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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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DEDICACE
A mon Père et à ma
Mère,
En témoignage de ma sincère reconnaissance pour
tous les efforts consentis dans l'accomplissement de mes études.
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Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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REMERCIEMENTS
Ce travail n'est pas l'accomplissement d'une seule personne
mais de plusieurs qui ont aidé de près ou de loin. C'est pour
cela que je voudrais témoigner ma gratitude envers toutes ces personnes.
Nous les prions de trouver ici l'expression de nos sincères
remerciements. Sans être exhaustif, nous voudrions nommer parmi elles
:
Monsieur COULIBALY TIEGBE, Directeur de l'Usine
SANIA Cie.
Messieurs KOFFI EUGENE, KOUASSI
ALLALI, AKELE ARRA, SAHOURE MATHIEU, ZAMBLE
pour leur soutien dans l'accomplissement de ce mémoire de fin
d'étude. Monsieur KACOU MATHIEU, Chef de
Département Utilités, notre maître de stage, pour son
assistance et ses nombreux conseils malgré sa lourde charge de
travail.
Mes remerciements vont également à l'endroit du
corps professoral du département Génie Electrique et Electronique
(GEE) de l'INP-HB pour l'encadrement pédagogique que
nous avons reçu.
J'adresse une mention spéciale à M.KASSI
SIMON, mon encadreur pédagogique pour le suivi véritable
et les précieux conseils qu'il m'a prodigués.
J'exprime aussi ma reconnaissance à la Direction de
l'Ecole Supérieure d'Industrie (ESI) et celle de l'Institut National
Polytechnique Félix Houphouët Boigny (INP-HB) pour toutes ces
années d'intenses formations.
A mes oncles MAHAMADOU TRAORE et
ABDOULAYE TRAORE, j'adresse mes remerciements pour leurs
soutiens durant mes études,
A mes chers parents, j'adresse ma reconnaissance
pour l'effort consenti à ma scolarisation, A tous ceux qui m'ont
aidé d'une façon ou d'une autre jusqu'à ce jour.
J'adresse enfin ma reconnaissance à tous mes amis de
classe et à toute la filière INGENIEUR
Electrotechnique.
II
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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AVANT-PROPOS
La formation d'ingénieur se veut, de par sa
dénomination et son esprit, être la recherche permanente d'une
élite apte à relever le pari du progrès technique.
L'Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny de
Yamoussoukro (INP-HB) ne reste pas en marge de cette réalité.
Né du décret numéro 96-678 du 04
Septembre 1996, portant sur la restructuration des grandes écoles de
Yamoussoukro, L'INP-HB résulte de la fusion de l'INSET (Institut
National Supérieur de l'Enseignement Technique), de l'ENSTP (Ecole
Nationale Supérieure des Travaux Publics), de l'IAB (Institut Agricole
de Bouaké), et de l'ENSA (Ecole Nationale Supérieure
d'Agronomie).
Héritier d'un passé glorieux, l'INP-HB
apparaît aujourd'hui comme le pôle d'attraction de toute l'Afrique
de l'Ouest sur le plan universitaire. Il regroupe désormais, en son
sein, sept(7) grandes écoles que sont :
· l'Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des
Cadres : EFCPC
· l'Ecole Préparatoire : EP
· l'Ecole Supérieure des Mines et de Géologie
: ESMG
· l'Ecole Supérieure des Travaux Publics : ESTP
· l'Ecole Supérieure d'Agronomie : ESA
· l'Ecole Supérieure de Commerce et d'Administration
des Entreprises : ESCAE
· l'Ecole Supérieure d'Industrie : ESI
Cette dernière école, dont nous sommes issus,
dispense deux cycles de formation de trois (3) ans que sont le cycle DUT
(Diplôme Universitaire de Technologies) et le cycle Ingénieur. Du
cycle Ingénieur, sont issus des diplômés dans les domaines
de l'Informatique, de l'Electrotechnique, de la Mécanique, de
l'Energétique, de la chimie, des télécommunications et de
l'Electronique. Dans le souci de parfaire leurs connaissances techniques et de
mieux appréhender les réalités de la vie professionnelle
tout en répondant aux besoins de l'entreprise, l'ESI envoie chaque
année en stage en entreprise ses étudiants en fin de formation
dans le cadre de leur Projet de Fin d'Etude (PFE) pour l'obtention de leur
diplôme.
Tout au long de ce stage de trois(3) mois, un mémoire
devra être rédigé puis soutenu devant un jury. C'est dans
ce contexte que nous avons été accueillis au sein de l'entreprise
SANIA Cie du 01 Septembre au 30 Novembre 2011.
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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TABLE DES MATIERES
DEDICACE I
REMERCIEMENTS II
AVANT PROPOS III
LISTE DES FIGURES VII
LISTE DES TABLEAUX VIII
GLOSSAIRE IX
RESUME X
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE 2
D'ACCUEIL ET DU THEME
I- Présentation du Groupe SIFCA 3
II- Présentation de SANIA 3
III- Présentation du thème 3
III-1 Définition du thème
7
III-2 Intérêt du thème 8
III-3 Cahier de charges 8
III-4 Approche Méthodologique 9
CHAPITRE II : ETUDE DE L'EXISTANT 10
I- Présentation de l'atelier de fabrication des
futs neufs 11
I-1 Chaîne de fabrication des fûts
neufs 11
I-2 La chaîne de recyclage des anciens
fûts 12
I-3 La zone de Filling et conditionnement 12
II- Présentation de la soudeuse SOUDRONIC
12
II-1 Principe 12
II-1-1 Le soudage à courant alternatif
13
II-1-2 Le soudage à la molette 13
II-2 Cycle de soudage 14
II-3 Les paramètres de soudage à
la molette 15
II-4 La constitution de la machine 15
II-5 Description générale 16
II-6 Fonctionnement de la machine 17
III- Etude des différents systèmes de
fonctionnement de la machine 18
III-1 Système de ventilation de
refroidissement 18
IV
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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III-2 Système du motovariateur
III-3 Système de la commande
électronique
III-4 Système de circulation d'air
comprimé
III-5 Système de circulation d'eau
glacée
IV- Les réglages de la soudeuse
|
18
19
19
20
20
|
IV-1 Réglage de la pression de soudage
|
20
|
IV-2 Réglage de la pression de
pré-pointage
|
21
|
IV-3 Réglage de la pression de serrage
|
22
|
V- Schémas existants du coffret de la machine
|
22
|
VI- Limites et perspectives d'amélioration de
l'existant
|
24
|
VI-1 Limites
|
24
|
VI-2 Perspectives d'amélioration
|
24
|
CHAPITRE III : L'AUTOMATISATION DE LA SOUDEUSE
|
25
|
I- Analyse fonctionnelle de la soudeuse SOUDRONIC
|
26
|
I-1 Les effecteurs
|
26
|
I-2 Les actionneurs
|
26
|
I-3 Les Préactionneurs
|
26
|
I-4 Les capteurs
|
27
|
I-5 Grafcet de fonctionnement
|
27
|
II- Identification des entrées et sorties
|
29
|
II-1 Les entrées logiques
|
29
|
II-2 Les sorties logiques
|
30
|
III- Marche de la commande
|
31
|
IV- Proposition de nouveaux schémas
électriques -
|
33
|
IV-1 Schéma de puissance 1
|
33
|
IV-2 Schéma de puissance 2
|
34
|
V- Présentation de l'automate SIEMENS S7-300
|
35
|
V-1 Architecture de l'automate
|
35
|
V-2 Structure interne
|
37
|
V-2-1 Processeur
|
37
|
V-2-2 Modules E/S
|
37
|
V-2-3 Les mémoires
|
38
|
V-2-4 L'alimentation
|
38
|
V-2-5 Les liaisons de communications
|
38
|
V-3 Schémas point de vue automate
|
39
|
V-3-1 Grafcet point de vue automate
|
39
|
V-3-2 Raccordement entrées logiques
|
40
|
V-3-3 Raccordement sorties logiques
|
43
|
V-4 Raisons de choix du SIEMENS S7-300
|
46
|
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
|
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
V-5 Programmation de l'automate SIEMENS S7-300
|
46
|
V-5-1 Description du logiciel STEP 7
|
46
|
V-5-2 Gestionnaire de Projet Simatic Manager
|
46
|
V-5-3 Editeur de programmes et les langages de
programmations
|
46
|
V-6 Paramètres de l'interface PG-PC
|
47
|
V-7 Simulateur des Programmes PLC Sim
|
47
|
V-8 Stratégie pour la conception d'une
structure de programme
|
48
|
V-9 Réalisation du programme
|
49
|
V-9-1 Création du projet dans SIMATIC
|
49
|
V-9-2 Configuration matérielle
|
49
|
V-9-3 Création de la table des
mnémoniques
|
50
|
V-9-4 Elaboration du programme S7
|
50
|
V-9-4-1 Blocs d'organisation OB
|
50
|
V-9-4-2 Blocs fonctionnels (FB), (SFB)
|
51
|
V-9-4-3 Fonctions (FC), (SFC)
|
51
|
V-9-4-4 Blocs de données (DB)
|
51
|
VI- Création du programme de la soudeuse
|
51
|
VI-1 Architecture du programme
réalisé
|
51
|
VI-2 Programmation des blocs
|
52
|
CHAPITRE IV : MISE EN OEUVRE DU PROJET
|
53
|
I- Choix de l'appareillage électrique
|
54
|
II- Liste du matériel
|
58
|
III- Coût et rentabilité du projet
|
59
|
CONCLUSION
|
60
|
BIBLIOGRAPHIE
|
XI
|
ANNEXES
|
XII
|
VI
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Organigramme SANIA Cie-
|
6
|
Figure 2 : Zone remplissage de fûts
|
12
|
Figure 3 : Zone conditionnement
|
12
|
Figure 4 : Soudage à la molette
|
13
|
Figure 5 : Différentes phases de soudage à la
molette
|
14
|
Figure 6 : Cycle de soudage à la molette
|
15
|
Figure 7 : Soudeuse SOUDRONIC
|
16
|
Figure 8 : Circuit pneumatique
|
20
|
Figure 9 : Schéma de puissance existant 1
