Élaboration et conception d’une solution d’automatisme et … · 2018. 5. 24. ·...

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Direction Générale des Études Technologiques

INSTITUT SUPERIEUR DES ÉTUDES TECHNOLOGIQUES DE BIZERTE

Département de Génie Électrique

RAPPORT DE

PROJET DE FIN D’ETUDES

En vue de l’obtention de : Licence Appliquée en Génie Électrique

Élaboration et conception d’une solution d’automatisme et supervision d’une chaine de

production

Effectué à : SAGEMCOM

Élaboré par : Ghuemougui Firas (EI)

Encadré par : Mr. Mabrouk Issam (ISET de Bizerte)

Mr. Nasraoui Fathi

(SOCIETE SAGEMCOM)

Soutenu le 13/06/2017 devant la commission composée de :

Président

Rapporteur :

:

Mme KHATERCHI Manel

Mme BEN CHEHIDA Sonia

Membre

:

Mme

KHEMISSI Hana

Dép. Génie Électrique

Référence

A.U 2016-2017

N° EI 04.17

Dédicace

Je dédie ce travail en témoignage de mon profond respect, mon grand amour et toute ma gratitude

A

Mon cher père et ma chère mère, Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au m0onde ne vaut les efforts

fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit de vos sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation et

ma formation.

A

Ma chère sœur d’être toujours à mes côtés, par

votre présence, par votre amour dévoué et

votre tendresse, pour donner du goût et du sens

à ma vie. Je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon sincère attachement. Je prie Dieu, le tout puissant, pour qu’il vous donne bonheur et prospérité.

A

Mes chers enseignants qui m’ont accordé leur aide à

achever ce modeste travail

A

Tous les membres des familles Que je ne pourrais nommer

de peur d’en oublier

A

Tous mes amis, en souvenir des bons moments que nous avons passé ensemble, pour leur soutien continu, leur aide précieuse et leur amour.

Remerciements

Je saisis cette opportunité pour exprimer notre profonde

gratitude à toutes celles et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce projet

A Monsieur NASRAOUI FATHI, ingénieur au sein de la société SAGEMCOM, Mon

tuteur de stage, par son expérience, son don d’écoute et sa tolérance, a guidé mon activité tout en préservant mon esprit d’initiative, durant toute la période de construction de mon projet.

A Monsieur MABROUK ISSAM technologue à l’institut

supérieur des études technologiques à Bizerte pour son encadrement, son assistance ainsi que ses conseils

judicieux.

Mes sincères sentiments de respect les plus profonds au Membres de Jury

pour avoir accepté de juger notre travail, espérant qu’ils trouvent

dedans les qualités de clarté et de motivation qu’ils s’y attendent.

Liste des figures

Sommaire

Introduction Générale ............................................................................................................. .... 1

Chapitre 1 : Contexte de l’étude ................................................................................................. 2

Introduction ................................................................................................................ ............ 3

1. Organisme d’accueil: ....................................................................................................... 3

1.1. Présentation de SAGEMCOM ................................................................................. 3

1.2. Origine, développement et vision du Groupe ........................................................ 3

1.2.1.Implantation Mondiale du groupe .................................................................... 4

1.2.2.Implantation Mondiale du groupe .................................................................... 5

1.3. Présentation SAGEMCOM Tunisie ........................................................................ 6

1.3.1 Organigramme.................................................................................................. 7

1.3.2. Effectif ................................................................................................................... 8

1.3.3. Agréments Qualité ................................................................................................. 9

1.3.4. Domaines d’activités et principaux clients ............................................................ 9

1.3.5. Les unités de fabrication ..................................................................................... 10

1.3.6. Les services au sein de SAGEMCOM TUNISIE ................................................ 11

2. Le cadre du stage .............................................................................................................. 12

2.1. Processus de fabrication UF ATR .............................................................................. 12

2.2. Service Test ATR ....................................................................................................... 14

2.3. Test CMS ATR .......................................................................................................... 15

2.4. Test Intégration ATR ................................................................................................ 15

2.5. Problématique abordée ........................................................................................... 16

3. Cahier de charge ............................................................................................................... 16

Conclusion ............................................................................................................................ 16

Chapitre 2 : .............................................................. ................................................................. 17

Etude fonctionnelle et conception du système ......................................................................... 17

Introduction .......................................................................................................................... 18

1. Analyse fonctionnelle .................................................................................................... 18

1.1. Structure des systèmes d’automatismes ................................................................. 18

1.2. Etude fonctionnelle ................................................................................................ 19

1.3. LA Méthode APTE ................................................................................................ 19

1.4. Diagramme des pieuvres (environnement) ............................................................ 20

Liste des figures

1.5. Diagramme FAST (Function Analysis System Technic) ...................................... 21

1.6. Diagramme S.A.D.T (Structured Analysis and Design Technic ) ......................... 22

1.6.1. NIVEAU A-0 .................................................................................................. 22

1.6.2. NIVEAU A0 ........................................................................................................ 22

2. Etude de fonctionnement de système ............................................................................ 23

2.1. Les équations : ....................................................................................................... 26

2.2. Equations des sorties .............................................................................................. 28

2.3. Tableaux d’assignations ......................................................................................... 28

3. Choix du matériel .......................................................................................................... 30

3.1. Matériels utilisés .................................................................................................... 30

3.1.1. Les capteurs .................................................................................................... 30

3.1.2.Capteurs de vérin magnétiques : ..................................................................... 30

3.1.3. Capteur inductif .............................................................................................. 31

3.1.4. Arrêt d’urgence ............................................................................................... 31

3.2. Les actionneurs ...................................................................................................... 32

3.2.1. Les vérins ........................................................................................................ 32

3.2.1.1. Vérin pneumatique double effet .................................................................. 33

3.2.1.2. Vérin multipostions .......................................................................... ........... 34

3.2.2.Moteur à courant continu ................................................................................ 34

3.2.2.1. Constitution ................................................................................................. 35

3.2.2.2. Principe de fonctionnement ........................................................................ 35

4. Critères de choix d’un automate .................................................................................... 36

4.1. Automate programmable industriel (API) : ........................................................... 36

4.2. Structure générale d’un API : ................................................................................ 36

4.3. L’unité centrale de l’automate programmable ....................................................... 38

4.4. Logiciel utilisé ....................................................................................................... 40

4.4.1. TIAPORTAL V12 : ........................................................................................ 41

Con clus ion : . ............ ............. ............. ............ ............. ............ ............. ............ ............. ........ 42

Chapitre 3 : Elaboration de la solution et tests de validité ....................................................... 43

Plan 43 .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .

44 Introdu ction: ............ ............ ............. ............ ............. ............ ............. ............ ............. .........

1. Programmation sous l’environnement TIA Portal ........................................................ 44

Liste des figures

2. Configuration materiel .................................................................................................. 45

3. Développement du programme ..................................................................................... 46

3.1. Tableau mnémonique ................................................................................................. 46

3.2. Programmation ........................................................................................ ................... 46

3.2.1. Language de programmation: .............................................................................. 46

3.2.2. Organisation du programme ................................................................................ 47

Conclusion : .......................................................................................................................... 55

Conclusion générale ......................................................................................................... ........ 56

Annexe ............................................................................................................................. ........ 58

Liste des figures

Liste des figures

Figure 1 : Histoire de SAGEMCOM ....................................................................................................... 3

Figure 2 : Organisation de Groupe SAGEMCOM .................................................................................. 4

Figure 3 : Principales filiales en dehors de l'Europe de l'Ouest .............................................................. 4

Figure 4 : Local Sagem om Tunisie ........................................................................................................ 6

Figure 5 : Organigramme de Sagemcom Tunisie .................................................................................... 7

Figure 6 : Organigramme de l'unité de fabrication ATR ......................................................................... 8

Figure 7 : Évolution de l'effectif 2003-2012 ........................................................................................... 8

Figure 8 : Principaux clients de SAGEMCOM Tunisie .......................................................................... 9

Figure 9 : Compteurs électriques........................................................................................................... 10

Figure 10 : Gamme de Décodeur .......................................................................................................... 10

Figure 11 : BBOX ................................................................................................................................. 11

Figure 12 : Processus de fabrication ...................................................................................................... 13

Figure 13 : Décomposition du test ATR ............................................................................................... 14

Figure 14: Architecture d’un système automatisé ................................................................................. 18

