Rapport de Stage Lafage

RAPPORT DE PROJET DE STAGE Réalisé au sein de

Sous le thème :

Automatisation de l’ensacheuse HAVER Roto-Packer 8RSE

Par l’élève ingénieur : M.BARSSA Marouan

Encadré par : M.ELBOUZAIDI Said

Remerciements

Avant tout développement de cette expérience professionnelle il apparait opportun de commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au cours de ce stage, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce stage un moment très profitable.

Je tiens à remercier l’ensemble des employés de LAFARGE usine de Tétouan II pour les conseils qu’ils ont pu me prodiguer au cours de ce stage.

Que tous reçoivent l’assurance de ma reconnaissance

pour leur

professionnalisme dans nos relations, pour leurs conseils personnalisés, pour leur comportement respectif et pour les renseignements qu’ils m’ont permis de tirer de leur activité.

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Table des matières

Remerciements Liste des tableaux Liste des figures I. II.

Introduction général Présentation

1. Lafarge MAROC 2. Organigramme de Lafarge MAROC 3. Usine Tétouan II

III. 1. 2. 3. 4.

IV. V. VI. VII.

Le processus de fabrication Processus de fabrication : La pré-homogénéisation : Extraction du cru et alimentation du broyeur : Le broyage du clinker :

Description générale de la machine Description pneumatique Analyse fonctionnelle Description du GRAFCET

1. Grafcet de démarrage 2. Grafcet de remplissage 3. Grafcet de vérification de poids (La balance)

VIII. IX.

Simulation sur Step7 Conclusion

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Liste des tableaux Tableau 1: Capteurs du grafcet du démarrage. Tableau 2: Les actionneurs du démarrage. Tableau 3: Liste des entrées du grafcet de remplissage. Tableau 4: Liste des sorties du grafcet de remplissage. Tableau 5: Liste des entrées du grafcet de vérification. Tableau 6: Liste des sorties du grafcet de vérification.

Liste des figures Figure 1: Implantation industrielles de Lafarge dans le monde. Figure 2: Organigramme juridique de Lafarge. Figure 3: Organigramme administratif de Lafarge. Figure 4: Implantation de Lafarge au MAROC. Figure 5: La fiche technique le Lafarge site de TETOUAN II. Figure 6: Processus de fabrication du ciment. Figure 7: Extraction de la matière première. Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire. Figure 8: Le broyeur cru. Figure 9: La cuisson de la farine. Figure 10: Le broyeur ciment. Figure 11: désignation du type. Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE. Figure 7: Extraction de la matière première Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire Figure 8: Le broyeur cru Figure 9: La cuisson de la farine 3

Figure 10: Le broyeur ciment Figure 11: désignation du type Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE Figure 25: Grafcet de démarrage. Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (1). Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (2). Figure 27: Grafcet de remplissage Figure 28: Grafcet de vérification de poids (Balance). Figure 29: Capture d’écran de la configuration matérielle de l’automatisation. Figure 30: capture d’écran du la table des mnémonique de l’automatisation du projet. Figure 31: Bloc du démarrage du moteur. Figure 32: Le démarrage progressif de la machine (1) Figure 33: Le démarrage progressif de la machine (2) Figure 34: Le démarrage progressif de la machine (3) Figure 35: Vérification de la fin de démarrage. Figure 36: Grafcet de remplissage(1) Figure 37: Grafcet de remplissage(2) Figure 38: Grafcet de remplissage(3) Figure 39: La fonction de compteur et de comparaison. Figure 40: Grafcet de remplissage(4) Figure 41: Grafcet de remplissage(5) Figure 42: Fin de la procédure de remplissage. Figure 43: Etape de vérification du poids.

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I. Introduction générale

Certes les solutions automatisées font partis de l’industrie moderne. Une usine ou bien une chaine de fabrication n’est moderne que si l’intervention humaine est rare, et la procédure de fabrication se fait de plus en plus automatiquement. Bien entendu LAFARGE usine de Tétouan II ne fait pas l’exception. Etant une nouvelle usine par rapport aux autres usines de LAFARGE qui existe au Maroc, il est considéré comme l’un des plus usine moderne en termes de la technologie utilisé et aussi en termes de respect de l’environnement. A propos de ce dernier LAGARFGE réserve un investissement colossal. En ce qui nous concerne, l’automatisation qui se présente à partir de l’étape de l’encassage des carrières et jusqu’à l’étape de palatisation qui précède l’étape de commercialisation du produit. Mon travail concerne la machine de l’ensachage qui se charge d’ensacher le ciment dans des sachets et la vérification du poids via un système automatisé avec un retour des sachets non désirés. La machine se comporte de 8 becs tournants qui se chargent du remplissage du ciment e d’un tapis qui transportent les sachets remplis vers l’étape de vérification et se compose d’une balance qui vérifie le poids des sachets soit ils continuent leurs trajets si le poids est correcte sinon ils s’orientent vers le déchiqueteur pour qu’il se transforme une deuxième vers l’étape de remplissage.