|
22
|
Figure 10 : Schéma de puissance existant 2
|
23
|
Figure 11 : Grafcet de fonctionnement normal
|
28
|
Figure 12 : Grafcet point de vue commande
|
32
|
Figure 13 : Schéma de puissance proposé 1
|
33
|
Figure 14 : Schéma de puissance proposé 2
|
34
|
Figure 15 : Automate Programmable Industriel SIEMENS
|
35
|
Figure 16 : API S7-300
|
36
|
Figure 17 : Structure interne d'un API
|
37
|
Figure 18 : Grafcet point de vue Automate
|
39
|
Figure 19 : Schéma de raccordement entrées
logiques
|
40
|
Figure 20 : Schéma de raccordement entrées
logiques
|
41
|
Figure 21 : Schéma de raccordement entrées
logiques
|
42
|
Figure 22 : Schéma de raccordement sorties logiques
|
43
|
Figure 23 : Schéma de raccordement sorties logiques
|
44
|
Figure 24 : Schéma de raccordement sorties logiques
|
45
|
Figure 25 : Mode de représentation des langages
basiques de programmation STEP7
|
47
|
Figure 26 : Icône Simatic Manager
|
49
|
Figure 27 : Hiérarchie du programme STEP 7
|
50
|
Figure 28 : Blocs du projet SOUDRONIC
|
51
|
Figure 29 : Extrait du bloc F
|
52
|
Figure 30 : Contenu du bloc d'organisation 1
|
52
|
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Bilan des entrées logiques
|
29
|
Tableau 2 : Bilan des sorties logiques
|
30
|
Tableau 3 : Liste de matériels
|
58
|
VIII
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
GLOSSAIRE
SIGLES AC
|
SIGNIFICATIONS Alternative Current
|
API
|
Automate programmable industriel
|
CEDEAO
|
Communauté Economique Des Etats de l'Afrique de
l'Ouest
|
CPU
|
Central Processing Unit
|
CONT
|
Contact
|
E/S
|
Entrées/Sorties
|
EEPROM
|
Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
|
HW
|
Hardware (matériel)
|
LIST
|
Liste
|
LOG
|
Logigramme
|
MAS
|
Machine Asynchrone
|
N
|
Newton (unité de mesure)
|
PLC
|
Programmable Logic Controller
|
PCMCIA
|
Personal Computer Memory Card International Association
|
PC
|
Personal Computer/Programming Console
|
RS
|
Recommended Standard
|
RAM
|
Read Access Memory
|
ROM
|
Read Only Memory
|
SHCI
|
Société des Huileries de COTE D'IVOIRE
|
T
|
Tonne
|
UEMOA
|
Union Economique et Monétaire Ouest-Africaine
|
VAT
|
Variable Table
|
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
RESUME
Ce mémoire de fin d'étude relate la
rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de l'atelier de fabrication
des fts neufs à SANIA Cie .L'objectif de ce projet est de
réaliser un nouveau schéma de l'armoire électrique de la
machine et d'automatiser à l'aide de l'API SIEMENS S7- 300.Aussi il est
question de proposer de nouveaux schémas du coffret électrique
pouvant faciliter une bonne lecture en cas de maintenance sur la machine. Pour
atteindre ces objectifs ce mémoire comporte quatre chapitres. La
présentation de la structure d'accueil et du theme dans le premier
chapitre, le deuxième chapitre sera consacré à
l'étude de l'existant ce qui nous permettra de nous familiariser avec
les outils nécessaires pour la mise en oeuvre du projet. Ensuite le
troisième chapitre se focalisera sur l'automatisation de la soudeuse
SOUDRONIC.Enfin le chapitre quatre permettra d'effectuer le choix du
matériel électrique et d'évaluer le coüt du projet
ainsi que la rentabilité pour l'entreprise. Tous ces paramètres
entrent alors dans la mise en oeuvre de ce projet de rénovation. Et
cette rénovation participera à l'augmentation de la
productivité de l'entreprise.
Mots dles : SOUDRONIC, automate,
SIMATIC Manager, rénovation, réalisation.
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
|
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
INTRODUCTION
De nos jours, la rénovation des systèmes
industriels relève d'une importance capitale dans le monde industriel.
Et cette rénovation se focalise sur les progrès technologiques
pour être plus efficace. Pour cela, l'automatisation est l'une des
technologies la plus recherchée dans la rénovation des
équipements industriels. Ceci dans le but d'optimiser les
systèmes de production, de fabrication afin de les rendre plus
compétitifs et plus fiables, faciliter la collaboration Homme - Machine.
Le progrès de la technologie nous a permis l'intégration massive
des machines de production et de fabrication dans les entreprises
industrielles.
C'est dans ce cadre que veut s'inscrire l'entreprise SANIA qui
a pour but de maintenir sa place de leader sur le marché ivoirien en
matière d'oléagineux. SANIA cherche toujours à augmenter
sa productivité tout en respectant les normes de qualités
internationales. C'est pourquoi pour accroître son budget sans se
procurer des nouveaux outils de travail, qu'elle a décidé
d'essayer de mener des réalisations sur les ouvrages existants. Et
particulièrement sur les équipements obsoletes mais d'une grande
utilité dans l'entreprise. C'est donc dans cet objectif que l'entreprise
nous a soumis la réalisation d'une étude de rénovation
d'un de ses ouvrages.
Notre tâche est donc de rénover la soudeuse
SOUDRONIC en nous appuyant sur le cahier des charges. Ce travail est
intitulé : « Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs ».
Pour atteindre l'objectif qui nous est assigné, nous
allons d'abord présenter la structure d'accueil puis faire
l'étude de l'existant ensuite l'automatisation de la machine. Pour finir
la mise en oeuvre tout en évaluant le coût et la
rentabilité pour l'entreprise.
1
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
CHAPITRE I
PRESENTATION DE LA
STRUCTURE D'ACCUEIL
ET DU THEME
Le premier chapitre se focalisera
sur la présentation de l'organisme d'accueil ensuite ses domaines
d'activités et son organisation, ainsi présenter notre theme
d'étude.
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
I- Présentation du Groupe SIFCA
Créé en 1964, le groupe SIFCA
(Société
Immobilière et Financière de la
Côte Africaine) est l'un des acteurs
majeurs de l'économie ouest-africaine. Premier groupe privé de la
Côte d'ivoire, il a longtemps dominé l'industrie agroalimentaire
intervenant dans l'hévéa, la canne à sucre et le palmier
à huile. Le groupe est présent dans cinq(5) pays de l'Afrique de
l'ouest, avec plusieurs collaborateurs évoluant dans des
différentes filiales. Il est détenu à 27% par son
associé NAUVU, constitué de
WILMAR et OLAM. [1]
WILMAR est une entreprise agroalimentaire du
droit singapourien, engagée notamment dans la production et la
commercialisation de l'huile de palme.
OLAM, entreprise agroalimentaire basée
à Singapour, engagée lui aussi dans le traitement des produits
agricoles et des ingrédients alimentaires.
Le groupe SIFCA intervient dans plusieurs
domaines:
Caoutchouc naturel, oléagineux, sucre de canne,
l'assurance, l'automobile, les voyages etc... [1]
II- Présentation de SANIA Cie
Société agro-industrielle créé en
2008, SANIA Cie est une filiale du Groupe
SIFCA, spécialisée dans la transformation d'une
huile végétale en huile de table et aussi dans la margarinerie.
SANIA Cie a été par l'association de
NAUVU et SIFCA, joint-venture à parts
entre OLAM et WILMAR. SANIA Cie reprend les
activités d'huile d'UNILEVER et de
l'ex-COSMIVOIRE, essentiellement la production de l'huile de
table. L'oléine, utilisée essentiellement dans l'industrie
agro-alimentaire (huile de palme et margarine), et les sous- produits issus du
raffinage (stéarine et acide gras), utilisé dans l'industrie
cosmétique.
Les marques disponibles chez SANIA Cie sont :
v' Huile de palme : Dinor, Palme d'or
v' La margarine : Saint Avé et Delicia
SANIA Cie comporte en son sein deux(2) grands
sites à savoir SANIA CANAL et SANIA
PORT.
Situé dans la commune de Port Bouët
précisément à la zone industrielle de Vridi, SANIA
CANAL regroupe quatre(4) sites : USINE ; MAC ; SIFMA ; OLEATECH
3
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
SANIA PORT regroupe un seul site qui est SHCI
situé sur la route du Port Autonome d'Abidjan.
+ Activités
A l'usine, l'outil industriel est le raffinage et le
fractionnement de l'huile de palme, la capacité de traitement de l'huile
de palme brute est 1500 tonnes/jour. Ensuite la capacité de l'huile
raffinée (oléine) est 1200 tonnes/jour. Et nous avons la
margarinerie.
MAC et SIFMA, ses sites sont
exclusivement dédiés à la fabrication et au remplissage de
bidons, bouteilles et fûts.
Le site MAC est compartimenté en deux (2)
zones distinctes :
v' Le soufflage pour la fabrication
v' Le remplissage pour le conditionnement
Sur SIFMA, nous avons une chaîne de
fabrication des fûts de 200 litres et de remplissage des fits neufs. L'on
a aussi une chaîne de recyclage des fûts déjà
utilisés pour être utiliser à nouveau. C'est sur ce site
que nous allons effectuer notre étude sur une machine importante dans la
chaîne de fabrication des fûts neufs : La soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs.
Le dernier site SHCI est une station de stockage du produit fini,
l'oléine est stockée pour être exporté vers les pays
clients de l'Afrique de l'Ouest.
