Conception et réalisation de la commande supervisée de gestion de l'eau

Année universitaire : 2020 / 2021



République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Frères Mentouri Constantine Faculté des Sciences de la Technologie Département d'Electronique

MEMOIRE DE FIN D'ETUDES

EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLOME
MASTER EN

Filière : Automatique

Spécialité : Automatique et Informatique Industrielle

Thème

Conception et Réalisation de la commande

supervisée de gestion de l'eau

Présenté par : Encadré par :

Ziad Youcef Pr Mansouri Noura

& &

Kismoune Khaled Mr. Naidja Abderaouf

(Ingénieur EGSA/C)

Résumé :

Le présent travail porte sur l'automatisation et la supervision d'un système de distribution d'eau au sein de l'aéroport Mohamed Boudiaf de Constantine.

Durant notre projet, nous avons étudié l'installation actuelle et assimiler son fonctionnement pour réaliser un cahier de charges du projet en respectant cette installation, en intégrant quatre automates programmable industriels avec une interface de supervision.

Notre travail est divisé en plusieurs parties : identification de matériel à utiliser, Elaboration d'un programme d'API via le logiciel TIAPORTAL V16, conception d'une interface de supervision et télégestion ihm via SIMATIC WINCC avec un système de communication réseau et réalisation des schémas électriques.

Abstract:

This work focuses on the automation and supervision of a water distribution system at Moha med Boudiaf Airport in Constantine.

During our project, we studied the current installation and assimilate its operation to achieve a project specification by respecting that installation, integrating four industrials programmable automats with a monitoring interface.

Our work is divided into several parts: identify hardware to use, develop an API program thro ugh TIAPORTAL V16 software, design a monitoring interface and remote management hmi via SIMATIC WINCC with a network communication system and make electrical schematics

: jeiliall

		.ÉäíØäÓÞ í ÇíÖæÈ ÏãÍã ÑÇØã í åíáÚ ÇÑÔáÅÇæ åÇíãáÇ ÚíÒæÊ ãÇÙäá íááÂÇ áíÛÔÊáÇ ìáÚ áãÚáÇ ÇÐå ÒßÑí
ÊáÇÂ	ÚÈÑ	ÌãÏæ ÇåÈ ÏíÞÊáÇ ááÇÎ äã ØæÑÔáÇ ÑÊÏÞíÞÍÊá ÇåáíÛÔÊ ÇäÈÚæÊÓÇæ ÉÏæÌæãáÇ	ÊÇäíæßÊáÇ ÇäÓÑÏ ÚæÑÔãáÇ ááÇÎ
ÉåÌÇæ		ÌãÇäÑÈ ÑíæØÊæ ÇåãÇÏÎÊÓÇ ÏÇÑãáÇ ÉÒåÌáÇ ÏíÏÍÊ :ÁÇÒÌ ÉÏÚ ìáÅ ÇäáãÚ ãÓÞäí .ÏÕÑ	ÉåÌÇæ Úã ÉÌãÑÈã ÉíÚÇäÕ
		IHMÏÚÈ äÚ ÉÑÇÏÅæ ÉÈÞÇÑã ÉåÌÇæ ãíãÕÊæ TIAPORTAL V16 ÌãÇäÑÈ	ááÇÎ äã (API) ÊÇÞíÈØÊ ÉÌãÑÈ

.ÉíÆÇÈÑåßáÇ ÊÇØØÎãáÇ ÚäÕæ ÉßÈÔáÇ ÊáÇÇÕÊÇ ãÇÙä Úã SIMATIC WINCC ááÇÎ äã

Remerciements

Avant de commencer ce mémoire, nous tenons à remercier et glorifier ALLAH le tout puissant et miséricordieux, de nous avoir donné le courage et la volonté de mener à terme ce présent travail.

Ces remerciements sont adresses chaleureusement aussi à notre promotrice à l'université Mme. MANSOURI Noura de nous avoir encadrés, sa disponibilité et la confiance qu'elle nous a accordée et à notre Co-promoteur Mr NAIDJA Abderraouf pour nous avoir permis d'user de son précieux temps et de nous avoir guidé et encouragé à réaliser ce travail Nous tenons aussi à remercier également les membres du jury pour avoir eu l'extrême gentillesse de bien vouloir évaluer ce travail.

Enfin nous remercions vivement tous ceux qui ont participés de près ou de loin, ont contribué d'une manière ou d'une autre à la réalisation de ce mémoire.

Grand Merci à tous

Dédicace

Je tiens c'est avec grande plaisir que je dédie ce modeste travail :

À l'être le plus cher de ma vie, ma mère HALIMI SALIHA, qui m'a

soutenu et encouragé durant ces années d'études. Qu'elle trouve ici le

témoignage de ma profonde reconnaissance.

A mes Chers Frères, et ma seule Soeur.

À mon binôme Khaled.

À tous les membres de ma famille et toute personne qui porte le nom

Ziad, je dédie ce travail à tous ceux qui ont participé à ma réussite.

A mes chers Amis.

A tous ceux que j'aime.

Ziad Youcef

Kismoune Khaled

Dédicace

A l'aide de DIEU tout puissant, _qui trace le chemin de ma vie, j'ai pu
Arriver à réaliser ce modeste travail _que je dédie :

À ma chère mère BOURAHLI Karima à mon cher père Ahmed _qui je ne
serai pas là où je suis, _que je remercie

Pour leurs présences, leurs amours leurs soutient et leurs encoura_gements.
A ceux _qui sont la source de mon inspiration et mon coura_ge, à _qui je dois
De l'amour et de la reconnaissance :

Une spéciale dédicace à mes frères Med Zakaria et Abderrahmane, et mes
Soeurs Wissem et Rayen.

À tous les professeurs _qui m'ont apporté leurs connaissances tout au lon_g
de mon parcours de l'école primaire à l'université

A mon binôme Youcef.
A toute ma famille.
A mes chers Amis.
A tous mes ami(e)s.
Et à tous ceux _qui me sont chers.

Table des matières

Introduction Générale 1

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

1.1 Introduction 3

1.2 Système de distribution de l'eau de l'aéroport 3

1.3 Description du système actuel 4

1.4 Solution proposée 8

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau
2.1 Introduction	10
2.2 Cahier des charges fonctionnel	10
2.3 Description de la partie matérielle de la solution proposée	15
2.3.1 Les capteurs	15
2.3.2 Les pré actionneurs	19
2.3.3 Les Actionneurs	21
2.3.4 L'automate programmable industriel (API)	23
2.3.5 Les autres équipements	..24
Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement
3.1 Introduction	28
3.2 L'automate programmable industriel (API) S7-1200	29
3.3 Les modules entrées/sorties	31
3.3.1 Le Château d'eau et la Bâche a eau	31
3.3.2 Système anti-incendie	34
3.3.3 Système d'irrigation	35
3.4 La partie communication	38
3.4.1 Le réseau industriel Ethernet	38
3.4.2 Le protocole de communication PROFINET	39
3.4.3 Leonton CET2-0800 Series	41
3.5 Les logiciels	42
3.5.1 SIMATIC TIAPORTAL V16	42
3.5.2 SIMATIC WinCC	..42
3.5.3 SIMATIC STEP7	44
3.5.4 EPLAN Electric P8	46

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

4.1 Introduction 48

4.2 Les modes de fonctionnement 48

4.2.1 Organigramme générale du choix du mode de commande 49

4.2.2 Mode Manuel 49

4.2.3 Mode Automatique 50

4.2.4 Mode hors communication 63

4.3 La programmation 63

4.3.1 Les Alarmes 64

4.3.2 L'Interface Graphique (HMI) 65

Conclusion Générale 72

Introduction Générale

1

Introduction Générale

Le volume du trafic aérien ne cesse d'augmenter et le nombre de passagers devrait plus que doubler au cours des 20 prochaines années. Les aéroports doivent donc adapter leurs infrastructures d'accueil et leurs services dans tous les domaines, pour simplifier la vie des passagers de plus en plus nombreux et exigeants.

Comme tous les aéroports du monde, les aéroports algériens doivent investir dans les nouvelles technologies qui garantissent de meilleures performances et contribuent au confort des voyageurs. D'où le besoin d'automatiser la gestion des ressources de l'aéroport telle que la gestion d'eau pour faire baisser les coûts, améliorer l'utilisation et réduire les pertes.

L'automatisation permet d'assurer l'approvisionnement continu en eau à partir du réseau SEACO, du château d'eau ou de la bâche à eau selon les conditions et cela sans aucune intervention humaine. On peut ainsi remédier aux éventuelles absences des personnes en charge de l'ouverture et de la fermeture des vannes d'alimentation, de suivre en temps réel le fonctionnement du système de distribution d'eau, de localiser de manière proactive les pannes éventuelles et d'intervenir rapidement grâce à des données et des alertes instantanées. Elle permet également de garantir une bonne gestion de la consommation et de la distribution de l'eau tout en évitant les gaspillages et de là réduire la facture d'eau.

Au vu des améliorations que l'automatisation peut apporter dans le contrôle et le fonctionnement de tout processus auquel elle est appliquée, L'EGSA/C (Établissement de Gestion de Services Aéroportuaires) Constantine place l'automatisation des systèmes parmi ses premières priorités. L'automatisation partielle ou complète de tous les systèmes est un concept attrayant. En effet, il est communément admis que les opérateurs humains actuellement chargés de la gestion de l'aéroport ne peuvent plus améliorer leur productivité sans l'aide d'outils informatiques relatifs à la présentation d'information et la participation à la prise de décision.

Le stage que nous avons effectué au sein de l'unité technique d'EGSA de l'aéroport Mohamed BOUDIAF de Constantine, nous a permis de nous faire une idée sur l'importance de l'automatisation du système de distribution et de gestion de l'eau dans cette structure et l'intérêt du contrôle et de la surveillance de toutes les opérations à partir d'une salle de supervision pour bien suivre l'état de fonctionnement du système et permettre une intervention rapide et efficace en cas de défaut. L'objectif de notre projet est la conception d'un système utilisant les principes de l'automatisation dans le but d'apporter des améliorations au système de gestion et de distribution de l'eau de l'installation existante et répondre ainsi à la problématique posée par l'EGSA/C. Pour cela, nous avons élaboré un nouveau schéma d'automatisation puis élaboré les

2

Introduction Générale

programmes correspondants et conceptualisé une interface de contrôle et de supervision du système.