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II. Présentation : Lafarge est un groupe français de matériaux de construction, leader mondial dans son secteur, suivi par Holcim. Il est présent dans trois activités principales : béton et granulats, ciments, plâtre et dans 64 pays. Son chiffre d’affaire en 2011 s’est élevé à 15,284 milliards d’euros, dont 63.9% dans le ciment, 32.2% dans le béton et les granulats et 1.9% dans le plâtre. Le groupe emploie 64 00 personnes dans le monde sur 1604 sites de production. LAFARGE Groupe : Le groupe, qui comprend plus de 1000 sociétés dont 82% sont consolidées, est organisé en trois branches : 



Ciment : La direction générale se trouve à Saint-Cloud ainsi que le service technique en France, alors que les services techniques à l’international se trouvent à Saint-Quentin-Fallavier. Lafarge possède plus de 160 sites de production et est présent dans 50 pays. Granulat et béton : Lafarge possède plus de 1700 sites de production et est présent dans 36 pays.

Elle dispose chacune d’opération décentralisées, et de départements centraux experts qui interviennent dans la prise de décision stratégiques. Le siège du groupe, situé à Paris, comprends la direction générale, le comité exécutif et l’ensemble des directions fonctionnelles. Créé en 1833, le groupe Lafarge est aujourd’hui le leader mondial des matériaux de construction :  Leader mondial du ciment.  Numéro 2 & Numéro 3 mondial des Granulats & Béton.  Numéro 3 mondial du plâtre. Le groupe aujourd’hui présent dans 64 pays et axe le développement de ses activités sur les marchés forte croissances, Asie et Moyen-Orient notamment. Avec un chiffre d’affaire de 15,284 milliards d’euros, 64 00 collaborateurs et 1604 sites de productions, le Groupe possède un portefeuille d’activités unique :   

Ciment : 63.9% du chiffre d’affaire. Granulats et Béton : 34,2% du chiffre d’affaire. Plâtre : 1.9 du chiffre d’affaire.

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Figure 1: Implantation industrielles de Lafarge dans le monde 1. Lafarge MAROC : Présentation : Premier cimentier marocain, Lafarge Maroc dispose d’une capacité de production de 4.5 millions de tonnes de détient environ 40% de la part du marché. Déjà présent dans trois autre activités : le plâtre, le béton et les granulats, Lafarge Maroc a lancé en 2005 une unité de fabrication et de commercialisation industrielle de chaux. Partenariat : Lafarge Maroc est un partenaire à 50/50, instauré en Juillet 1995, entre le Groupe Lafarge leader mondial des matériaux de construction et la SNI/ONA, premier groupe industriel privé du Maroc.

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Figure 2: Organigramme juridique de Lafarge 2. Organigramme de LAFARGE MAROC : Subdivisé en quatre directions principales à savoir la direction finance, celle responsable des ressource humains, une troisième dédiée à l’exploitation et une dernière conçue pour la commercialisation, Lafarge Maroc ne sort pas de la logique organisationnelle actuelle avec sa présence sur plusieurs sites au Maroc notamment celui de Tétouan. Son organigramme administratif est organisé de ma manière suivante :

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Président

Directeur Générale

Direction Financière

Direction Ressource Humaine

Direction Exploitation

Nord

Meknès

Nord

Usine de Tanger

Usine de Tétouan II

D. Administrative

Direction Commerciale

D. commerciale

D. Technique

Figure 3: Organigramme administratif de Lafarge Secteur d’activité : Etant le leader national de la fabrication des matériaux de construction, Lafarge Maroc est présent à travers ses quatre activités :  Ciment : premier cimentier Marocain avec 4 usines à Bousekoura, Meknès, Tanger et Tétouan.  BPE : 18 centrales à béton situées à Casablanca, Berrechid, El Jadida, Mohammedia, Rabat, Salé, Meknès, Tanger et Tanger-Med.  Granulats : Une carrière à Khayayta (Berrechid).  Plâtre : une usine à Safi.

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Figure 4: Implantation de Lafarge au MAROC 3. Usine TETOUAN II : La croissance du marché du ciment dans le Nord du Maroc et la capacité limitée des deux usines Tétouan et Tanger, ont poussé les responsables de LAFARGE MAROC à construire une nouvelle usine : Usine de TETOUAN II. Dotée d’équipement technique exceptionnel, cette unité peut soutenir la comparaison avec les meilleures cimenteries sur le plan international, en particulier en termes de consommation énergétique et de la qualité des produits. L’innovation technique la plus remarquable est constituée par la longueur très fortement réduite du four qui n’est porté que par deux appuis. De 46 mètres, il est d’une tierce inférieur à celle des fours équipant habituellement les cimenteries. Ceci permet la réduction des consommations électrique et thermiques. Le procédé et les équipements permettent la maitrise de la matière première comme par celle de la cuisson et une régularité du produit fini. Le double concassage, l’alimentation séparée du broyeur cru assurent une meilleure préparation de la matière première tandis que la ligne de cuisson permet d’obtenir un clinker très réactif. L’usine est dotée d’une installation d’éoliennes opérationnelle depuis 28 mai 2005.