+ Perspectives de croissance
La filière palmier à huile de Cote d'Ivoire est
la mieux placée pour répondre aux déficits annuels en
huile alimentaire de la sous-région. Plus de 150 000 tonnes pour
l'UEMOA, 800 000 tonnes pour la CEDEAO.La production ivoirienne actuelle
d'huile brute est d'environ 350 000 tonnes soit 260 000 tonnes d'huile
raffinée. Grâce aux efforts conjugués de toute la
filière, cette production augmente régulièrement.
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
SANIA Cie contribue à la
sécurité alimentaire de l'Afrique de l'Ouest à travers
:
v' La commercialisation en Côte d'Ivoire et dans la
sous-région des 250 000 tonnes d'huile raffinée par an ;
v' Sa raffinerie moderne et de grande capacité, qui permet
de réduire les coûts de production ;
v' Le respect des normes de qualité internationales ;
v' L'acquisition et l'utilisation de moyens de distribution
performants, à l'instant du bateau d'une capacité de 5000 tonnes,
qui approvisionne les ports de la côte OuestAfricaine.
+ Organisation de la structure
5
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
RESS HUMA
PLY
CHAINDEPARTEMEN
GISTIQUE
ECTION
CONTR NTRÔLEGES
T
T
A
Figure 1 : Organigramme SANTA Cie
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
DEPARTEMENT DEPAREMET
SYSTÈ CONTRÔLE DE PROD
LEGAL QSE ET RD COMPABILIE
D'INFORM
6
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
Notre stage s'est effectué au Département
Utilités, précisément au Service Electricité,
Instrumentation et Automatisme. Ce département est chargé des
utilités, c'est-à-dire la gestion de tous les équipements
essentiels au bon fonctionnement de l'usine. Il comporte trois services qui
sont :
v' Service Utilités et traitements des eaux
Il se charge des traitements des eaux (osmoseur, eau de process
et effluents), du reporting des énergies consommées et du
froid.
v' Service Chaudières et Biomasse
Sa principale fonction est la gestion des chaudières et
de la biomasse dans la production de la vapeur à l'usine, la production
d'air comprimé et en charge des groupes électrogènes.
v' Service Electricité, Instrumentation et Automatisme
Le service Electricité, Instrumentation et Automatisme
a pour fonction l'entretien et le suivi de toutes les installations
électriques présentes sur tous les sites de l'entreprise ainsi
que les projets. Pour assurer ses fonctions, il a été
subdivisé en deux sections qui sont :
· La section Electricité
Elle assure les opérations de maintenance,
d'installations électriques des équipements présents sur
tous les sites et aussi des projets de réalisations.
· La section Instrumentation et Automatisme
Elle assure de son côté l'installation ainsi que le
suivi des automates et instruments présents sur les sites.
III- Présentation du thème
III-1 Définition du thème
Le theme soumis à notre étude s'intitule :
« Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de l'atelier de
fabrication des fûts neufs». Il s'agit, en
réalité, de reprendre le schéma électrique du
coffret électrique de la soudeuse en songeant à automatiser la
machine à l'aide d'automate programmable industriel. Ces
opérations vont permettre :
7
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
v' Une bonne lecture du schéma électrique,
en cas de maintenance ou de défaillance sur la machine.
1' Amélioration de la productivité de
l'entreprise en réduisant les coûts de
production (main d'oeuvre, matière,
énergie) et de la qualité de produit.
v' Amélioration des conditions de
travail en supprimant les travaux pénibles et en
améliorant la sécurité des personnes.
v' Augmentation de la production, production
à la chaîne.
v' Augmentation de la disponibilité des
moyens de production en améliorant la maintenabilité.
III-2 Intérêt du thème
La soudeuse SOUDRONIC est une vieille machine de
quarante ans .Elle a été l'objet de plusieurs réparations
et modifications sur les différents parties .Comme la machine est
obsolète, l'on dispose que des schémas non à jour datant
de 1968.L'on a des problèmes pour une bonne exploitation ou
maintenabilité en cas de défaillance. Les temps d'intervention
sont trop longs. Cela a un impact négatif sur la production du fait
d'arrêts répétitifs de fabrication des fûts.
L'utilisation de cette machine est de plus en plus importante
dans la fabrication des fûts neufs pour le conditionnement de l'huile. Du
fait du coüt très élevé d'une nouvelle soudeuse. Le
besoin de rénover cette machine est tres primordial pour l'entreprise.
C'est donc pour répondre aux demandes qui pourraient découler de
ces tendances que SANIA Cie a décidé de rénover la
soudeuse SOUDRONIC. La mise en oeuvre de ce projet va permettre :
+ A SANIA Cie
v' Augmentation de la fabrication des fûts neufs qui ne
fera qu'accroître la production.
v' Etre âpte à répondre efficacement aux
demandes.
+ A l'utiisateur
v' La satisfaction pour la qualité du produit bien
conservé ; III-3 Cahier des charges
Il nous a été donc demandé de
réaliser un nouveau schéma du coffret électrique de
la machine SOUDRONIC et d'automatiser cette machine à l'aide d'un
automate
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Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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programmable SIEMENS S7-300. Ces opérations vont
permettre la facilité d'utilisation de la machine.
III-4 Approche Méthodologique
Pour répondre aux besoins explicités dans le
cahier des charges, nous suivrons la démarche ci-dessous :
v' Faire une étude de l'existant,
v' Ensuite l'automatisation de la soudeuse
SOUDRONIC,
v' Et pour finir la mise en oeuvre du projet.
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Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
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CHAPITRE 2
ETUDE DE L'EXISTANT
Ce chapitre sera
consacré à la présentation de la soudeuse, l'environnement
dans lequel il se trouve .Aussi la relation qui existe entre les
différents éléments constituants de la soudeuse, ainsi le
schéma existant du coffret électrique. Nous ferons une analyse
complète de la machine et passerons aux limites et perspectives
d'amélioration de l'ouvrage.
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Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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I- Présentation de l'atelier de Fabrication des
fûts neufs
L'atelier de fabrication est situé au sein de
SIFMA. Il se divise en trois parties à savoir la
chaîne de fabrication des fûts neufs, d'une chaîne de
recyclage des fûts utilisés pour être opérationnel
à nouveau, et la partie conditionnement de l'huile. Notons que la
chaîne de fabrication et celle du recyclage ont un point commun : le
poste de peinture. La fabrication des fûts commence par la chaîne
de fabrication des fûts en parallèle avec la chaîne de
recyclage des fûts. Les fûts arrivent au poste de peinture, puis
l'on passe à la partie filling et packaging. La matière
utilisée pour la fabrication des fûts est un acier non
allié d'épaisseur un millimètre.
I-1 La chaîne de fabrication des fûts neufs
[2]
La chaîne de fabrication comporte :
> Une table élévatrice hydraulique 5 tonnes
pour le dépôt des feuilles de tôles,
> Une rouleuse spéciale à 5 rouleaux donne la
forme cylindrique,
> Un dispositif semi-automatique d'introduction des viroles
(tôles enroulées) dans la machine à souder,
> Une machine à souder électrique (soudage
à la molette) SOUDRONIC, > Une machine de bordage des viroles en vue
de sertissage,
> Une machine d'expansion des joncs de roulement,
> Un redresseur de viroles destiné à
présenter automatiquement les viroles
en position horizontale en vue des opérations de
sertissage,
> Une sertisseuse double équipée de molettes
spécialement étudiées pour l'obtention du sertissage,
> Une table de manutention pour la sertisseuse avec
butées pneumatiques d'arrêt et de centrage,
> Un poste d'épreuve destiné au contrôle
en chaine de l'étanchéité de l'emballage,
Il y a une presse mécanique (200 T) qui permet de
recevoir l'outil de découpe et emboutissage des fonds et couvercles
de fûts, le dispositif de déchargement automatique
par l'arrière de la presse, une rouleuse pour couvercles à
ouverture. Et un poste de curling qui
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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permet de poser des joints sur les couvercles. Ensuite une
petite presse de (140 T) pour mettre la fermeture sur les couvercles.
I-2 La chaîne de recyclage des anciens
fûts
Cette chaîne importante pour l'entreprise, elle permet
de laver l'intérieur des anciens fts et de redonner la forme initiale
ensuite passer à la cabine peinture pour l'utilisation. Elle comporte
plusieurs machines pour les différents travaux de mise en forme des
anciens fûts. La machine la plus importante de la chaîne est la
débosseleuse. Elle permet la remise en forme des anciens fûts.
I-3 Zone Remplissage et conditionnement
Il s'agit ici du remplissage des fts neufs et recyclés
avec de l'oléine et après l'on procède à un
conditionnement de ses fûts.
Figure 2 : Zone remplissage de fûts Figure 3 :
Zone conditionnement
II- Présentation de la Soudeuse SOUDRONIC
La SOUDRONIC est une machine semi-automatique à souder
à la molette qui est basée sur le principe de soudage par
résistance.
II-1 Principe de la Soudeuse
Ce principe est un soudage autogène, c'est-à-dire
que deux pièces d'un même métal sont soudées sans
utilisation d'un métal d'apport. Le métal est chauffé par
« effet Joule » dû au
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
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passage d'un courant électrique qui traverse les
électrodes et les pièces à assembler au point
de soudage. Simultanément, une pression de soudure est
exercée par l'intermédiaire des électrodes, pour obtenir
l'interpénétration du métal des deux pièces et,
plus souvent, un noyau fondu. Il existe plusieurs types mais ici nous utilisons
le soudage à courant alternatif(AC) à la molette. [3]
II-1-1 Le soudage à courant alternatif
La majorité des machines à souder par
résistance, utilisées actuellement dans l'industrie, met en
oeuvre la fréquence du secteur, soit 50 Hz. Le réglage du courant
de soudage s'effectue par l'ajustage de la puissance électrique au
primaire d'un transformateur, ce réglage étant obtenu en faisant
varier le déphasage entre la tension et le courant. Pour ce faire,
l'intensité du courant est découpée au moyen de deux
thyristors montés tête-bêche, qui assurent la fonction de
gradateur monophasé.