Le travail réalisé, sera exposé dans ce mémoire en quatre chapitres comme suit :

Dans le premier chapitre, nous avons donné une vue générale de l'installation de distribution d'eau existante avec une analyse fonctionnelle, ensuite nous avons posé la problématique pour enfin énoncer la solution proposée.

Le deuxième chapitre est consacré à la présentation fonctionnelle de l'installation proposée pour comprendre l'amélioration apportée au cahier de charges que nous avons défini et les instruments présentés dans ce processus.

La description de la plateforme de développement et des logiciels utilisés dans ce travail est faite dans le troisième chapitre alors que le quatrième et dernier chapitre de ce mémoire traite de la partie programmation et supervision de ce projet, les organigrammes fonctionnels ainsi que les résultats.

Chapitre 1 : Présentation Générale de

La problématique

3

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

1.1. Introduction :

L'eau est un bien précieux qu'il est nécessaire de préserver. C'est également une ressource épuisable et son utilisation doit faire l'objet d'une attention particulière de la part de tout gestionnaire. L'une des missions essentielles attribuées à l'EGSA/C, est justement la gestion de l'alimentation en eau potable dans les aéroports qui sont sous sa responsabilité.

Une gestion efficace des ressources est donc indispensable pour réduire la consommation d'énergie et d'eau et prévenir les pertes. Pour cela, l'EGSA/C a initié un plan de modernisation qui permettrait de mieux surveiller le réseau de distribution, connaitre les évolutions de la consommation d'eau et mieux anticiper les besoins en maintenance, tout en offrant de meilleures conditions de confort aux passagers et aux personnes travaillant sur le site. Cela permettra également un partage et une utilisation plus efficaces des ressources

L'automatisation et la modernisation des équipements présente des atouts importants. On citera par exemple, l'amélioration de la collecte des données offrant une vue d'ensemble et en temps réel, de l'état de fonctionnement du système d'alimentation en eau potable. Ce qui permet l'identification instantanée des problèmes pouvant intervenir et leur résolution dans des délais plus courts. La réduction significative des temps d'arrêts contribue à réduire les coûts et à permet une plus grande disponibilité de l'eau.

Dans ce chapitre nous allons faire une description générale du système de distribution d'eau actuel avec une étude fonctionnelle du système installé, ensuite on détaillera la problématique posée ainsi que les solutions proposées.

1.2. Présentation du Système de distribution de l'eau :

Comme dans toute autre infrastructure du même type, un aéroport est un grand consommateur d'eau à des fins diverses. Pour cela, le système de distribution de l'eau de l'aéroport Mohamed Boudiaf comporte un château d'eau et une bâche à eau. Ce système trouve ses sources d'eau dans le réseau SEACO qui assure également l'alimentation continue en eau de l'aéroport. La planification, le développement, la distribution et la gestion de l'utilisation optimale des ressources en eau sont les missions assurées par l'EGSA Constantine.

· Le château d'eau :

Le château d'eau sert à alimenter l'aéroport en cas de coupure sur le réseau principal de SEACO. Il est directement approvisionné par le réseau d'eau potable de SEACO. Il a une hauteur suffisante pour obtenir une pression statique et une capacité de 500m3 dont seuls une quantité de 300 m³ peut être utilisée pour l'alimentation en eau courante, le reste de la capacité est réservé pour les cas d'urgence.

4

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

· La bâche à eau :

Ce réservoir est aussi approvisionné par le réseau d'eau potable de SEACO. Il sert également à alimenter l'aéroport en cas de coupure sur le réseau principal. Comme pour le château d'eau, seule une quantité de 300 m³ peut être utilisée pour la consommation et le reste pour les cas d'urgence.

· Le système anti incendie :

Les réserves en eau du château d'eau et de la bâche servent également à stocker une certaine quantité appelée réserve d'incendie. Cette réserve est destinée à être utilisée par les sapeurs-pompiers en cas d'incendie. Une station de surpression permet d'assurer une pression importante en cas d'incendie important.

· Le système d'irrigation :

Les espaces verts à irriguer représentent plus de 13000 m² divisés en plusieurs zones. Actuellement, l'arrosage de ces espaces se fait manuellement et selon des périodes. L'arrosage de certaines zones se trouvant à des endroits éloignés nécessite en plus, l'utilisation de camion citernes. Cet arrosage manuel est peu économique et peut entrainer soit un gaspillage d'eau soit une insuffisance en eau pour certaines zones. De plus, il nécessite beaucoup de temps et une présence humaine permanente.

1.3 Description du système actuel :

Le système de distribution d'eau fonctionne selon un procédé plus ou moins complexe. Toutes les opérations relatives à la gestion de l'alimentation en eau au niveau de l'aéroport, se fait sur intervention des opérateurs de l'EGSA soit pour faire le remplissage des réserves soit pour faire la distribution de l'eau lors de coupures sur le réseau de distribution SEACO. Le démarrage des pompes et l'ouverture ou fermeture des vannes se font manuellement. On peut également avoir des problèmes de disfonctionnement de matériel dont la détection peut prendre beaucoup de temps et parfois sans connaitre l'origine de problème.

La gestion manuelle des taches, génère une perte de temps considérable et peut parfois être la cause de perturbations voire même de coupure de l'alimentation en eau potable.

La compréhension du fonctionnement du système d'alimentation en eau actuel, passe par la description des 4 constituants essentiels cités précédemment et qui sont : le château d'eau, la bâche à eau, le système anti-incendie et le système d'irrigation. Nous allons donc décrire dans ce qui suit, le fonctionnement de chacun de ces éléments.

5

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

1.3.1 Fonctionnement du château d'eau :

Le château dispose de 3 conduites d'eau principales :

· La première permet le remplissage de château d'eau qui se fait à partir de la canalisation principale reliée au réseau de distribution d'eau potable de la société SEACO. Le remplissage se fait par l'ouverture des vannes responsables du remplissage et le démarrage de la pompe d'eau. Si cette dernière est en panne l'opérateur met en marche une deuxième pompe.

· La deuxième conduite sert à la distribution de l'eau vers l'aéroport en cas de coupure sur le réseau SEACO ou pour toute autre utilisation spécifique comme le remplissage de camions-citernes. Tout le processus est contrôlé par la manipulation de vannes manuelles.

· La troisième conduite est réservée pour le réseau anti-incendie et le vidange.

Le château d'eau est équipé d'un flotteur qui indique le niveau de l'eau : niveau très bas, bas, haut, très haut, cela permet de gérer son remplissage et l'alimentation de l'aéroport en eau.



Figure 1.1 : Canalisations du château d'eau

6

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

1.3.2 Fonctionnement de la Bâche à eau :

Comme le château d'eau le remplissage de bâche à eau se fait à partir de la canalisation principale reliée au réseau SEACO. Cette dernière est également équipée d'un flotteur de niveau pour gère le remplissage et la distribution d'eau

S'il n'y a pas d'eau dans le château d'eau ou qu'il y a une coupure sur le réseau de la SEACO, la bâche à eau devient la source d'alimentation en eau grâce à 2 pompes électriques centrifugeuses et des vannes manuelles.

Une partie de l'eau contenue dans la bache à eau, est réservée pour le réseau anti-incendie en cas d'extrême urgence.



Figure 1.2 : Canalisation de distribution de la bâche à eau

1.3.3 Station de surpression eau incendie :

Comme indiqué précédemment, une station de surpression composée de 2 suppresseurs et 2 pompes électriques permet d'atteindre une pression supérieure ou égale à 7 bars. Elle dispose également de 2 vannes qui alimentent le site en eau incendie et est gérée grâce à un détecteur de débit et d'un autre de pression et à partir de réseau SEACO, le château d'eau et la bâche à eau. Cette station est installée de manière à satisfaire les besoins nécessaires en eau, même en cas de coupure sur le réseau SEACO et son état de fonctionnement doit être régulièrement vérifié. Ce qui nécessite le déplacement des opérateurs à l'endroit où elle est installée pour faire la vérification.

7

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

La station de surpression est reliée à un réseau constitué de plusieurs postes installés à différents endroits de l'aéroport.



Figure 1.3 : Station de surpression eau incendie

1.3.4 Le système d'irrigation :

L'arrosage des espaces verts se fait de manière totalement manuelle et seulement à partir de la canalisation principale du réseau de distribution d'eau potable de la société SEACO et en plein soleil, ce qui provoque un gaspillage d'eau car jusqu'à 75 % de l'eau s'évapore plutôt que d'atteindre la plante.

Cet arrosage manuel de la totalité des espaces verts est très chronophage et nécessite des gros efforts de la part de l'opérateur en charge de cette mission pour arroser toutes les zones.



Figure 1.4 : système d'arrosage actuel

8

Chapitre 1 : Présentation Générale de la problématique

1.4 Solution proposée :

Après étude du fonctionnement de l'installation actuelle et l'assimilation de son fonctionnement, nous avons relevé plusieurs points sur lesquels il est utile d'intervenir en vue d'améliorer le fonctionnement du système de distribution tout en assurant une disponibilité continue de l'eau.

La solution proposée intègre un fonctionnement basé sur la programmation autour de quatre automates de type SIEMENS S7-1200, cette programmation des automates via le logiciel TIAPORTAL V16 a deux modes de fonctionnement : Le mode manuel et le mode automatique, et une interface de supervision qui permet de superviser et télé gérer en temps réel l'installation automatisée.

Cette automatisation intégrée par des API permet d'assurer le contrôle et la surveillance à distance de tous les équipements et les installations du système de distribution en évitant d'éviter les problèmes liés à une conduite manuelle du système et aussi remédier aux problèmes récurrents des arrêts de fonctionnement de l'alimentation en eau. Cette automatisation permettra également l'affichage des paramètres de fonctionnement et le déclenchement d'alarmes d'avertissements en cas de dysfonctionnement pour permettre un diagnostic pertinent sur les défaillances pouvant apparaitre au niveau des divers matériels : pompes, électrovannes et câblages et permettre une intervention rapide et efficace.