Figure 15: Outils d'analyse fonctionnelle .............................................................................................. 19

Figure 16:La bête a corne ...................................................................................................................... 20

Figure 17:Diagramme pieuvre............................................................................................................... 20

Figure 18:Diagramme FAST ................................................................................................................. 22

Figure 19:Diagramme SADT ................................................................................................................ 22

Figure 20:Analyse descendante du système .......................................................................................... 23

Figure 21:Analyse descendante du système. ......................................................................................... 24

Figure 22:Grafcet de gestion des taches ................................................................................................ 25

Figure 23: Grafcet de fonctionnement normal ...................................................................................... 26

Figure 24:capteur magnétique ............................................................................................................... 30

Figure 25 : capteur inductif ................................................................................................................... 31

Figure 26 : arrêt d’urgence .................................................................................................................... 32

Figure 27: Vérin pneumatique double effet .......................................................................................... 32

Figure 28: Schéma du vérin................................................................................................................... 33

../../Firas/Desktop/FIRAS%20RAhhPPort.docx%23_Toc484042811




Liste des figures

Figure 29 : Vérin double effet ............................................................................................................... 33

Figure 30: Vérin multipostions.............................................................................................................. 34

Figure 31:Constitution du moteur MCC ............................................................................................... 35

Figure 32 : Symbole du moteur à courant continu ................................................................................ 35

Figure 33: Structure générale d’un API ................................................................................................ 36

Figure 34:L’automate CPU313C........................................................................................................... 39

Figure 35:L’automate CPU313C........................................................................................................... 40

Figure 36:Procédure de développement des applications ..................................................................... 44

Figure 37:Composants de la station S7-300 (CPU 313C) ..................................................................... 45

Figure 38:Configuration spécifique matérielle ...................................................................................... 45

Figure 39:les blocs de programme ........................................................................................................ 48

Figure 40:Structure du programme ....................................................................................................... 49

Figure 41:Spécification des paramètres de bloc OB ............................................................................. 49

Figure 42:les conditions pour alimenter l'larme .................................................................................... 50

Figure 43:alarme alimenté ..................................................................................................................... 50

Figure 44:les conditions pour sortir de vérin v2 .................................................................................... 51

Figure 45:l'action de sortir de vérin v2 .................................................................................................. 51

Figure 46:les conditions pour retour de vérin v2................................................................................... 52

Figure 47:l'action de retour de vérin v2................................................................................................. 52

Figure 48:les conditions pour retour de vérin v2................................................................................... 52

Figure 49:l'action de sortir de vérin v1 .................................................................................................. 53

Figure 50:les conditions pures retour le vérin v1 .................................................................................. 53

Figure 51:l'action pour retour de vérin v1 ............................................................................................. 53

Figure 52:les conditions pour alimenter le moteur ................................................................................ 53

Figure 53:alimentation de moteur ......................................................................................................... 54

Figure 54:Les conditions de sortir de vérin v3 ...................................................................................... 54

Figure 55:Sortir de vérin v3 .................................................................................................................. 54

Figure 56:Les conditions pour retour de vérin v3 ................................................................................. 55

Figure 57:Retour de vérin v3................................................................................................................. 55

Liste des tableaux

Liste des tableaux

Tableau 1.1 : Caractéristiques de la société............................................................................................. 7

Tableau 2: les équations du grafcet ....................................................................................................... 27

Tableau 3: Configuration des variables des sorties ............................................................................... 29

Tableau 4: Configuration des variables des entrées .............................................................................. 29

Tableau 5: Tableau de comparaison en termes de prix ......................................................................... 39

Introduction générale

Introduction Générale

Depuis 1980, l’automatisation joue un rôle croissant dans l’amélioration de la productivité

des entreprises ce qui explique le développement rapide d’une vaste gamme de produits

nécessaires à l’automatisation des processus de production réussie.

En effet, en répondant à la pression graduelle de la concurrence, les entreprises visent

toujours à améliorer leur compétitivité et donc leur productivité en utilisant des nouvelles

technologies pour assurer la meilleure disponibilité des moyens de production automatisée.

Dans ce cadre, j’ai effectué mon stage à la société SAGEMCOM France en Tunisie dont la

spécialité est la fabrication dans le secteur des cartes électroniques. Ce secteur est très

innovant et compétitif et pour garder sa position dans ce secteur, SAGEMCOM essaye

toujours de maintenir l’un des facteurs décisifs de la réussite industrielle qui est l’équilibre

parfait entre la qualité, le coût et le temps . Partant de ce principe, et après avoir implanté des

nouvelles technologies d’automatisation au niveau des grandes ligne de test , la société a

décidé d’améliorer les performances ainsi que le système de supervision des testeurs dans le

but d’augmenter la cadence de l’atelier, de limiter les pertes de temps, de faciliter le travail

des opérateurs et par la suite améliorer le prix de revient.

De ce faite, ce projet consiste à mettre en place une technologie fiable assurant une

optimisation de diagnostic ainsi qu’une réduction du coût de la maintenance et intégrant de

nouvelles fonctionnalités de contrôle et de supervision .Mon travail est illustré sur trois

chapitres :

❖ Le premier chapitre comporte une présentation de la société SAGEMCOM ainsi que ses différents produits et une description de la problématique et du cahier des charges

du projet.

❖ Le deuxième chapitre s’intéresse, en premier lieu, au diagnostic du système et notamment à l’analyse fonctionnelle des testeurs WIFI_CONDUIT Test ATR. En

second lieu, il présente le développement des GRAFCETS nécessaires ainsi que le choix

technologique dans le but de remédier aux points faibles du système existant.

❖ Le troisième chapitre présente le programme correspondant à l’application

informatique du nouveau système ainsi que les tests du travail effectué.

1

Chapitre 1 : contexte de l’étude

Chapitre 1 : Contexte de

l’étude

Plan

1. Organisme d’accueil

2. Le cadre du stage

3. Cahier des charges

2


Introduction

Dans ce chapitre, Je vais, dans un premier lieu, présenter la société où j’ai effectué mon

stage à travers une présentation de l’entreprise, de son organigramme ainsi que ses principales

activités. Dans un deuxième lieu je vais décrire la problématique ainsi que le cahier des

charges du projet.

1. Organisme d’accueil:

1.1. Présentation de SAGEMCOM

SAGEMCOM « Société d’applications générales d’électricité et de Mécanique » est un

groupe français leader européen sur le marché des terminaux communicants à haute valeur

ajoutée (décodeurs, box Internet, compteurs électriques,…).

En 2013, le Groupe réalise 1,2 milliard d’euros de chiffre d’affaires, il est présenté dans plus

de 40 pays, dont environ 30% en France, et il est profitable depuis sa création. Plus de 22

millions de terminaux sont conçus, fabriqués et livrés chaque année dans le monde entier par

SAGEMCOM.

1.2. Origine, développement et vision du Groupe

Né de la fusion entre le groupe public SNECMA et la société SAGEM en 2005, le groupe

Safran verra naître en son sein les sociétés Sagem Défense Sécurité et Sagem

Télécommunications. En 2011, Sagem Communications est racheté par Carlyle Group. La

figure 1 indique en détails l’histoire de SAGEMCOM.

Figure 1 : Histoire de SAGEMCOM

3


Aujourd’hui, SAGEMCOM est un groupe privé indépendant détenu principalement par

The Carlyle Group et ses salariés. Ce principe est décrit par la figure 2 :

Figure 2 : Organisation de Groupe SAGEMCOM

1.2.1. Implantation Mondiale du groupe

Le groupe SAGEMCOM est présent dans plus de 40 pays au travers d’une soixantaine

entités. La plupart de ces sites disposent des bureaux d'études et d'ateliers de production

autonomes. La figure 3 décrit ce principe :

Figure 3 : Principales filiales en dehors de l'Europe de l'Ouest

4


1.2.2. Implantation Mondiale du groupe

Le groupe SAGEMCOM est présent dans plus de 40 pays au travers d’une soixantaine

entités. La plupart de ces sites disposent des bureaux d'études et d'ateliers de production

autonomes. La figure 3 décrit ce principe :

Répandu à travers le monde et bien évidemment en Afrique, SAGEMCOM conçoit,

développe et fabrique une gamme complète de produits dans plusieurs domaines tels que :

➢ Impressionnumériques:Fax, photocopieurs, serveurs de Fax IP, Imprimantes, cadres photos

➢

Décodeurs TV numérique

➢Téléphones sans fils

➢Accès Haut débit (Modem, Routeurs, Passerelle résidentielle)

➢Management de l’énergie (Compteurs monophasés et triphasés, Ennery Gateway)

➢Systèmes réseau d’entreprise et d’infrastructures (modules GSM et M2M, terminaux

Radi

5


1.3. Présentation SAGEMCOM Tunisie

SAGEMCOM Tunisie est une Filiale à 100% de Sagem Communications crée en

décembre 2002. Elle est implémentée dans la banlieue Sud de Tunis (Ben Arous). Inscrite au

registre du commerce de TUNIS sous le numéro : B158742 002. Elle est totalement

exportatrice.