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Fiche technique :

Figure 5: La fiche technique le Lafarge site de TETOUAN II La politique environnement : La cimenterie Lafarge Usine de Tétouan II est la première dans le monde qui produit son énergie électrique à partir des éoliennes et ceci grâce à la puissance du vent remarquable dans la région du nord qui dure plus 60% des jours de l’années en marquant des vitesses de vent moyennes qui s’échelonnent entre 9,17 et 11,86 m/s. Il s’agit d’une nouvelle perspective pour sauvegarder l’environnement et en même temps diminuer les dépenses énergétiques de l’usine.

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III. Processus de fabrication : Introduction : Le ciment est un liant hydraulique, c'est-à-dire une matière inorganique finement moulue qui, gâchée avec de l’eau, forme une pate qui fait prise, et durcit par suite de réactions par un processus d’hydratation. Après durcissement, le ciment conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau. Il existe un grand nombre de catégories de ciment, la plus connue d’entre elle est celle des ciments Portland qui en fait regroupe deux catégories normalisées :  

Le ciment Portland Artificiel : CPA. Le ciment Portland Composé : CPJ (35, 45, 55).

La fabrication du ciment se distingue en six étapes principales :      

L’extraction L’homogénéisation Le séchage et le broyage La cuisson Le refroidissement Le broyage

Figure 6: Processus de fabrication du ciment

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5. Processus de fabrication :

Figure 7: Extraction de la matière première L’extraction des matières premières vierges (comme le calcaire « 75% à 80% » et l’argile « 20% à 25% ») à partir de la carrière. Ces matières premières sont extraites des parois rocheuses par abattage à l’explosif ou à la pelle mécanique. La roche est acheminée par des tombereaux, des dumpers ou des bandes transporteuses vers un atelier de concassage. Les matières premières doivent être échantillonnées, dosée et mélangées de façon à obtenir une composition régulière dans le temps. La prise de l’échantillon en continue permet de déterminer la qualité des différents ajouts nécessaires (Oxyde de fer, alumine et silice). Le choix de la carrière a été effectué par une compagne de prospection réalisée en 1997, dans la zone Nord pour une meilleure qualité de calcaire et une grande quantité. Cette carrière est divisée en deux parties selon le type de calcaire :  

La première partie comporte le calcaire à haut titre « HT » dont la teneur en CaCo3 est de l’ordre de 87.94%. La deuxième partie comporte le calcaire de bas titre « BT » dont la teneur en CaCo3 est l’ordre de 74%. Cette dernière partie n’est pas homogène ; elle est sous divisée en 5 zones selon la teneur en MgO et SiO2.

Elles sont transférées dans des dumpers vers l’atelier de concassage où elles sont réduites en fragments de faible dimension (inférieurs à 80 mm) puis homogénéisées.

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6. La pré-homogénéisation :

Figure 8: La pré-homogénéisation circulaire La phase d’homogénéisation consiste à créer un mélange homogène entre les différents composants. Cette opération peut être réalisée soit dans hall où on obtient le mélange homogène en disposant la matière en couches horizontales superposée, puis en la reprenant verticalement à l’aide d’une roue-pelle, soit dans un silo vertical par brassage par air comprimé. La préparation du cru : Les matières premières constituant le cru doivent être finement broyées de manière à faciliter les réactions au cours de la cuisson. Les constituants de cru à l’usine de Tétouan II son :     7.

Les calcaires bas et haut titre. La pélite (roche argileuse composée essentiellement de composés minéraux alumino-silicate). La phtanite (roche sédimentaire très riche en silice) Les minerais de fer. Extraction du cru et alimentation du broyeur :

Cinq doseurs et un extracteur à tablier sont installés sous les trémies. Le Calcaire BT, le calcaire HT, la phtanite et le fer sont respectivement extraits par des doseurs, et la pérlite est extrait par un extracteur à tablier métallique, puis dosé par un doseur. Les quantités d’extraction de chaque doseur sont contrôlées proportionnellement en rapport avec le contrôle de la quantité d’alimentation du broyeur. Les matières premières extraites sont chargé sur un convoyeur à bande puis transportées au broyeur cru. Le séparateur magnétique et le détecteur de métaux sont installés sur ce convoyeur. Une goulette à deux directions est utilisée pour diriger les matériaux étrangers, une fois détectés, vers le sol.

