automates Logix,

fournit un petit système, puissant et rentable repose sur les

composants suivants:

Un automate FlexLogix1794-L34 disponible en 512 Ko de la mémoire utilisateur.

Un automate FlexLogix qui prend en charge les instructions Logix.

Un FLEX qui fournissent des entrées /sorties montés sur un rail DIN compact.

41


Il fournit une communication sur la norme-basé ControlNet, DeviceNet ou EtherNet / IP,

ainsi il permet l'insertion de cartes filles pour un maximum de 2 réseaux (par exemple, un pour

DeviceNet et un autre pour EtherNet / IP)

Relais SEL

Le relais de protection de ligne SEL-751A est la bonne solution pour la

protection industrielle, avec des I/O d’options flexibles, d’un montage facile,

et d’un paramétrage rapide.

Il fournit une protection d'alimentation complète, tel que la surintensité, la

surtension, la sous-tension, et des éléments de fréquence. La mise à niveau de

la protection est facile, sans couper ou de percer des découpes existantes

avec un petit facteur de forme et adaptateurs de montage multiples. Il s'intégré

rapidement à base de communications à la norme IEC 61850, tel que miroir Bits, DeviceNet,

et d'autres protocoles

Nemo 96

C’est un panneau de 96x96mm qui a des multifonctions qui permettra de mesurer et afficher

les paramètres électriques monophasés ou triphasés via un écran LCD de 4 lignes. Des sorties

analogiques en option et communication RS485 sont également disponibles, en fonction de la

version utilisée. Une sortie à impulsions sans tension est fournie pour la mesure de kWh.

Tous les modèles seront afficher les paramètres suivants:

Courant par phase

Courant de neutre

Tension, entre phases et entre phase et neutre

Fréquence

Facteur de puissance

Puissance (kW) par phase

Puissance (kW, KVAR)

Max appel de puissance (kW, kVar ou kVA)

La demande de pointe d'alimentation

Kilowattheures avec sortie pulsée

Distorsion harmonique totale (courant et tension)

42


IV. Elaboration des schémas types

L’analyse fonctionnelle est indispensable à effectuer avant d’entamer le dessin des schémas

de puissance, de commande …etc. Cette analyse est basée sur le cahier des charges. Pour les

schémas types, l’analyse fonctionnelle est réalisée par le langage Ladder Logic qui rend le

travail facile et clair pour le tracé et aussi pour la personne qui n’est pas spécialisée dans le

domaine et veut savoir le principe de fonctionnement des schémas.

Pour élaborer une analyse fonctionnelle bien précise et efficace, il faut absolument une étude

bien détaillée et structurée du cahier des charges, afin de répondre à ce dernier sans oublier la

moindre des choses en prenant en compte le fonctionnement électrique et la solution de

supervision adoptée en respectant les spécifications demandés.

Arrivées normale 660ARV30 et secours 660ARV31

Les 660ARV30 et 660ARV31 sont des arrivées inséparables puisque le fonctionnement

d’une dépend de l’arrêt de l’autre.

Constitution du schéma de puissance :

Le schéma de puissance de l’arrivée 660ARV30 est semblable de celle 660ARV31, donc

nous nous concentrons sur l’arrivée normale. il est forcément constitué d’un disjoncteur ACB,

deux transformateurs de courant et de tension associés au relais de protection SEL-751, deux

autres transformateurs ; les valeurs de courant et de tension sont obtenus par un voltmètre et un

ampèremètre ; reliés à l’analyseur de réseau NEMO96.Puisque le régime utilisé est le régime

IT, un contrôleur permanent d’isolement IM400 est nécessaire.

Analyse fonctionnelle du schéma de commande :

Principe de fonctionnement :

Avant d’entamer l’explication du fonctionnement, on veut signaler que le disjoncteur utilisé

est un disjoncteur qui peut avoir 3 positions connecté, test et déconnecté. le fonctionnement

peut être résumé selon 3 cas : l’arrivée 30 en marche, l’arrivée 31 en marche ou le cas de

commuter d’une arrivée à l’autre.

43


Arrivée 660ARV30 en marche :

Dans notre explication, on va se baser sur les actions du disjoncteur soit l’enclenchement,

le déclenchement ou le mode test.

Avant de passer à l’action d’enclenchement il faut que le disjoncteur soit connecté et

une permission de fermeture de la part du SEL et l’upstream(2) est obligatoire. Pour

enclencher, il faut choisir entre deux modes par un commutateur, si ce dernier est local,

l’ordre de fermeture est fait par un autre commutateur. si le mode choisi est à distance,

le SEL qui est responsable de l’enclenchement.

Un ordre soit de la part de l’upstream, de DCS du SEL, ou donner l’ordre par un

commutateur en choisissant le mode local permet le déclenchement du disjoncteur.

Pour tester le disjoncteur, il suffit de choisir le mode local, de switcher à la position test et

qu’il doit être en mode test et n’est pas connecté.

Arrivée 660ARV31 en marche :

Pour le fonctionnement de cette arrivée, il est pareil à l’arrivée normale sauf que dans ce

cas l’arrivée 30 doit être en disfonctionnement.

Commutation d’une arrivée à l’autre:

Dans ce cas les deux arrivées fonctionnent en même temps, cette simultanéité ne prend pas

beaucoup de temps car c’est une étape de transition puisqu’il ne faut pas arrêter le travail pour

changer l’arrivée.

