Rapport Mini Projet _ Systéme Palettiseur

Version : A Code : F-INS-16 Date: 27/06/2016

Projet de fin d’année : Automatisation et surveillance de la commande d’un Système palettiseur

4ème année Automatisme et informatique industrielle Réalisé par : El ANSARI Réda

Encadré par : M. TAJER Abdelouahed

ASKOUR Saïd

Année Universitaire 2015 /2016

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Dédicaces

On dédie ce modeste travail à : Nos familles avec tous nos sentiments de respect, d'amours, de gratitude et de reconnaissance pour leurs sacrifices déployés pour nous élever dignement, et assurer notre éducation dans des meilleures conditions. Nos formateurs sans exception, pour leurs efforts afin de nous assurer une formation aussi solide. À tous ceux qu’on aime et qu’on admire.

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Remerciements

Nos vifs remerciements à notre encadrant Mr. TAJER pour son orientation, son soutien et ses précieux conseils qui nous ont été très pertinents pour mener à bien ce mini-projet de fin d’année. Nous tenons aussi à remercier : Tous nos professeurs pour leurs directives, conseils et encouragements qu’ils nous ont prodigué. On les remercie aussi tant pour leurs disponibilités que pour leur assistance sans faille. Nous remercions également toute l’équipe pédagogique de l’EMSI et les intervenants professionnels pour leurs efforts en vue d’assurer une formation de haut niveau. Nous remercions enfin les membres de jury pour avoir accepter d’évaluer notre travail. Nos plus sincères remerciements aux membres du jury, qu’ils trouvent dans notre humble travail l’expression de notre reconnaissance et de notre gratitude.

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Abstract

This project aims to create a complete solution (control, and diagnosis) for automated production systems available on the emulator ITS PLC, the Palettizer. The work of this report include the proposal of a sequential control, and the implementation of a diagnostic approach for APS. This report contains three chapters: I.

Monitoring of automated production systems ; II. The treated problem ; III. Implementation of the diagnostic approach ;

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Résumé

Ce projet consiste à concevoir une solution (commande et diagnostic) pour un des systèmes automatisé de production proposé sur l’émulateur ITS PLC le Palettiseur.

Les travaux de ce rapport portent sur la proposition, d’une commande séquentielle et l’implantation d’une approche de diagnostic pour les SAP. Ce rapport est organisé en trois chapitres: I.

Surveillance des systèmes de production automatisée II. La problématique à traiter III. Mise en œuvre de la démarche de diagnostic

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Sommaire I.

LES SYSTÈMES AUTOMATISÉS DE PRODUCTION :..............................12 PRÉSENTATION GÉNÉRALE:.......................................................................................... 12 I.2 DIFFÉRENTS TYPES DE SAP:.................................................................................13

II.

LA PROBLÉMATIQUE DU DIAGNOSTIC DANS LES SAP :.......................14

SURVEILLANCE III.

ET DIAGNOSTIC:....................................................................................14

MÉTHODES DE DIAGNOSTIC..........................................................15

FAULT DETECTION

AND ISOLATION................................................................................16

I.

LE CAHIER DE CHARGE :...................................................................19

II.

ITS PLC : PALETTISEUR....................................................................20

II.1 II.2 III.

ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTÈME :.......................................26

III.1      III.2 III.3 III.4 IV.

LES SYSTEMES PROPOSÉS PAR ITS PLC :.............................................................20 VUE TECHNOLOGIQUE - CONSTITUTION DU PALETTISEUR :......................................22

LES GRAFCETS:.............................................................................................. 26 Grafcet de conduite:..................................................................................26 Grafcet du mode manuel :.........................................................................26 GRAFCET DU production NORMAL:.............................................................27 Les taches du grafcet de production normal :...........................................29 grafcet de sécurité:....................................................................................30 LE SCHÉMA DU BESOIN :..................................................................................31 CLASSIFICATION DES FONCTIONS DE SERVICE:......................................................31 FONCTION GLOBALE:.......................................................................................32 ENVIRONNEMENT D’IMPLÉMENTATION : STEP7...............................33