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Figure 8: Le broyeur cru Le broyeur cru est un broyeur vertical à 4 galets ayant une capacité de production de 160t/h. Les matières premières extraites des trémies alimentent le broyeur via la goulette à deux voies. Le cru est alors réduit en poudre (farine) dans deux broyeurs verticaux. Avant le broyage de la matière, on procède souvent à des ajouts en constituants secondaires (schistes, calcaire de correction…) à travers des trémies entrée broyeur. La matière et ajouts passent ensuite dans un atelier broyage dont l’objectif est d’atteindre la finesse appelée farine ou cru sortie broyeur. La cuisson de la farine :

Figure 9: La cuisson de la farine 15

La cuisson de la farine à une température de 1450 °C dans un four rotatif, long cylindre tournant de 1.5 à 3 tours/minute et légèrement incliné. La matière chemine lentement et se combine en venant à la rencontre de la source de chaleur présentant sous la forme d’une longue flamme alimentée au charbon pulvérisé, au fuel lourd au gaz, ou encore partiellement avec des combustibles au gaz ou avec des combustible au gaz ou avec des combustible de substitution (valorisation de résidus d’autres industries). L’énergie calorifique consommée est considérable : 3200 à 4200 KJ (l’équivalent de 100Kg de charbon) par tonne de clinker produit. Pour améliorer le bilan thermique, on utilise en amont du four un échangeur thermique qui préchauffe le cru à environ 800 °C. Deux types d’échangeurs sont utilisés :  

L’échangeur à cyclone : Si le cru est introduit dans le four sous forme pulvérulente (voie sèche). L’échangeur à grille : s’il est introduit sous forme de granules humidifiées (voie demi-sèche).

Entre l’échangeur et le four, est installé quelquefois un bruleur supplémentaire assurant une « pré-calcination », c'est-à-dire une décarbonatation partielle qui favorise les réactions ultérieurs de cklinkérisation et améliore la fiabilité de l’atelier de cuisson. A la sortie du four, un refroidisseur à grille permet d’assurer la trempe des nodules incandescents et de les ramener à une température l’environ 100 degrés. Tout à la longue de la cuisson, un ensemble de réaction physico-chimique conduit à l’obtention du clinker :  

La décarbonatation du carbonate de calcium (calcaire) donne de la chaux vive. L’argile se scinde en ses constituants : silice et alumine qui se combinent à la chaux pour former des silicates et aluminates de chaux. Ce phénomène progressif constitue la clinkérisation.

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8. Le broyage du clinker :

Figure 10: Le broyeur ciment Pour obtenir un ciment aux propriétés hydrauliques actives, le clinker doit être à son tour broyé très finement. Ce broyage s’effectue dans des broyeurs à boulets. Les corps bruyants sont constitués de boulets d’acier qui, par choc, font éclater les grains de clinker er amènent progressivement le ciment à l’état de fine farine, ne comportant que très peu de grains supérieurs à 40 microns. A la sortie du broyeur, un cyclone sépare les éléments suffisamment fins des autres qui sont envoyés à l’entrée du broyeur. C’est également lors du broyage que l’on ajoute au clinker le gypse (3 à 5%) indispensable à la régulation de prise du ciment, on obtient alors le ciment «Portland». Les ciments « à ajouts » sont obtenus par l’addition au clinker, lors de son broyage, l’élément minéral supplémentaire contenus par exemple dans les laitiers de hauts fourneaux, les cendres de centrales thermiques, les fillers calcaires, les pouzzolanes naturelles ou artificielles. Ainsi sont obtenues les différentes catégories, de ciments qui permettront la réalisation d’ouvrage allant du plus courant au plus exigeant.

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IV.

Description générale de la machine : (HAVER Roto-Packer 8RSE)

L’ensacheuse rotative Compact HAVER type RS ou RS (FE)-(ME) est une ensacheuse rotative pour remplissage en sacs à valve, de 3 à 16 becs, pour le remplissage et le pesage de produits en vrac pulvérulents selon le système de remplissage par turbines. Débit élevé en cas de sacs de petites dimensions par le nouveau système de remplissage par turbines. Ainsi, un débit horaire dépassant 2200 sacs de ciment est atteint par exemple à l’aide d’une ensacheuse rotative à 6 becs type RS. Désignation du type :

Figure 11: désignation du type

1. Construction générale :

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Figure 12: Vue générale de HAVER Roto-Packer 8RSE

2. Entrainement de la machine : L’ensacheuse rotative HAVER est entraînée par un motoréducteur à réglage continu de (291) via une poulie (292) et une courroie (293) agissant sur la poulie (272). Le motoréducteur (291) peut pivoter de façon à tendre les courroies (293). Celles-ci ne doivent pas être trop tendues car il faut qu’elles pussent glisser si le silo rotatif se bloque pour une raison ou une autre. Elles font office d’embrayage à glissement et de protection contre une surcharge. Le carter complet (257) est placé sur un coussinet sphérique (262) permettant de toujours solliciter pareillement le roulement à billes (258). Le coussinet sphérique (262) se trouve sur le cadre porteur (traverse) relié au cadre porteur. Le joint à labyrinthe et la bague d’étanchéité à lèvres (264) protègent le carter (257) contre la poussière provenant du silo. L’air comprimé pour la partie rotative arrive par le raccord rotatif (279) monté au-dessus de la bague glissante, qui elle-même surmonte le carter.