Prenant le cas où l’arrivée 31 est en marche et on veut commuter vers l’arrivée 30.tout

d’abord, On doit s’assurer que l’arrivée secours est en marche en vérifiant que le disjoncteur

associé est fermé et connecté ainsi il faut commuter vers la position désirée grâce à un

commutateur et avoir la vérification de synchronisation à partir du SEL dans ce cas on a

l’enclenchement du disjoncteur de l’arrivée 30, juste après ça le déclenchent de l’arrivée 31 est

effectué.

Le LADDER LOGIC (660ARV30) :

C’est une méthode qui facilite la réalisation des schémas sans oublier aucun détail du cahier

des charges.

44


(2) upstream: voir l’annexe

Enclenchement du disjoncteur

Déclenchement du disjoncteur

Test du disjoncteur

45


Câblage et programmation du relais SEL

Les sorties du SEL sont des informations et des ordres qui assurent la protection de

l’arrivée, ses entrées constituent les états et les mesures que le relais a besoin pour donner un

ordre à base du programme illustré dans la figure suivante.

Permission d’enclenchement

Ordre de déclenchement

Reset du relais

46


Ordre d’enclenchement

Indication de déclenchement

Défaut vers Flex

Défaut vers Micrologix

Vérification de synchronisation

Arrivée du groupe 660ARV32


C’est la même chose que les arrivées 30 et 31 sauf que cette arrivée ne contient pas le relais

SEL

47




C’est l’arrivée du groupe électrogène, son principe de fonctionnement est d’alimenter la partie

la plus critique du tableau dans les cas urgents et débrancher l’autre partie grâce à un couplage

660CPL30. Comme ce qui précède, on peut expliquer la démarche de fonctionnement selon les

actions du disjoncteur.

Pour avoir l’enclenchement, il faut vérifier les conditions suivantes : le panel donne

l’information que le ACB est fermé ainsi, il ne signale aucun défaut pour le

déclenchement, le disjoncteur est connecté aussi, il faut vérifier que le disjoncteur du

CPL30 est ouvert ou n’est pas connecté et enfin la vérification de la synchronisation

doit être effectuée.

Un appui sur le bouton d’urgence, un ordre pour ouvrir le disjoncteur à partir du DCS

ou du panel, et enfin une signalisation de défaut par le relais conduisent au

déclenchement du disjoncteur.

Pour tester le disjoncteur, il faut sélectionner le mode local du commutateur ainsi le

disjoncteur doit être dans la position du test et n’est pas connecté.


L’enclenchement du disjoncteur

Test du disjoncteur

48


Arrivée secours principal 660ARV37


Aucune différence entre ce schéma de puissance et celui de l’arrivée 30.



L’arrivée 660ARV37 représente l’arrivée secours principale qui n’appartient pas à notre

tableau, elle permet d’alimenter trois tableaux qui ne peuvent pas fonctionner simultanément,

comme il est déjà expliqué. De la même façon que les arrivées précédentes on va suivre notre

structure d’analyse.

Un ordre de fermeture par le commutateur ou du part du relais SEL, en additionnant la

permission obtenue par le SEL et l’upstream pour fermer le disjoncteur et finalement,

le disjoncteur qui doit être, bien sûr, dans la position connectée. toutes ces conditions

contribuent à l’enclenchement.

Afin de déclencher le disjoncteur, il suffit d’avoir un ordre par le SEL ou d’après le

DCS ainsi par le choix de la fonction Trip du commutateur.

Les mêmes conditions se répètent pour le mode test, toujours il faut le disjoncteur non

connecté et dans la position test et choisir la fonction test du commutateur.


L’enclenchement du disjoncteur

49



Test du disjoncteur


La permission d’enclenchement

Reset SEL

50




Défaut vers Flex

Défaut vers Micrologix

Couplage 660CPL30

Constitution du schéma de puissance

La différence entre le schéma de puissance de l’arrivée 30, 31 et le couplage 660CPL30

réside dans l’absence de l’équipement NEMO dans ce schéma.

51



Principe de fonctionnement

Le couplage 660CPL30 joue un rôle essentiel, car il permet de résoudre un grand problème

dans les cas urgents. comme d’habitude nous allons suivre la même procédure d’explication :

Pour l’enclenchement du disjoncteur plusieurs choses contribuent dans ce fait. Tout

d’abord il faut sélectionner le mode local du commutateur et donner l’ordre de fermeture

par l’autre commutateur ou choisir le mode à distance et avoir l’ordre de fermeture du

disjoncteur par le relais SEL, après il faut s’assurer que l’arrivée 32 du groupe

électrogène n’est pas connectée, le disjoncteur doit être connecté et enfin l’arrivée 30

ou 31 doit être en fonctionnement puisqu’elle va alimenter le tableau.

Le déclenchement est fait à partir du commutateur en choisissant le mode local ou

encore une commande de déclenchement par le DCS, ou avoir un ordre du relais SEL,

la dernière condition qui doit être vérifiée c’est que le ACB des arrivées 30 et 31 doivent

être ouverts.

Pour le cas du test c’est la même chose, il faut sélectionner le mode local du commutateur, et l’autre doit être dans la position test ainsi le CB ne doit pas être connecté et il faut le positionner dans le test.