Son activité est basée essentiellement sur la fabrication des décodeurs numériques terrestres et

par satellite, des passerelles résidentielles Haut Débit et des compteurs électroniques

d’énergie.

C’est un million de produits qui quittent l’usine de SAGEMCOM Ben Arous chaque mois.

Ce résultat est l’effort conjugué de la qualité de la formation des employés et de la bonne

organisation de la direction. La figure 4 présente le local de SAGEMCOM.

Figure 4 : Local Sagem om Tunisie

6


Alors, le tableau 1.1 décrit brièvement les caractéristiques de la société :

Tableau 1.1 : Caractéristiques de la société

Directeur général Bruno COSNIER

Forme juridique Société à responsabilité limitée (SARL)

Siège social Z.I Borj Ghorbel Ben Arous

Date de création Décembre 2002

Marché Totalement exportatrice

Superficie 21 000 m²

Secteur d’activité Électronique et électrique

1.3.1 Organigramme

L'organisation de SAGEMCOM est représentée par la hiérarchie décrite par l’organigramme

de la figure 5 :

Figure 5 : Organigramme de Sagemcom Tunisie

7


L’organigramme de l’unité de fabrication où j’ai effectué mon stage est présenté dans

la figure 6 ci-dessous :

Figure 6 : Organigramme de l'unité de fabrication ATR

1.3.2. Effectif

A la fin de l'année 2011, SAGEMCOM Tunisie a gardé uniquement une de ses deux

usines ceci a pour conséquence la réduction du nombre de personnel. Elle comporte 3500

employés en 2014 dont 349 cadres et ingénieurs. Les femmes représentent 55% des employés.

L’évolution d'effectif de SAGEMCOM Tunisie pendant toute la durée de son activité est

illustrée par la figure 7 :

Figure 7 : Évolution de l'effectif 2003-2012

8


1.3.3. Agréments Qualité

Dans le cadre de la démarche globale de management de l’entreprise, SAGEMCOM

Tunisie a réussi en 2008 avec succès la triple certification ISO 9001 pour la Qualité, ISO

14001 pour l’Environnement et OHSAS18001 pour la Sécurité et la Santé au Travail.

1.3.4. Domaines d’activités et principaux clients

SAGEMCOM Tunisie fabrique une large gamme de produits en grande et moyenne

série qui sont essentiellement :

- Cartes électroniques pour applications électroménager (Fagor, Bosch,

Brandt…),

- Pièces électroniques pour sécurité énergie nucléaire (Alstom, Areva),

- Pièces électroniques pour applications industrielles (Schneider, Alstom…),

- Consommables pour terminaux d’impressions,

- Équipements pour maîtrise de l’énergie électriques (EDF, STEG, ENEL…),

- Modems et Routeurs ADSL (Orange, France Télecom, Bouygues

Télecom, Danemark Télécom, Plant, Top net, British télécom

…), -Décodeurs TV (Canal Digital, France télécom, Canal+...).

Les principaux clients de SAGEMCOM Tunisie sont décrits par la figure 8

Figure 8 : Principaux clients de SAGEMCOM Tunisie

9


1.3.5. Les unités de fabrication L’UF assure la réalisation du programme de production, en termes de qualité, coûts et délais.

Sagem Tunisie Communication compte actuellement 3 unités de fabrication.

L’UF Énergie assure la réalisation de terminaux de comptage (compteurs

électriques) comme l’indique la figure 9

Figure 9 : Compteurs électriques

L’UF STB (Set Top Box) concerne la fabrication des décodeurs numériques terrestres et par

Satellite. En raison de la concurrence acharnée sur ce secteur, SAGEM se spécialise dans les

décodeurs de hautes gammes en se basant sur les innovations au niveau du traitement de

l’image.

La figure 10 présente une gamme de décodeur :

Figure 10 : Gamme de Décodeur

10


L’UF ATR (Activité Terminale Résidentielle) réalise des produits qui assurent une

connexion à Internet entre tous les ordinateurs du réseau avec câbles et qui assurent aussi une

connexion des téléphones et des terminaux analogiques pour accéder à des services de

téléphonie à travers une ligne ADSL. Les figures 10 et 11 présentent quelques produits

fabriqués par l’unité de fabrication ATR

Figure 11 : BBOX

1.3.6. Les services au sein de SAGEMCOM TUNISIE Elle se compose de sept services qui sont les suivants :

• Service qualité et environnement (SQE) :

Ce service a pour mission :

- Le management de la qualité et de l’environnement

- La contribution à la maîtrise de la qualité.

La gestion de la documentation du SMQE (outil de gestion électronique

de documents PRISMA).

- La gestion métrologique des équipements de contrôle, mesure et essais.

• Service maintenance industrielle :

Ce service a pour mission :

- La maintenance de l’outil de production.

- La maintenance et l’entretien des bâtiments.

• Service méthode / processus :

Il assure :

- La maîtrise des procédés spéciaux de fabrication.

- La contribution à l’amélioration de l’industrialisation des produits.

- La proposition d’axes d’amélioration de la qualité et de la productivité.

11


• Service contrôle de gestion et informatique :

- Pilotage des moyens informatiques.

- La comptabilité fournisseurs.

- Le contrôle de gestion.

• Service ressources humaines :

Il est chargé de :

- La formation et la gestion des compétences.

- La paie et la gestion administrative.

• Service administratif (douane) :

Ce service a pour mission la réalisation des déclarations import/export.

• Service Test :

Ce service, comme son nom l’indique, teste la fonctionnalité des produits ainsi que

celle des équipements de test.

2. Le cadre du stage

2.1. Processus de fabrication UF ATR

A l'arrivée du circuit imprimé usiné (CIU), celui-ci est déballé et inséré dans un rack

antistatique. Le rack rempli, est déposé sur un dépileur qui va faire sortir automatiquement les

circuits un à un et les envoyer dans la première machine, la sérigraphie. Cette dernière étale

une pâte à braser à base d'étain permettant, après avoir été chauffée, de souder les composants

sur le circuit imprimé. Les machines de pose des CMS placent les composants sur le circuit et

le four de refusions fait chauffer l'étain pour assurer le contact.

Nous avons donc un circuit équipé de composants. Il est temps maintenant d'insérer les

composants traversant manuellement (prise USB, Tuner, blindages,…). Ensuite, les circuits

passent à la vague pour le brasage. Une fois refroidis et nettoyés les circuits passent à

l’assemblage et au conditionnement. Il ne reste plus qu’à emballer et expédier au client.

12


La figure suivante présente le processus de fabrication UF ATR.

Figure 12 : Processus de fabrication

13


2.2. Service Test ATR

Le service test s’occupe principalement de la validation des nouvelles interfaces de test,

leur dépannage, leur contrôle et aussi le développement des nouveaux moyens de test, la

configuration des moyens de test des nouveaux produits et enfin l’optimisation de temps de

test afin d’augmenter la cadence. La fonction test permet de mesurer la qualité et la fiabilité

des produits et donc de valider l'ensemble de la chaîne de production.

Le service test ATR de SAGEMCOM Tunisie est composé de deux Zones :

- Zone Test CMS,

- Zone Test Intégration.

Dans notre cas nous nous intéressons à la Zone Test CMS, la zone au sein de laquelle

s’est déroulé notre projet de fin d’études, plus précisément Test fonctionnel.

La figure 13 décrit la décomposition du test ATR.

Figure 13 : Décomposition du test ATR

14


2.3. Test CMS ATR

▪ Test IN-SITU

La technique de test in-situ est la phase de test électrique de la carte électronique. : Grâce à un

accès par lit à clous qui permet au testeur d’accéder aux différents points de la carte, on peut

tester individuellement les composants présents ainsi que le circuit électrique (test du court-

circuit et circuit ouvert).