Chapitre 2 : Analyse fonctionnelle du

Système de Gestion d'eau

10

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

2.1 Introduction :

Dans ce chapitre nous allons présenter l'étude fonctionnelle du système de distribution d'eau puis définir les règles d'automatisation essentielles à suivre et identifier les équipements nécessaires pour réaliser la solution automatisée. On détaillera en particulier le fonctionnement des 4 parties à savoir : le château d'eau, la bâche à eau, le système anti-incendie et le système d'irrigation.

On abordera également le cas de l'élaboration d'une solution programmable dans le cas où la gestion demande l'interdépendance des systèmes et la synchronisation entre eux.

2.2. Cahier des charges fonctionnel :

Nous avons divisé le système en quatre parties essentielles chaque une est géré par un automate siemens de type S7-1200, programmé pour faire le contrôle à distance et en temps réel à partir d'une station de supervision situé à la salle de contrôle.



Figure 2.1: Schéma synoptique global après l'automatisation

2.2.1 Le Remplissage du château d'eau et la Distribution :

Afin d'éviter les débordements et le manque d'eau récurrents constatés sur le château d'eau et éliminer toute intervention humaine sur le fonctionnement des groupes de pompage, l'exploitant du site a exprimé le besoin d'automatiser le château d'eau ainsi que la télégestion de ce dernier via la supervision de secteur avec le SIMATIC WINCC.

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

Gérer par un automate indépendant du type siemens S7-1200, l'automatisation du remplissage et de la distribution de l'eau à partir du château d'eau est réalisé en tenant compte des paramètres suivants :

Ø Contrôle du niveau de chlore.

Ø Commandes des électrovannes canalisations principales et de distribution.

Ø Commande des pompes de remplissage avec synchronisation entre elles.

Ø Contrôle du niveau d'eau réservé à l'utilisation quotidienne et du réseau anti-incendie.

Ø Détection de la présence d'eau dans la canalisation SEACO et contrôle du débit.

Ø Déclenchement d'alarmes en cas des défauts au niveau des pompes et/ou des électrovannes ou d'une surabondance ou absence d'eau.



11

Figure 2.2: Schéma synoptique du château d'eau après l'automatisation

12

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

2.2.2 Le remplissage de la bâche à eau et la distribution :

La bâche à eau aussi est gérée par un automate de même type et de mêmes caractéristiques que celui utilisé pour l'automatisation du fonctionnement du château d'eau.



Figure 2.3: Schéma synoptique de la Bâche à eau après l'automatisation

L'automatisation du remplissage et de la distribution de l'eau à partir de la bâche à eau est réalisée en tenant compte des paramètres suivants :

Ø Commande des électrovannes (ouverture/ fermeture) de remplissage et distribution.

Ø Commande des pompes de distribution avec synchronisation entre elles.

Ø Contrôle du niveau d'eau réservé à l'utilisation quotidienne et du réseau anti-incendie.

Ø Déclenchement d'alarmes dans le cas de : défauts ou pannes au niveau des pompes, des électrovannes ou en cas de débordement ou manque d'eau.

Ø Surveillance et contrôle à distance en temps réel de toutes les opérations.

2.2.3 Système anti-incendie :

Pour contrôler et surveiller à distance et en temps réel la station de surpression, on a choisi d'utiliser un automate spécifique pour gérer et surveiller le fonctionnement de ce système.

13

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

Ce dernier va remplacer la carte électronique existant sur le système actuel et dont le cout est très élevé et qui n'est ni contrôlable ni observable à distance.



Figure 2.4: Schéma synoptique de la station de surpression après l'automatisation

2.2.4 Système d'irrigation :

Pour assurer l'indépendance de ce système et éliminer les inconvénients du système actuel, on a choisi de consacrer au système d'arrosage, son propre automate. Ce dernier aura à gérer l'arrosage de l'ensemble des espaces verts répartis en 6 zones, grâce à une commande automatisée périodique et à distance.

Le système est composé de tuyaux équipés d'arroseurs, électrovannes et des pompes directement branchés à la source principale de SEACO. L'ensemble est ensuite relié à son propre API de type Siemens S7-1200 permettant d'effectuer les différents réglages. Cette option permet de planifier l'heure de l'arrosage et être piloté à distance.

Cet arrosage automatique a pour objectif de réduire la consommation d'eau par un arrosage optimal, diminuer les charges de personnel et de maintenance, choisir les périodes d'arrosage sans contraintes, limiter le ruissellement des eaux et l'érosion des sols.

14

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau



Figure 2.5 : Les zones d'irrigation proposées

Remarques :

Le système global est basé sur la redondance entre les équipements utilisés, dans le but d'augmenter les performances en termes de fiabilité, disponibilité et maintenabilité. Donc on a utilisé :

· Pour le château d'eau trois pompes de remplissage. Dans le but de ne pas épuiser ces dernières on procédera par combinaison lors de l'alimentation du château d'eau. Ces combinaisons sont effectuées par rapport au niveau de château d'eau.

· Pour les trois pompes de distribution de la bâche à eau, la permutation entre eux se fait aussi par rapport au niveau de réservoir.

· Les deux électrovannes placées en parallèle aux différents points de système global ont un fonctionnement alternatif. Elles remplissant les mêmes fonctions ou missions, une seule suffit pour le fonctionnement normal, la deuxième sert en cas de défaillance de la première ou dans le cas d'une surcharge du système.

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

2.3. Description de la partie matérielle de la solution proposée :

La mise en oeuvre d'un système automatisé revient à mettre en interaction un ensemble d'éléments organisés sous la forme d'un schéma identifiant trois parties : partie opérative (PO), partie commande (PC) et partie pupitre ou utilisateur (PP) du système



Figure 2.6 : Structure d'un système automatisé

La partie opérative représente le sous-ensemble qui effectue les actions physiques, mesure des grandeurs physiques et rend compte à la partie commande. Elle comporte :

· Des capteurs qui communiquent à la partie commande des informations sur l'état du système

· Des pré-actionneurs qui reçoivent des ordres de la partie commande ;

· Des actionneurs (vérins, moteurs, vannes) qui ont pour rôle d'exécuter ces ordres. 2.3.1. Les capteurs :



Dans notre projet, nous utilisons un certain nombre de capteurs, que nous détaillons dans ce qui suit.

a/. Capteur de chlore (CCS51D) :

Le Memo sens CCS51D est une sonde de chlore libre robuste qui nécessite peu d'entretien. Elle délivre des valeurs mesurées très précises avec une stabilité à long terme dans l'eau et assure une surveillance constante de la désinfection, même dans de faibles volumes d'eau. La sonde de chlore libre se caractérise par des temps de réponse extrêmement rapides, ce qui garantit un contrôle efficace du process. Grâce à la technologie numérique Memo sens, la CCS51D combine intégrité maximale du process et des données, avec un fonctionnement simple. [7]

15

Figure 2.7 : Memo sens CCS51D

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

b/. Capteur de niveau Radar à émission libre (Micro pilot FMR10) :

Le radar de niveau Micro pilot FMR10 offre une mesure de niveau continue sans contact et est idéal pour un grand nombre d'applications dans le domaine de l'eau, des eaux usées et des utilités industrielles. Le FMR10 fait partie des premiers radars sans contact à technologie Bluetooth® pour une configuration et un diagnostic d'une rare simplicité. Les courbes de signaux se visualisent sur une application disponible pour tous les smartphones ou tablettes Bluetooth® (iOS, Android). Grâce à un composant électronique RF unique, le radar est très compact et s'installe facilement dans les espaces réduits. [7]



Figure 2.8 : Radar à émission libre

c/. Capteur de pression (Cerabar PMC11) :

Le Cerabar PMC11 est un transmetteur de pression compact avec un excellent rapport qualité/prix. Il est doté d'une cellule capacitive céramique sans huile et permet de mesurer la pression relative de 400 mbar à 40 bars. Le PMC11 est destiné aux applications standards dans l'industrie et peut résister aux conditions de process grâce à l'utilisation de matériaux de qualité comme l'acier 316L et 99,9% Al2O3. [7]



16

Figure 2.9 : Cerabar PMC11

17

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

d/. Débitmètres électromagnétiques- Proline Promag W 400 :

Avec ses agréments internationaux pour les transactions commerciales et l'eau potable, le Promag W peut être utilisé dans les applications les plus diverses. Il est disponible en version compacte ou séparée. Le Promag W 400 permet d'économiser du temps et de l'argent grâce aux fonctionnalités étendues de son transmetteur optimisé pour l'eau et les eaux usées. De plus, la technologie Heartbeat garantit une mesure fiable et une vérification conforme. C'est un Capteur avec protection anticorrosion EN ISO 12944 et transmetteur de pointe pour l'eau et les eaux usées. [7]



Figure 2.10 : Débitmètres électromagnétiques

e/. Clapets à battant AVK :

Le clapet à battant est composé d'un disque qui pivote sur une charnière ou un axe. Le disque se soulève du siège pour permettre l'écoulement dans un sens. Lorsque la pression diminue, le disque revient dans sa position initiale en se rabattant sur le siège et bloque ainsi le fluide. Le poids du disque et le débit ont un impact sur la fermeture du clapet.

Souvent un levier et un contrepoids ou un levier et un ressort sont montés pour améliorer les performances. Les clapets anti-retours avec levier et contrepoids conviennent aux installations présentant un risque élevé de coup de bélier en conditions d'écoulement normales. Les clapets anti-retours avec levier et ressort de rappel conviennent pour les pressions élevées, les contre-pressions insuffisantes et les vitesses d'écoulement élevées. [8]

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

Nous choisissons ce clapet car il a 2 avantages principaux :

1. Le capotage est disponible avec des interrupteurs de fin de course pour la surveillance à distance.

2. Anti-retour d'eau.



Figure 2.11: Clapet à battant AVK

f/. Capteur de niveau à flotteur Liquifloat FTS20 :

Il s'agit d'un capteur TOR, c'est un dispositif suspendu au-dessus d'un plan d'eau au moyen d'un câble électrique.