Le LADDER LOGIC (660CPL30) :

Enclenchement du disjoncteur

52



Test du disjoncteur


La permission d’enclenchement

Reset SEL

53




Ordre d’enclenchement

Défaut vers Flex

Défaut vers MicroLogix

Départs disjoncteur 660FOL3x et moteur 660DOL3x.

Les départs ne font pas partie de notre travail pour une seule raison, c’est qu’ils sont déjà

prêts, ses schémas de commande sont standards et se différent selon la puissance, par exemple

54


le départ moteur DOL33 fréquenté du relais MM200 a une puissance inférieure à 18.5 KW, et

le départ DOL32 qui utilise le relais MM300 a une puissance entre 55KW et 132KW.

Schémas types élaboré.

Le schéma type est un dossier qui contient toutes les informations associées à un départ ou

une arrivée, tel que le schéma de puissance, le schéma de commande, la nomenclature…etc.

Le travail qu’on a déjà fait spécialement le principe de fonctionnement par le LADDER

LOGIC est dédié pour élaborer les schémas types à l’aide du logiciel AUTOCAD

ELECTRICAL qu’on a assisté pas mal de fois pour connaitre et comprendre le déroulement de

cette étape. Le dossier effectué a pour direction l’atelier de fabrication et aussi il est très efficace

pour le client dans les séances de maintenance ou dans le cas d’un problème.

Exemple de l’arrivée 660ARV30

La page de garde de tous les schémas type indique les informations suivantes : le client, les noms des responsables du projet, le nombre et les dates des modifications effectuées sur le schéma et le type soit une arrivée ou un départ.

Figure 15 Page de garde d'un schéma type:

55


56


- La 2éme page présente le sommaire du schéma type en identifiant chaque page.

- La 3éme page contient le schéma de puissance montré dans la figure ci-dessous.

Le schéma de commande est positionné dans la 4éme page :

Figure 16 : Exemple d’un schéma de puissance

Figure 17 : Exemple d’un schéma de commande

57


Le reste du dossier contient une page de signalisation, qui représente une chose nécessaire chaque action ou un défaut est associé à un voyant pour le signaler, une autre page pour donner une idée sur la distribution des tensions, aussi le câblage des équipements essentiels tel que le relais SEL et dans la dernière page, il y a la nomenclature pour connaitre le matériel utilisé qui sera affiché ci-dessous :

V. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons vu toutes les étapes suivies pour aboutir enfin aux schémas

types qui vont être destinés à l’atelier pour la réalisation. Avant d’entamer la partie qui

concerne l’architecture de la supervision du tableau, des informations préalables sur les

réseaux locaux industriels doivent être expliquées. Le chapitre suivant va nous servir pour

accomplir cette mission.

Figure 18 : Exemple du sommaire

58

iv. RESEAUx locAUx

indUSTRiElS

I. Introduction

Dans ce chapitre, nous allons voir des notions de base sur les réseaux locaux industriels en explicitant les protocoles de communication fondamentaux pour notre étude définie et détaillée dans le chapitre suivant.

II. Connaissances acquises

Définitions

Dans cette partie, on va définir et expliquer des notions générales à propos des réseaux

industriels pour avoir un enchaînement de connaissances qui va permettre de suivre le reste.

Réseau

Un réseau représente un ensemble de moyens qui permettent la communication entre des

processus d'application ou tâches répartis sur des matériels informatiques de tout type. Cet

ensemble est constitué d'au moins un support de transmission pour l'acheminement des signaux,

et de protocoles de communication selon une architecture en couches conforme ou non au

modèle OSI. Il existe deux types de réseaux, industriels et informatiques, pour notre cas nous

nous intéressons au réseau industriel.

59

Chapitre IV : Réseau locaux industriels

Modèle OSI

L’OSI est un modèle standard, proposé par l’ISO, d’une architecture constituée de sept couches, utilisé dans les protocoles de communication.

Nous rappelons brièvement le rôle de chaque couche

La couche physique adapte les signaux numériques au

support de transmission.

La couche liaison de données fiabilise les échanges de

données entre deux stations.

La couche réseau assure la recherche d'un chemin et

l'acheminement des données entre les stations terminales dans un réseau maillé.

La couche transport assure le contrôle de bout en bout entre

les stations terminales.

La couche session synchronise et gère les échanges pour le compte de la couche

présentation.

La couche présentation permet d'accepter des syntaxes différentes pour les données

échangées entre les couches application.

La couche application donne aux processus d'application le moyen d'accéder à

l'environnement OSI. Elle n'a pas de limite supérieure, c'est-à-dire que l'on peut toujours ajouter des services supplémentaires construits sur des services existant déjà.

Réseau industriel

Le réseau industriel joue le même rôle qu'un réseau normal. Le but premier est toujours de

transmettre des informations entre plusieurs machines. Lorsque l'on parle de réseaux, on sous-

entend généralement que les machines sont des ordinateurs. Lorsque l'on parle de réseaux

industriels, il s'agit de faire communiquer des machines qui ne sont plus seulement des

ordinateurs. On fait communiquer des appareils différents tels que des ordinateurs, des

automates programmables, des appareils de mesure,…

Critère de choix d’un réseau

Il existe plus d'une cinquantaine de spécifications de réseau locaux industriels différentes,

dont la comparaison peut reposer sur de nombreux critères techniques et stratégiques tels que:

Critères temporels : vitesse de transmission des données, temps de réaction minimum

avant transmission dans un système multi-maîtres, temps de cycle…

60

Chapitre IV : Reseau locaux industriels

Critères topologiques : longueur maximale avec répéteurs, distance maximale entre

équipements, topologie du réseau (structure du câblage), etc.