DÉFINITION:............................................................................................................. 33 IV.2 CONFIGURATION DE MATÉRIELS:.........................................................................33 IV.3 PRINCIPE DE LA PROGRAMMATION EN S7.............................................................34 IV.4 LANGAGES DE PROGRAMMATION :.......................................................................35 IV.5 TYPES DE VARIABLES.......................................................................................36 IV.6 SIMULATION................................................................................................... 36 I.1

SURVEILLANCE ET DIAGNOSTIC:....................................................40

I.1 DIAGNOSTIC DÉCENTRALISÉ.................................................................................41 I.2 ETABLISSEMENT DES MODÈLES.............................................................................44 II.

LES GRAFCETS DU SYSTÈMES APRÈS RÉSOLUTION DES DÉFAILLANCES :45

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Liste des figures et tablea Figure1. 1 : Structure d'un SAP....................................................................12 Figure 1. 2: La difficulté de localiser des défauts.........................................15 Figure1. 3: Une classification des méthodes de diagnostic..........................16 Figure 1. 4: Place de la détection dans le diagnostic FDI.............................17 Y Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2. Figure2.

1: Le système palettiseur...............................................................19 2: Le systéme de tri de caisses......................................................20 3: Le systéme de mélange de couleurs..........................................21 4: Le magasin automatique............................................................21 5: Le robot "Pick & Place"...............................................................21 6: Le système Palettiseur...............................................................22 7: Position des capteurs dans le système.......................................23 8: Le positionnement des actionneurs dans le système.................25 9: Grafcet de conduite....................................................................26 10: Grafcet du mode Manuel..........................................................27 11: GPN.......................................................................................... 28 12: Grafcet de l'ascenseur..............................................................29 13: Grafcet de formation de palettes.............................................30 14: Grafcet de securité...................................................................30 15: La bête à corne du palettiseur.................................................31 16: diagramme des interactions.....................................................32 17: diagramme SADT du palettiseur..............................................33 18: La configuration matérielle......................................................34 19: Interface de simatic manager..................................................35 20: Interface de programmation....................................................35 21: PLC SIM.................................................................................... 36

Figure3. Figure3. Figure3. Figure3.

1: La chaine fonctionnelle..............................................................41 2; Etapes d’obtention des diagnostiqueurs locaux.........................42 3: NBM du Palettiseur.....................................................................45 4:Grafcet final de la tache de palettisation....................................46

Tableau 2. 1: Les capteurs du palettiseur.....................................................22 Tableau 2. 2: Les actionneurs du palettiseur................................................24

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Introduction générale L’automatisation des installations

industrielles

vise à augmenter

la

productivité des systèmes et à réduire les coûts de la maintenance des équipements de production. Cependant, la complexité due à l’automatisation des systèmes de production implique des besoins croissants en termes de disponibilité et de performance. Ainsi, il est nécessaire de disposer d’une fonction permettant le diagnostic des défaillances pouvant affecter le fonctionnement du système. Ceci permet d’envisager des actions correctives pour que ce dernier retourne à son fonctionnement nominal. Un module de diagnostic est nécessaire, non seulement pour améliorer les performances et la productivité des systèmes, mais également pour limiter les conséquences des pannes qui peuvent être catastrophiques sur le plan des biens et des vies humaines. La fonction de diagnostic consiste à détecter une défaillance, de localiser son origine et de déterminer ses causes. Son principe général consiste à confronter les données relevées au cours du fonctionnement réel du système avec la connaissance dont on dispose sur son fonctionnement normal et anormal. Plusieurs chercheurs ont abordé la thématique de la surveillance industrielle et du diagnostic mettant ainsi en évidence l’intérêt manifesté aussi bien par la communauté du contrôle des systèmes avec des approches issues de l’automatique que par la communauté d’Intelligence Artificielle (IA). Dans ce contexte, ce rapport sera structuré autour de trois chapitres. Le premier chapitre présentera les différents systèmes automatisés de production (SAP) et les différentes méthodes de surveillance des SAP. Le deuxième présentera la problématique à traiter, logiciel d’émulation ITS et le système étude choisie. Le troisième concerne la mise en œuvre de la démarche de diagnostic choisie.