Lorsque le niveau de l'eau augmente jusqu'à immerger le dispositif, sa capacité de flotter et sa forme de poire l'oblige à se retourner mettant ainsi deux fils en contact électrique. [7]

Les poires nécessaires pour nos projets sont au nombre de 6 :

· 2 poires de niveau (niveau bas, niveau haut) dans le château d'eau.

· 2 poires de niveau (niveau bas, niveau haut) dans le réservoir de 300m3 de la bâche a eau.

· 2 poires de niveau (niveau bas, niveau haut) dans le réservoir de 200m3 de la bâche a eau.

18

Figure 2.12: Liquifloat FTS20

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

g/.manomètre émetteur pmp71 :



Le capteur - transmetteur de pression Cerabar PMP71 avec membrane métallique est utilisé dans les industries de process pour mesurer la pression, le niveau, le volume ou la masse dans les liquides ou les gaz. Le PMP71 est conçu pour les applications haute pression jusqu'à 700 bars. Menu Quick Setup avec gamme de mesure librement réglable sans indication de pression. Conçu selon IEC 61508 pour l'utilisation dans des systèmes de sécurité SIL2/3 et disponible avec certificat MID pour les applications de transactions commerciales. [7]

19

Figure 2.13: manomètre pmp71

h/. Capteur d'humidité du sol :

Pour minimiser le gaspillage d'eau surtout en hiver, nous avons ajouté un capteur d'humidité du sol au réseau d'arrosage avec une communication RS485 standard MODBUS Protocol qui facilite la connexion avec l'API.



Figure 2.14: Capteur d'humidité du sol (MODBUS Protocol)

2.3.2. Les pré actionneurs : a/. Contacteurs :

Le contacteur est un appareil mécanique de connexion ayant une seule position de repos et une seule position de travail. II est capable d'établir, de supporter et d'interrompre des courants dans les conditions normales du circuit, y compris les conditions de surcharges en service.

20

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

L'intérêt du contacteur est de pouvoir être actionnés manuellement ou automatiquement et à distance au moyen de contacts peu encombrants et sensibles. [4] [5]



Figure 2.15 : Un contacteur

b/ Relais électromagnétique Ac/Dc 24v (KONTRON ) :

Un relais électromagnétique, dans son principe de commutation, s'apparente à un interrupteur mécanique dont la manoeuvre serait non pas effectuée manuellement, mais en faisant circuler un courant dans le circuit d'excitation du relais. Ce circuit est constitué par une bobine appelée bobine d'excitation ou bobine de commande.

La mise en action du relais par sa bobine de commande demande une puissance électrique faible. Elle provoque l'ouverture ou la fermeture d'un circuit dans lequel circule un courant élevé, et par là même elle peut commander une puissance beaucoup plus grande que la puissance d'excitation. [3]



Figure 2.16 : Relais électromagnétique KONTRON

21

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

c/ Disjoncteurs:

Le disjoncteur constitue l'appareil de protection par excellence. C'est un interrupteur capable de s'ouvrir automatiquement en cas de défaut pour couper les courants de court-circuit.

Il permet d'assurer une protection contre tous les défauts. [4] [5]



Figure 2.17 : disjoncteur : représentation et symbole

2.3.3. Les actionneurs :

Dans un système automatisé, un actionneur est un organe de la partie opérative qui a un ordre de la partie commande via le pré-actionneur, convertit l'énergie qui lui est fournie sous une forme utile pour les taches de programme dans un système automatisé.

a/. Les pompes :

Une pompe est une machine hydraulique qui aspire et refoule un liquide (eau, huile, Essence...) d'un point à un endroit voulu. Une pompe est destinée à élever la charge de liquide pompé. Pour remplir notre château d'eau et la Bâche à eau on utilise le même type de pompe déjà existé qui est la pompe centrifugeuse. Elles agissent sur l'énergie cinétique et le mouvement du liquide résulte de l'augmentation d'énergie qui est communiquée par la force centrifuge.

Une pompe centrifuge est constituée essentiellement de :

· Une roue à aubes tournant autour de son axe,

· Un distributeur dans l'axe de la roue

· Un collecteur de section croissant, en forme de spirale appelé volute.

Tous ces composants sont enveloppés dans un corps qui est accouplé avec un moteur asynchrone qui fournit l'énergie cinétique nécessaire pour la rotation de la roue à aubes de la pompe. [6]

22

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

Pour ce projet, on utilise trois pompes de 3.5kw pour le remplissage du château d'eau, trois autres de 3.5kw pour la distribution de la bâche a eau, deux de 5.5kw pour le réseau d'irrigation et les deux déjà existantes pour le réseau anti-incendie.



Figure 2.18 : Pompe centrifuge

b/. Les Vannes :

Une vanne est un dispositif destiné à contrôler le débit de l'eau dans une canalisation. Elle est utilisée pour arrêter ou pour faire circuler l'eau dans les conduites. On distingue 2 types de vannes : les vannes électriques et les vannes manuelles.

? Vannes électriques :

Comme vanne électrique, on peut citer la vanne motorisée. La commande de cette vanne se fait par un API. Elle est constituée d'un corps de vanne, d'un volant de commande manuelle et d'un moteur réducteur alimenté en 380V comportant un limiteur d'effort d'ouverture et de fermeture. L'ouverture ou la fermeture de la vanne est effectuée grâce à l'entrainement de la tige de l'opercule ou papillon par le moteur électrique (asynchrone triphasé démarrage direct 2 sens de rotation).



Figure 2.19 : Exemple de Vannes électriques

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

? Vannes manuelles :

On les désigne comme vannes manuelles car leur commande s'effectue manuellement. On distingue deux types : les vannes avec bras et les vannes avec robinet. [6]



23

Figure 2.20 : Vannes avec bras Figure 2.21 : Vannes avec robinet.

2.3.4. L'automate programmable industriel (API):

Un automate programmable industriel, ou API, est un dispositif électronique programmable destiné à la commande de processus industriels. Il envoie les ordres vers les prés actionneurs à partir de données d'entrées (partie commande ou PC côté capteur), de consignes et d'un programme informatique. [09]

Un API peut être compacte ou modulaire :

· L'API compacte ou monobloc possède un nombre d'entrées et de sorties restreint et son jeu d'instructions ne peut être augmenté. Ce type a pour fonction de résoudre des automatismes simples avec la logique séquentielle et utilisant des informations TOR.

· L'API modulaire est adaptable à toutes situations. Selon le besoin, des modules d'E/S analogiques sont disponibles en plus de modules spécialisés. La modularité permet un dépannage rapide et une plus grande flexibilité.

D'après le cahier de charge qui nous a été établi, le choix de l'automate doit se faire en tenant compte des critères suivants :

Ø Les nombres et la nature d'entrées/sorties.

Ø Le type du processeur et sa capacité de traitement.

Ø La nature de traitement souhaité (temporisation, comptage régulation...etc).

Ø La communication avec d'autres automates.

Ø Le dialogue (la console programmation, pupitre, écran de supervision).

Ø La fiabilité et la durée de la garantie.

Ø Le coût de l'automate.

Ø La qualité du service après-vente.

24

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

Pour notre projet, l'automate le mieux adapté à notre problématique et qui représente le meilleur choix c'est l'automate modulaire de la famille S7-1200.

2.3.5 Les autres équipements

a/ Alimentation de type Schneider (ABL8REM24050) :

C'est une alimentation en mode commutation régulé c'est-à-dire une alimentation électrique dont la régulation est assurée par des composants électroniques de puissance utilisés en commutation.

L'influence de la température ambiante joue un rôle déterminant dans la limitation de la puissance qu'une alimentation électronique peut délivrer en permanence. Si les composants électroniques sont dans un environnement où la température ambiante est trop élevée, leur durée de vie sera considérablement réduite.

La gamme Optimum des alimentations Phaseo est conçue pour fonctionner à une température ambiante nominale de 50 °C. Au-delà, il est nécessaire de recourir à une réduction de charge jusqu'à une température maximale de 60 °C.

La réduction de charge doit être prise en compte dans des conditions de fonctionnement extrêmes, telles que :

· Fonctionnement intensif (courant de sortie proche en permanence du courant nominal, avec une température ambiante élevée)

· Tension de sortie définie comme supérieure à 24 VCC (pour compenser les chutes de tension en ligne, par exemple)

· Raccordement parallèle pour augmenter la puissance totale. [2]



Figure 2.22: Power Supply Schneider

25

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

b/ Réservoir à vessie :

Le réservoir à vessie permet d'accumuler l'eau sous pression. Il est idéalement utilisé pour réduire le nombre de démarrages d'une pompe, ce qui augmente la durée de vie de celle-ci. Pour notre projet, on a utilisé :

· Deux réservoirs à vessie pour la Station de surpression eau incendie.

· Un réservoir à vessie pour les deux pompes d'arrosage.



Figure 2.23 : Réservoir à vessie

c/. Afficheur RIA15 :

L'afficheur de process est disponible en 4 à 20 mA ou protocole HART®. La version HART® permet de visualiser en alternance jusqu'à 4 valeurs mesurées d'un capteur sur le terrain ou en façade d'armoire.

Pour cela, l'afficheur peut être réglé comme maître HART® primaire ou secondaire et interroge activement les valeurs du capteur. La faible chute de tension de < 1 V (< 1,9 V avec HART®) est un avantage considérable, notamment dans les applications Ex dans lesquelles seule une faible tension est disponible dans la plupart des cas. [7]



Figure 2.24: Afficheur RIA15

26

Chapitre 2 : Étude Fonctionnelle du Système de Gestion de l'Eau

d/ Groupe électrogène :

Un groupe électrogène est un dispositif autonome capable de produire de l'électricité en cas de coupure de l'alimentation du réseau électrique. Il ne nécessite qu'un approvisionnement en carburant. L'électricité est toujours produite par une génératrice (dynamo qui produit un courant continu, ou alternateur qui produit un courant alternatif). Cette génératrice doit recevoir un mouvement rotatif produit par un moteur thermique essence, GPL ou diesel, équipé d'un régulateur mécanique modulant sa vitesse de rotation en fonction de la charge. [6]



Figure 2.25: Groupe Electrogène

e/ Clapet anti-retour:

Un clapet anti-retour est un dispositif (une vanne) permettant de contrôler le sens d'un fluide dans une tuyauterie. Il instaure donc un sens unique de circulation pour un liquide ou un gaz : ils peuvent s'écouler vers l'aval, mais le clapet évite les remontées en amont.[1] On va utiliser juste un clapet donne le canal d'anti-incendie de bâche a eau.

