Rapport De Projet De Fin D'Etudes

Ecole Nationale des Sciences Appliquées
Kénitra
RAPPORT DE PROJET DE FIN D’ETUDES
Filière : Génie électrique
Option : Electronique et système embarqués
Régulation de la Température, l’Humidité et la pression à l’aide d’un automate
programmable Industriel et la construction d’un système d’alarme téléphonique
Effectué à :
MULTEK
Réalisé par :
Encadré par :
AMNAY Hasnae
Maitre de Stage : Mr.DRIWECH Hicham
Encadrant Pédagogique : Mr.EL FADIL Hassan
Soutenu le 28 Septembre 2020
Devant le jury :
Pr.EL FADIL Hassan
:
Professeur de l’enseignement supérieur, ENSA Kénitra
Mr.DREOUICH Hicham
:
Responsable de l’entreprise
Pr.ZYTOUNE Ouadoudi
:
Professeur de l’enseignement supérieur, ENSA Kénitra
Pr.BAJIT Abderrahim
:
Professeur de l’enseignement supérieur, ENSA Kénitra
Dédicace
Je dédie ce modeste travail :
A mes parents
Pour tous leurs sacrifices, leur tendresse, leur amour, leur soutien et leur prière tout
au long de mes études, Que dieu leur procure bonne santé et longue vie.
A mes chères sœurs et mon frère
Pour leurs encouragements permanents, et pour leur soutien tout au long de mes études,
et qui sont source de mon bonheur.
A mes professeurs
Pour leurs efforts et leurs conseils tout au long de mon parcours universitaire.
A mon encadrant
Pour leurs conseils, leurs serviabilités, leurs soutiens, leurs orientations et leurs
Encouragements.
A ma famille et à tous mes amis
Pour l'amour et le respect qu'ils m'ont toujours donné, en leur souhaitant plein de succès,
de bonheur et de réussite.
1
Remerciement
Je tiens à remercier le corps professoral de notre filière électrique pour leurs efforts et
inestimable contribution de cette formation au sein de l'ENSA Kénitra.
Mes sincères remerciements vont également à MR DREOUICH Hicham, mon encadrant à
l'entreprise MULTEK SALE et Mme RIABI Amal responsable d'automatisme, pour l’intérêt
avec lequel ils ont suivi la progression et la marche de ce travail, leurs encouragements, leur
sympathie jamais démentie et pour tous leurs moyens qu’ils ont mis à ma disposition pour
que ce travail soit à la hauteur.
Je tiens à remercier MR EL FADIL Hassan mon encadrant à l'ENSA Kénitra, pour leurs conseils
et orientation tout au long de ce modeste travail.
Mes remerciements vont à toute personne qui a participé de près ou de loin à la réussite de
ce travail.
Nous voudrons aussi exprimer notre reconnaissance et notre gratitude à tous les membres
de l'école Nationale des Sciences Appliquées de Kénitra.
2
Acknowledgements
I would like to thank the faculty staff of our electrical sector for their efforts and invaluable
contribution of this training within the ENSA Kenitra.
My sincere thanks also go to Mr. DREOUICH Hicham, my supervisor at the company MULTEK
SALE and Ms. RIABI Amal the responsible for automation, for they have followed the
progress of this work, their encouragement and sympathy never denied and for all their
means they put at my disposal so that this work could up to par.
I would like to thank MR EL FADIL Hassan, my supervisor at ENSA Kenitra, for his advice and
guidance throughout this modest work.
My thanks go to everyone who participated directly or indirectly in the success of this work.
We would also like to express our recognition and gratitude to all the members of the
National School of Applied Sciences in Kenitra.
3
Table des matières
Dédicace.............................................................................................................................................1
Remerciement ....................................................................................................................................2
Acknowledgements............................................................................................................................3
Table des matières .............................................................................................................................4
Liste des tableaux et figures ...............................................................................................................8
Liste des équations...........................................................................................................................10
Liste des acronymes .........................................................................................................................11
Introduction générale ......................................................................................................................12
............................................................................ 13
1.
Introduction .............................................................................................................................. 14
2.
Domaine d’activité de l’entreprise............................................................................................. 14
2.1.
Electricité Industrielle ........................................................................................................ 14
2.2.
Automatisme Industriel ..................................................................................................... 14
2.3.