Le courant de soudage au secondaire est réglable
à la valeur maximale en modifiant le déphasage entre le courant
et la tension au primaire du transformateur .Le temps de soudure est
régler en ajustant le nombre de périodes pendant lesquelles
l'intensité passe. [3]
II-1-2 Soudage à la molette
Le soudage à la molette est un soudage à l'aide
des électrodes classiques qui sont ici remplacées par des disques
en cuivre, ou molettes, qui par rotation permettent de faire des soudures par
recouvrement, continues et étanches. La soudure se réalise de
façon progressive et continue, associant serrage des tôles et
passage du courant, sur toute la longueur du cordon à
réaliser.
Figure 4 : Soudage à la molette [3]
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Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Figure 5 : Différentes phases de soudage à la
molette [3]
Ces différentes phases, dont la durée totale
reste dans l'ordre de quelques secondes selon l'épaisseur, sont
rigoureusement temporisées et se déroulent automatiquement. Au
coup par coup, la machine ne réalise qu'un seul cycle et il faut appuyer
sur la pédale pour en réaliser une autre. A la volée la
machine fonctionne d'une manière répétitive, chaque cycle
étant séparé du précèdent par un intervalle
de temps ou temps mort qui permet à l'operateur de déplacer la
pièce à souder. Sa durée détermine ainsi la cadence
du travail.
II-2 Cycle de soudage
Un cycle de soudage comporte donc les phases suivantes,
similaires à celles du soudage par points.
· L'accostage : les deux molettes viennent
serrer, pour accoster la tôle et localiser le courant, les deux
pièces à souder au point de départ ;
· Le soudage : le courant passe,
déclenché par la fermeture du contacteur primaire, et la rotation
des molettes est engagée, créant une liaison continue.
· L'arrêt qui commande
l'écartement des molettes en fin de cordon.
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Figure 6 : Cycle de soudage à la molette [3]
II-3 Les paramètres de soudage à la
molette
Les paramètres du soudage à la molette sont les
suivants :
> Les dimensions des molettes : épaisseur,
circonférence et diamètre ; > Le courant de soudage et la
modulation associée ;
> La vitesse de soudure
> L'effort exercé sur la pièce
Ces paramètres sont liés les uns aux autres et le
réglage d'une opération conduit souvent à un compromis
global. [3]
II-4 La constitution de la Soudeuse SOUDRONIC [3]
Elle est constituée de:
> Un bâti C aux extrémités des paliers
conducteurs transmettant le courant des bras fixes aux molettes tournantes ;
> Un transformateur sec, instantanément et
thermiquement plus puissant, abaisseur de tension, afin de prendre en compte la
dérivation importante du courant à l'arrière et de
supporter le cycle molette donnant lieu à un facteur de marche pouvant
atteindre 50 à 100% ;
> Un moteur d'entraînement (MAS) des molettes qui sert
également la plupart du temps à entraîner la pièce
;
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
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> Un coffret de commande fournissant les temps de cycle de
soudage qui permet de fixer les valeurs dites paramétriques de
l'intensité et l'effort ;
> Un ventilateur assurant le refroidissement du
transformateur de puissance ;
> Un chariot sur lequel sont fixés les bras de
plaquage, les pinces de serrage et d'ajustage de la pièce ;
> Une pédale de démarrage et d'arrêt
d'urgence ;
> Un berceau sur lequel on dépose la virole.
Figure 7 : Soudeuse SOUDRONIC
II-5 Description générale de la machine
[4]
La soudeuse SOUDRONIC est une machine semi-automatique, le
fonctionnement de l'opération de serrage se fait automatiquement. Ainsi
celle de soudage permet d'assurer la réalisation d'un joint de soudure
continu et toujours constante. La vitesse de soudure programmée est
immédiatement atteinte au début de la soudure, ceci grâce
à un dispositif automatique d'avance assistée à
départ accéléré.
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La commande électronique règle le courant de
soudage selon le programme choisi. Au commencement du programme de
l'opération de soudage, le bout de la tôle est fixé par un
point d'attache alors que le chariot est immobile et la modulation de courant
de soudage peut être choisie au moment du démarrage.
Le soudage s'effectue automatiquement dès que la
pédale est actionnée, la tôle est soudée et
éjectée à l'instant où le chariot repart en
arriere. Les opérations partielles, telles que le serrage de la
tôle, le pré-pointage du bout de la tôle, soudage,
détente et recul du chariot à sa position initiale ont lieu
automatiquement. Le travail de l'operateur comprend uniquement l'introduction
de la tôle et l'action sur la pédale.
II-6 Fonctionnement de la soudeuse
La tôle introduit dans le chariot jusqu'à la
butée de l'entremise des barres de guidage et les patins coniques.
Après actionnement de l'interrupteur à pédale, les
segments de centrage à commande pneumatique pressent la tôle dans
le chariot exactement parallèle. Lorsque la pression est atteinte
à l'intérieur des vérins, les vérins de serrage
sont actionnés à l'aide d'un interrupteur manométrique
lesquels bloque la tôle en position de soudage aux moyens des segments de
serrage placés sur des arbres rotatifs.
Dès que la pression de serrage programmée est
atteinte dans les cylindres, le cylindre de l'interrupteur est abaissé
sur commande d'un second interrupteur manométrique. Au moment où
la pression de pré-pointage est atteinte, un point d'attache est atteint
alors que le chariot est encore immobile. L'avance du chariot et le courant de
soudage avec la montée de courant programmée avec modulation sont
enclenchés une fois le temps de pause à réglage est fixe.
Dès que la fin de la soudure est atteinte, l'opération de soudage
est interrompue à l'aide d'un interrupteur fin de course à levier
et le dispositif de serrage est entièrement détendu.
Le chariot est ramené pneumatiquement à sa
position initiale, opération durant laquelle la tête de la molette
de soudage supérieure reste abaissée empêchant ainsi la
tôle soudée de revenir en arrière. Deux interrupteurs de
position pour intercepter le heurt du chariot en position arrière.
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En position initiale du chariot, la tête de la molette
supérieure de soudage remonte, la tôle soudée peut
être sortie de la machine et cette dernière est prête pour
une nouvelle charge. [4]
+ Caractéristiques techniques de la soudeuse Type : Rcz
12/200
Numéro d'identification : M1094
Tension nominale : 220 V/380V
Fréquence : 50 / 60 Hertz
Puissance apparente : 200 KVA
Intensité nominale : 910 A
III-Etude des différents systèmes de
fonctionnement de la machine
III-1 Système de ventilation de refroidissement du
transformateur de soudure
Quand la machine est en marche, le transformateur de
puissance se chauffe régulièrement lorsqu'il y a un processus de
soudure .C'est pour cela qu'il y a un ventilateur de refroidissement juste
à l'arrière du transformateur .Et ce ventilateur alimenté
en triphasé doit souffler sur les bobines du transformateur. Cela
diminue le risque d'échauffement de machine.
+ Caractéristiques techniques du ventilateur : Puissance
nominale : 0.09 Kw
Vitesse nominale : 2800 tr/min
Tension nominale : 220 V/380 V
Intensité nominale : 0.36 A
III-2 Système du motovariateur
Pour effectuer la rotation de la molette supérieure de
soudure à une certaine vitesse, nous disposons d'un moteur asynchrone
muni d'un variateur de vitesse mécanique et d'un réducteur. Cet
ensemble est accouplé à un bras de translation de vitesse
à la molette supérieure. Le moteur fait tourner la molette
supérieure de façon à ce qu'elle entraîne la
pièce à souder vers l'extérieur de la soudeuse. La vitesse
du moteur est variée à l'aide d'un variateur mécanique. La
vitesse du moteur varie entre 7 tr/min et 56 tr/min, ensuite on
réduit
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la vitesse maximale à l'aide d'un réducteur
à 47.02 tr/min. Il réduit la vitesse en sortie de l'arbre du
moteur. Et cela permet d'augmenter le couple en sortie d'arbre au rendement
mécanique près. Ainsi nous avons la vitesse de réduction
pour la rotation de la molette. La vitesse maximale de rotation est de 47.02 tr
/min.
III-3 Système de commande électronique
Cette commande est composée des fonctions
échangeables de soudage et divisée en unités qui sont :
V' Unité d'amplification à relais
v' Unité de double amplification à relais V'
Unité de contrôle de courant
v' Unité de contrôle de la température
1' Unité de déphasage d'amorçage I
1' Unité de déphasage d'amorçage II
1' Unité logique pour le module d'impulsions
Ces unités sont des cartes électroniques qui
communiquent entre elles pour le bon déroulement du programme de
soudure. Elles permettent la gestion du programme de soudure. C'est à
dire le contrôle du courant de soudure, amorçage des thyristors,
les paramètres de soudure à savoir la vitesse de soudure, le
temps d'impulsion, temps de montée du courant.
III-4 Système de circulation d'eau
glacée
De l'eau propre ayant une pression minimale de 4,052 bars est
à utiliser pour le refroidissement des molettes de soudage et les
thyristors. La soudeuse nécessite un débit d'eau de
1,14.10e-4 m3/s lorsque le débit d'eau ou la
pression sont insuffisants, nous avons des contrôleurs d'eau qui
signalent cette insuffisance d'eau. Aussi la température d'entrée
d'eau de refroidissement est de 18°C pour assurer le bon fonctionnement de
la machine. Cette eau de refroidissement provient d'un groupe de
réfrigération. L'obtention se fait à l'aide d'un circuit
hydraulique et acheminé vers le groupe de réfrigération.