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CHAPITRE I

Surveillance des systèmes de production automatisés

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INTRODUCTION L’objectif de ce chapitre est de présenter les concepts fondamentaux liés au diagnostic et à la surveillance des systèmes automatisés. Dans un premier temps, nous présentons le contexte de notre étude à savoir, les systèmes automatisés de production. Dans la littérature de la surveillance et du diagnostic, on peut trouver plusieurs définitions quelquefois divergentes. C’est la raison pour laquelle nous donnons les définitions des mots clés nécessaires pour la compréhension de ce rapport. Enfin, nous présentons une classification non exhaustive des méthodes de diagnostic des défauts rencontrées dans la littérature.

I. LES SYSTÈMES AUTOMATISÉS DE PRODUCTION : Les besoins croissants en termes de productivité, de qualité et de disponibilité des systèmes industriels, durant ces dernières décennies, ont fortement participé au développement du processus d’automatisation des systèmes indus tri el s. Cette automatisation vise à augmenter les cadences de production tout en réduisant le temps de maintenance et gardant une certaine flexibilité pour pouvoir s’adapter à la production des nouveaux produits.

PRÉSENTATION GÉNÉRALE: D’une manière générale, un système est un ensemble d’éléments en interaction organisé dans un environnement avec lequel il interagit pour réaliser une fonction qui lui est attribuée. Un Système Automatisé de Production (SAP) permet de remplir, de manière automatique, des fonctions, répondant à certains besoins spécifiques, précédemment assurées par l’homme. Comme il est illustré dans la figure 1.1, inspirée de (Perrin et al. 2004), un SAP est composé d’une Partie Commande (PC) et d’une Partie Opérative (PO).

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Figure1. 1 : Structure d'un SAP

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 La partie commande n’est autre que la logique de fonctionnement du processus que l’on veut automatiser. Elle envoie des ordres à la PO et permet la communication avec l’opérateur. Les deux composantes principales de cette partie concernent la supervision pilotage) et la surveillance (le suivi). La fonction de surveillance permet de vérifier le bon fonctionnement d’un équipement ou le bon déroulement d’un procédé.  La partie opérative exécute les ordres envoyés par la PC à l’aide

d’actionneurs et lui communique les informations collectées à partir de capteurs, autrement dit les comptes- rendus.

I.2

DIFFÉRENTS TYPES DE SAP: Les SAP peuvent être caractérisés à travers la dynamique

exprimant leur fonctionnement. Selon l’objectif considéré, il y a trois abstractions possibles pour modéliser cette dynamique : les systèmes continus, les systèmes à événements discrets et les systèmes dynamiques hybrides.

Les systèmes continus : Les systèmes continus sont constitués d’éléments caractérisés par une ou plusieurs mesures qui peuvent prendre des valeurs réelles lorsque le temps évolue. Les grandeurs peuvent être, par exemple, une

position,

une

vitesse,

une

accélération,

un

niveau, une

pression, une température, un débit, une tension, etc. La gestion de ces systèmes fait appel à des outils mathématiques représentation

de la dynamique continue

aptes à la

comme les équations

différentielles. Les systèmes continus sont perçus par l’automaticien à travers une représentation

reposant le plus souvent sur des

variables d’état continues et une variable temporelle, continue ou discrète.

Les Systèmes à Événements Discrets : Un Système à Événements Discrets (SED) est un système à espace d’état discret dont les transitions entre les états sont associées à l’occurrence d’événements discrets asynchrones

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(Cassandras et Lafortune, 1999). Ces systèmes recouvrent un grand nombre de situations, allant de la circulation de véhicules (en réseau urbain ou en atelier de fabrication) au fonctionnement de machines dans un atelier flexible. Plusieurs modèles mathématiques ont été proposés pour l’analyse et la commande de ces systèmes, en particulier les automates à états finis et les Réseaux de Petri (RdP). Certains modèles de SED, tels que les automates temporisés, utilisent des variables temporelles de nature symbolique, où le temps sert, essentiellement, à définir une chronologie entre les événements.