Figure 13: Commande rotative

3. Alimentation en matière : Le sac alvéolaire est commandé par le contrôleur de niveau (1) qui est fixé sur le couvercle stationnaire (2). Lorsque le niveau du produit monte, le levier d’entrainement pivote vers l’extérieur, ceci entraîne le recouvrement du détecteur et l’arrêt des sacs alvéolaires.

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Figure 14: Alimentation en matière

Station de remplissage : A sa partie inférieure, le silo d’ensachage comporte des sorties. Un tambour de remplissage (130) est fixé à chaque sortie. Le carter du palier est relié au tambour de remplissage (130) par une pièce entretoise (105). L’arbre de remplissage est logé dans le carter du palier et cet arbre possède un disque de fixation des palettes (131), lequel porte les palettes de remplissage. Un moteur électrique commande l’arbre de remplissage (110) par l’intermédiaire de la poulie à gorge (101) et des courroies trapézoïdales. Ce sont des bagues à lèvre avec ressorts qu’étoupe l’arbre de remplissage. La plaque coulissante (128) est bougée entre les plaques d’usure (129/127) avec un perçage pour le passage du matériau. Des rondelles-ressorts (141) pressent la plaque d’usure (127) contre le tiroir (128) ce qui assure ainsi une bonne étanchéité entre le tiroir et les plaques d’usure. Le vérin pneumatique (125) actionne la plaque coulissante. Toute la coupe transversale du perçage de la plaque coulissante (128) est ouverte pendant le remplissage. Le piston du vérin pneumatique (125) se trouve en position avant.

Figure 15: Station de remplissage

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4. La balance : La jauge de contrainte (302) représente la balance. A proprement dit. Elle capte le poids réglé et le transmet à la partie électronique.

Figure 16: Jauge de contrainte Z6

La chaise porte-sac (166) est suspendue avec son poids dans la suspension de la balance. Les ressorts à lames (151) situés en haut et en bas servent au guidage horizontal et vertical de la chaise porte-sac. A la plaque de la tête de remplissage est fixée une aération circulaire (167) qui fait la liaison avec la plaque d’usure située au tambour de remplissage. C’est par l’unité de palpation (156) et les détecteurs situés au contrôle extérieur que l’ensachage est déclenché. A la partie inférieure de la chaise porte-sac (166) est fixé le support (178) de la selle basculante dans les arbres (177) duquel le basculeur est placé mobile. Sur le côté du basculeur se trouve la tôle guide-sac qui guide le sac à valve rempli lors de son éjection. L’éjection du sac à valve rempli est provoquée par le basculement de la selle (180) causé par le vérin pneumatique (172). Le vérin pneumatique (172) ne sort que lorsque le remplissage du sac est terminé et que le tapis est en service. Figure 17: Chaise porte sac d’évacuation

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V. Description pneumatique : 1. Retenue de sacs : L’ensacheuse pour remplissage en sacs à valve est équipée d’un pilotage électropneumatique. Elle est composée de vannes pour l’actionnement et le verrouillage des vérins et de membres temporisés pneumatiques. Généralement l’injection di ciment se fait en deux débits, les petits débits et les gros débits. Pour contrôler ces deux on utilise un schéma pneumatique qui s’appelle la guillotine. La guillotine comporte généralement un vérin bistable comme montre les schémas ci-dessous : 2. Le gros débit :

La guillotine se compose de deux distributeurs bistables avec commande électrique. Les deux distributeurs contrôlent le vérin quant à lui il donne une forme d’écoulement de ciment. Dans notre cas, on a les deux distributeurs actives, alors il n’y a aucune commande pour le vérin, ce qui implique une ouverture à gros débit.

Figure 18: le vérin active le gros débit

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3. Le petit débit : Pour les petits débits on reçoit la commande d’un seul distributeur, par exemple dans notre cas, Y2 est actif et Y1 est non actif. Ce qui implique un petit débit. A rappeler que les deux distributeurs sont commandés électroniquement.

Figure 19: le vérin est activé en petit débit Lorsque la fin du petit débit est atteinte (fin de remplissage) le piston du vérin pneumatique (guillotine) sort entièrement. L’ouverture de remplissage se ferme et la tuyère de remplissage est soufflée. Ensuite, le piston du vérin pneumatique (retenue du sac) rentre et libère le sac qui tombe.

On note que dans le cas de fermeture on a les deux distributeurs en position de désactivation.

Figure 20: le vérin est en position de fermeture 23

4. Déroulement du fonctionnement : Tuyère de remplissage en version normale :

1.

Le sac vide est bloqué.

2.

De l’air est insufflé dans le sac.

3.

Le remplissage commence.