[2]
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Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
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III-5 Système de circulation d'air
comprimé
De l'air comprimé sec et propre est nécessaire
pour l'actionnement des vérins de pivotement des pinces, des
vérins de serrages des bras de plaquage, les vérins d'ajustage de
la tôle ,celui d'avance et le recul du chariot. Aussi, le vérin
qui assure la montée et la descente de la molette supérieure. La
pression doit atteindre 6,078 bar pour actionner les vérins. Pour le
sectionnement de ces vérins, l'on dispose des électrovannes
pneumatiques. Ces électrovannes permettent d'isoler le circuit
pneumatique par rapport à la source, et de vider ce circuit lors de la
mise hors énergie. Elles sont alimentées avec une source
électrique. [2]
Figure 8 : Circuit pneumatique [5] IV-Les
réglages de la soudeuse [4]
Les réglages de la machine sont importants pour le
déroulement du cycle de soudure. Et ces réglages sont
conseillés par le constructeur avant le démarrage de la
machine.
IV-1 Réglage de la pression de soudage
La pression de soudage se laisse doser à l'aide d'un
interrupteur manométrique situé sur le coffret de la machine. Il
affiche cette pression en N. Ainsi elle doit être réglée
à 7000 N environ pour effectuer une bonne soudure. La pression de
soudage dépend du genre de soudure et de l'épaisseur de la
tôle.
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Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
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IV-2 Réglage de la pression de
pré-pointage
La pression de pré-pointage est réglée
à l'aide d'un autre interrupteur manométrique. Et l'indication de
cette pression est visible et s'exprime en N. Elle doit être en position
5000N .Cette pression dépend uniquement de l'épaisseur de la
tôle et doit être inférieure à celle de soudage.
IV-3 Réglage de la pression de serrage
Cette pression à l'intérieur des vérins
de serrage est réglée à l'aide d'un interrupteur
manométrique et s'exprime en daN/cm2. Elle doit être
réglée à 5.065 daN/cm2 pour actionner
correctement les vérins.
V- Schémas existants du coffret de la
machine
Soulignons que ces schémas de puissance ci-dessous ont
été dessinés après avoir parcouru le coffret
électrique malgré son état de dégradation
avancée. En tenant compte de cet état, il a été
difficile pour nous de reprendre le schéma de commande existant. Mais la
documentation SOUDRONIC AG datant de 1968, nous avons donné un
aperçu du schéma de commande. (cf Annexe I)
Mémoire de fin de cycle
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+ Schémas de la partie puissance
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Figure 9 : Schéma de puissance existant 1
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Figure 10 : Schéma de puissance existant 2
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Mémoire de fin de cycle
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VI- Limites et Perspectives d'amélioration de
l'existant
VI-1 Limites
Aux termes de l'analyse, il s'avère que la soudeuse
SOUDRONIC présente ses performances qui peuvent être
conservé.
L'on peut citer :
> Le système de ventilation de refroidissement
> Le système de circulation d'eau de refroidissement
> La commande électronique
> Le système de circulation d'air comprimé
> Le système de motovariateur
> Les différents dispositifs de réglage
Malgré ces nombreuses performances, il ressort
également que la soudeuse présente des problèmes suivants
:
> Le coffret électrique est dans un état de
dégradation avancée.
> Les schémas électriques datent de 1968, et la
disparition d'un bon nombre de parties. > La soudeuse ne dispose pas d'un
bon automatisme pour la commande des actions opératives.
VI-2 Perspectives d'amélioration
En tenant compte des limites de l'existant, il s'impose
à nous, de trouver des moyens techniques pour palier à ces
limites. Pour cela, la mise en oeuvre de ces moyens aboutit à notre
cahier de charges. Il s'agit :
> Réaliser un nouveau schéma pour le coffret
électrique,
> Automatiser la soudeuse à l'aide d'un automate
SIEMENS S7-300
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Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
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Mémoire de fin de cycle
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CHAPITRE 3
L'AUTOMATISATION
DE LA SOUDRONIC
Ce chapitre sera l'objet d'une
analyse fonctionnelle de la machine afin de ressortir un nouveau schéma
du coffret électrique et à la présentation de l'automate
pour la phase de l'automatisation.
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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I-Analyse fonctionnelle de la soudeuse SOUDRONIC
L'objectif de cette analyse est de présenter les
fonctions opératives qui entrent dans le processus de soudure. Ainsi les
composants associés à ces fonctions sont essentielles pour
l'automatisation. Et à la suite, nous allons présenter le grafcet
de fonctionnement normal de la soudeuse.
I-1 Les effecteurs
Ce sont des dispositifs terminaux qui agissent directement
sur la matière d'oeuvre pour lui donner sa valeur ajoutée. Ils
sont très importants dans la partie opérative d'un système
automatisé de production. [6]
Dans la soudeuse, les molettes de soudure sont les
effecteurs. Elles permettent de donner une forme à la tôle
après un passage de courant .Il y a une molette mobile et l'autre fixe
permettant l'entraînement de la tôle. La molette mobile est
commande par un vérin pneumatique qui permet la descente et la
montée de la molette.
I-2 Les actionneurs
Ces sont des éléments chargés de convertir
l'énergie afin de l'adapter au besoin de la partie opérative ;
cette énergie étant ensuite consommée par les effecteurs.
[6]
Nous avons un moteur d'entraînement, un ventilateur et des
vérins qui sont essentiels dans le processus de soudure. La soudeuse
comporte cinq vérins pneumatiques savoir :
> Vérin de la tête supérieure de la
molette
> Vérin d'avance et de recul du chariot
> Vérins de pivotement des pinces
> Vérins de serrage des bras
> Vérins d'ajustage de la tôle
I-3 Les Préactionneurs
Ce sont des éléments chargés :
> d'adapter le faible niveau énergétique
disponible en sortie de la partie commande au besoin de la partie
opérative ;
> de distribuer ou de moduler l'énergie
délivrée aux actionneurs. [6]
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Soulignons la présence des contacteurs, des
électrovannes pneumatiques pour la commande des actionneurs
présents sur la machine.
I-4 Les capteurs
Ils assument l'ensemble des fonctions de la chaîne
d'acquisition de donnés. La SOUDRONIC comporte plusieurs capteurs pour
son fonctionnement normal à savoir des interrupteurs de position, des
pressostats et des interrupteurs pour la commande.
I-5 Grafcet de fonctionnement
Selon le fonctionnement de la soudeuse, nous avons
établir un grafcet de point vue système afin de mieux
appréhender le processus de soudure.
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n de serrage bras de plaquag
De
3
Rotatio
soudage
ra
Figure 11 : Grafcet de fonctionnement normal
Fin de corse retor chaiot
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Montée de la molett
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II-Identification des entrées et sorties
II-1 Les entrées logiques
Tableau 1 : Bilan des entrées logiques
DESIGNATION
S1
|
DESCRIPTION Pédale d'arrêt
d'urgence
|
S2
|
Pédale Marche du programme Soudure
|
S3
|
Commutateur Machine enclenchée
|
S4
|
Commutateur Machine déclenchée
|
S5
|
Interrupteur Tourner Molette
|
S6
|
Commutateur Pivoter Pinces
|
S7
|
Commutateur Serrer-Souder
|
S8
|
Interrupteur Amorçage Enclenché
|
S9
|
Fin de course Contrôleur d'eau
|
S10
|
Fin de course Contrôleur d'eau
|
S11
|
Fin de course soudage déclenchée
|
S12
|
Fin de course Chariot en position arrière
|
S13
|
Fin de course réduction de courant 1
|
S14
|
Fin de course réduction de courant 2
|
S15
|
Bouton poussoir chariot en position arrière
|
S16
|
Bouton d'arrêt d'urgence
|
DT1
|
Défaut thermique Moteur d'entraînement
|
DT2
|
Défaut thermique Moteur Ventilateur
|
B1
|
Pressostat de soudage
|
B2
|
Pressostat de serrage des bras
|
B3
|
Pressostat de pivotement des pinces
|
|
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II-2 Les sorties logiques
Tableau 2 : Bilan des sorties
logiques
DESIGNATION DESCRIPTION
KA20
|
Contacteur auxiliaire serrer bras
|
KA22
|
Contacteur auxiliaire Entraînement
|
KA10
|
Contacteur auxiliaire Machine enclenchée
|
KA12
|
Contacteur auxiliaire Marche du programme
|
KA13
|
Contacteur auxiliaire Chariot en position arrière
|
KA14
|
Contacteur auxiliaire Tourner molette
|
KA16
|
Contacteur auxiliaire soudure Pointage
|
KM1
|
Contacteur Moteur d'entraînement
|
KM2
|
Contacteur Ventilateur de refroidissement
|
EV1
|
Electrovanne Molette supérieure
|
EV2
|
Electrovanne serrage des bras de plaquage
|
EV3
|
Electrovanne Pivoter pinces
|
EV4
|
Electrovanne Marche /Avance du chariot
|
EV5
|
Electrovanne d'arrêt d'urgence
|
EV6.1
|
Electrovanne Compensation de pression de serrage
|
EV6.2
|
Electrovanne Compensation de pression de pivotement
|
KA1
|
Relais Réduction Courant 1
|
KA2
|
Relais Réduction Courant 2
|
KA4
|
Relais Démarrage du programme
|
KA5
|
Relais Amorçage Enclenché
|
H1
|
Voyant vert Machine enclenchée
|
H2
|
Voyant Rouge Machine déclenchée
|
H3
|
Voyant vert Tourner molette
|
|
30
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Nous avons dénombré 21 entrées et 23
sorties sur la soudeuse SOUDRONIC, donc c'est en fonction de ses entrées
et sorties que nous allons effectuer le choix du processeur de l'automate.