Les Systèmes Dynamiques Hybrides : Les Systèmes Dynamiques Hybrides (SDH) couvrent simultanément les deux aspects continu et discret. Ces systèmes évoluent dans le temps et combinent des variables continues et des variables discrètes (Ben Hadj-Alouane et al., 2006). Un état discret du système peut être vu comme un système continu avec des variables continues reliées par des contraintes. Cependant, la portée de ces contraintes est restreinte à l’état en question. La transition du système d’un état à un autre fait changer son mode de fonctionnement en lui faisant subir d’autres lois continues propres au nouvel état.

II.LA PROBLÉMATIQUE DU DIAGNOSTIC DANS LES SAP : Suite aux récentes révolutions technologiques dans le domaine industriel, on retrouve de plus en plus d’éléments complexes intégrés dans un SAP, notamment dans sa partie opérative. Cette complexité des SAP est accompagnée par des besoins croissants en termes de sûreté de fonctionnement et de sécurité. En effet, il est indispensable de mettre en œuvre une fonction de surveillance permettant de réagir à temps, aux possibles dysfonctionnements. Une réaction immédiate aux dysfonctionnements permet d’une part, d’éviter de considérables pertes humaines et matérielles. D’autre part, elle permet d’échapper à la propagation des défaillances entraînant ces dysfonctionnements, facilitant ainsi le pistage des causes de ces défaillances.

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SURVEILLANCE ET DIAGNOSTIC: Les SAP sont généralement caractérisés par la complexité de leurs structures, puisqu’ils imbriquent de nombreux éléments complexes de la P O. Le taux d’apparition de pannes dans un système augmente en fonction de la complexité de sa structure, ce qui rend la tâche d’analyse de ces pannes difcile. Cette difculté justifie la nécessité de disposer d’un système de surveillance permettant d’alerter l’opérateur en cas de pannes, afin de pouvoir décider à temps des actions correctives. a. Surveillance Un système de surveillance a comme première vo cation d’émettre à partir des information générées par les capteurs, des alarmes (Valette et al., 1989) dont l’objectif est d’attirer l’attention de l’opérateur de supervision sur l’apparition d’un ou plusieurs événements susceptibles d’affecter le bon fonctionnement de l’installation, comme le dépassement d’un seuil de sécurité au niveau du remplissage d’un réservoir. b. Detection La fonction de détection permet de discerner tout écart du système par rapport à son état de fonctionnement normal. Autrement dit, elle permet de déterminer la présence de défauts dans un système. Pour assurer cette fonction, il est indispensable de pouvoir distinguer entre les situations normale et anormale. c. Diagnostic La fonction diagnostic permet de déterminer les causes et de localiser les éléments défaillants, qui ont entraîné la dégradation du système (Combacau et al., 2000). En effet, le diagnostic établit un lien de cause à effet entre un symptôme observé et la défaillance constatée. Cette fonction suit la fonction de détection et inclut les fonctions de localisation et d’identification. Localisation de défauts : il s’agit de localiser le sous-système affecté par le défaut détecté, responsable de la défaillance du système. La localisation consiste, en effet, à remonter les symptômes pour retrouver l’ensemble des éléments défaillants. Ce problème est difcile à résoudre. En effet, il est possible de déterminer une défaillance, ou une panne, résultant d’un défaut. Par contre, le problème inverse est plus difcile à résoudre, puisque une panne peut résulter d’un ou plusieurs défauts, comme il est montré dans la figure 1.2.

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Figure 1. 2: La difficulté de localiser des défauts

III.