▪ Test Fonctionnel

Le test fonctionnel est une étape importante et indispensable pour tous les produits. Dans

cette étape, les cartes électroniques après fabrication, sont testées dans leurs environnements

de fonctionnement (comme s’ils fonctionnent chez le client). C’est la dernière étape avant

l’intégration du produit. Pour cela, il faut que les conditions dans lesquelles le produit va

fonctionner soit présentes (perturbations externes, variations des températures, charges

maximales). Les moyens de test fonctionnel sont développés en collaboration avec les Unités

de Recherche et Développement et le Client sur spécification de test.

Après le test, si la carte testée est bonne, elle passe à l’intégration puis à l’étape assurance

qualité (AQ). Sinon, elle passe au test suivant ou au service dépannage.

2.4. Test Intégration ATR

Le Test intégration appartient à l’étape Intégration du processus de fabrication qui

consiste à intégrer (manuellement) tous les constituants (composants manuels, coques

plastiques etc..) permettant de finaliser le produit (carte électronique ou produit fini).chaque

produit doit passer par cette phase du test qui se constitue de 4 étapes primordiales :

- Test de bouton : Il s’agit d’un test de fonctionnement des boutons du produit.

- Test Vision : Il s’agit de vérifier l’emplacement des boutons dans le produit avec

une caméra.

- Téléchargement : c’est une personnalisation propre au client (logiciel client) qui

se termine par une vérification.

- Assurance Qualité : Il s’agit de la dernière étape avant expédition au client final. Ce

contrôle permet de vérifier l’ensemble du produit (conditionnement, personnalisation

client, test fonctionnel client etc..). Les pilotes de ces contrôles sont les représentants

du client final à « SAGEM Tunisie Communication »

15


2.5. Problématique abordée

Le déroulement de processus de calibration des cartes sur la partie WIFI Conduit est

fait sur deux parties :

✓Une partie automatisée assuré par l’application de test

✓ Une deuxième partie encore purement manuelle assurée par une opératrice

Pour celle encore manuelle, on a toujours des problèmes de diagnostic des pannes, des

pertes du temps non justifié et un système non fiable.

Pour cela j’ai besoin d’une solution qui permet d’optimiser le diagnostic des machines

testeurs, de bien configurer et contrôler ses machines, d’améliorer leurs disponibilités ainsi

que leurs performances.

3. Cahier de charge

Le cahier des charges consiste à trouver une solution permettant de remédier les

problèmes d’indisponibilité des testeurs et de créer le système de supervision du processus de

production sur les testeurs. Le projet consiste alors à :

▪ Trouver une solution robuste qui permet l’automatisation de cette ligne de production en fonction

des entrées sorties efficace avec une disponibilité élevée de ses machines ainsi qu’une maintenance

aisée et au moindre coût.

Conclusion

Dans ce chapitre, j’ai présenté l’entreprise ainsi que ses différentes activités en

s’intéressant de plus au département de test ATR où j’ai effectué mon stage. A la suite j’ai

élaboré la problématique du projet qui consiste à trouver une solution permettant d’assurer

l’optimisation du diagnostic ainsi que de la maintenance, une configuration efficace et plus

simple et un bon suivi de production.

16

Chapitre 2 : Etude fonctionnelle et conception du système

Chapitre 2 :

Etude fonctionnelle et conception du système

Plan

1. Analyse fonctionnelle

2. Etude de fonctionnement de système

3. Choi des matériel

17


Introduction

Dans ce chapitre je vais faire une analyse fonctionnelle détaillée du système pour assurer

le meilleur choix des matériels de but répondre au choix désirée de cahier des charges.

1. Analyse fonctionnelle

1.1. Structure des systèmes d’automatismes

Pour effectuer le transfert des cartes électriques automatiquement on choisit le système

automatisé comme une solution pour notre problème. Il permet d’ajouter une valeur aux

produits entrants. Chaque système automatisé comporte deux parties :

Partie Opérative : c’est la partie qui effectue les actions (déplacer les cartes) avec les

actionneurs (convoyeur, vérin..) et donne des comptes rendus avec des capteurs (position de

ces cartes, état des supports…).

Partie Commande : c’est la partie qui donne des ordres pour faire des actions et reçoit les

consignes à partir l’interface homme machine .Elle informe l’opérateur par des voyants,

afficheurs, écrans, etc… (Signaux).

Utilisateur

Consignes Signalisations

Ordres Partie Commande Partie Opérative

(IHM) (Capteurs,

actionneurs…)

Comptes rendus

Figure 14: Architecture d’un système automatisé

18


1.2. Etude fonctionnelle

Dans l’ingénierie il existe plusieurs méthodes d’analyse permettant d’effectuer une étude bien

détaillé du projet en définissant les besoins et les solutions technologiques nécessaire. Au

cours de cette analyse, nous allons utiliser la structure illustrée dans la figure suivante :

La méthode APTE

Définition des besoins

Le diagramme des Pieuvres

Rotation entre système et son environnement

Le diagramme FAST


Le diagramme SADT


Figure 15: Outils d'analyse fonctionnelle

1.3. LA Méthode APTE

L’APTE (Application aux techniques d’entreprise) est une méthode pour exprimer les buts

du système en posant les trois questions :

- A qui le produit rend-il service ?

- Dans quel but ?

- Sur quoi le produit agit-il ?

Pour répondre à ces 3 questions on utilise ce graphe :

19


A qui le système rend-il le service ? Sur quoi le système agit-il ?

Opérateur Cartes

électroniques

Système automatisé

Transfert les cartes électroniques sous test

Figure 16:La bête a corne

1.4. Diagramme des pieuvres (environnement)

Ce diagramme permet d’identifier les relations du produit avec son

environnement extérieur avec des fonctions de services :

Opérateur

Cartes

électroniques

Sécurité FC3 FC2

FP1

FC1

FP2 Système FC7

automatisé

Intervenant et

Maintenance

outillages FC4

FC6 FC5

Milieu ambiant

Energie

électrique

Figure 17:Diagramme pieuvre

20


Les fonctions de service relatives au diagramme de Pieuvre :

FP1 : Permettre à l’opérateur de transfert les cartes automatiquement

FP2 : Assurer l’intervenant, un diagnostic optimal et une maintenance plus facile

FC1 : Permettre de déplacer les cartes automatiquement

FC2 : Permettre à l’utilisateur de contrôler le système

FC3 : Sécuriser l’operateur par rapport à la machine

FC4 : Etre compatible avec les instruments existant

FC5 : S’adapter à la zone de travail

FC6 : Alimenter le système

FC7 : Faire la maintenance de la machine

1.5. Diagramme FAST (Function Analysis System Technic)

le F.A.S.T, traduit en français par Technique d’Analyse Fonctionnelle et Systématique ce

diagramme détaille en plusieurs niveaux la réalisation d’une ou plusieurs fonction de service

(FP, FC). La lecture de ce diagramme se fait de gauche à droite en posent la question «

comment ? » ou de droite à gauche en posant « pourquoi ? »

FP1 : Permettre à

l’opérateur de transfert les

cartes automatiquement

Contrôler l’état IHM

des cartes

Exécuter les Capteurs actions

correctives

Archivage Système de

gestion de base

de données

21


Faciliter la

reconnaissance

Des défaillances

IHM

FP2 : Assurer

l’intervenant, un Capteurs

diagnostic optimal et une

maintenance plus facile Contrôler le

déroulement de Système de

processus gestion de base

de données

Figure 18:Diagramme FAST

1.6. Diagramme S.A.D.T (Structured Analysis and Design Technic )

SADT est une analyse descendante qui décrit le système dont laquelle la fonction globale est

décomposé en fonction composante par niveaux successifs.

1.6.1. NIVEAU A-0

Définir la fonction globale et les relations du système avec les éléments d’environnement

WE Programme Réglage Exploitation

Cartes déplacées TRANSFERT LES CARTES Cartes déplacées

manuelle ELECTRONIQUES SOUS TEST. automatique

Figure 19:Diagramme SADT

1.6.2. NIVEAU A0

Chaque boite de niveau A0 représente une fonction principale du système pour effectuer la fonction globale :

22


WP Exploitation WE Programme Réglage

Communiquer

avec le système

IHM Info

Traiter les

informations

Ordres

API Gérer l’énergie

Carte déplacé automatiquement

Distributeurs Carte déplacé manuellement

Energie Transférer les cartes

électroniques

Convoyeur Détecter les

Vérins grandeurs

physiques

Capteurs

Figure 20:Analyse descendante du système

2. Etude de fonctionnement de système

Dans notre système est composée de 6 vérins qui poussent la carte; chaque vérins a son

capteur, un convoyeur qui déplace la carte, un moteur qui fait la rotation du convoyeur, un

socle ou on trouve plusieurs carte et enfin 4 caissons ou le test de la carte s’effectue.