III- Marche de la commande
En position normale de S5, S7, S6, S3, S4, S8, KM2 et KA10
sont excités, ce qui met en marche la machine et le ventilateur de
refroidissement. Et le voyant H1 est allumé pour montrer le
démarrage de la machine. Ainsi le programme est mis en marche avec
l'interrupteur à pédale S2, KA20 et KA12 sont excités, ce
qui entraine l'ouverture de EV2 qui actionne les bras de plaquage. Une fois la
pression atteinte par B2, on a l'ouverture d'EV3 qui actionne les pinces. Quand
la pression est atteinte par B3, EV1 ouvre et la descente de la molette
supérieure. Dès que la pression de soudage est atteinte par B1,
KM1, KA22, KA14 sont excités, on a la rotation de la molette
supérieure avec le passage de courant. La durée de la rotation
est programmée sur la commande électronique, le voyant H3
s'allume indiquant la rotation des molettes. Pendant la rotation de la molette
supérieure, on a l'ouverture d'EV4, avec l'avance du chariot et KA16,
KA1 sont excités. Le chariot avance avec une première
réduction de courant par S13 et une deuxième réduction
avec l'excitation de KA2.Cette deuxième réduction est
stoppée par S14.Le courant de soudage et l'entraînement de la
molette sont arrêtés par S11 en fin de cordon. Ainsi la fermeture
d'EV2 et EV3, ce qui entraîne le desserrage des bras de plaquage et les
pinces de serrage. La molette supérieure reste abaissée
jusqu'à ce que le chariot atteinte sa position initiale. Elle est depuis
montée par S12 avec l'excitation de KA13.Avec cela, la machine est
préparée pour un autre cycle.
Pour l'arrêt d'urgence, on appuie sur le bouton S16 ou
la pédale S1, ce qui arrête le processus de soudure. Lorsqu'il y a
manqué de pressions de serrage et de pivotement des pinces, les
électrovannes EV6.1 et EV6.2 permettent de compenser les
différentes pressions.
Ainsi nous avons le grafcet de point de vue commande pour mieux
comprendre le fonctionnement interne.
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
Figure 12 : Grafcet point de vue commande 9 KA13 EV4
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Electrotechnique
32
Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
IV-Proposition de nouveaux schémas du coffret
électrique
IV-1 Schéma de puissance 1
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
1 w ·ved. ·ini ·v
um./ il,OIN
-Al
Figure 13 : Schéma de puissance proposé
1
33
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
IV-2 Schéma de puissance 2
. 2
Figure 14 : Schéma de puissance proposé
2
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
34
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
V-Présentation de l'automate SIEMENS S7 V-1
Architecture des API SIEMENS S7
De forme compacte ou modulaire, l'automate est organisé
suivant l'architecture suivante :
· Un module d'unité centrale ou CPU, qui assure
le traitement de l'information et la gestion de l'ensemble des unités.
Ce module comporte un microprocesseur, des circuits périphériques
de gestion des entrées/sorties, des mémoires RAM et EEPROM
nécessaires pour stocker les programmes, les données, et les
paramètres de configuration du système.
· Un module d'alimentation qui, à partir d'une
tension 220V/50Hz ou dans certains cas de 24V fournit les tensions continues +
/- 5V, +/-12V ou +/-15V.
· Un ou plusieurs modules d'entrées `Tout Ou Rien'
(TOR) ou analogiques pour l'acquisition des informations provenant de la partie
opérative (procédé à conduire).
· Un ou plusieurs modules de sorties `Tout Ou Rien'
(TOR) ou analogiques pour transmettre à la partie opérative les
signaux de commande. Il y a des modules qui intègrent en même
temps des entrées et des sorties. [7]
· Un ou plusieurs modules de communication comprenant
:
· Interfaces série utilisant dans la plupart des cas
comme support de communication, les liaisons RS-232 ou RS422/RS485 ;
Interface pour assurer l'accès à un bus de terrain
;
Interface d'accès à un réseau Ethernet.
Figure 15: Automate Programmable Industriel SIEMENS
[8]
35
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
1
|
Module d'alimentation
|
6
|
Carte mémoire
|
2
|
Pile de sauvegarde
|
7
|
Interface Multipoint
|
3
|
Connexion au 24 Vcc
|
8
|
Connecteur frontal
|
4
|
Commutateur de mode (à clé)
|
9
|
Volet en face avant
|
5
|
LED de signalisation d'état et de défauts
|
|
|
|
Figure 16 : API S7-300[8]
L'automate utilisé dans notre projet appartient à
la gamme SIMATIC S7 de SIEMENS ; le S7300 est un
mini-automate modulaire pour les applications d'entrée et de milieu de
gamme, avec possibilité d'extensions jusqu'à 32 modules, et une
mise en réseau par l'interface Multipoint (MPI), PROFIBUS et Industrial
Ethernet.
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
V-2 Structure interne des API
La structure matérielle interne d'un API obéit au
schéma donné sur la figure suivante :
Figure 17 : Structure interne d'un
API [9]
Détaillons successivement chacun des composants qui
apparaissent sur ces schémas. V-2-1 Processeur
Il constitue le coeur de l'appareil dans l'unité
centrale. En fait, un processeur devant être automatisé, se
subdivise en une multitude de domaine et processeur partiels plus petits,
liés les uns aux autres.
V-2-2 Modules E/S
Ils assurent le rôle d'interface entre la CPU et le
processus, en récupérant les informations sur l'état de ce
dernier et en coordonnant les actions.
Plusieurs types de modules sont disponibles sur le marché
selon l'utilisation souhaitée :
? Modules TOR (Tout Ou Rien): l'information traitée ne
peut prendre que deux états
(vrai/faux, 0 ou 1 ...). C'est le type d'information
délivrée par une cellule
photoélectrique, un bouton poussoir etc... ;
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
· Modules analogiques : l'information traitée est
continue et prend une valeur qui évolue dans une plage bien
déterminée. C'est le type d'information délivrée
par un capteur (débitmètre, capteur de niveau,
thermomètre...etc.) ;
· Modules spécialisés : l'information
traitée est contenue dans des mots codes sous forme binaire ou bien
hexadécimale. C'est le type d'information délivrée par un
ordinateur ou un module intelligent.
V-2-3 Les mémoires
Un système de processeur est accompagné par un ou
plusieurs types de mémoires. Elles permettent :
· De stocker le système d'exploitation dans des ROM
ou PROM ;
· Le programme dans des EEPROM ;
· Les données système lors du
fonctionnement dans des RAM. Cette dernière est
généralement secourue par pile ou batterie. On peut, en
règle générale, augmenter la capacité
mémoire par adjonction de barrettes mémoires type PCMCIA.
V-2-4 L'alimentation
Elle assure la distribution d'énergie aux
différents modules. L'automate est alimenté
généralement par le réseau monophasé 230V-50 Hz
mais d'autres alimentations sont possibles (120 AC ,110 AC etc. ...).
L'alimentation L : 24 V et 220 V, M : 0 V pour plus de précision sur les
schémas de raccordements.
V-2-5 Les liaisons de communications
Elles permettent la communication de l'ensemble des blocs de
l'automate et des éventuelles extensions. Les liaisons s'effectuent :
> Avec l'extérieur par des borniers sur lesquels
arrivent des câbles transportant le signal électrique ;
> Avec l'intérieur par des bus reliant divers
éléments, afin d'échanger des données, des
états et des adresses.
38
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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|
V-3-Schémas point de vue Automate
V-3-1 Grafcet point de vue automate
E1.1.
A8
0.0
Figure 18 : Grafcet point de vue Automate
9 A84 A94
39
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
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V-3-2 Raccordement entrées logiques
Figure 19 : Schéma de raccordement entrées
logiques
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40
PEDALE DE SOUDURE -- --
" __ __..._.__ ..._._..._... .._.._
ARRIERE "'^^""
Figure 20: Schéma de raccordement entrées
logiques
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41
Mémoire de fin de cycle
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COURANT 2 mu I CUK MU ICUK CHARIOT
CP161-C11611C
Figure 21 : Schéma de raccordement entrées
logiques
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42
V-3-3 Raccordement sorties logiques
Figure 22 : Schéma de raccordement sorties
logiques
GRAD ARRICRC
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43
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
Figure 23 : Schéma de raccordement sorties
logiques
CVO
CV4
1 \II
LI.LI; I KUVANNL LW; I KIJVANNL COMPENSATION
COMPEL
CHARIOT ARRET DE PRESSION DE PRI ARRIERE ' II 5* ( 1
8t(
DE SOUDAGE DE SOI
44
Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
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Figure 24 : Schéma de raccordement sorties
logiques
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45
LUUKAPI I 1 LUUKAM I Z LIMALPILMLL ULULLPILMLL MULL I I
L YKUUKAMML
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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|
V-4 Raisons de choix du SIEMENS S7-300
Les principales raisons qui ont influées dans le choix de
cet automate sont :
> Le nombre restreint des paramètres d'entrées
et sorties logiques ;
> Le personnel technique de l'entreprise est qualifié
dans l'utilisation des automates SIEMENS ;
> La performance des caractéristiques techniques de
l'automate SIEMENS S7-300 ;
> Le S7-300 dispose d'une gamme de modules complets pour une
adaptation optimale aux tâches les plus diverses ;
> Le S7-300 se caractérise par la facilité de
réalisation d'architecture décentralisées et la
simplicité d'emploi.
V-5 Programmation de l'automate SIEMENS S7-300
V-5-1 Description du logiciel STEP 7
STEP7 est le logiciel de base pour la configuration et
la programmation de systèmes d'automatisation SIMATIC S300 et
S400. Il fait partie de l'industrie logicielle SIMATIC.
Le logiciel de base assiste dans toutes les phases du
processus de création de la solution d'automatisation. La conception de
l'interface utilisateur du logiciel STEP7 répond aux
connaissances ergonomiques modernes. [10]
STEP7 comporte les quatre sous logiciels de base
suivants :
V-5-2 Gestionnaire de Projet Simatic Manager
SIMATIC Manager constitue l'interface d'accès
à la configuration et à la programmation. Ce gestionnaire de
projets présente le programme principal du logiciel STEP7 il
gère toutes les données relatives à un projet
d'automatisation, quel que soit le système cible sur lequel elles ont
été créées. Le gestionnaire de projets SIMATIC
démarre automatiquement les applications requises pour le
traitement des données sélectionnées.
V-5-3 Editeur de programmes et les langages de
programmations
Les langages de programmation CONT, LIST et LOG, font partie
intégrante du logiciel de base.