MÉTHODES DE DIAGNOSTIC

Les méthodes de diagnostic des défauts utilisées dans le milieu industriel sont très variées. Leur principe général repose sur une comparaison entre les données observées au cours du fonctionnement du système et les connaissances acquises sur son comportement normal et ses comportements de défaillance. Dans cette section, nous présentons une classification des principales méthodes de diagnostic rencontrées dans la littérature, représentée dans la figure 1.3.

Figure1. 3: Une classification des méthodes de diagnostic

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FAULT DETECTION AND ISOLATION Parmi les méthodes qu’on peut utiliser pour diagnostiquer un SAP est : FDI (Fault Detection and Isolation) où on trouve que la fonction détection détermine la normalité ou l'anormalité du système en fonctionnement. Le diagnostic des défauts FDI des systèmes industriels est à l’origine de nombreux travaux depuis les dernières années. Il est défini comme l’opération permettant de détecter un défaut, de localiser son origine et de déterminer ses causes. Son principe général consiste à confronter les données relevées au cours du fonctionnement réel du système avec la connaissance dont on dispose sur son fonctionnement normal ou anormal. La détection permet de déceler tout écart du comportement normal du système et alerte les OHS de la présence d’un défaut. La localisation permet de remonter à l’origine de l'anomalie et de localiser le ou les composants défectueux. Cette localisation est importante puisque la propagation d’une panne provoque souvent l’apparition de nouveaux défauts. Enfin, l’identification détermine l’instant d’apparition de la panne, sa durée et son importance. L’intérêt pour le diagnostic des défaillances s’explique par la complexité croissante des systèmes industriels qui sont de plus en plus exigeants en termes de contraintes de sécurité, de fiabilité, de disponibilité et de performances. En fait, la possibilité qu’un système tombe en panne croît malgré les précautions de manipulation, le développement de techniques de conception de la commande et l’expérience des Opérateurs Humains de Supervision (OHS).

Figure 1. 4: Place de la détection dans le diagnostic FDI

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CONCLUSION Nous avons présenté dans ce chapitre la problématique générale de surveillance des systèmes automatisés de production. A travers ce premier chapitre, nous avons souligné l’importance du rôle que joue un système de diagnostic dans le bon fonctionnement d’un processus industriel.

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CHAPITRE II

La problématique à traiter

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INTRODUCTION Le développement des jeux vidéo a entraîné au cours des dix dernières années une révolution des technologies informatiques.la mise à disposition sur internet de moteurs physiques (PhysX., Newton Game dynamics…) dont le but est que l’on puisse simuler de manière réaliste les comportements physiques (collisions, chutes de corps, forces…) et de frameworks comme XNa permettant un développement simplifié et rapide des jeux 3d a rendu possible la création d’un logiciel comme iTS PlC Professional Edition. Le but de ce chapitre est de présenter le logiciel d’émulation ITS PLC et l’environnement d’implementation STEP 7 et présenter le système d’étude « le Palettiseur », avec une analyse fonctionnelle du cahier des charges.

I. LE CAHIER DE CHARGE : Le palettiseur est composé d’un ascenseur pour les cartons, d’un bâti principal et d’une sortie pour les palettes. L’ascenseur (A) alimente un convoyeur à bande automatique (C) à l’aide d’un éjecteur (B). Les cartons sont retenus à la fin du convoyeur (C) par un bloqueur (D). Les cartons sont alors prêts à être chargés sur le plateau (E) pour aller devant les poussoirs à tige (F). Les convoyeurs (H) amènent les palettes de l’alimentation au monte-charge (G). Une fois la palette sur le monte-charge, celui-ci monte au niveau le plus haut du palettiseur. Les cartons sont déposés sur la palette au retour du plateau (E), pendant que les tiges des poussoirs (F) sont sorties. Ce cycle de palettisation peut être répété au plus deux fois, par palette. La palette terminée, le monte-charge descend au niveau du convoyeur de sortie (I) et la palette est évacuée.