4. Le poids de remplissage est atteint, l’air de la tuyère de remplissage est purgé.

5. Fin du remplissage, la retenue des sacs est desserrée.

Figure 21: Procédure de remplissage. 24

VI. Analyse fonctionnelle : 1. Bête à corne :

Client

Ciment

Sacs de ciment Figure 22: Bête à corne Le but : Avoir des sacs de ciments ensaché et près à être envoyer aux clients. 2. Diagramme SADT A0 : Contrôle

Energie

Reglage

Ciment Ensachage du ciment

Sacs vides

Haver ROTOPacker 8RSE Figure 23: SADT-A0

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Sacs de ciment avec poids correcte

3. Diagramme FAST : Tourner la machine 8RSE Remplissage des sacs Ejecter le ciment dans les sacs

Passage de la machine vers le tapis roulant Ejecter le ciment dans les sacs

Transmission des sacs

MM : Moteur électrique ME :Moteur électrique A+/A- Vérin de débit A+/A- Vérin de débit TH11: Moteur électrique

Ejecter le ciment dans les sacs

TH13: Moteur électrique TH15: Moteur électrique

Wipotec

TH19: Moteur électrique

(Balance) DM17:Moteur électrique

Vérification du poids Déchiqueteur

Figure 24: Diagramme FAST

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ME10:Moteur électrique

VII. Description du GRAFCET : 1. Grafcet de démarrage : Tableau des capteurs : Symboles m dispo xs11 xs13 xs15 xs19 xs10

Commentaire Mode de marche Disponibilité électrique Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH11 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH13 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH15 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH19 Contrôleur de la rotation (réponse marche) bande TH10 Tableau 1: Capteurs du grafcet du démarrage

Tableau des actionneurs : Symboles

Commentaire TH11 Bande TH11 en état de marche TH13 Bande TH13 en état de marche TH15 Bande TH15 en état de marche TH19 Bande TH19 en état de marche MM Moteur de la machine en état de rotation EJ07 EJ09 Tableau 2: Les actionneurs du démarrage

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Figure 25: Grafcet de démarrage Simulation du Grafcet sur AUTOMGEN :

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Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (1)

29

Figure 26: Simulation sur AUTOMGEN du Grafcet (2) 30

Le système se compose de trois bandes qui se chargent de transporter le sac de ciment remplis à partir de bec de remplissage vers la balance de vérification de poids. Les trois bandes sont actionnées par trois moteurs électriques comme suivant : TH11, TH13 et TH15. Dans le démarrage du système on a focalisé sur le fait que le démarrage de ces trois moteurs se fait successivement, l’un après l’autre et que le démarrage du moteur suivant ne se fait qu’après la vérification de bon fonctionnement du précédent. Le moteur électrique « MM » se charge de faire tourner la machine rotative qui porte les 8 becs. Le moteur électrique de la machine ne fonctionne qu’après l’activation de la bande de transmission complétement. Cette remarque vient du fait que le sac ne sera rempli qu’après que le système soit capable de transporter les sacs. Tout démarrage ne se fait qu’après la vérification de la disponibilité électrique des moteurs et qu’une action n’est effectué qu’après que le contrôleur de rotation donne un signal favorable. Ce qu’il faut noter que chaque moteur dispose d’un boitier de démarrage qui représente la sortie de l’automate. C’est qu’on doit vérifier à chaque fois on démarre les moteurs.

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2. Grafcet de remplissage : Tableau des capteurs :

Symboles

Commentaires p1 p2 ps x5 poids

Présence du sac Fixage du sac Présence de l’air Fin de séquence de démarrage Le poids du ciment injecté dans le sac Tableau 3: Liste des entrées du grafcet de remplissage

Tableau des actionneurs :

Symboles

Commentaires AA+ A ME VN10

Fermeture de la guillotine /Injection d’air Remplissage gros débit Remplissage petit débit Moteur électrique de remplissage Injection du sac dans les bandes de transmission Tableau 4: Liste des sorties du grafcet de remplissage

Certes chaque système, on possède un nombre d’entrées et de sorties. Comme il est indiqué au-dessus on p1 qui est un capteur qui vérifie la présence du sac dans le bec. La procédure de remplissage ne peut commencer que si le capteur boolien déclenche une valeur vraie. Par la suite, on doit vérifier que le sac est bien fixé, cela se fait par le capteur p2. On souffle de l’air à chaque fois un sac se présente pour faciliter la procédure de remplissage, c’est par le capteur ps. Bien entendu, la procédure de remplissage se fait directement après la fin de démarrage de tout le système à partir de la dernière action du Grafcet de démarrage x5. Et bien sûr on affecte une variable de comptage du poids. Partant pour les actionneurs, on a un vérin qui donne trois possibilités de fonctionnement, soit A- seul l’air qui s’échappe, A+ c’est le mode de remplissage en gros débit et A qui remplit en petit débit. Le ME c’est le moteur qui fait pousse le ciment pour qu’il soit injecté. VN10 est un vérin qui pousse le sac de ciment lorsque le remplissage s’achève.