46
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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|
> Le schéma à contacts (CONT) est un langage
de programmation graphique. La syntaxe des instructions fait penser aux
schémas de circuits électriques. Le langage CONT permet de suivre
facilement le trajet du courant entre les barres d'alimentation en passant par
les contacts, les éléments complexes et les bobines ; [11]
> La liste d'instructions (LIST) est un langage de
programmation textuel proche de la machine. Dans un programme LIST, les
différentes instructions correspondent, dans une large mesure, aux
étapes par lesquelles la CPU traite le programme ; [11]
> Le logigramme (LOG) est un langage de programmation
graphique qui utilise les boîtes de l'algèbre de Boole pour
représenter les opérations logiques. Les fonctions complexes,
comme par exemple les fonctions mathématiques, peuvent être
représentées directement combinées avec les boites
logiques. [11]
Figure 25: Mode de représentation des langages
basiques de programmation STEP7 [12]
V-6 Paramètres de l'interface PG-PC
Cet outil sert à paramétrer l'adresse locale
des PG/PC, la vitesse de transmission dans le réseau MPI (Multipoint
Interface ; protocole de réseau propre à SIEMENS) ou
PROFIBUS en vue d'une communication avec l'automate et le transfert du
projet.
V-7 Simulateur des Programmes PLC Sim
L'application de simulation de modules S7-PLCSIM
permet d'exécuter et de tester le programme dans un Automate
Programmable (AP) qu'on simule dans un ordinateur ou dans une console de
programmation. La simulation étant complètement
réalisée au sein du
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
logiciel STEP7, il n'est pas nécessaire
qu'une liaison soit établie avec un matériel S7 quelconque (CPU
ou module de signaux). L'AP S7 de simulation permet de tester des
programmes destinés aux CPU S7-300 et aux CPU S7-400,
et de remédier à d'éventuelles erreurs. [13]
S7-PLCSIM dispose d'une interface simple permettant
de visualiser et de forcer les différents paramètres
utilisés par le programme (comme, par exemple, d'activer ou de
désactiver des entrées). Tout en exécutant le programme
dans l'AP de simulation, on a également la possibilité de mettre
en oeuvre les diverses applications du logiciel STEP7 comme, par
exemple, la table des variables (VAT) afin d'y visualiser et d'y forcer de
variables.
V-8 Stratégie pour la conception d'une structure de
programme
La mise en place d'une solution d'automatisation avec STEP7
nécessite la réalisation des tâches fondamentales
suivantes :
> Création du projet SIMATIC STEP7 ;
> Configuration matérielle HW Config :
Dans une table de configuration, on définit les modules mis en
oeuvre dans la solution d'automatisation ainsi que les adresses permettant d'y
accéder depuis le programme utilisateur, pouvant en outre, y
paramétrer les caractéristiques des modules ;
> Définition des mnémoniques : Dans une table
des mnémoniques, on remplace des adresses par des mnémoniques
locales ou globales de désignation plus évocatrice afin de les
utiliser dans le programme ;
> Création du programme utilisateur : En utilisant
l'un des langages de programmation mis à disposition, on crée un
programme affecté ou non à un module, qu'on enregistre sous forme
de blocs, de sources ou de diagrammes ;
> Exploitation des données: Création des
données de références : Utiliser ces données de
référence afin de faciliter le test et la modification du
programme utilisateur et la configuration des variables pour le "contrôle
commande" ;
> Test du programme et détection d'erreurs : Pour
effectuer un test, on a la possibilité d'afficher les valeurs de
variables depuis le programme utilisateur ou depuis une CPU, d'affecter des
valeurs à ces variables et de créer une table des variables qu'on
souhaite afficher ou forcer ;
48
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
> Chargement du programme dans le système cible :
Une fois la configuration, le paramétrage et la création du
programme terminés, on peut transférer le programme utilisateur
complet ou des blocs individuels dans le système cible (module
programmable de la solution matérielle). La CPU contient
déjà le système d'exploitation. ;
Surveillance du fonctionnement et diagnostic du
matériel : La détermination des causes d'un défaut dans le
déroulement d'un programme utilisateur se fait à l'aide de la
« Mémoire tampon de diagnostic ", accessible depuis le SIMATIC
Manager.
V-9 Réalisation du programme
V-9-1 Création du projet dans SIMATIC
Afin de créer un nouveau projet STEP7, il
nous est possible d'utiliser « l'assistant de création de projet ",
ou bien créer le projet soi-même et le configurer directement,
cette dernière est un peu plus complexe, mais nous permet
aisément de gérer notre projet. En sélectionnant
l'icône SIMATIC Manager, on affiche la fenêtre principale,
pour sélectionner un nouveau projet et le valider.
Figure 26 : Icône Simatic Manager
V-9-2 Configuration matérielle
C'est une étape importante, qui correspond à
l'agencement des châssis, des modules et de la périphérie
décentralisée. Les modules sont fournis avec des
paramètres définis par défaut en usine. Une configuration
matérielle est nécessaire pour :
· Modifier les paramètres ou les adresses
prérègles d'un module,
· Configurer les liaisons de communication.
Le choix du matériel SIMATIC S300 avec une CPU
314 pour le traitement des données.
On commence par le choix du châssis selon la station
choisie auparavant, Pour la station SIMATIC S300, on aura le
châssis « RACK-300 " qui comprend un rail profilé.
La configuration matérielle étant terminée,
un dossier « Programme S7 " est automatiquement
inséré dans le projet, comme indique dans la figure suivante :
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
|
Figure 27 : Hiérarchie du programme STEP 7
V-9-3 Création de la table des mnémoniques
Dans tout programme il faut définir la liste des
variables qui vont être utilisées lors de la programmation. Pour
cela la table des mnémoniques est créée. L'utilisation des
noms appropriés rend le programme plus compréhensible est plus
facile à manipuler. Ce type d'adressage est appelé « relatif
».( Voir annexe IV)
V-9-4 Elaboration du programme S7
Le dossier bloc, contient les blocs que l'on doit charger dans
la CPU pour réaliser la tâche d'automatisation, il englobe :
· Les blocs de code (OB, FB, SFB, FC, SFC) qui contiennent
les programmes ;
· Les blocs de données DB d'instance et DB globaux
qui contiennent les paramètres du programme.
V-9-4-1 Blocs d'organisation OB
Les OB sont appelés par le système d'exploitation,
on distingue plusieurs types :
· ceux qui gèrent le traitement de programmes
cycliques
· ceux qui sont déclenchés par un
événement,
· ceux qui gèrent le comportement à la mise
en route de l'automate programmable et en fin, ceux qui traitent les
erreurs.
Le bloc OB1 est généré automatiquement lors
de la création d'un projet. C'est le programme cyclique appelé
par le système d'exploitation.
50
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Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
V-9-4-2 Blocs fonctionnels (FB), (SFB)
Le FB est un sous-programme écrit par l'utilisateur et
exécuté par des blocs de code. On lui associe un bloc de
données d'instance relatif à sa mémoire et contenant ses
paramètres. Les SFB système sont utilisés pour des
fonctions spéciales intégrées dans la CPU.
V-9-4-3 Fonctions (FC), (SFC)
La FC contient des routines pour les fonctions
fréquemment utilisées. Elle est sans mémoire et sauvegarde
ses variables temporaires dans la pile de données locales. Cependant
elle peut faire appel à des blocs de données globaux pour la
sauvegarde de ses données.
Les SFC sont utilisées pour des fonctions
spéciales, intégrées dans la CPU S7, elle est
appelée à partir du programme.
V-9-4-4 Blocs de données (DB)
Ces blocs de données servent uniquement à
stocker des informations et des données mais pas d'instructions comme
les blocs de code. Les données utilisateurs stockés seront
utilisées par la suite par d'autres blocs.
VI- Création du programme de la soudeuse
SOUDRONIC
VI-1 Architecture du programme réalisé
Figure 28 : Blocs du projet SOUDRONIC
Le programme réalisé contient les blocs suivants
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
VI-2 Programmation des blocs
La programmation des blocs se fait du plus profond sous-bloc
vers le bloc principal ; nous avons choisi le langage de programmation à
contact (CONT), nous allons commencer par programmer les blocs FC1, F, FC3,
FC4, FC5 et rebrousser chemin vers le bloc OB1. Nous allons observer le contenu
de F, les FC sont programmés de la même manière. Et on
utilise des sous fonctions CALL pour les appeler dans l'OB1.
Figure 29: Extrait du bloc F L'on a ensuite le contenu
d'OB1 :
Figure 30 : Contenu du bloc d'organisation
1
52
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Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
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l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
CHAPITRE 4
MISE EN OEUVRE DU
PROJET
Ce chapitre sera consacré
au choix des éléments de protection et de puissance de certaines
parties importantes de la machine, le choix des certaines unités de
commande et de signalisation. Ainsi établir une liste des composants
avec les valeurs et références pour une identification exacte
lors de la commande du matériel. Après avoir établir la
liste des composants, nous allons évaluer le prix du projet ensuite voir
la rentabilité du projet pour l'entreprise.
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
I-Choix de l'appareillage électrique
Pour le choix des composants, il s'impose à nous
d'effectuer ce choix à l'aide d'un catalogue. Nous nous sommes
procuré d'un catalogue au sein de l'entreprise, le nom du catalogue est
AUTOMATISMES et CONTROLE de Schneider Electric Edition 2007 /2008.
+ Disjoncteurs
C'est un appareil capable d'établir, de supporter et
d'interrompre des courants dans les conditions normales du circuit. Ensuite
effectuer un sectionnement du circuit électrique.