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Figure2. 1: Le système palettiseur

II.ITS PLC : PALETTISEUR ITS PLC est un ensemble de logiciels qui permet de programmer des API au moyen de Parties Opératives (PO) simulées. Les environnements virtuels proposés n’ont jamais été aussi réalistes grâce d’une part à une totale interactivité, et d’autre part à la qualité des animations graphiques 3D en temps réel, des dynamiques et des sons. La commande est résolue au moyen de la logique séquentielle, basée le plus souvent sur le Grafcet. Les simulateurs sont très utilisés dans l’industrie, car ils permettent de valider la partie commande, d’étudier son comportement en cas de défaillances de la partie opérative, et d’optimiser le temps de cycle. Deux types de simulateurs existent : les simulateurs de partie commande qui évitent l’utilisation

des API, et les simulateurs de

partie opérative qui reposent sur une modélisation originale, mais relativement abstraite, du système de production.

II.1

LES SYSTEMES PROPOSÉS PAR ITS PLC :

Le logiciel propose cinq systèmes virtuels pour la programmation des API. Chaque PO est une simulation graphique

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d’un système industriel avec ses capteurs et ses actionneurs, qui permettent son pilotage par un API. Ces cinq machines virtuelles différentes, qui suivent des scénarios rencontrés dans le monde industriel :  Le système de tri : Appartenant au domaine de la logistique et du stockage, sa fonction globale est d’amener des caisses sur palette, d’un tapis d’arrivée aux deux monte- charge, en les triant selon leur hauteur. Les actionneurs sont principalement des moteurs électriques de convoyeurs et les capteurs des détecteurs photoélectriques. Figure2. 2: Le systéme de tri de caisses

 Le système batch de mélange: Typique d’un processus continu pour la fabrication de « jus » par lot à partir de composants liquides, sa fonction est de mélanger les trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu) pour obtenir un composant liquide de la couleur souhaitée.

Figure2. 3: Le systéme de mélange de couleurs

 Le magasin automatique : Ce système pour déplacer, stocker et retrouver les caisses d’un magasin vertical est la PO la plus complexe des cinq. En réalité, son grand nombre d’entrées/sorties ne permettrait pas, avec les 32 E/S TOR de la liaison

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automate-simulateur, de piloter le système au niveau actionneur. C’est donc une commande au niveau de la coordination des tâches qui est suggérée ici.

Figure2. 4: Le magasin automatique

 Le r o b o t « P i c k & P l a c e » : Typique des machines de conditionnement, il range des pièces dans des boîtes alvéolées en utilisant un manipulateur 3 axes. La PO est constituée de trois convoyeurs, deux pour l’aménage des produits et de l’emballage et un pour l’évacuation des produits conditionnés.

Figure2. 5: Le robot "Pick & Place"

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Et pour finir le système Palettiseur l’objet de l’étude :

Figure2. 6: Le système Palettiseur

 

Typique des machines placées en de ligne de conditionnement, équipement automatique permet former des palettes de caisses trois niveaux. Ses caractéristiques :

fin cet de sur

Le monte palette peut empiler un maximum de 3 niveaux de caisses. Chaque niveau peut avoir au plus 2 caisses.

II.2 VUE TECHNOLOGIQUE - CONSTITUTION DU PALETTISEUR : a. Capteurs: Le système Palettiseur comporte onze capteurs, représentés dans le tableau suivant :

Capteurs C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

Description Capteur de sortie de l’ascenseur des cartons Fin de course d’avance de l’éjecteur Capteur du stock tampon du convoyeur Plateau rentré Plateau sorti Tiges des poussoirs sorties Monte-charge en position basse Monte-charge en position pour le premier niveau de cartons Monte-charge en position pour le deuxième niveau de cartons Monte-charge en position pour le troisième niveau de cartons Présence palette sur le monte-charge

Type De position TOR De position TOR Photo-électrique De position TOR De position TOR De position TOR De position TOR De position TOR De position TOR De position TOR De présence TOR

Tableau 2. 1: Les capteurs du palettiseur

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Figure2. 7: Position des capteurs dans le système

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b. Actionneurs: Concernant les actionneurs, le système comporte huit actionneurs comme le montre le tableau suivant :