Pour bien mettre en évidence la solution désirée avec les déférentes exigences des cahiers des

charges le système fonctionne comme suit :

Un socle mobile qui se déplace à l’aide d’un vérin V1 qui a 5 positions a1 a2 a3 a4 et a5, un

capteur S1 est un capteur qui permet de détecter la présence de la carte si S1 détecté le socle

23


s’arrête en sa position puis il termine son parcours, si le vérin v1 descend il complété son

descende jusqu’à a1 aussi si il monté il complète son cycle jusqu’à a5.

Si S1 est activé le vérin V2 pousse la carte sur le convoyeur le capteur P1 permet de tourner le

moteur MT qui s’arrête avec à l’aide de capteur CP. Un des vérins V3 V4 V5 V6 permet de

pousser la carte vers le caisson. Pour faire déplacer les cartes électroniques de socle vers le

caisson il faut initialement le socle à la position a1 tous les vérins en position initiale. Un

appui sur le bouton « départ cycle » le système commencé le déplacement des cartes.

Figure 21:Analyse descendante du système.

Pour mieux expliquer le fonctionnement du système on utilise le grafcet qui est un langage

graphique représentant le fonctionnement d’un processus.

24


Figure 22: Grafcet de gestion des taches

Ce grafcet est le principale c’est la condition qui permet d’allumer le système c’est un

grafcet relie a l’autre de fonctionnement normale qui simplifier et éclairer le fonctionnement

du système.

25


Figure 23: Grafcet de fonctionnement normal

C’est le grafcet de fonctionnement de notre système ou de notre solution il est

détaillé et décrire toute les actions de les composants de notre système. Ce grafcet

facilite de comprendre notre système.

2.1. Les équations :

Sont les équations de chaque étapes du les deux grafcet précédent. Les équations nous aidons à

faire la programmation de le système automatisé avec les équations de sortie et entré :

*CI=DCY.S1/.P1.a1.CP1/.CP2/.CP3/.CP4.L20.L30.L40.L50.L60.(C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8)

26


Tableau 2: les équations du grafcet

Les équations Les équations de

d’activation désactivation Les équations d’étapes

X0=(X3.STOP/)+(X2.AU/) X0=X1 X0=((X3.STOP/)+(X2.AU/)+X0+INIT).X1/

+INIT

X1=X0.CI X1=X2+X3 X1=((X0.CI)+X1).X2/.X3/

X2=X1.AU X2=X0 X2=((X1.AU)+X2).X3/

X3=X1.STOP X3=X0 X3=((X1.STOP)+X3).X0/

X10=X16.X80+INIT X10=X11.X21 X10=((X16.X80)+X10+INIT).X11/+X12/

X11=X10.X1 + X11=X12 X11=(X10.X1 + X15.(X32+X42+X52+X

X15.(X32+X42+X52+X62)+X11).X12/ 62)

X12=X11.L21 X12=X13 X12=((X11.L21)+X12).X13/

X13=X12.L20 X13=X15+X14 X13=((X12.L20)+X13).X15/.X14/

X14=X13.a5 X14=X16 X14=((X13.a5)+X14).X16/

X15= X13.(a2+a3+a4) X15=X11 X15=(X13.(a2+a3+a4)+X15).X11/

X16=X14.a1 X16=X10 X16=(X14.a1+X16).X10/

X21=(X10.X1)+((X70.(a X21=X22 X21=X10.X1+X70.(a2+a3+a4)+X21).X22/

2+a3+a4))

X22= X21.X12.P1 X22=X31+X41 X22= (X21.X12.P1+X22).X31/.X41/.X51/.X61/

+X51+X61

X31=X22.CP1.(C1+C2) X31=X32 X31=(X22.CP1.(C1+C2)+X31).X32/

X32=X31.L31 X32=X70 X32=(X31.L31+X32).X70/


X42=X41.L41 X42=X70 X42=(X41.L41+X42).X70/


X52=X51.L51 X52=X70 X52=(X51.L51+X52).X70/

X61=X22.CP4.(C7+C8) X61=X62 X61=(X22.CP4.(C7+C8))+X61).X62/

X62=X61.L61 X62=X70 X62=(X61.L61+X62).X70/

X70=(X32.L30)+(X42.L40 X70=X80+X21 X70=((X32.L30)+(X42L40)+(X52.L50)+(X62.L60)+

)+(X52.L50)+(X62.L60) X70).X80/.X21/

X80=X70.a5 X80=X10 X80=(X70.a5+X80).X10/

27


2.2. Equations des sorties

Chaque mouvement fait dans notre système qui est était écrire dans le grafcet

appelée une sortie, chaque sortir a une équation comme le montre ci-dessous :

MT+=X22

V1+=X13

V1-=X14

V2+=X11

V2-=X12

V3+=X31

V3-=X32

V4+=X41

V4-=X42

V5+=X51

V5-=X52

V6+=X61

V6-=X62

2.3. Tableaux d’assignations

Les tableaux d’assignation permet d’afficher les entrées et les sorties de notre système

qui nous les utilisons dans l’automate pour la programmer

Le tableau afficher les sortie et les entrées et chaque sortie ou entré a une type et sa

description comme le montre ci dissous :

28


Tableau 3: Configuration des variables des sorties

Variable Description Type

MT+ Rotation du moteur MT DO

V1+ Sortir du vérin V1 DO

V1- Retour de vérin V1 DO


V2- Retour de vérin 2 DO









Tableau 4: Configuration des variables des entrées

Variable

Description

Type

A1 Position de vérin v1 DI





L20 Position bas de vérin v2 DI

L21 Position haut de vérin v2 DI









P1 Confirmation de détection de carte DI

C1 Confirmation de présence de carte DI








Cp1 Confirmation de présence de carte DI




INIT Initialisation de système DI

29


3. Choix du matériel

Etudier la ligne de production TEST WC revient à étudier, en un premier lieu, le principe de

fonctionnement de ce système ainsi que les différents matériels utilisés. Je propose dans ce

chapitre une présentation de matériels à utiliser pour atteindre le but de notre projet. Le choix

de matériels tel que les capteurs, les actionneurs et les outils de commande doit respecter de

particularité les contraintes exigés.

3.1. Matériels utilisés

3.1.1. Les capteurs

Les capteurs sont des composants de la chaine d’acquisition dans un système

fonctionnel. Les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie

opérative et la transforment en une information exploitable par la partie commande. On peut

caractériser les capteurs selon deux critères :

➢ En fonction de la grandeurmesurée : on parle alors de capteur de : position, de vitesse,

de force, de pression, etc.

➢ En fonction du caractère de l’information délivrée : on parle alors de capteurs logique appelés aussi capteurs tout ou rien (TOR), de capteurs analogiques ou numériques.

Les capteurs peuvent être mécaniques, électriques ou pneumatique.

3.1.2. Capteurs de vérin magnétiques :

Les capteurs de vérin magnétiques sont principalement utilisés pour la surveillance de

la position de pistons du vérin. Le champ magnétique de l'aimant intégré dans le piston

détecte le capteur à travers la paroi de l'actionneur. Grâce à la détection de position sans

contact physique, nos capteurs de vérin magnétiques fonctionnent de façon fiable et sans

usure quel que soit la fréquence de fonctionnement du système, pas d'usure des contacts, pas

de rebondissement, pas de collage et un seul point d'action.

Figure 24:capteur magnétique

30


3.1.3. Capteur inductif

Les capteurs inductifs sont des capteurs produisant un champ magnétique à leur extrémité, et

qui permettent de détecter n'importe quel objet conducteur situé à une distance dépendante du

type de capteur. Si un matériau conducteur se trouve dans la zone d'action du capteur, celui-ci

sera automatiquement détecté.