Le choix d'un disjoncteur de ligne dépend de certaines
paramètres comme : La tension d'emploi Ue ou tension nominale ;
Le courant d'emploi ou courant nominal ;
Le Pdc (pouvoir de coupure) ;
Les nombres de pôles ;
Nous avons dans notre cas présent deux disjoncteurs :
Disjoncteur Q0
- Tension d'emploi : 380V - Courant d'emploi : 1.39A - Pdc :
10 kA eff
- Tripolaire
|
|
C 60 N Courbe D
|
Disjoncteur Q3
- Tension d'emploi : 380V - Courant d'emploi : 910 A - Pdc :
70 kA eff
- bipolaire
|
|
Compact NS1250 N à commande manuelle
|
54
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|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
+ Sectionneurs Q1 et Q2
-Q1 -Q2
Tension d'emploi : 380V
Tension d'emploi : 380V
Courant d'emploi : 1.03A
LS1 D323 Courant d'emploi : 0.36A
LS1 D323
Tripolaire
P : 0.09 KW
Tripolaire
P : 0.37 KW
Fusible Fusible
Type: aM 2A taille 10*38 Type: aM 1A taille 10*38
Réference: DF2 CA01 Réference: DF2 CA005
+ Contacteurs KM1, KM2 et les différents
auxiliaires
-KM1
Tension d'emploi : 380 V
Courant d'emploi : 1.03 A
Tension bobine : 220 V, 50 Hz LC1 D09 M7
Tripolaire
Catégorie AC3
-KM2
Tension d'emploi : 380 V
Courant d'emploi : 0.36 A
Tension bobine : 220 V, 50 Hz LC1 D09 M7
Tripolaire
Catégorie AC3
Les différents contacteurs auxiliaires KA14, KA22, KA10,
KA12, KA20, KA13, KA16 ont la même tension d'emploi 380 V,
également la même tension bobine
220V. Ensuite le courant d'emploi est dans l'ordre de 1A. Par
conséquent, nous avons optépour CA2 DN22 M7 qui peut
supporter un courant maximal de 10A.
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Les contacteurs auxiliaires suivants KA1, KA2, KA4, KA5 ont
également la même tension d'emploi 220 V, tension bobine 24 V.
Nous choisissons CA2 DN22 B7 avec un courant maximal de 10A.
+ Relais thermiques F1et F2
Le relais thermique a pour rôle de détecter les
surcharges et informer la partie commande grâce à des contacts
à ouverture ou fermeture.
-F1 -F2
Classe 10 Classe 10
LRD 04 réglé à 1 A LRD 03
réglé à 0.36 A
+ Voyants H1, H2, H3
Le voyant vert H1 permet de signaler l'enclenchement de la
machine. Nous choisissons
Tension d'alimentation : 24 AC Type : XB4 BVB3
Le second voyant H2 pour signaler que la machine peut commencer
à souder.
Couleur : Rouge
Tension d'alimentation : 24 AC Type : XB4 BVB4
Le troisième voyant signale la rotation des molettes
pendant le processus de soudure.
Couleur : Verte
Tension d'alimentation : 24 AC Type : XB4 BVB3
+ Boutons poussoirs et commutateurs
S15 : bouton poussoir retour chariot S16 : Bouton d'arrêt
d'urgence
Couleur : Rouge Couleur : Rouge
Type: XB4 BA42 Type: XB4 BT42
56
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
S1: Bouton pédale S2: Bouton pédale Arrêt
d'urgence
Couleur : Noire Couleur : Rouge
Type: XB4 BA21 Type: XB4 BS542
S3: Commutateur Machine enclenchée S4:Commutateur machine
déclenchée
Type : à manette Type : à manette
Référence : Noire XB5 AD21 Référence
: Noire XB5 AD21
S5 : Bouton poussoir Tourner S6 : Commutateur pivoter pinces
Couleur : Bleue Type : à manette
Type : XB4 BA61 Référence : Noire XB4 BD41
S7 : Commutateur serrer souder S8 : Bouton poussoir
amorçage
Type : à manette Couleur : Jaune
Référence : Noire XB4 BD41 Type : XB4 BA51
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Mémoire de fin de cycle
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II- Liste et évaluation du matériel
électrique
Tableau 3 : Liste de matériel
REFERENCE C60N courbe D
|
QTE
1
|
DESIGNATION Disjoncteur tripolaire Q0
|
PRIX UNITAIRE (FCFA) 70000
|
Compact NS1250N
|
1
|
Disjoncteur Q3 à commande manuelle
|
1 448 920
|
LS1 D323
|
2
|
Sectionneurs Q1, Q2
|
53 136
|
DF2 CA01
|
3
|
Fusible aM 2A taille 10*38
|
275
|
DF2 CA005
|
3
|
Fusible aM 1A taille 10*38
|
340
|
LC1 D09 M7
|
2
|
Contacteur KM1, KM2
|
12 500
|
CA2DN22 M7
|
7
|
Contacteur auxiliaire 220 V, 50Hz
|
15 320
|
CA2 DN22 B7
|
4
|
Contacteur auxiliaire 24 V, 50Hz
|
13 875
|
LRD 04
|
1
|
Relais thermique F1
|
23 520
|
LRD 03
|
1
|
Relais thermique F2
|
19 000
|
XB4 BVB3
|
2
|
Voyant H1, H3
|
6 500
|
XB4 BVB4
|
1
|
Voyant H2
|
6 500
|
XB4 BA42
|
1
|
Bouton poussoir S15
|
7 227
|
XB4 BT42
|
1
|
Bouton poussoir S16
|
11 100
|
XB4 BA21
|
1
|
Bouton poussoir S1
|
6 500
|
XB4 BS542
|
1
|
Bouton poussoir S2
|
12 625
|
XB5 AD21
|
2
|
Commutateurs S3, S4
|
7 500
|
XB4 BA61
|
1
|
Bouton poussoir S5
|
7 000
|
XB4 BD41
|
2
|
Commutateurs S6, S7
|
7 000
|
XB4 BA51
|
1
|
Bouton poussoir S8
|
9 564
|
SIEMENS S7-300
|
1
|
API, CPU 314, Modules E/S,RACK 300
|
1 118 040
|
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
III-Coût et rentabilité du projet
Pour l'étude financière, nous tenons à
signaler que les pressostats, les électrovannes que nous utiliserons
sont déjà disponibles sur la soudeuse SOUDRONIC. A cet effet seul
les contacteurs, les boutons poussoirs, les voyants, les relais thermiques, les
dispositifs de protections de la machine seront comptabilisés. Ainsi
nous devons nous procurer un automate SIEMENS S7-300 avec ses différents
modules d'entrées et sorties.
Ainsi le coût de projet est estimé à
3.077.853 FCFA, à ce coût il faudra ajouter une estimation
financière du temps de mise en oeuvre.
Tandis que le prix d'une nouvelle soudeuse automatisée est
estimé à 600 000 000 FCFA.
En se basant, sur ces montants, nous pouvons affirmer ce projet
est rentable pour l'entreprise.
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
CONCLUSION
Après avoir été familiarisée avec
la machine « SOUDRONIC », ainsi que le renouvellement du
schéma de son coffret électrique, nous avons effectué une
étude complète sur son automatisation tout en maintenant le bon
fonctionnement et la bonne qualité de fabrication. Cette étude
pourra être mise en oeuvre à l'aide de l'automate programmable
SIEMENS S7- 300 car il répond au besoin de ce système (nombre de
entrées/sorties.....) Ce stage a été l'occasion pour nous
de connaître le monde de l'entreprise en général, qui
s'inscrit dans un environnement riche en activités professionnelles, ce
qui nous a permis de tirer les principaux points suivants :
|
la consolidation des acquis théoriques par la pratique.
la valorisation de ma formation dans la vie active.
l'acquisition des connaissances méthodiques, et en
particulier l'esprit de recherche scientifique et communicatif.
l'amélioration des contacts et des relations humaines
|
En outre la mise en oeuvre d'un tel projet implique un
changement dans le mode de travail sur la SOUDRONIC et une adaptation
avec le SIEMENS S7-300. D'ailleurs, notre programme a été
vérifié par le service Automatisme, Instrumentation et
Electricité, ce qui nous permet d'espérer une éventuelle
réalisation.
60
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
|
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
|
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
[1] Sifca-Wikipédia, Page consultée le 15
Septembre 2011 <
fr.wikipedia.org/wiki/sifca>
[3] Techniques de l'ingénieur, Page consultée le
1 Novembre 2011 <
http://www.docstoc.com/docs/6556184/Soudage-par-resistance>
[8] <
http://www.siemens.com,
Décembre 2009>
DOCUMENTS
[2] SOUDRONIC AG, 1968, Soudeuse SOUDRONIC, Version
de Décembre, Page 5.
[4] SOUDRONIC AG, 1974, Soudeuse SOUDRONIC, Version de
Janvier, Page 2.
[5] Cours sur la pneumatique, 2004 -- 2005,2TSELEC, Lycée
Lislet Geoffroy.
[6] Cours sur le traitement de l'information, points de vue d'un
grafcet, Page 1.
[7] Michel G, 1987, Les API, Architecture et Application des
Automates Programmables Industriels. DUNOD, Paris. Page 8.
[9] Manuel SIEMENS, 2005, Appareils de Terrain pour
l'Automatisation des Processus, Page17.
[10] Manuel SIEMENS, 2000, STEP7, Régulation
PID, pp 18-19.
[11] Jargot P, 2006, Langages de Programmation pour API,
Norme IEC 1131-3, Techniques de l'Ingénieur, Page 20.
[12] Manuel SIEMENS, 2000, Programmation avec STEP7,
Page 23.
[13] Manuel SIEMENS, 2002, STEP7 PLCSIM, Testez vos
Programmes, Page 34.
XI
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
ANNEXES
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
ANNEXE I : SCHEMA DE COMMANDE EXISTANT
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
XIII
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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ANNEXE II : PROFORMA
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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ANNEXE III : CATALOGUE DE CHOIX DE L'APPAREILLAGE
ELECTRIQUE
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
XVII
Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
XIX
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Electrotechnique
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Mémoire de fin de cycle
Rénovation de la soudeuse SOUDRONIC de
l'atelier de fabrication des fûts neufs
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Electrotechnique
ANNEXE IV : TABLEAU DES MNEMONIQUES
Traoré Ibrahim Elève Ingénieur en
Electrotechnique
XXII
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