Actionneur s A0

Description

Type

Ascenseur (cartons)

Moteur

A1

Avance de l’éjecteur

Vérin simple effet

A2

Libérer cartons (fin du convoyeur)

Vérin simple effet

A3

Avancer plateau

Vérin simple effet

A4

Sortir les pousseurs

Vérin simple effet

A5

Monter le monte-charge (palette)

Moteur

A6

Descendre le monte-charge (palette)

Moteur

A7

Convoyeur des palettes

Moteur

Tableau 2. 2: Les actionneurs du palettiseur

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Figure2. 8: Le positionnement des actionneurs dans le système

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III. ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTÈME : III.1

LES GRAFCETS:  GRAFCET DE CONDUITE :

Le grafcet de conduite permet le choix entre deux modes :  mode manuel  mode automatique Cependant, si la réceptivité auto./stop est vrai, l’étape 301 s’active et fait appel au grafcet de la production normal. Sinon si la réceptivité /auto est vrai, l’étape 302 s’active et fait appel au grafcet du mode manuel.

300

30 1

Auto . /stop X17

/Auto 30 2 X402

Figure2. 9: Grafcet de conduite

 GRAFCET DU MODE MANUEL : Le grafcet du mode manuel permet la vérification des actionneurs du système une fois l’étape 401 est activé.

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400 X30 40 1

‘’ test manuel ‘’ aut

40 2 /X302 Figure2. 10: Grafcet du mode Manuel

 GRAFCET DU PRODUCTION NORMAL: Le grafcet de production normal décrit le fonctionnement normal du palettiseur. En effet il permet de rassembler 3 niveaux de cartons et chaque niveau contient deux paquets de cartons.

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0 c3.start.X3011

1

X501

A6

c6

X501

2

A7

c1000 X501

5

3

X10600

A5

c7

6

4 =1

7 X2055 X501

8

A6

c8

9 X10600 1000000

X20500 1111

Figure2. 11: GPN

X501

A6

c9 122212

X10600 13

X20500 140000

A6

c6 15

X501

A7

c10 16

X501

X501

A7

c10 17

stop

stop 18

X30111

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 LES TACHES DU GRAFCET DE PRODUCTION NORMAL : La première tâche sert à faire monter l’ascenseur et éjecter les cartons. Et puisque cette opération se répète 3 fois nous avons pensé à la mettre dans une tache pour minimiser le nombre des étapes et pour que le grafcet soit plus lisible et compréhensible.

100 X5+X9+X 10 1

/

A0 /

C0 10 2

A1 /

C1.C 10 3

A0 /

C0 10 4

A1 C1

10 5 C2 10 6 / Figure2. 12: Grafcet de l'ascenseur

La deuxième tâche sert à faire passer les cartons vers la palette pour construire 3 couches des cartons et puisque cette opération se répète 3 fois nous avons pensé à la mettre dans une tâche pour la même raison que la première tâche.

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32

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200 X7+X10+ 20 1

/

A3 t/x201/1s/

20 2

A3

A2

C4 /

/

A3

A4

20 3 C5 20 4

/ A4

C3 20 5 /

Figure2. 13: Grafcet de formation de palettes

 GRAFCET DE SÉCURITÉ: Le grafcet de sécurité permet l’arrêt du système aux cas de défaillances.

33

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500 /AU 50 1

‘’ annuler les AU

50 2 X300.X400.X0.X100. Figure2. 14: Grafcet de securité

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III.2

LE SCHÉMA DU BESOIN :

Normalement, on représente le besoin grâce à un outil graphique : le schéma du besoin (la « Bête à cornes » © de la méthode APTE).