Chapitre 3 :

Description de la plateforme de

développement

28

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

3.1 Introduction :

Dans ce chapitre nous allons détailler la partie commande et les outils nécessaires pour la réalisation de ce travail. En premier lieu nous présenterons l'automate et ses outils, ensuite on abordera la partie télégestion et ses outils et en dernier on abordera les outils de communication. On utilise un automate programmable pour la gestion automatique du système. On l'associe à un système SCADA pour contrôler le processus en prenant en charge les fonctions d'acquisition et d'archivage de données, l'interface homme-machine, la surveillance et la gestion des alarmes. SCADA est l'acronyme désignant Supervisory Control And Data Acquisition ou Système de Contrôle et d'Acquisition de Données. En réalité, il fait référence à une catégorie de logiciels dédiés au contrôle des processus industriels et à la collecte de données en temps réel dans des sites distants.

Il est généralement fourni sous forme de logiciel combiné à des éléments matériels, tels que des émetteurs, une unité de télégestion (Remote Terminal Unit-RTU), de protocoles de communication permettant la communication entre les serveurs et les émetteurs RTU, de serveur de données destiné à l'archivage des données et à alimenter les interfaces homme-machines (IHM).

La Figure suivante représente le schéma synoptique d'un système automatisé SCADA



Figure 3.1 : Structure d'un système automatisé SCADA

29

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

3.2 L'Automate S7-1200 :

L'automate SIMATIC S7-1200 est un mini-contrôleur modulaire. Il existe un éventail complet de modules pour une adaptation optimisée à la tâche d'automatisation. Le contrôleur S7 est composé d'une CPU équipée d'entrées et de sorties de signaux numériques et analogiques. Des modules additionnels d'entrées/sorties (modules IO) peuvent être installés si les entrées et sorties intégrées ne sont pas suffisantes. Si besoin est, des modules de communication RS232 ou RS485 peuvent également être ajoutés. Une interface TCP/IP intégrée est obligatoire pour toutes les CPU. Avec le programme S7, l'API surveille et contrôle une machine ou un process. Les modules IO sont interrogés dans le programme S7 au moyen d'adresses d'entrées (%I) et référencés au moyen d'adresses de sorties (%Q). [11]



Figure 3.2: Automate S7-1212c (DC/DC/DC).

1. Prise d'alimentation.

2. Logement pour carte mémoire sous le volet supérieur.

3. Connecteurs amovibles pour le câblage utilisateur (derrière les volets).

4. DEL d'état pour les E/S intégrées.

5. Connecteur PROFINET (sur la face inférieure de la CPU).

Des modules supplémentaires peuvent être utilisés pour communiquer par le biais de réseaux et de protocoles tels que : PROFIBUS, GPRS, WAN, RS485, RS232, USS, MODBUS.

Dans notre cas, nous avons utilisé 4 automates siemens S7-1212C DC/DC/DC avec les Caractéristiques reportées dans le tableau suivant :

30

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

· ·	CPU Version du firmware	S7 1212 C DC/DC/DC. V 4.4
·	Pack de programmation	À partir de STEP 7 V16
·	Valeur nominale (CC)	24 V
·	Mémoire
	Mémoire de travail	75 k byte
·	Temps de traitement CPU
	Pour opérations sur bits	0,08 us
	Pour opérations sur mots	1,7 us
·	Entrées TOR
	Nombre d'entrées TOR	8
·	Sorties TOR
	Nombre de sorties TOR	6
·	Entrées analogiques
	Nombre d'entrées ANALOGIQUE	2
·	Sorties analogiques
	Nombre de sorties ANALOGIQUE	0
·	Capteurs
	Détecteur 2 fils	oui
·	Interface
	Type d'interface	PROFINET
·	Réalisation physique de l'interface
	RJ 45(Ethernet)	Oui
	Nombre de ports	1
	Commutateur intégré	Non
·	Protocoles (ETHERNET)
	Supporte le protocole pour PROFINET IO	Oui
	PROFIBUS	1242-5
	AS-Interface	Oui

31

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

3.3 Les modules entrées/sorties :

Dans notre projet nous avons utilisé plusieurs types de modules d'entrées sorties. Le tableau suivant résume l'affectation des modules E/S pour 3 des 4 automates utilisés. L'affectation pour l'automate utilisé pour le système d'irrigation sera détaillé dans la suite.

Système	Modules
Le Château d'eau	DI 16/DQ 16x24VDC_1 AI 4x13BIT 1
Bâche a eau	DI 16/DQ 16x24VDC_1 AI 4x13BIT 1
Système Anti Incendie	DQ 8x24VDC _1

3.3.1 Le Château d'eau et la Bâche a eau :



Figure 3.3: Automate S7-1212c et le module utilisé pour le système de bâche a eau.



Figure 3.4: Automate S7-1212c et le module utilisé pour le système de château d'eau.

32

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement



Figure 3.5: Automate S7-1212c et le module utilisé pour la réalisation du système de château

d'eau.

A/ Module DI 16/DQ 16x24VDC1 : (Module d'entrées TOR)



Figure 3.6: Module DI 16/DQ 16x24VDC_1

1) Type et désignation du module.

2) LED pour le diagnostic.

3) Code de matrice 2D.

4) Raccordement.

5) LED pour l'état de la voie.

6) LED pour la tension d'alimentation.

7) Classe de fonction.

8) Repérage couleur type de module.

9) Version des fonctions et du firmware.

10) Code couleur permettant de sélectionner les étiquettes de repérage couleur.

33

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

11) Numéro d'article. [13]

Caractéristiques du module :

l Module d'entrées TOR à 16 entrées

l Sink Input, (PNP, type P)

l Tension d'alimentation L+

l Retard à l'entrée paramétrable 0,05 ms à 20 ms (par voie)

l Diagnostic paramétrable (par module)

l Convient au raccordement de commutateurs et de capteurs 2 fils selon CEI 61131, type 3 Le module prend en charge les fonctions suivantes :

l Mise à jour du firmware

l Données d'identification I&M

l Re paramétrage en RUN B/ Module AI 4x13BIT1



Figure 3.7: Module AI 4x13BIT_1

Le module possède les caractéristiques techniques suivantes :

l 4 entrées analogiques.

l Résolution 16 bits signe compris.

l Type de mesure tension réglable pour chaque voie.

l Type de mesure courant réglable pour chaque voie.

l Type de mesure Résistance réglable pour les voies 0 et 2.

l Type de mesure Thermomètre à résistance (RTD) réglable pour les voies 0 et 2.

l Type de mesure thermocouple (TC) réglable pour chaque voie.

l Diagnostic paramétrable (par voie).

34

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

l Alarme de processus en cas de dépassement de la valeur limite réglable pour chaque voie (deux limites supérieures et deux limites inférieures pour chacune d'elles). [14]



Figure 3.8: Automate S7-1212c et le module utilisé pour la réalisation du système de château

d'eau.

3.3.2 Système anti incendie :



Figure 3.9: Automate S7-1212c et le module utilisé pour le système Anti-incendie

35

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

A/ Module DO 8x24VDC :



Figure 3.10: Module DQ 8x24VDC

1) Type et désignation du module.

2) LED pour le diagnostic.

3) Code de matrice 2D.

4) Raccordement.

5) LED pour l'état de la voie.

6) LED pour la tension d'alimentation.

7) Classe de fonction.

8) Repérage couleur type de module.

9) Version des fonctions et du firmware.

10) Code couleur permettant de sélectionner les étiquettes de repérage couleur.

11) Type de BU.

12) Numéro d'article. [15]

3.3.3 Le Système d'irrigation :

La notion d'arrosage automatique désigne les systèmes permettant de fournir de l'eau à

des plantes durant un certain temps sans intervention humaine.

Les étapes que nous avons suivies pour réaliser ce projet :

- Etude de l'espace concerné par l'arrosage.

- Définition du matériel.

- Analyse du type d'automate qui convient le mieux.

- Architecturer de notre projet.

- Architecturer de programme.

36

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

Pour bien faire ce projet et le réaliser correctement, on a demandé l'aide d'un ouvrier ayant de l'ancienneté dans le domaine de l'irrigation au niveau de l'aéroport. Ce dernier nous a donné toutes les informations et éclaircissements concernant les plantes et les espaces verts devant être arrosés. Dans la solution que nous avons retenue, les espaces devant être irrigués sont divisés en six zones comme indiqué sur la figure suivante.



Figure 3.11 : les zones concernées par l'arrosage

Pour la réalisation du système de commande de cette partie, on a utilisé le matériel suivant :

1. Un disjoncteur différentiel (pour la protection des biens).

2. Une alimentation Schneider.

3. Un automate S7 1212c DC/DC/DC.

4. Un module d'entrée/sortie 8DO 8DI.

5. Des relais (comme sortie).

6. Des fils électriques (bleu pour le neutre, marron pour la phase, vert pour la terre).

7. Des boutons poussoirs NO (comme des entrées d'un pupitre).

8. Un câble RJ45 (pour la communication).

9. Un répartiteur.



Figure 3.12: le matériel utilisé pour le système d'irrigation

37

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

L'automate S7 1212c DC/DC/DC offre des caractéristiques suffisantes pour la gestion des taches relatives à ce système



Figure 3.13: Automate S7 1212c

Module 223-1BH32-0XB0



Figure 3.14: Module d'entrées/sorties

- Tension d'alimentation : Valeur nominale (CC) 24 V. - Entrées TOR : Nombre d'entrées TOR 8.