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Figure 27: Grafcet de remplissage La première étape du Grafcet commence lorsqu’on a la fin du Grafcet de démarrage et lorsqu’un sac se présente. Par la suite on teste la présence de la pression et le bon fixage du sac. L’action qui suive c’est le soufflage de l’air dans le sac vie. Par la suite le moteur de remplissage commence à fonctionner et le vérin s’ouvre pour assurer un remplissage à gros débit. Si le poids dépasse les 47 Kg le mode de remplissage passe du gros débit au petit sinon il y a la boucle pour continuer le remplissage avec le même débit. Par la suite on deux possibilité, soit le sac atteint les 50Kgset il sera poussé vers la bande de transmission, soit il manque du poids alors on a la boucle qui continue le remplissage.

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3. Grafcet de vérification de poids (La balance) : Tableau des capteurs :

Symboles

Commentaires xs Fin de séquence de démarrage c1,…, c8 Capteurs du numéro de becs phc Photocellule entrée de Wipotec ok Poids net p-Poids trop inférieur au Net pPoids inférieur au Net p+ Poids supérieur au Net p++ Poids trop supérieur au Net Tableau 5: Liste des entrées du grafcet de vérification

Tableau des actionneurs :

Symboles

Commentaires VN11,…, VN18 Vérins d’éjection des sacs pour chaque bec TH19 Moteur de tapis de la balance DM17 Moteur qui déclenche l’ouverture de la balance ME10 Moteur électrique du déchiqueteur Tableau 6: Liste des sorties du grafcet de vérification

Comme le Grafcet précédant, on démarra toujours lorsque la fin de démarrage s’affiche c’est par la fin de séquence de démarrage x5. Et aussi la procédure de vérification ne peut commencer qu’après que les secs commencent à être remplis. On a la machine se compose de 8 becs dans chaque bec il y a un détecteur de bec et un vérin qui qui éjecte le sac après qu’il soit remplis. Un capteur de présence détecte le passa du sac par la bande de vérification « phc » une fois le sac mesuré, on a trois procédures qui suivent, soit le sac comporte le poids net alors la bande de transportation continue sans aucun interruption. Si le poids est supérieur au poids net on a la même chose que précédant. Mais si le poids est inférieur au poids net, on a la bande qui s’ouvre grâces au moteur DM17 et la déchiqueteuse qui commence à tourner.

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Figure 28: Grafcet de vérification de poids (Balance). 35

VIII. Simulation sur Step7 : L’utile Step7 est un logiciel de Siemens confus pour la simulation des programmes réalisés pour les automates programmables et surtout les APIs de Siemens. Puisque l’usine de LAFARGE Tétouan usine II travail avec les automates de Siemens le choix était ainsi pour Step7. Step7 est le logiciel SIMATIC de base pour la conception des programmes pour systèmes d’automatisation SIMATIC S7-300/400 dans les langages de programmation CONT (contact), LOG (logigramme) ou LIST (Liste). La création d’un projet sur Step7 commence tout d’abord par définir une configuration matérielle dont l’intérêt est de spécifier les modules d’alimentation, d’entée et de sortie pour le projet afin de pouvoir le relier avec la CPU correspondante au niveau de l’automate. La configuration matérielle es logicielle requise est la suivante :      

SPS SIMATIC S7-300 Interface ordinateur MPI Bloc d’alimentation : PS 307 10A CPU/ CPU 313C Entrée numériques/analogiques: DI24/DO16 Sorties numériques/analogiques : AI5/AO2

Par la suite une capture d’écran montrant le choix que nous avons fait de la configuration matérielle et l’emplacement spécifie pour chaque module.

Figure 29: Capture d’écran de la configuration matérielle de l’automatisation

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La création d’un bloc d’organisation suit la phase de configuration matérielle où se fait le choix du langage utilisé et la définition des variables au niveau d’une table de mnémoniques comme montre la figure suivante :

Figure 30: capture d’écran du la table des mnémonique de l’automatisation du projet. Comme c’est montré précédemment le projet comporte trois Grafcet séparé, un pour le démarrage, le deuxième pour le remplissage et le troisième pour la vérification du poids. La programmation sur Step7 se fait dans un seul bloc avec des fonctionnes quand les appelle une fois demandé. On va commencer par le Grafcet de démarrage : Une fois bouton de démarrage déclenché « m », on vérifie la disponibilité électrique des moteurs. Le démarrage se fait progressivement du coup qu’on alimente les machines l’un après l’autre. Premièrement, on commence par le moteur de la bande « TH11 », comme il est montré au-dessous on fait appel à un bloc de démarrage qui contient l’arrêt d’urgence et la disponibilité électrique et la bobine du maintien.