• Les capteurs inductifs à réluctance variable : Ce sont des capteurs constitués d'un

aimant permanent mis à l'intérieur d'une bobine. Lorsqu'un objet métallique est mis à

proximité du capteur, la réluctance magnétique du circuit varie, et permet la création

d'un courant dans la bobine., les capteurs inductifs à réluctance variable sont sensibles aux objets ferromagnétiques

• Les capteurs inductifs à courants de Foucault Ce sont des capteurs produisant, à

leur extrémité, un champ magnétique oscillant. Lorsqu'un objet métallique passe dans

ce champ magnétique, celui-ci est soit atténué, soit perturbé, selon la nature du métal.

Les capteurs inductifs à courants de Foucault sont sensibles à tous les métaux

Dans notre projet, nous avons utilisé les capteurs inductifs à courant de Foucault pour détecter

la présence de carte

Figure 25 : capteur inductif

3.1.4. Arrêt d’urgence

L’arrêt d’urgence est une notion nécessaire dans l’industrie et l’automatisme en particulier,

elle a comme rôle de mettre le système entier ou une partie de ce dernier hors service dans les

cas urgents par l’appui sur ce bouton rouge normalement fermé.

31


Figure 26 : arrêt d’urgence

3.2. Les actionneurs

Les actionneurs sont des Convertisseurs électromécaniques conçus pour mettre en

mouvement des systèmes mécaniques à partir de commandes électriques.

3.2.1. Les vérins Il existe de très nombreux types de vérins. On les distingue soit par :

➢Le fluide de travail (vérins hydrauliques, vérins pneumatiques)

➢Leur action (simple action ou simple effet, double action ou double effet, rotatif)

➢D'autres caractéristiques (vérins à chambre ovale, vérins à double tige, vérins à câble,

vérins télescopiques, etc.)

Dans notre cas, nous allons utiliser les vérins pneumatiques double effet à contact mono

stable qui ont pour rôle de transformer l’énergie pneumatique en énergie mécanique. Cette

énergie qui est produite sous forme d'un mouvement permettant de provoquer un déplacement

ou de créer une force.

Figure 27: Vérin pneumatique double effet

32


3.2.1.1. Vérin pneumatique double effet

a. constitution :

Quel que soit le vérin, son type et son constructeur, il sera constitué des mêmes éléments. Le

piston est solidaire de la tige qui peut se déplacer à l'intérieur du corps. Le corps est délimité

par le nez et le fond dans lesquels sont aménagés des orifices d'alimentation en air comprimé.

Les espaces vides qui peuvent être remplis d'air comprimé s'appelle les chambres.

Figure 28: Schéma du vérin

b. Fonctionnement :

La tige sort lorsqu’on injecte de l’air comprimé dans la chambre du piston (échappement en

tête du vérin), et reste sorti. Elle rentre lorsqu’on injecte de l’air. Comprimé dans la tête du

piston (échappement dans la chambre) et reste rentré. Il n’y a pas de ressort.

Figure 29 : Vérin double effet

33


3.2.1.2. Vérin multipostions

Ce type de vérin sert en général au positionnement des pièces à usiner. Ils sont caractérisés

par le nombre de position qu'ils peuvent atteindre. En fonction du modèle, les vérins multi-

positions peuvent atteindre trois, quatre, six positions, voire même plus. Dans notre cas, nous

avons utilisé un vérin double effet à cinq positions donc nous commençons par minimiser le

prix et par la suite le cout de notre projet.

Figure 30: Vérin

multipostions 3.2.2. Moteur à courant continu

Les moteurs à courant continu à excitation séparée sont encore utilisés assez largement pour

l'entraînement à vitesse variable des machines. Très facile à miniaturiser, ils s'imposent dans

les très faibles puissances. Ils se prêtent également fort bien à la variation de vitesse avec

des technologies électroniques simples pour des performances élevées et jusqu'à des

puissances importantes. Leurs caractéristiques permettent également une régulation précise

du couple, en moteur ou en générateur. Leur vitesse de rotation nominale est adaptable

aisément par construction à toutes les applications, car elle n'est pas liée à la fréquence du

réseau. Ils sont en revanche moins robustes que les moteurs asynchrones et nécessitent un

entretien régulier du collecteur et des balais.

34


3.2.2.1. Constitution

La machine à courant continu est constituée de trois parties principales :

- l'inducteur - l'induit - le dispositif collecteur / balais

Figure 31:Constitution du moteur MCC

3.2.2.2. Principe de fonctionnement

Le moteur absorbe de l'énergie électrique avec ses fils et fourni de l'énergie mécanique sur son

arbre. Une partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur dans les fils des bobinages, dans le

circuit magnétique et par les frottements entre rotor et stator.

L'énergie absorbée (énergie électrique) est la somme de l'énergie utile (énergie mécanique) et des

pertes.

Figure 32 : Symbole du moteur à courant continu

35


4. Critères de choix d’un automate

4.1. Automate programmable industriel (API) :

Un automate programmable industriel (API) est une forme particulière de contrôleur à

microprocesseur qui utilise une mémoire programmable pour stocker les instructions et qui

implémente différentes fonctions, qu’elles soient logiques, de séquencement, de temporisation,

de comptage ou arithmétiques, pour commander les machines et les processus.

4.2. Structure générale d’un API :

De manière générale, un API est structuré autour de plusieurs éléments de base que sont

l’unité de traitement, la mémoire, l’unité d’alimentation, les interfaces d’entrées-sorties,

l’interface de communication et le périphérique de programmation.

Figure 33: Structure générale d’un API

-Le processeur ou unité centrale de traitement (CPU, Central Processing Unit) :

Le CPU interprète les signaux d’entrée et effectue les actions de commande conformément au

programme stocké en mémoire, en communiquant aux sorties les décisions sous forme de

signaux d’action. Le processeur contient le microprocesseur.

– L’unité d’alimentation :

Est indispensable puisqu’elle convertit une tension alternative en une basse tension

continue (5 V) nécessaire au processeur et aux modules d’entrées-sorties.

36


– Le périphérique de programmation :

Est utilisé pour entrer le programme dans la mémoire du processeur. Ce programme est

développé sur le périphérique, puis transféré dans la mémoire de l’API.

-La mémoire :

Contient le programme qui définit les actions de commande effectuées par le

microprocesseur. Elle contient également les données qui proviennent des entrées en vue de

leur traitement, ainsi que celles des sorties.

– Les interfaces d’entrées-sorties :

Permettent au processeur de recevoir et d’envoyer des informations aux dispositifs extérieurs.

Les entrées peuvent être des interrupteurs, ou d’autres capteurs, des sondes de température,

des débitmètres etc. Les sorties peuvent être des bobines de moteur, des électrovannes etc. – L’interface de communication :

Est utilisée pour recevoir et transmettre des données sur des réseaux de communication qui

relient l’API à d’autres API distants. Elle est impliquée dans des opérations telles que la

vérification d’un périphérique, l’acquisition de données, la synchronisation entres des

applications et la gestion de la connexion.

L’automate programmable :

Sur la tête de puits, la vitesse de balayage pour la communication est de 2 secondes. Ainsi j’ai

choisi un contrôleur de la gamme SIMATIC S300.

Le contrôleur SIMATC S7-300 choisi est caractérisé par :

- Une vaste gamme de modules combinables individuellement ;

- Une simplicité de montage ;

- Une grande densité d'implantation avec des modules au modulo 32 permettant un gain

de place appréciable dans les armoires électriques ;

La composition du SIMATIC S7-300 :

Le système SIMATIC S7-300 choisi va comprendre [5] :

- Une unité centrale (CPU) avec des modules d’entrées sorties dotés de fonctions intelligentes

telles que le diagnostic et la surveillance

- Modules d'alimentation (PS) pour le raccordement du SIMATIC S7-300 à une

tension d'alimentation de 120/230 V.

37


- Modules de fonction (FM) pour comptage, positionnement (en boucle ouverte/fermée)

et régulation rapides.

- Modules de communication (CP) pour couplage à un bus et liaisons

4.3. L’unité centrale de l’automate programmable

Dans la famille SIEMENS S7-300, il existe une diversité importante de CPU pour différentes

plage de puissance, des CPU avec Entrées/Sortie intégrés et les fonctions correspondantes

ainsi que des CPU avec interface PROFIBUS DP, PROFINET et point à point /intégré.