Autres critères : modes d'accès au réseau, modèle de coopération (client/serveur,

producteur/consommateur, etc.), gestion des priorités, efficacité du protocole (longueur

data utile / longueur totale trame), reprise (reconfiguration automatique en cas de

défaillance),...

Critères stratégiques divers : position par rapport aux standards, disponibilité

(fournisseurs), évolutivité, domaine d'application typique, compatibilité ou existence de

passerelles avec d'autres réseaux, maintenance,

Réseaux de terrain existants

Dans ce paragraphe, on va citer les réseaux de terrain les plus utilisés dans le marché :

BUS CAN ET VAN

MODBUS

INTERBUS

PROFIBUS DP

PROFIBUS PA

FLEXRAY

FIP WORLDFIP

EIBUS ET KNX

LONWORKS

SERCOS

ETHERCAT

POWERLINK

III. Les réseaux locaux utilisés

Modbus :

Définition

MODBUS est un protocole de communication non-propriétaire, créé en 1979 par Modicon,

utilisé pour des réseaux d'automates programmables, relevant du niveau 7 du Modèle OSI. Il

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

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

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

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


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

http://fr.wikipedia.org/wiki/FIP_(Factory_Instrumentation_Protocole

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

http://fr.wikipedia.org/wiki/KNX_(standard

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

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

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

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

61


fonctionne sur le mode Client / Serveur. Il est constitué de trames contenant l'adresse du serveur

concerné, la fonction à traiter, la donnée et le code de vérification d'erreur appelé contrôle de

redondance cyclique. Ce protocole a rencontré beaucoup de succès depuis sa création du fait de

sa simplicité et de sa bonne fiabilité. Un regain d'intérêt lui confère un certain avenir depuis son

encapsulation dans les trames Ethernet grâce à MODBUS over TCP/IP.

La liaison de Modbus est le half duplex, c’est un canal bidirectionnel qui permet de

transporter les informations dans les deux sens, mais pas simultanément.

Principe d’adressage :

Le Modbus est un protocole de communication hiérarchisé : Un maitre Des esclaves.

Les abonnés du bus sont identifiés par des adresses attribuées par l’utilisateur. L’adresse de

chaque abonné est indépendante de son emplacement physique. Ces adresses vont de 1 à 64 et

ne doivent pas obligatoirement être attribuées de manière séquentielle. Deux abonnés ne

peuvent avoir la même adresse. Il existe deux cas d’adressage :

62


Echange maitre vers un esclave :

Le maître interroge un esclave de numéro unique sur le réseau et attend de la part de cet esclave

une réponse. Deux esclaves ne peuvent pas dialoguer ensemble.

Echange maitre vers tous les esclaves :

Le maître diffuse un message à tous les esclaves présents sur le réseau, ceux-ci exécutent

l’ordre du message sans émettre une réponse.

Structure du message :

Le maitre envoie un message constitué de la façon suivante :

63


Format général d’une trame :

Deux types de codage peuvent être utilisés pour communiquer sur un réseau Modbus. Tous

les équipements présents sur le réseau doivent être configurés selon le même type.

Type ASCII :

Chaque octet composant une trame est codé avec 2 caractères ASCII.

LRC : C’est une technique simple pour la détection des erreurs, son principe est de protéger

l’ensemble des bits de même rang de tous les caractères, on obtient alors un code de protection

sur 7 bits puisque le code ASCII étant défini sur 7 bits.

Type RTU :

Figure 19 : la composition d’une trame en mode ASCII

64


La trame ne comporte ni octet d’en-tête de message, ni octets de fin de message, chaque

octet composant une trame est codé sur 2 caractères hexadécimaux.

CRC : Cycling Redundancy Code est un outil qui permet de détecter les erreurs de

transmission ou de transfert des données. Un code polynômial est basé sur l’utilisation d’un

polynôme générateur connu à l’avance par à la fois l’émetteur et le récepteur du message. Les

polynômes manipulés sont binaires : tous les coefficients sont 0 ou 1.

Remarque :

Le mode ASCII permet d’avoir des intervalles de plus d’une seconde entre les différents

caractères sans que cela ne génère d’erreurs, alors que le mode RTU permet un débit plus élevé

pour une même vitesse de transmission, c’est pour cette raison le mode ASCII est quasiment

tombé en désuétude.


Le maître s’adresse à l’esclave dont l’adresse est donnée dans le champ prévu à cet effet.

Le code fonction indique à l’esclave le type d’action à réaliser. Le champ de données est codé

sur n mots en hexadécimal de 00 à FF, soit sur n octets.