Figure 31: Bloc du démarrage du moteur

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Figure 32: Le démarrage progressif de la machine (1) Par la suite dans le réseau qui suive, on vérifie le bon fonctionnement du moteur précédent afin qu’on puisse passer au moteur suivant, la vérification se fait par le capteur « xs11 » et toujours on vérifie la disponibilité électrique. Dans une deuxième étape, on les deux bandes qui tourne « TH11 » et « TH13 ».

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Figure 33: Le démarrage progressif de la machine (2) On continue méthodiquement comme c’est expliqué précédemment, on vérifie à chaque la disponibilité électrique, et le bon fonctionnement de la machine précédente. On a maintenant trois bandes qui tournent, pour chaque bande il a un bloc de démarrage. En suivant la même démarche, on aura en fin de compte tout le système qui marche. Les bandes de transmission ainsi que le moteur qui fait tourner l’ensacheuse. Et bien entendu pour passer à d’autre tâche, il nous faut un indice qui montre qu’on a bien arrivé à la fin de démarrage et que tout le système marche correctement. C’est le rôle du réseau ajouté à la fin intitulé "Vérification de la fin de démarrage". Il contient particulièrement les capteurs qui nous révèlent le bon fonctionnement de chaque moteur électrique ainsi que le moteur qui fait tourner la machine.

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Figure 34: Le démarrage progressif de la machine (3)

Figure 35: Vérification de la fin de démarrage

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Une fois le démarrage s’achève, on passe au Grafcet de remplissage. C’est la partie qui se charge de remplissage. Généralement, le remplissage se fait dans trois étapes. La première étape c’est l’injection de l’air dans les sacs afin de faciliter l’écoulement du ciment dans les sacs. Par la suite il y a l’injection du ciment à gros débit et fin de compte pour atteindre le poids désiré, on éjecte à petit débit.

Figure 36: Grafcet de remplissage(1) Comme il est montré au-dessus il y a toujours la vérification du fon démarrage, on vérifie aussi la présence du sac et qu’il est fixé et que la pression est suffisant. Puis on éjecte de l’air pour une durée de 2S.

Figure 37: Grafcet de remplissage(2)

On vérifie que l’éjection de l’air s’achève, on donne le signal au bloc moteur pour déclencher le fonctionnement du moteur de remplissage qui se charge d’injecter le ciment dans les sacs. 41

Figure 38: Grafcet de remplissage(3) L’ensacheuse comporte 8 becs et pour chaque bec on a la même procédure qui se répète. On prend pour un seul bec, on fait appel à une fonction que se charge de compter jusqu’à la valeur de 47 kg, c’est un compteur, puis converti la valeur donné par le compteur afin qu’on puisse la comparer avec la valeur désirée.

Figure 39: La fonction de compteur et de comparaison Après la fonction de comparaison et de comptage, on continue avec le bloc de démarrage du moteur. On a maintenant deux sorties qui se fonctionnent, le moteur de remplissage et le vérin qui ajuste l’écoulement.

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Figure 40: Figure : Grafcet de remplissage(4) On vérifie que le moteur tourne bien, puis on sépare deux cas. Si le poids dépasse les 47 kg on passe pour un remplissage à petit débit. Sinon on refait la procédure précédente pour l’atteindre. On se base sur des simples comparateurs.

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Figure 41: Grafcet de remplissage(4) On continue le remplissage à petit débit jusqu’on arrive à 50kgs. Puis on éjecte avec le vérin (VN10) le sac du ciment dans les bandes de transmissions ; Sinon on reboucle la procédure jusqu’à ce que le poids arrive à ces 50kgs.

Figure 42: Fin de la procédure de remplissage 44

Figure 43: Etape de vérification du poids Une fois le sac sur les bandes de transmission, il y a une balance qui se charge de la vérification du poids. On a devisé la sélection en 3 catégories, le poids net, le poids supérieurs à 50kgs ou bien le poids est inférieurs à 50kgs. Si le poids est exacte la bande « TH19 » le transporte vers le dépôt. Si le poids est inférieur à 50kgs la balance s’ouvre et le sac se dirige vers le déchiqueteur. Si le poids est supérieur à 50kgs le sac passe aussi, tant qu’il n’est pas inférieur à50kgs. Une fois la balance s’ouvre, le moteur du déchiqueteur se fonctionne automatiquement. 45

IX. Conclusion : Le projet réalisé se base sur une solution automatisé en utilisant le logiciel SIMATIC Step7 puisque il y a les automates de SIEMENS. La programmation se fait en Ladder pour vérifier la solution proposée en termes de Grafcet. Ceci reste qu’une solution proposé, ce qui n’empêche l’existence des autres solutions.

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Bibliographie : 1. Lagarge Group. (2012 Mars) Des solutions pour construire un monde durable. 2. Récupéré sur Lafarge, les matériaux au cœur de la vie : http://www.lafarge.fr 3. Rapport de projet de fon d’études « Gestion de l’énergie propre et optimisation du protocole de délestage. Réalisé par M.BERROHO Nouh et M.EDDAOU Yassine. 4. SIMATIC STEP7 V 5.1 Getting Started.

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