- Tension d'entrée : Type de tension d'entrée CC.

l Valeur nominale (CC) 24 V.

- Sorties TOR : Nombre de sorties TOR 8.

- Alarmes : Alarme de diagnostic Oui.

La figure suivante représente la réalisation du système après le câblage :

38

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement



Figure 3.15: le système réalisé

3.4 Partie communication :

Un protocole de communication est une spécification de plusieurs règles pour un type de communication particulier. Initialement, on nommait protocole, ce qui est utilisé pour communiquer sur une même couche d'abstraction entre deux équipements différents. Par extension de langage, on utilise parfois ce mot, pour désigner les règles de communication entre deux couches sur un même équipement.

Pour notre projet, il a fallu tenir compte du problème de la distance entre les armoires des différentes parties et la salle de contrôle. Nous avons alors choisi d'utiliser :

Ø Un réseau industriel ETHERNET.

Ø Un Protocole de communication PROFINET.

Ø Un switch CET2-0800 Series (utilisable pour la technologie fibre optique). 3.4.1 Le réseau industriel Ethernet :

Ethernet est basé sur le principe d'accès au media régit par un mécanisme de détection de collision. Chaque station est identifiée par une clé globalement unique, appelée adresse MAC, afin de s'assurer que tous les postes sur un réseau Ethernet aient des adresses distinctes. Cette technologie connue sous le nom de (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Détection de porteuse avec accès multiples et détection de collision ou CSMA/CD garantit qu'une seule station à la fois transmet un message sur le media. Les évolutions successives d'Ethernet ont donné naissance au standard IEEE 802.3, Il définit seulement les caractéristiques des couches physiques, la façon dont les informations accèdent au réseau (ainsi que la trame de donnée doivent être définies par des couches complémentaires).

L'Ethernet industriel dispose également de sérieux atouts en comparaison avec les autres technologies de réseau industriel :

39

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

? 1) L'Ethernet industriel se base sur des vitesses allant de 100Mb/s jusqu'à 10Gb/s. Un atout pour les applications exigeantes en temps de réponse.

? 2) Avec Ethernet, le média n'est pas partagé, une anomalie n'affectera que la station concernée par le lien. Les technologies comme RSTP, HSP/PRP, ou comme le TURBO RING de MOXA ou le X-RING d'Advantech permettent d'assurer le fonctionnement même après la coupure d'une connexion.

? 3) Ethernet s'avère plus robuste qu'un bus de terrain par rapport aux perturbations électromagnétiques, et répondent entièrement à ces problématiques.

? 4) Grâce à Ethernet, il est possible de connecter sur un même réseau par exemple des stations PROFINET et MODBUS-TCP.

? 5) La technologie Ethernet permet d'accéder beaucoup plus facilement à l'appareil même à distance, que s'il se trouvait sur un bus série. [16]

3.4.2 Le protocole de communication PROFINET :

PROFINET (Process Field Network) est une norme de communication basée sur Ethernet industriel offrant une vaste gamme d'applications. Le bus de terrain qui utilise le protocole TCP/IP et les normes de technologie de l'information, permet un traitement en temps réel et l'intégration de systèmes de bus de terrain. PROFINET a été développé par Siemens et les entreprises membres de l'organisation d'utilisateurs de PROFIBUS (PNO) et est utilisé en association avec les systèmes de commande Siemens.

Il permet une automatisation en temps réel ainsi qu'une intégration informatique avec un seul système. L'architecture ouverte de PROFINET permet en outre une intégration simple et fluide des solutions de bus de terrain établies, par exemple en utilisant des proxys ou des passerelles. De plus, PROFINET offre des concepts de diagnostic intelligents pour les appareils de terrain et les réseaux.

Grâce à la structure modulaire, les utilisateurs peuvent sélectionner de manière parfaitement individuelle un pack PROFINET (profil d'application) adapté et l'implémenter dans leur installation.

Pour l'échange de données entre les participants du réseau, PROFINET prend en charge le principe du Provider (émetteur) et du Consumer (destinataire). Cela signifie qu'aussi bien le contrôleur que l'appareil de terrain (IO-Device) transmettent automatiquement les données cycliques par eux-mêmes dès qu'ils doivent le faire en raison d'un défaut ou d'une requête. Il existe en outre la possibilité d'une requête programmée, c'est-à-dire que les données soient envoyées automatiquement. Afin de respecter les exigences élevées en temps réel, la

40

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

communication avec PROFINET est évolutive grâce à trois niveaux de performance dont chacun est basé sur le précédent :

? La transmission de données d'ingénierie et non sensibles à la latence s'effectue via TCP/IP. Cette communication standard est possible entre tous les automates.

? Pour la transmission de données de process, le canal temps réel (RT) est disponible. ? Pour les applications synchronisées telles que la commande de mouvement (Motion

Control), on utilise la communication temps réel isochrone (IRT) qui permet une

meilleure précision.

Enfin, PROFINET offre une topologie de réseau flexible afin d'apporter une réponse optimale aux exigences en matière d'étendue géographique et de disponibilité et s'adapte ainsi aisément aux spécificités des installations. À cet effet, le protocole prend en charge :

? La topologie en ligne ou en bus qui relie principalement les équipements terminaux aux commutateurs intégrés sur le terrain

? La topologie en étoile avec un commutateur central, principalement installée en armoire ? La topologie en anneau, principalement pour la réalisation de la redondance des médias ? La topologie en arbre mélangeant les topologies ci-dessus.



Figure 3.16: Structure représentative du Protocole PROFINET

L'interconnexion d'appareils PROFINET dans des installations industrielles est possible par manières différentes.

? Sur fil : via un conducteur électrique ou via un câble à fibres optiques

? Sans fil via l'interface sans fil par ondes électromagnétiques

Pour une connexion électrique, une longueur maximale de 100 m entre deux appareils est admissible par contre lorsque la distance entre l'automate et ses équipements est supérieure à cette distance une connexion optique est recommandée. [16]

41

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

Pour recréer les signaux reçus et les distribuer on utilise un commutateur. Il apprend l'adresse Ethernet d'un appareil PROFINET connecté ou d'un autre commutateur et transmet les signaux qui sont destinés à l'appareil PROFINET ou au commutateur. Il existe un switch qui s'appelle `CET2-0800 Series' qui ne coûte pas cher et qui est très utile pour les industries.

3.4.3 Leonton CET2-0800 Series :

Commutateur Ethernet industriel à 8 ports avec les caractéristiques suivantes :

? Ethernet rapide 10/100Base-T(X) à 8 ports.

? Conception d'entrée d'alimentation redondante, 12-48VDC

? Conception de boîtier métallique robuste IP30

? Plage de température de fonctionnement, STD : -10°C ~ 65°C, EOT : -40°C ~ 75°C

? Normes Ethernet : IEEE 802.3 10Base-T

l IEEE 802.3u 100Base-TX Fast Ethernet.

? Type de traitement : Store and Forward.

? Protocole : CSMA/CD.

? Mémoire Tampon : 448Kbits.

? RJ45 Ports : 8*10/100 Base-T(X).

? Contact relais : 24 VDC, 1A résistif.



Figure 3.17: Leonton CET2-0800

42

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

3.5 Les logiciels :

3.5.1 SIMATIC TIAPORTAL V16 :

TIAPORTAL est l'un des logiciels de programmation évolués qui permet de programmer des automates Siemens. Cette plate-forme regroupe différents dispositifs de programmation : SIMATIC STEP 7, SIMATIC WinCC, SINAMICS Startdrive, SIMOCODE ES.

Outre les fonctionnalités de travail collaboratif, TIA Portal V16 intègre une nouvelle interface de contrôle pour les systèmes de contrôle de version externes tels que GIT, SVN et TFS.

Une autre innovation est la fonctionnalité dénommée TIA Portal Test Suite. Celle-ci permet la création et la vérification automatisées du respect des instructions de programmation, appelées Styleguide Check. Il est également possible de générer et de réaliser des tests de programme avec le contrôleur virtuel S7-PLCSIM Advanced. Cela permet ainsi de réduire les temps d'ingénierie et de mise en service tout en améliorant la qualité du programme.

Avec TIAPortal V16, tous les automates Simatic S7-1200 sont équipés des fonctionnalités du serveur OPC UA. Les communications entre contrôleurs Siemens sont désormais facilitées grâce au standard OPC UA, et il est possible de créer une interface de serveur OPC UA. Aussi la remontée de variables issues des données de production est désormais plus fluide. [17]



Figure 3.18: Tia Portal V16.

3.5.2 SIMATIC WinCC:

SIMATIC WinCC est un logiciel de contrôle et d'acquisition de données (SCADA) ainsi qu'une interface homme-machine développé par Siemens. Les SCADA sont particulièrement utilisés dans la surveillance des processus industriels et des infrastructures.

43

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

SIMATIC WinCC flexible est le fruit d'un perfectionnement systématique des logiciels d'interface homme-machine.

Le WinCC offre, pour les applications au niveau machine (couvert jusqu'à présent par la famille ProTool), un considérable gain d'efficacité dans la configuration ainsi que des concepts d'automatisation innovateurs. Il permet entre autres de :

? Réaliser des concepts d'HMI et d'automatisation innovants dans le cadre de réseaux TCP/IP et Web.

? Accroître la disponibilité des machines et installations par de nouveaux concepts de maintenance.

? Accéder facilement, en toute sécurité aux données de process à partir de n'importe quel endroit.

Caractéristiques techniques :

? Intégration dans les automates programmables.

? Editeurs de tableau.

? Gestion de données orientée objet avec possibilités d'édition et de recherche

? Bibliothèques d'objets de configuration prédéfinis ou confectionnés par l'utilisateur.

? Prise en charge linguistique.

? Visual Basic Script Support.

? Runtime.

? Test et assistance à la mise en service.

? Communication ouverte entre systèmes HMI et systèmes de niveau supérieur.

Avantages :

? La cohérence du logiciel de configuration assure une réduction des coûts de formation,

de maintenance et d'entretien tout en étant une garantie d'évolutivité du produit

? Minimisation des coûts d'ingénierie

? Outils intelligents pour une configuration simple et efficace.