Selon le code fonction, le champ de données contient diverses informations

complémentaires permettant à l’esclave de décoder le message. Dans le cas du mode RTU, le

champ contrôle d’erreur CRC contient une valeur codée sur 16 bits. Le contrôle de parité peut

dans certains cas être supprimé car d’autres contrôles d’échanges sont mis en œuvre (cas du

contrôle CRC encore appelé contrôle par Checksum)

L’esclave renvoie sa réponse, il place sa propre adresse dans le champ adresse afin que le

maître puisse l’identifier. Il utilise ensuite le champ fonction pour indiquer si la réponse contient

une erreur. Pour une réponse normale, l’esclave reprend le même code fonction que celui du

message envoyé par le maître, sinon il renvoie un code erreur correspondant au code original

avec son MSB à 1. Le champ de données contient diverses informations dépendant du code

fonction. Le champ contrôle d’erreur contient une valeur codée sur 16 bits. Cette valeur est le

résultat d’un CRC calculé à partir d’un message.

Figure 20 : la composition d’une trame en mode RTU

65


Support de transmission

Avant et après chaque message, il doit y avoir un silence équivalent à 3,5 fois le temps de

transmission d’un mot.

L’ensemble du message doit être transmis de manière continue. Si un silence intervient en

cours de transmission de plus de 1,5 fois le temps de transmission d’un mot, le destinataire du

message considérera que la prochaine information qu’il recevra sera l’adresse du début d’un

nouveau message.

Le protocole MODBUS peut être implémenté :

sur une liaison série asynchrone de type RS-232, RS-422 ou RS-485, avec des débits et sur

des distances variables ; on parle alors de MODBUS over Serial Line;

via TCP/IP sur Ethernet ; on parle de MODBUS over TCP/IP ;

via ModBus Plus qui est un réseau à passage de jetons à 1 Mb/s, pouvant transporter les

trames Modbus et d'autres services propres à ce réseau.

Une liaison multipoints de type RS-485 relie client et serveurs via une paire différentielle

qui permet un débit élevé (jusqu'à 10 mégabits par seconde) sur une distance importante (jusqu'à

1 200 m). Elle ne dispose que de 2 bornes qui alternativement passent les données dans un sens

puis dans l’autre.

Profibus

Définition

Profibus est un type de bus de terrain propriétaire, répondant aux besoins d’un large éventail

d’applications dans les domaines du manufacturier et du process. Son universalité et son

ouverture sont garanties par les normes européennes EN 50170, EN 50254 et international

IEC61158. Il autorise le dialogue de matériels multi constructeurs, sans passer par des

interfaces. Il se prête aussi bien à la transmission de données exigeant des actions réflexes, en

Message du maître Délai de 3.5 fois le tempsde transmission d'un mot

Réponse de l'esclave Délai de 3.5 fois le temps

de transmission d'un mot

Figure 21 : les délais entre deux mssages

http://fr.wikipedia.org/wiki/RS-232

http://fr.wikipedia.org/wiki/EIA-422


http://fr.wikipedia.org/wiki/TCP/IP


http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9bit_binaire

66


des temps de réaction très courts, qu’aux échanges de grandes quantités d’informations

complexes.

Différents profils de Profibus :

Profibus se décline en deux protocoles de transmission.

profils de communication, aux fonctions bien ciblées : DP et FMS. De même, selon

l’application, il peut emprunter trois supports de transmission ou supports physiques

(RS 485, CEI 1158-2 ou fibre optique).

profils applicatifs définissent, pour chaque type d’équipement, le protocole et la

technique de transmission adaptés à l’application. Ils s’attachent également à préciser

le comportement des équipements, indépendamment de leur constructeur.

Profils de communication :

Ces profils ont pour objet de définir la façon dont les données sont transmises en série par

l’utilisateur, sur un même support physique.

Profibus DP

Cette variante PROFIBUS dont la vitesse de transmission des données est optimisée et dont

le câblage est peu coûteux est conçue spécialement pour la communication entre des automates

et des appareils de terrain décentralisés avec des temps de réaction ultrarapides. il est

parfaitement adapté pour les commandes directes. Le PROFIBUS-DP peut remplacer une

transmission parallèle conventionnelle à 24 V ou 0/4-20 mA. Il est parfaitement adapté pour les

commandes directes :

Des appareils de terrain intelligents, tels que départs-moteurs, entraînements,

analyseurs, régulateurs industriels ou consoles

Des périphériques décentralisés : Remote I/O telles que ET 200M, ET 200iSP ou ET

200S.

Profibus FMS:

C’est un Profil universel, il excelle dans les tâches de communication exigeantes et

s’accompagne de multiples fonctions applicatives évoluées gérant la communication entre

équipements intelligents. Soumis toutefois à l’évolution du PROFIBUS et à la percée du monde

67


TCP/IP au niveau cellule, force est de constater que le profil FMS est appelé à jouer un rôle de

moins en

Techniques de transmission :

RS485 :

Elle embrasse tous les domaines qui nécessitent une vitesse de transmission élevée et une

technique d’installation simple et bon marché. On utilise une paire de câbles en cuivre, torsadée

et blindée. La structure du bus permet la connexion et la déconnexion de stations sans

répercussion ou bien la mise en service pas à pas du système. Les extensions ultérieures n’ont

aucune influence sur les stations déjà en service. On peut choisir la vitesse de transmission dans

une plage comprise entre 9,6 kbit/s et 12 Mbit/s. La vitesse est choisie lors de la mise en service

du système, ce sera la même pour tous les appareils du bus.