Dans ce projet, j’ai besoin d’un CPU performant avec des entrées/sortie TOR intégrés ainsi

que d’autres analogiques pour lecture des valeurs venant des transmetteurs

CPU 313C : ce CPU est utilisé pour les installations très exigeantes en termes de puissance

de traitement et de vitesse de réactions. Il contient des entrées/sorties digitales et

analogiques intégrés permettant un couplage direct au processus. Les fonctions

technologiques intégrées offrent plusieurs possibilités d’utilisation (comptage, mesure de

fréquence, mesure de période).

38


Le CPU 313C présente les caractéristiques suivante :

- Une mémoire de travail de 64Ko ;

- 24 entrées TOR et 16 sorties TOR ainsi que 5 entrées analogiques et 2 sorties

analogiques pour les signaux de tension et de courant sont disponibles sur le CPU313C ;

- La valeur nominale du courant d’entrée ainsi que de sortie pour l’état logique ‘1’ vaut 0.5A ;

CPU 314 : ce CPU est standard dont les caractéristiques sont les mêmes de celles de

CPU313C seulement c’est qu’il ne contient pas des entrées/sorties intégrés ce qui impose le

montage des modules supplémentaires d’entrées/sorties [(SM31 (32DI)/SM322 (16DO)].

Puisque les deux unités centrales offrent presque les mêmes fonctions, j’ai eu recours à

choisir la solution appropriée la plus économique :

Tableau 5: Tableau de comparaison en termes de prix

Unité centrale

Prix unitaire HTVA

CPU313C 1726.993

CPU 314 + SM 321 + SM322 2316.375 =1179.125+ 674.500+465.750

Figure 34:L’automate CPU313

39


Figure 35:L’automate CPU313C

1-Indicateur de statut et d'erreur

2-Emplacement pour la carte mémoire micro simatic, l'éjecteur

3- Emplacement pour les entrées et sorties intégrées

4- Connexion d'alimentation

5- interface X1 (MPI)

6- Sélecteur de mode

4.4. Logiciel utilisé

La programmation des automates de famille SIEMENS se fait par un environnement appelé TIA

Portal. Il permet de configurer, tester, programmer, mettre en service et maintenir les systèmes

d’automatisation SIMATIC

40


4.4.1. TIAPORTAL V12 :

Le TIA Portal est la clé ouvrant l’accès au potentiel intégral de la Totally Integrated

Automation. Le logiciel optimise l’ensemble des procédures au niveau planification, machine

et processus. Son interface utilisateur intuitive, ses fonctions simples et sa transparence totale

des données le rendent extrêmement convivial. Des données et projets déjà existants peuvent

être intégrés aisément, ce qui garantit la sécurité de l’investissement.

TIAL PORTAL, l'outil d'ingénierie par excellence pour la configuration et la

programmation de tous les contrôleurs SIMATIC. SIMATIC WinCC Basic est également

inclus ici pour les tâches de visualisation simple avec les SIMATIC Basic Panels..

TIA Portal le système d'ingénieries idéales pour chaque phase du cycle de vie de la

production permet:

Programmation API

Configuration et programmation des contrôleurs SIMATIC S7-1200, S7-300, S7-400,

WinCC pour contrôleurs basés sur PC et du nouvel S7-1500. Configurer les appareils et

les réseaux pour tous les composants d’automatisation.

Visualisation

SIMATIC WinCC Basic pour les SIMATIC Basic Panels fait partie intégrante du

détail de livraison

41


Conclusion :

Dans ce chapitre j’ai réussi de définir ma solution choisie avec une analyse fonctionnelle et de

choisir le matérielle, l’automate et logiciel utilisé qui nous permet de crée le programme

42

Chapitre 3 : Elaboration de la solution et tests de validité


Plan

1. Programmation sous l’environnement TIA Portal

2. Configuration matérielle

3. Développement du programme

43


Introduction:

Dans ce chapitre, je vais configurer le matériel sur le logiciel choisit pour présenter

le programme de l’automate

1. Programmation sous l’environnement TIA Portal

L’automate programmable S7-300 que j’ai choisi est composé d’un module d’alimentation

PS307 5A, ainsi qu’une CPU313C intégrant un ensemble d’entrées/sorties.

Après le développement de l’idée et la fixation de diagramme cause et effet, j’ai

développé le programme sous l’environnement de programmation TIA Portal V12. Au

cours de ce développement j’ai suivi les étapes de la figure

Création de projet

Configuration des matériels

Création de programme

Création de l’interface

Test et transfert

du

programme

dans le CPU

Figure 36:Procédure de développement des applications

44


2. Configuration materiel

La configuration matérielle se fait au niveau de la fenêtre « Appareil et réseaux ». J’ai inséré l’automate S7 313C dans le châssis 0 c’est que l’indique la figure suivante :

Figure 37:Composants de la station S7-300 (CPU 313C)

Chacun des modules choisis admet un emplacement spécifique dans le châssis ainsi qu’une configuration, un numéro de référence et une adresse relative à lui

Figure 38:Configuration spécifique matérielle

45


3. Développement du programme

Après avoir configuré le matériel nécessaire, j’ai entamé la partie de programmation des APIs.

Cette étape nécessite la définition des mnémoniques pour affecter à chaque entrée

une adresse et type.

3.1. Tableau mnémonique

Le tableau mnémonique permet :

-Affecter un nom symbolique à toutes les adresses absolus des entrées et des sorties et à

toutes les mémentos qu’on veut appeler dans le programme en définissant leurs types.

-Déclarer au cours de la programmation les fonctions, les blocs fonctionnels ainsi que

les blocs de données utilisés dans le programme.

3.2. Programmation

3.2.1. Language de programmation:

Pour développer un programme utilisateur sous l’environnement STEP7, plusieurs types

de langage de programmation sont disponibles.

Le langage LIST est un langage de « Liste d’instructions ». Il permet une

programmation textuelle optimisée en espace mémoire et en temps d’exécution

Le langage LOG est un langage de programmation graphique qui utilise les boites de

l’algèbre de BOOLE pour représenter les opérations logiques. Il permet de représenter les

fonctions complexes telles que les fonctions mathématiques directement combinées avec

les boites logiques.

Le langage GRAPH qui est un langage avec lequel on peut programmer aisément des

commandes séquentielles permettant le pilotage du processus du système dans un ordre

défini et en fonctions de certaines conditions (réceptivités).

Le langage CONT est un langage de programmation graphique. La syntaxe des

instructions fait référence à base des schémas des circuits. Les entrées sont représentées par

des contacts liés à des éléments fonctionnels alimentant les sorties qui sont représentées par

des bobines. Dans ce projet, le langage utilisé est le langage CONT dans le but de profiter

de leurs avantages selon la complexité ainsi que la taille des fonctions à programmer et les

blocs de données intégrés.

46


3.2.2. Organisation du programme

L’environnement STEP7 nous permet de créer des programmes utilisateur bien structurés

permettant de subdiviser le processus de système en différentes taches à l’aide d’un ensemble

des blocs de code définis comme suit :

Les blocs d'organisation (OB) :

Commandent le traitement du programme. Il est possible par l'intermédiaire des OB de

réagir aux événements cycliques, temporisés ou déclenchés par alarme durant l'exécution

du programme.

Bloc fonctionnelle (FB) :

Les blocs fonctionnels sont des blocs de code qui sauvegardent en permanence leurs

valeurs dans des blocs de données d'instance afin qu'il soit possible d'y accéder même

après le traitement du bloc.

Bloc de données (DB) :

Les blocs de données (DB) sont des zones de données dans le programme utilisateur

qui contiennent des données utilisateur. Sélectionnez l'un des types suivants :

- un bloc de données global

- un bloc de données d'instance

47


Bloc Fonction (FC):

Les fonctions sont des blocs de code sans mémoire. Elle est comme le bloc fonctionnel

subordonnée au bloc d’organisation mais elle n’a pas besoin de blocs de données associé.

Les paramètres de la fonction sont aussi déclarés dans la table de déclaration des

variables, mais les données locales statiques ne sont pas autorisées

Au cours de mon travail, j’ai utilisé deux types des blocs définis précédemment en

appliquant la structure du programme illustrée dans cette figure

Figure 39:les blocs de programme

48


FC1

FC2

FC3

OB1 FC4

FC5

FC6

FC7

Figure 40:Structure du programme

Les blocs de programme sont utilisés pour gérer le fonctionnement dans la CPU. Dans mon

programme le bloc OB1 est le bloc d’exécution dans CPU. Il contient le programme

principal qui fait appel aux blocs fonctionnels FC. Chaque bloc, appelé dans l’OB1, assure

une fonction bien définie.