? Prise en charge exhaustive de configurations multilingues pour une mise en oeuvre

globale

? Rapport performances/prix optimisé

? Fonctionnalité de runtime flexible grâce à des scripts Visual Basic

? Des concepts de maintenance innovateurs avec commande à distance, le diagnostic,

l'administration via intranet/Internet et la communication par courrier électronique

améliorent la disponibilité

44

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

? Prise en charge de solutions d'automatisation distribuées simples sur la base de réseaux TCP/IP au niveau machine [18]



Figure 3.19: Exemple de réalisation d'une HMI

WinCC (TIA Portal) est un logiciel d'ingénierie pour la configuration de SIMATIC Panels, de PC industriels SIMATIC et de PC standard avec le logiciel de visualisation WinCC Runtime Advanced ou avec le système SCADA WinCC Runtime Professional. WinCC est disponible en quatre versions, selon les systèmes de conduite configurables :

Ø WinCC Basic.

Ø WinCC Comfort

Ø WinCC Advanced

Ø WinCC Professional

Pour notre projet et pour la surveillance et la supervision de notre système, nous avons utilisé un système basé sur PC standard avec le logiciel de visualisation WinCC Runtime Advanced. 3.5.3 SIMATIC STEP 7

A) Fonctionnalités :

STEP 7 Professional fédère toutes les fonctions requises pour concevoir, configurer, programmer, tester, mettre en service et maintenir les systèmes d'automatisation. Il permet de concrétiser tous les atouts du concept "Totally Integrated Automation" :

? Interface utilisateur orientée objet, commune à tous les outils logiciels SIMATIC Industriel Software

? Base de données unique des projets garantissant la cohérence des applications même complexes

? Cohérence des réseaux de communication entre les composants d'une application

45

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

STEP 7 Professional intègre en particulier les outils suivants :

? Interface utilisateur SIMATIC Manager commune à tous les outils logiciels intégrés et

optionnels

? Tous les langages de programmation pour automates programmables définis dans le

standard CEI 61131-3 : schémas contact, logigrammes, listes d'instructions, graphes

séquentiels (S7-GRAPH) et langages structuré (S7-SCL)

? Le logiciel de simulation automate S7-PLCSIM pour la mise au point de programmes

sans disposer d'automates cible

? Outil configuration graphique des composants matériels et des réseaux de

communication

STEP 7 Professional comporte de nombreuses fonctions évoluées comme par exemple :

? Programmation structurée, avec des blocs fonctions paramétrables et instanciables

? Vérification globale de la cohérence d'un programme

? Gestion multilingue de projet

? Interfaces d'import/export de code source des programmes, de la liste des noms

symboliques de variables, de configurations matérielles

? Modèle objet STEP 7 pour réalisation de scripts destinés à "automatiser le travail de

l'automaticien» [18].

B) Avantages :

STEP 7 Professional permet d'obtenir des gains de productivité importants de l'ingénierie

durant toutes les phases d'un projet d'automatisation :

? Configuration plus rapide des systèmes grâce à des outils de configuration graphiques

des composants et des réseaux

? Programmation plus efficace grâce à la possibilité de combiner dans des projets

structurés, orientés objet, tous les langages de programmation standard selon CEI 61131-

3

? Phases de test plus courtes grâce aux outils de simulation et de mise au point intégrés

? Temps d'arrêts fortement réduits grâce à des moyens puissants de diagnostic de pannes

et de maintenance à distance

46

Chapitre 3 : Description de la plateforme de développement

3.5.4 EPLAN Electric P8 :

EPLAN Electric P8 est un système d'ingénierie intégré et rapide qui permet de planifier et de concevoir des plans d'ingénierie électrique pour les machines et les installations. Le logiciel prend en charge une grande variété de méthodes d'ingénierie ; de la création manuelle aux approches standardisées et basées sur des modèles.

Les données du projet, une fois entrées dans le schéma, deviennent la base de l'achèvement automatisé de la documentation des machines et des systèmes d'installation. [19]

Chapitre 4 :

Programmation et Supervision

48

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

4.1 Introduction :

Dans ce chapitre, nous allons détailler les différentes étapes de la réalisation de l'aspect logiciel de la solution proposée dans le chapitre 2. Pour cela, on présentera les parties programmation et supervision résumées aux points suivants :

1. L'élaboration des organigrammes de fonctionnement pour les différents systèmes présentés dans ce mémoire.

2. La configuration de logicielle TIA PORTAL de l'automate S7-1200.

3. La programmation.

4. La réalisation d'un système de supervision basé sur une IHM de contrôle et de commande. 4.2 Les modes de fonctionnement :

On a défini deux modes de fonctionnement possible pour le système :

V' Le mode manuel.

V' Le mode automatique.

Pour le changement entre les deux modes de fonctionnement on a ajouté un commutateur

(Auto/Man) dans l'interface homme machine (HMI).

Pour le choix de la commande, il se fait par un commutateur (Remote/ Local) c'est-à-dire que

la commande se fait soit à partir de l'armoire ou à distance.

La figure suivante représente un organigramme simple pour le choix du mode du

fonctionnement :



Figure 4.1: Organigramme pour le choix du mode de fonctionnement

49

Chapitre 4 : Programmation et Supervision



Figure 4.2: Commutateur de sélection du mode de fonctionnement

4.2.1 Organigramme général du choix du mode de commande :



Figure 4.3 : Organigramme général du mode de commande

4.2.2 Le mode manuel :

Ce mode est sélectionné lorsque les commutateurs Manu / Auto est sur la position Manuel, puis on choisit entre le type de contrôle choisi : soit à distance HMI (Remote) ou bien en local à partir de l'armoire de commande.

Dans le mode manuel, tout le système est sous le contrôle de l'opérateur qui peut commander le démarrage, l'arrêt ou l'effacement des défauts de n'importe quelle pompe ou électrovanne et cela depuis les armoires de commande. Ce mode n'est choisi que pour :

· Des opérations de maintenance.

· Des réglages internes.

· Des tests.

· Ou en cas de défaillance sur l'automate de télégestion.

50

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Dans ce mode, aucune tâche n'est assurée par l'automate de télégestion, tous les événements de fonctionnement y compris les défauts et les alarmes seront détectés par l'automate de télégestion, enregistres dans sa mémoire et envoyés vers le poste de supervision.



Figure 4.4 : Organigramme de commande manuelle pour les électrovannes et les pompes

4.2.3 Mode automatique :

Ce mode est sélectionné lorsque les commutateurs Manu / Auto sont sur la position Auto en mode Automatique, aucune intervention sur site n'est nécessaire. Le système est sous le contrôle de l'automate de télégestion ou les opérateurs du centre de télégestion.

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Toutes les séquences sont exécutées par l'automate de télégestion qui surveille en permanence les états des équipements, les archives ainsi que les défauts et les alarmes qui seront transmis vers les supervisions de WINCC. Le mode automatique est composé en deux modes :

· Mode automatique.

· Mode télégestion.

Il est a préciser qu'en situation normale, c'est-à-dire lorsque l'approvisionnement en eau est assuré par la Société de distribution d'eau (SEACO), la distribution aux différentes zones de l'aéroport et le remplissage du château d'eau et de la bâche a eau sont assurés directement à partir du réseau d'alimentation en eau. En revanche, en cas de coupure d'eau, le château d'eau s'occupe de la distribution de l'eau à bâche a eau et à toutes les parties de l'aéroport. Une fois que la quantité d'eau dans le château d'eau atteint un certain niveau minimum, le réservoir d'eau prend le relais pour assurer la distribution de l'eau à l'aéroport.



51

Figure 4.5 : schéma global de l'installation après l'automatisation

52

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

A) Les organigrammes du château d'eau : 1)Remplissage :

Partie une





Figure 4.6.1 : Organigramme de remplissage de château d'eau (partie une)

53

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Partie deux



Figure 4.6.2 : Organigramme de remplissage de château d'eau (partie deux)

54

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Partie trois



Figure 4.6.3 : Organigramme de remplissage de château d'eau (partie trois)

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

2)Distribution :



55

Figure 4.7 : Organigramme de distribution d'eau à partir du château d'eau

56

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

B) Les organigrammes de bâche à eau : 1)Remplissage :



Figure 4.8 : Organigramme de remplissage de Bâche a eau

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

2)Distribution : Partie une







57

Figure 4.9.1 : Organigramme de distribution de Bâche a eau (partie une)

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Partie deux



58

Figure 4.9.2 : Organigramme de distribution de Bâche a eau (partie deux)

59

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Partie trois



Figure 4.9.3 : Organigramme de distribution de Bâche a eau (partie trois)

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

C) Organigramme de système de l'irrigation : Partie une



60

Figure 4.10.1 : Organigramme de système d'irrigation (partie une)

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

Partie deux











61

Figure 4.10.2 : Organigramme de système d'irrigation (partie deux)

62

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

D) Organigramme de système anti-incendie :



Figure 4.11 : Organigramme de système de protection contre l'incendie

63

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

4.2.4 Mode hors communication :

Dans le cas où il n'y aura pas de communication entre l'automate du château d'eau, celui de la bâche a eau, du système anti-incendie ainsi et l'automate réservé à l'irrigation, le système ne reçoit aucune information à propos du niveau d'eau donc on ne peut pas gérer la gestion d'eau dans le mode automatique, c'est pour cela qu'on a créé ce mode (Mode hors communication) pour gérer la situation afin que l'eau soit toujours disponible dans le château d'eau et le bâche a eau.

Voici un organigramme qui explique lorsque la connexion entre HMI et l'automate est coupée le mode local est activé automatiquement lorsqu'on est en mode manuel.



Figure 4.12 : Organigramme du mode hors communication

4.3 La programmation :

Le programme utilisé comprend toutes les constructions et déclaration ainsi que les données nécessaires au traitement des signaux de commande d'une installation ou d'un processus. Pour notre projet on a utilisé le langage graphique Ladder.