Fibre Optique :

La fibre optique, synonyme d’excellente immunité aux parasites et de longues distances.

Profils applicatifs

Les profils applicatifs de PROFIBUS décrivent l’interaction du protocole de

communication avec la technique de transmission utilisée. Ils définissent également le

comportement des équipements de terrain sur PROFIBUS. Au premier rang de ces profils «

métier » figure PROFIBUS-PA, qui décrit les paramètres et les blocs de fonctions

d’instruments de process tels que transmetteurs, vannes et positionneurs. D’autres profils sont

dédiés à la variation électronique de vitesse, à la conduite et à la supervision (IHM), et aux

codeurs avec, dans chaque cas de figure, la double mission d’établir des règles de transmission

indépendantes du fournisseur et de définir le comportement de chaque type d’équipement.

Profibus PA :

Dans l'industrie des procédés, l'utilisation du PROFIBUS PA qui permet simultanément la

transmission numérique des données et l'alimentation en énergie des appareils de terrain par un

câble bifilaire et la technique de transmission MBP est optimale pour intégrer directement des

appareils tels que les actionneurs pneumatiques, les électrovannes ou les capteurs de mesure et

d'analyse. Malgré la vitesse de transmission relativement faible de 31,25 Kbits/s, le temps de

communication type d'un transmetteur n'est que d'environ 10 ms. Il est donc possible de réaliser

68


presque toutes les applications types de l'industrie des procédés, même lorsque les installations

sont très étendues. Le PROFIBUS PA est réalisable en topologie linéaire, arborescente ou en

anneau avec des câbles en antenne de grande longueur (jusqu'à 120 m). L'alimentation et

l'adaptation de la vitesse de transmission du PROFIBUS DP vers le PROFIBUS PA est assurée

par des coupleurs DP/PA ou des liens DP/PA.

Principe de fonctionnement de profibus :

PROFIBUS spécifie les caractéristiques techniques d’un bus de terrain série destiné à

interconnecter des automatismes numériques répartis aux niveaux terrain et cellule. Ce réseau

multi-maître autorise l’exploitation conjointe de plusieurs systèmes d’automatisation, de

développement et de visualisation avec leur périphérie décentralisée, sur un même câble. A

cette fin, PROFIBUS distingue des équipements maîtres et des équipements esclaves.

• Les maîtres ou stations actives pilotent la transmission de données sur le bus. Un maître peut

librement émettre des messages sous réserve d’obtenir le droit d’accès au réseau (jeton).

• Les esclaves ou stations passives sont des équipements périphériques (blocs d’E/S, vannes,

entraînements et transmetteurs de mesure) qui n’ont pas le droit d’accéder au bus. Leur action

se limite à l’acquittement des messages reçus ou à la transmission de messages sur une

demande du maître. N’exploitant qu’une partie minime du protocole, leur mise en œuvre,

s’avère des plus économiques.

Devicenet

Définition

DeviceNet est un système de réseau utilisé dans le domaine de l'automatisation de

l'interconnexion des dispositifs de commande pour l'échange de données. Il utilise

Controller Area Network comme la technologie de base et définit une couche

d'application pour couvrir une gamme de profils de périphériques. Les applications

typiques incluent l'échange d'informations, les dispositifs de sécurité, et les grands

réseaux de contrôle des E / S. Controller Area Network Solutions.

Controller Area Network ou bien bus CAN est un bus système série très répandu dans

beaucoup d'industries, notamment l'automobile. Il a été normalisé avec la

69


norme ISO 11898. Il met en application une approche connue sous le nom

de multiplexage, et qui consiste à raccorder à un même câble un grand nombre

de calculateurs qui communiqueront donc à tour de rôle. Cette technique élimine le

besoin de câbler des lignes dédiées pour chaque information à faire transiter.

Caractéristiques

Parmi les caractéristiques du Devicenet :

Il donne une solution économique pour la mise en réseau d'équipements manufacturiers

Il permet le couplage et l'acheminement transparents entre les réseaux EtherNet/IP™,

ControlNet™ et autres réseaux CIP (Commun Industrial Protocol)

Il permet la réduction des coûts de maintenance grâce au diagnostic et au remplacement

automatique des équipements (ADR)

Il minimise le temps d'arrêt grâce à la détection précoce des problèmes de performance du

système

Il prend en charge les applications standards et les applications de sécurité sur un seul fil

IV. Conclusion

Après avoir eu un bagage assez suffisant en ce qui concerne les protocoles de

communication en connaissant les avantages et le principe de chaque protocole explicité dans

ce chapitre, on va consacrer le chapitre suivant pour l’étude de l’architecture de supervision

proposée.

v. SolUTion dE lA SUpERviSion

I. Introduction

Dans ce chapitre, on va expliquer le principe de l’architecture de supervision proposée par

l’équipe de travail, en identifiant ses inconvénients qu’on va essayer de trouver des solutions

essentiellement pour le problème majeur qui est le temps pour qu’une information soit affichée.