Palettes non formées

Producteu r

Palettiseur

Former des palettes Figure2. 15: La bête à corne du palettiseur

III.3

CLASSIFICATION DES FONCTIONS DE SERVICE:

Un diagramme FAST (Functional Analysis System Technique) présente une decomposition hiérarchisée des fonctions du système allant des fonctions de service (fonctions en lien avec le millieu extérieur) et passant par les fonctions techniques (fonctions internes au système) jusqu'à l'énoncé des solutions technologique employées ou prévues pour remplir les fonctions techniques. On s'intéresse à un palettiseur. Une de ses fonctions principales de service est : "Former des palettes de cartons". Le diagramme FAST sera alors : Le codage des fonctions :  

FP pour fonction principale FC pour fonction complémentaire

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Fonction

Description

FP1

Former des palettes de carton

FC1 FC2 FC3 FC4 FC5

Piloter le système en sécurité Alimenter le palettiseur en énergie électrique Alimenter le palettiseur en énergie pneumatique Ne pas polluer l’environnement Ne pas détériorer les cartons

 Représentation graphique :

Niveau de cartons formé en palettes

Les cartons

Environnement

FC 5

Le palettiseur

FP 1

FC 4

FC 3

Opérateur

FC 1

FC 2

Energie Pneumatique

Energie électrique Figure2. 16: diagramme des interactions

III.4

FONCTION GLOBALE:

Notre SAP a besoin de l’énergie électrique, pour alimenter ses composants ainsi que les ordres contenus dans les données du programme et en fin du déclencheur du traitement qui est souvent bouton Marche, afin de rendre service au producteur en lui donnant des cartons formés en palettes à la sortie.

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Programm e

Cartons en état initial

Consignes opérateur

Energie électrique

Former les cartons en palettes

Cartons formés en palettes Informations d’états

Le système palettiseur

(Les positions atteintes)

Figure2. 17: diagramme SADT du palettiseur

IV. ENVIRONNEMENT D’IMPLÉMENTATION : STEP7 DÉFINITION: Step7 est le logiciel de base pour la configuration de la programmation de systèmes d’automatisation SIMATIC. Il fait partie de l industrie logicielle SIMATIC.

   

Le logiciel step7 existe en plusieurs versions: STEP7-Micro/DOS et STEP7-Micro/Win pour des applications autonomes simples sur SIMATIC S7-200. STEP7 pour des applications sur SIMATIC S7-300/400, SIMATIC M7300/400 et SIMATIC C7 présentant des fonctionnalités supplémentaires: Possibilité d extension grâce aux applications proposées par l industriel logicielle SIMATIC Possibilité de paramétrage de modules fonctionnels et de modules de communication Transfert de données commandé par événement à l aide de blocs de communication et de blocs fonctionnels Configuration de liaisons.

IV.2

CONFIGURATION DE MATÉRIELS:

La configuration de matériel est la première étape.

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Figure2. 18: La configuration matérielle

IV.3

PRINCIPE DE LA PROGRAMMATION EN S7

La programmation structurée permet la rédaction claire et transparente de programmes, elle permet la construction d'un programme complet à l'aide de modules qui peuvent être échangés et/ou modifiés à volonté on distingue plusieurs types de modules:     

les les les les les

modules modules modules modules modules

d'organisation OB de programmes FB fonctionnels FC de séquences SB de données DB

Les opérations des différentes fonction peuvent être dans un seul bloc ou dans des blocs isolés, l'OB1 appelle ces blocs l'un après l'autre.La figure2.1 presente l interface de symatic manager où on a utilisé deux bloc d’organisation, OB1 contient de programme principal et l’OB100 pour l’activation des etapes initiales.

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Figure2. 19: Interface de simatic manager

IV.4

LANGAGES DE PROGRAMMATION :

On distingue plusieurs types de langage il s’agit de langage :  Cont (ladder ou contact)  List (liste d'instruction)  Log (portes logiques)

Figure2. 20: Interface de programmation

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IV.5 TYPES DE VARIABLES Les différents types de variables sont donnés comme suit:     

Entrées Sorties Mémentos Temporisations Compteurs Adressage:   

IV.6

Entrée E X.Y X: Emplacement de la carte d entrée Y: Numéro de l entrée Sortie A X'.Y' X: Emplacement de la carte de sortie Y: Numéro de la sortie Bit interne M X''.Y" 0