64

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

4.3.1 Les Alarmes :

Une alarme apparait dès qu'un défaut quelconque apparait sur le système. Cette alarme va réapparaitre tant que le superviseur ne l'a pas acquittée. Un acquittement signifie que l'opérateur a pris en charge le défaut et va le corriger.

Les alarmes sont nécessaires quel que soit le système donc on a programmé tous les messages d'erreurs qui permettent de signaler les défauts et les pannes des équipements :

Ø Déclenchement d'une alarme de défaut si on a un problème avec la pompe (elle s'affiche en rouge dans l'écran HMI avec un message d'erreur).

Ø Si le niveau d'eau dans le château d'eau ou la bâche à eau atteint le niveau minimum (dans le cas de la distribution) déclenchement d'une alarme avec un message d'erreur.

Ø Si le niveau d'eau dans le château d'eau ou la bâche à eau atteint le niveau max (dans le cas du remplissage) déclenchement d'une alarme avec un message d'erreur.

Ø En cas où il y'à n'importe quel disfonctionnement (problème, arrêt...etc.) Une alarme déclenchera automatiquement (électrovannes ou bien les pompes : elle s'affiche en rouge dans l'écran IHM avec un message d'erreur).

Ø Si la terre des zones concernées par l'arrosage est humide, le système d'irrigation s'arrête automatiquement avec une alarme et un message d'erreur.

Ø En cas d'alarme incendie on aura une alarme sonore dans toutes les vues.

4.3.2 L'Interface Graphique (HMI) :

L'interface graphique du système se compose de quinze vues :

A. Page d'accueil.

B. Présentation du système.

C. Schéma global de fonctionnement.

D. Château d'eau.

E. Bâche à eau.

F. Château d'eau et bâche à eau.

G. Anti-incendie.

H. Vue globale de système d'irrigation (toutes les zones).

I. Une vue avec Autocade pour connaitre les zones d'irrigation

J. Vue Zone 1.

K. Vue Zone 2.

L. Vue Zone 3.

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

M. Vue Zone 4.

N. Vue Zone 5.

O. Vue Zone 6.

P. Gestion de vue (vue globale pour du diagnostic et les alarmes).

A/ Page d'accueil :



Figure 4.13 : Page d'accueil

B/ Présentation du système :



Figure 4.14 : Présentation du système

65

66

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

C/ Schéma fonctionnel : À partir de cette vue :

· On peut connaitre l'état du système.

· Le niveau de remplissage du château d'eau.

· Le niveau de remplissage de la Bâche à eau.

· On peut accéder pour chaque sous-système, juste en cliquant sur la partie graphique le représentant.



Figure 4.15 : Schéma globale du fonctionnement

D/ Château d'eau :

À partir de cette vue, on peut :

· Choisir le mode de fonctionnement (auto/man) avec le commutateur.

· Visualiser le niveau d'eau dans le château d'eau.

· Commander l'ouverture et la fermeture des électrovannes (par un clic sur électrovannes).

· Commander le démarrage et l'arrêt des pompes (par un clic sur la pompe)

· Connaitre le niveau de chlore dans l'eau.

· Connaitre le débit de l'eau.

67

Chapitre 4 : Programmation et Supervision



Figure 4.16 : Vue de l'état du Château d'eau

E/ Bâche a eau :

À partir de cette vue, on peut :

· Choisir le mode de fonctionnement (auto/man) avec le commutateur.

· Visualiser le niveau d'eau dans le Bâche a eau.

· Commander l'ouverture et la fermeture des électrovannes (par un clic sur électrovannes)

· Commander le démarrage et l'arrêt des pompes (par un clic sur la pompe)

· Connaitre le niveau de chlore dans l'eau.

· Connaitre le débit de l'eau.



Figure 4.17 : Vue de l'état de la Bâche a eau

68

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

F/ Château d'eau et bâche à eau :



Figure 4.18: vue de l'état du Château d'eau et de la Bâche a eau

G/ Système anti-incendie : À partir de cette vue :

v Contrôler les électrovannes et les deux pompes de ce système.

v Afficher l'état des pompes et des électrovannes.

v Le déclenchement automatique de ce système est lié aux pressions des RIA situé au niveau de l'aéroport.



Figure 4.19 : Vue de l'état du système de protection contre l'incendie

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

H/ Système d'irrigation : À partir de cette vue :

· On peut connaitre la présence de l'eau dans le canal principale (SEACO).

· On peut visualiser l'état de chaque électrovanne du système d'irrigation.

· On peut sélectionner la pompe qui va être utilisée.

· On peut aussi sélectionner les électrovannes qui vont être utilisées.

· On peut préciser la durée pour chaque pompe ou électrovanne sélectionnée.



69

Figure 4.20 : Vue de l'état du Système d'irrigation

Chapitre 4 : Programmation et Supervision

P/ Diagnostic et alarmes

Cette Interface est divisée en deux parties :

· La première partie (à droite) concerne la partie diagnostic. Elle permet de connaitre les problèmes du matériel, réseaux et l'automate en indiquant l'emplacement, le numéro de référence et l'état du problème.

· La deuxième partie (à gauche) concerne l'activation de l'alarme. Elle permet d'afficher, enregistrer tous les messages d'alarmes avec identification de lieu, la date et la nature de problème (erreurs, avertissements) tels que les défauts des pompes, les erreurs et les dépassements des valeurs limites de niveau et de pression... Etc.



70

Figure 4.21 : Vue de diagnostic et alarme Figure 4.22 : Vue de diagnostic

Conclusion Générale

72

Conclusion Générale

Le travail présenté que nous avons effectué au sein de la société EGSA/C a pour but d'améliorer l'environnement de travail et d'optimiser les performances du système actuel de gestion de l'eau, en vue d'assurer une gestion optimale de cette dernière, sans aucune intervention des opérateurs sur site. L'automatisation du système actuel permet de remédier à un certain nombre d'insuffisances, comme :

+ L'absence d'un système d'irrigation automatique (Cette dernière se fait manuellement et de manière aléatoire par un ouvrier)

+ L'impossibilité de connaître les quantités d'eau dans le château d'eau et la Bâche à eau. + La difficulté de contrôler le remplissage et la distribution de ces derniers.

+ L'absence d'un système qui permet d'analyser l'eau stockée (chlore, moisissures) + Une perte de temps énorme à cause de l'intervention d'un opérateur pour ouvrir ou

fermer les vannes, faire démarrer ou arrêter les pompes ou chercher la cause d'un

problème en cas de défaut ou dysfonctionnement.

+ L'absence d'un système de communication réseau et d'un système de supervision.

Par notre projet nous avons apporté des améliorations en intégrant quatre automates programmables qui communiquent entre eux grâce à la nouvelle technologie de fibre optique et de programmer une interface Homme-Machine pour faciliter la surveillance et la gestion du processus en temps réel.

Notre principale tâche a été de programmer l'automate et l'interface de supervision et ensuite les relier en software et en hardware, prévoir aussi les défaillances que peut présenter le système, de les afficher en tant qu'alarme sur l'écran de supervision et permettre la gestion à distance de la station en temps réel.

Enfin, nous tenons à mentionner que ce travail nous a été très bénéfique. Le contact direct avec les spécialistes dans le domaine sur le terrain, nous a permis d'enrichir nos connaissances théoriques et pratiques acquises durant nos études, surtout en ce qui concerne la compréhension du processus global du fonctionnement d'un système complexe comme celui de la gestion de l'eau.

Bibliographie

[1] : https://www.mesdepanneurs.fr/blog/clapet-anti-retour

[2] : https://www.se.com/

[3] : http://gilles.berthome.free.fr/02-Syntheses/F_Transmision_info/Synthese_relais.pdf

[4] : RAISEMCHE. A : « Conception et programmation d'une armoire de commande assistée par ordinateur » Mémoire Magister En Electrotechnique, Université De Sétif Disponible en ligne :

http://dspace.univsetif.dz:8888/jspui/bitstream/123456789/1949/1/M%C3%A9moire%20magi ster%20Raisemche%20Aziz.PDF

[5] : Sghaier.N & Mbarek.M. "Chapitre 2 : Structure des circuits de commande et de puissance". Page 11-13 .2014

[6] : SAIDOUN. A, ZABOT. T « Automatisation et supervision d'une station de pompage et distribution d'eau à la S.N.V.I» Mémoire de Fin d'Etude de MASTER PROFESSIONNEL Université Mouloud Mammeri De Tizi-Ouzou 1 juillet 2018, Chapitre 2 Page 17-18.

[7] : https://www.endress.com/

[8] : https://www.avk.fr/

[09] http://www.geea.org/IMG/pdf/LES_AUTOMATES_PROGRAMMABLES_INDUSTRIE LS_pour_GEEA.pdf

[10] : Supervision Industrielle_ Chapitre 1_Dr. ZIANI Salim, Cours Université Constantine1

[11]: s7-1200_system_manual_fr-FR_fr-FR. https://suport.indusry.siemens.com

[12]: https://mall.industry.siemens.com/mall/en/ru/Catalog/Product/6MF1013-0CB15-0AA0

[13]:ModuleDI16/DQ16x24VDC_1 https://cache.industry.siemens.com/dl/files/523/83501523 /att 897447/v1/s71500 di 16x24vdc dq16x24vdc 0.5a ba manual en-US en-US.pdf

[14]: ModuleAI4x13BIT_1

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/624/59753624/att 75682/v1/et200sp ai 4xu i 2 wire st manual fr-FR fr-FR.pdf

[15]: ModuleDQ8x24VDC

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/588/59753588/att 90147/v1/et200sp dq 8x24vdc 0 5a st manual fr-FR fr-FR.pdf

[16] : Simatic profinet description du système manuel système https://suport.indusry.siemens.com

[17] : https://support.industry.siemens.com/cs/document/109772803/simatic-step-7-incl-safety-and-wincc-v16-trial-download?dti=0&lc=en-WW

[18] : Documentation du logiciel « Tia Portal »

https://support.industry.siemens.com/cs/document/65601780/tia-portal-an-overview-of-the-most-important-documents-and-links-controller?dti=0&lc=en-WW

[19] : https://www.eplan.fr/solutions/plateforme-eplan/eplan-electric-p8/