II. Exigences du client

La dernière phase du travail déjà entamé est de faire la supervision du tableau électrique réalisé

en prenant en considération les impératifs de la sécurité qui permettent de réagir le plus

rapidement possible face aux problèmes pour éviter un arrêt de production. Pour respecter le cahier

des charges, on est censé faire une architecture qui permet la communication entre les équipements

constituant le tableau et l’administrateur par une interface homme machine HMI avec un temps de 1

ms pour l’affichage des information sur l’interface d’une part et une redondance en profibus

d’autre part de telle sorte, il faut avoir 2 ports profibus à partir du Data concentrator vers le DCS.

III. Etude

Architecture proposée

Après l’étude du cahier des charges et beaucoup de recherches, l’équipe de travail propose cette

solution qui va utiliser deux protocoles essentiels qui sont le Modbus et forcement le Profibus

demandé par le client :

71

Chapitre V : Solution de la supervision

Dans un premier temps, suivant l’exigence du client, la communication entre les

équipements et le DCS se déroule de la façon suivante. Dans notre choix du matériel on a choisi

des équipements qui supportent le protocole profibus, les relais de protection des moteurs

MM200 et MM300 ne constituent pas un problème mais des autres équipements tel que les

disjoncteurs posent une entrave puisqu’ils ne supportent pas le protocole d’où l’utilisation d’un

équipement appelé le FlexLogix qui a comme des entrées des informations sur le statut du

disjoncteur, et comme des sorties les commandes de la part du DCS comme le déclenchement.

Le transport des informations se fait par une carte intégré dans le FlexLogix qui convertit les

contacts secs en des données qui vont être transmises par le profibus.

Pour la supervision à partir du PC industriel, le principal protocole utilisé est le Modbus.

Afin de communiquer entre les relais MM300 et le switch on va exploiter le Modbus TCP/IP

puisque cet équipement nous permet cette utilisation. Le protocole dédié pour la communication

entre les relais MM200 et l’automate MicroLogix est le Modbus RTU, ces données sont

transférés par le Modbus TCP/IP de l’automate vers le switch. Pour le cas des équipements qui

ne supportent pas des protocoles de communication comme les disjoncteurs on va se servir des

entrées de l’automate comme des états des disjoncteurs. La figure ci-dessous représente d’une

manière générale les protocoles utilisés.

Figure 22 : principe de l'architecture utilisée

72


La figure ci-dessous illustre L’architecture finale de la supervision du tableau 02 E-EB40,

avec tous ses équipements, qui est réalisée à l’aide du logiciel Autocad Electrical

Inconvénients

La solution proposée dans l’avant paragraphe présente plusieurs contraintes, qui ne

satisfont pas le client. La redondance qui n’est pas respectée à cause du matériel qui ne contient

pas deux cartes de profibus, ainsi le temps de transfert des données non conforme au cahier

des charges qui nous a été affectée pour trouver des solutions afin de le réduire.

Problématique :

Le problème majeur se concrétise dans le temps de l’affichage des données dans le PC

industriel car ce temps, qu’on est censé à le calculer, ne répond pas au besoin du cahier des

charges. Pour minimiser ce temps, on peut le répartir en fait en deux temps. Le temps de

scrutation du programme dans l’automate et le temps de rafraîchissement qui est entre

l’automate et le relais, qu’on va se concentrer à l’étudier puisqu’il prend plus de temps

Figure 23: Architecture de supervision

73


Dans cette architecture La communication entre les relais et l’automate se fait par le

protocole de communication Modbus RTU implémenté sur la liaison série RS485, chaque

automate communique avec six relais et chaque relais doit envoyer 9 fois un mot de 16 bits

Calcul du temps de rafraîchissement de l’architecture proposée

Le temps de rafraichissement peut être calculé à partir de la somme des temps nécessaires

pour la communication entre l’automate et les six relais, qu’on peut l’exprimer sous la relation

ci-dessous.

Trafraichissement = 6 x 9 x Ttrame (1)

Donc pour calculer ce temps, il faut tout d’abord connaitre le temps fait pour l’envoi d’une

trame qui dépend de deux facteurs essentiels : la vitesse de transmission et le nombre de bits

transmis par trame, avec le mot transmis qui est de 16 bits et la vitesse est égal à 9600 bits/s.

Calcul de T t ra me

Comme nous avons déjà expliqué dans le chapitre précédent, la trame pour le protocole

Modbus RTU est constitué de : Start qui est un silence égal à 3.5 le temps de transmission

d’un mot, de l’adresse, la fonction, les données, le CRC et le END qui ont 8 octets dans la taille.

Donc

Ttrame = 3.5 x Tmot + 4 x Tmot (2)

Figure 24 : nombre de relais pour un automate

74


Avec

Tmot = ��

�� = 1.67 ms (3)

Donc

Ttrame = 3.5 x 1.67 + 4 x 1.67 = 12.525 ms

Calcul de Tr

D’après la relation (1), on trouve

Tr = 6 x 9 x 12.525 =676.35 ms >> 1ms

Comme nous avons montré le temps de rafraîchissement est très élevé de ce qui est demandé

dans le cahier des charges

IV. Optimisation du temps de rafraîchissement Tr

Vitesse de transmission

Puisque le nombre de bits est fixé d’avance et ne peut pas être changeable. Il nous reste à

jouer que sur le facteur de la vitesse de transmission qui à son tour dépend de la distance.