Figure 41:Spécification des paramètres de bloc OB

49


Dans mon travail, j’ai programmé la CPU qui est composée de l’architecture déjà présenté au

début de chapitre.

Pour le grafcet de gestion des tâches a un bloc FC6 nommé « gestion des taches » permet de

conditionner le fonctionnement de système aussi elle assure la sécurité avec ses conditions

qui permet de stopper le système ou d’allumer l’alarme en cas d’urgence.

Figure 42:les conditions pour alimenter l'larme

Figure 43:alarme alimenté

Après les conditions initiales le système se fonctionne pour transférer les cartes :

Le bloc FC5 nommé « SOCLE » est définit pour commander le socle ses actions qui se devise

en deux étapes :

Les conditions initiales consistent de trouver une carte devant le vérin V2 qui se pousse la carte

sur le convoyeur la figure ci-dessous présent les conditions pour pousser la carte

50


Figure 44:les conditions pour sortir de vérin v2

Figure 45:l'action de sortir de vérin v2

La carte sur le convoyeur alors le vérin V2 se retourne à sa position initiale pour permet les

autres actions de terminer :

51


Figure 46:les conditions pour retour de vérin v2

Figure 47:l'action de retour de vérin v2

Action de vérin V1 :

Pour faire déplacer la carte sur le convoyeur il faut avoir une carte devant le vérin V2, pour ce but

le vérin V1 déplace le socle en deux positions V1 se déplace de sa position initiale a1 vers a5 la position finale :

Figure 48:les conditions pour retour de vérin v2

52


Figure 49:l'action de sortir de vérin v1

Après le descent du vérin V1 le vérin se retourne a sa position initiale en cherchant une carte

pour l’avcuer

Figure 50:les conditions pures retour le vérin v1

Figure 51:l'action pour retour de vérin v1

La carte est evacuée sur le convoyeur , il se tourne a l’aide d’un moteur MCC son role

principale est de deplacer les cartes devant les caissons corespandant .la figure ci-dessous

afficher les conditions qui permet de tourner le moteur

Figure 52:les conditions pour alimenter le moteur

53


Figure 53:alimentation de moteur

Les blocs FC1, FC2, FC3 et FC4 se sont des blocs des caissons elles sont identique sauf les

noms qui se changent.la carte est déplacée devant le caisson correspondant à l’aide d’un vérin

la carte se pousse. La figure suivante affiche les conditions de pousser la carte dans le

premier caisson.

Figure 54:Les conditions de sortir de vérin v3

Figure 55:Sortir de vérin v3

Pour terminer le cycle de déplacement d’une carte le vérin se retourne à sa position initiale

pour refaire le cycle à une autre carte pour un autre caisson

54


Figure 56:Les conditions pour retour de vérin v3

Figure 57:Retour de vérin v3

Après la programmation de notre système je fais le test des réseaux de chaque bloc pour avoir

une programmation correcte et le bien fonctionnement de notre systéme.

Conclusion :

Dans ce chapitre, j’ai bien présenté le programme utilisateur de l’automate réalisé sur

l’environnement TIA Portal intégrant le logiciel STEP7 pour le développement des réseaux

de la programmation du le système

55

Bibliographie

Conclusion générale

Actuellement, le développement des nouveaux techniques répondants aux exigences des

clients qui sont de plus en plus dures en termes de qualité, de coûts et de délais de mise à

disposition, constitue l’une des principales préoccupations des entreprises.

Dans ce contexte, l’automatisation des systèmes présente une bonne solution répondants aux

exigences clients et aux ambitions des entreprises. En effet, parmi les principaux objectifs de

l’automatisation on peut citer : La compétitivité de l’entreprise et des produits, l’élimination

des tâches répétitives, la simplification de travail de l'humain, la croissance de la productivité,

l’économie dans les matières premières, l'énergie et l’amélioration de qualité.

C’est dans ce cadre s’est inscrit notre projet. Il s’agit de créer un système automatisé de

production des cartes dans une usine qui fabrique des produits électroniques répond aux

objectifs cités.

Afin de réaliser ce projet, nous avons présenté, tout d’abord, le cadre du projet. Par la suite,

nous avons développé les grafcets du système après une étude fonctionnelle détaillée des

testeurs WIFI-CONDUIT TEST ATR. Ensuite nous avons introduit une présentation relative

à l’ensemble des matériels utilisé dans ce travail. De plus une argumentation de nos

choix technologiques et des outils pour la mise en place de notre solution est réalisée.

Dans la dernière partie du rapport, nous avons fait la programmation de la ligne de production

des cartes électronique TEST ATR dont nous avons proposé une solution pour l’automatiser

en utilisant le logiciel TIAPORTAL qui nous permet d’implémenter nos GRAFCET proposés

sur l’automate S7-300.

Les résultats obtenus sont très encourageants et satisfaisants. Ceci a permis de soulever

plusieurs perspectives. En effet, vue que la complexité des systèmes automatisés rend plus

difficile leur maintenance en cas de problème nous envisageons élaborer des scénarios

d’escalade pour réagir en cas de panne et maintenir ses capacités opérationnelles. De plus, il

serait possible de proposer des moyens d'aide au diagnostic, d'autodiagnostic et des systèmes

de surveillance à distance permettant une télémaintenan

56

Bibliographie

Néographie

TIA PORTAL

[1] http://www.industry.siemens.com/topics/global/fr/tia-portal/pages/default.aspx

[2]http://www.industry.siemens.com/topics/global/fr/tia-portal/logiciel-controller-

tia-portal/simatic-step7-professional-tia-portal/pages/default.aspx

SIEMENS

[1] https://mall.industry.siemens.com/mall/fr/WW/Catalog/Products/10000729

[2]https://cache.industry.siemens.com/dl/files/386/36305386/att_63912/v1/s7300_cpu_31xc_and_

cpu_31x_operating_instructions_fr-FR_fr-FR.pdf

SAGEMCOM

http://www.sagemcom.com/fr/a-propos/

Bibliographie :

[1]WILLIAM BOLTON Automates programmables industriels 2éme édition 2015

57

http://www.industry.siemens.com/topics/global/fr/tia-portal/pages/default.aspx

http://www.industry.siemens.com/topics/global/fr/tia-portal/logiciel-controller-tia-portal/simatic-step7-professional-tia-portal/pages/default.aspx



https://mall.industry.siemens.com/mall/fr/WW/Catalog/Products/10000729

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/386/36305386/att_63912/v1/s7300_cpu_31xc_and_cpu_31x_operating_instructions_fr-FR_fr-FR.pdf

https://cache.industry.siemens.com/dl/files/386/36305386/att_63912/v1/s7300_cpu_31xc_and_cpu_31x_operating_instructions_fr-FR_fr-FR.pdf

http://www.sagemcom.com/fr/a-propos/

Annexes

Annexes

58

Annexes

Annexe 1 :caisson1

Annexe 2 :caisson2

59

Annexes

Annexe 3 : caisson 3

Annexe 4 : caisson

60

Annexes

Annexe 5 : vue de droit de système

Annexe 6 :vue de guache de système

61

Annexes

Annexe 6 : tableau de variable

62

Annexes

63

Annexes

64

Annexes

Résumé :

Notre application consiste à créer une Ligne de production Test WC ATR automatisée

dans une usine qui fabrique des produits électroniques. Ce système aide

à améliorer les conditions du travail en termes de réduire les coûts de fabrication et minimiser les erreurs effectuées lors de la manipulation manuelle.

Suite à la compréhension de déroulement du système nous avons développé un

programme à l’aide de TIAPORTAL qui est installé par la suite une automate siemens

S7300 afin de piloter notre système.

Mots clés : ligne de production automatisé, S7-300, produits électroniques,

TIAPORTAL

Abstract :

Our application is to create an automated TEST WC ATR line in a factory making

electronic product, this system helps to improve working conditions in terms of

reducing manufacturing costs and minimize errors made during manual handling.

Following the understanding of running the system we have developed a

program using TIAPORTAL which is installed later on SIEMENS S7-300 PLC to

lead our system.

Keywords : automated line production, S7-300, electronic product, TIAPORTAL

Élaboration et conception d’une solution d’automatisme et … · 2018. 5. 24. ·...

Documents