Puisque la distance entre l’automate et les équipements est courte, le choix de la vitesse la plus

élevée et adaptée pour le MM200 et le Micrologix 1100 ne pose pas de problèmes. la vitesse

qui sera choisie est 19200 bits /s car le MM200 a une vitesse jusqu’à 115 Kbits/s mais le

Micrologix 1100 a pour vitesse maximale 19200 bits /s.

75


D’après la relation (2), on a :

Tmot = ��

��= 0.833 ms

La relation (3) nous donne :

Ttrame = 6,25 ms

Remplaçons dans la relation (1) :

Tr = 337,365ms

On voit bien le temps qui est diminué à peu près la moitié, mais on n’a pas encore atteint ce

qui est désiré d’où, on va essayer de trouver d’autres solutions.

Changement du protocole de communication

Puisque on n’a pas pu atteindre le résultat désiré, on va essayer de changer le protocole de

communication Modbus RTU par un autre.

Utilisation du protocole Devicenet :

Parmi les protocoles que peut être supportés par le MM200 est le Devicenet, qui est un

protocole très puissant et qui a plusieurs d’avantages comme nous avons déjà expliqué. Ce

protocole va résoudre le problème, mais l’inconvénient c’est que l’emplacement de la carte

Devicenet a le même emplacement que le profibus, solution qu’on ne peut pas discuter puisque

le protocole profibus est imposé.

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Utilisation des relais MM300

Cette solution consiste à remplacer les relais MM200 par les relais MM300, car ces derniers

supportent le protocole Modbus TCP/IP, qui va nous permettre de ne pas utiliser la carte insérée

dans l’automate pour la communication Modbus RTU et d’éliminer ce problème du temps, mais

l’inconvénient réside dans le coût élevé de la solution et la grande dimension de ces relais par

rapport aux relais MM200 qui va nous mener à changer tous les dimensions du tableau.

Ajout des automates

Puisque on a utilisé la vitesse maximale de transmission et on n’a pas atteint le résultat voulu.

On va jouer sur le nombre de relais communiquant avec un seul automate. Dans cette

architecture, chaque automate communique avec six relais, on propose d’avoir seulement trois

relais pour un automate. Donc, le temps Tr calculé va être divisé sur deux.

Tr = 168,682ms

On a pu optimiser ce temps le plus possible, malgré toutes les contraintes affrontées.

V. Déviation

Après toute l’analyse et l’étude élaborée, il est clair qu’il n’y a pas d’autres solutions car on

a des limitations techniques au niveau du matériel, c’est pour cette raison on va se contenter

du temps atteint dans la dernière solution puisque la société cherche toujours la solution la

moins coûteuse.

VI. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté plusieurs solutions pour résoudre le problème de

temps. Même si on a donné des solutions efficaces qui éliminent ce problème, la société ne veut

pas changer le matériel utilisé, donc la dernière solution reste qu’on a expliqué auparavant reste

la plus optimale

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Ce travail qui s’inscrit dans le cadre du projet de stage technique « assistant d’ingénieur »

consiste à une étude bien détaillée pour la réalisation d’un tableau électrique avec son

architecture de supervision.

Nous avons présenté notre démarche suivie pour finaliser ce projet, en analysant le cahier

des charges imposé, ainsi en comprenant le principe de fonctionnement, passant par choisir le

matériel appropriée et établir l’analyse fonctionnelle grâce au Ladder Logic qui est un outil

efficace pour traiter le moindre détail.

Nous avons également présenté l’architecture de supervision, en donnant des solutions

pour résoudre le problème de temps d’affichage des données sur le PC industriel. Même si on

n’a pas pu atteindre la valeur de temps désiré dans le cahier des charges, mais la solution

sélectionnée reste un bon choix qui peut être utilisée puisque on a des limitations techniques

du matériel, et la société ne veut pas le changer.

A faute de temps, nous regrettons, qu’on n’a pas la chance de se déplacer à Jorf lasfar pour

assister aux essais et la mise en service de ce tableau. Sur l’aspect formation, nous pouvons

confirmer que la réalisation de ce projet au sein de CENTRELEC, nous a donnée

l’opportunité de se familiariser avec l’environnement de travail de l’ingénieur qui est

totalement différent à l’école. Donc ce stage représente pour nous, une expérience

professionnelle très riche et fructueuse dans le domaine électrique.

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Rockwell Automation Allen-Bradley « FlexLogix Selection Guide»

Rockwell Automation Allen-Bradley « MicroLogix 1100 Programmable Controllers,

User Manual »

Rockwell Automation Allen-Bradley « MicroLogix 1400 Programmable Controllers,

User Manual »

Digital Energy Multilin« MOTOR MANAGEMENT SYSTEM MM200 low voltage

motor protection and control »

Digital Energy Multilin« MOTOR MANAGEMENT SYSTEM MM300 low voltage

motor protection and control »


http://www.myeleec.fr/explorer/Syst%C3%A8mes/Dossier%20technique%20TGBT/

Documentation%20p%C3%A9dagogique/R%C3%A9seaux%20de%20terrain/Profibu

s.pdf

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

http://www.acgrenoble.fr/ecole.entreprise/CRGE/cteressources/modbus/Protocole_Mo

dbus.pdf

http://mt.schneider-electric.be/Main/Sepam/ANSI/Code_ANSI_FR.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/DeviceNet

Rapport de stage en 2014_CENTRELEC

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