Maintenance Electronique ................................................................................................. 15
3.
Fiche technique ......................................................................................................................... 15
4.
Structure et organisation générale ............................................................................................ 16
5.
Présentation du service ............................................................................................................. 16
6.
5.1.
Electricité Industrielle ........................................................................................................ 16
5.2.
Maintenance électronique ................................................................................................. 16
5.3.
Automatisme Industriel ..................................................................................................... 16
Conclusion ................................................................................................................................ 16
............................................................................................ 17
1.
Introduction .............................................................................................................................. 18
2.
Cahier de charges ...................................................................................................................... 18
3.
2.1.
Contexte et définition du problème ................................................................................... 18
2.2.
Les objectifs du projet :...................................................................................................... 19
2.3.
Spécification du projet : ..................................................................................................... 19
2.3.1.
Besoins fonctionnels : ................................................................................................ 20
2.3.2.
Besoins non fonctionnels: .......................................................................................... 20
Etude préalable : ....................................................................................................................... 20
4
3.1.
Problématique : ................................................................................................................. 20
3.2.
Etude des besoins et d’opportunités : ................................................................................ 20
4.
Etapes de réalisation : ............................................................................................................... 21
5.
Planning (Diagramme de Gantt) : .............................................................................................. 21
6.
Conclusion ................................................................................................................................ 22
................................................................................................ 23
1.
Introduction .............................................................................................................................. 24
2.
Description de la solution .......................................................................................................... 24
3.
Conception générale du projet .................................................................................................. 24
3.1.
3.1.1.
Les trois actions de régulateur PID ............................................................................. 24
3.1.2.
Différentes structures d’un PID .................................................................................. 25
3.1.3.
Le fonctionnement du régulateur PID ........................................................................ 26
3.2.
4.
Principe de fonctionnement du régulateur PID .................................................................. 24
Conception du système d’alarme téléphonique ................................................................. 27
3.2.1.
La configuration de la station du système d’alarme téléphonique .............................. 27
3.2.2.
La configuration de processeur de communication CP ............................................... 28
3.2.2.1.
Les caractéristiques spécifiques de la connexion du CP ....................................... 28
3.2.2.2.
Les blocs de communication de CP ..................................................................... 28
Conception détaillé du projet .................................................................................................... 30
4.1.
Logiciel du travail............................................................................................................... 30
4.2.
Choix du matériel de régulation ......................................................................................... 30
4.2.1.
Capteur de température TM 110................................................................................ 30
4.2.2.
Capteur d’humidité TH 110 ........................................................................................ 31
4.2.3.
Capteur de pression différentielle CP 111 .................................................................. 32
4.3.
Le choix de l’automate et son interface : ........................................................................... 32
4.4.
Grafcet .............................................................................................................................. 33
4.4.1.
Grafcet de régulation du Température du bloc opératoire ......................................... 34
4.4.2.
Grafcet de régulation d’humidité du bloc opératoire.................................................. 34
4.4.3.
Grafcet de régulation de pression du bloc opératoire ................................................. 35
4.5.
Les défauts au niveau de la centrale de traitement d’air .................................................... 36
4.6.
Le code principal................................................................................................................ 36
4.6.1.
Table de variable........................................................................................................ 36
4.6.2.
Régulation de la température au bloc d’opération ..................................................... 37
4.6.3.
Régulation d’humidité au bloc d’opération ................................................................ 41
4.6.4.
Régulation de pression au bloc d’opération ............................................................... 43
5
5.
4.6.5.
Programme du moteur d’extraction ........................................................................... 44
4.6.6.
Les défauts ................................................................................................................ 44
4.6.7.
Programme de l’envoi de SMS au technicien au cas de défaut ................................... 46
Conclusion : .............................................................................................................................. 48
...................................................................................................... 49
1.
Introduction .............................................................................................................................. 50
2.
Outils de simulation .................................................................................................................. 50
3.
2.1.
S7-PLCSIM V14 .................................................................................................................. 50
2.2.
Le logiciel SIMATIC Win CC Basic V14 ................................................................................. 50
Simulation du projet.................................................................................................................. 50
3.1.
3.1.1
Régulation de température ........................................................................................ 51
3.1.2.
Régulation d’humidité................................................................................................ 52
3.1.3.
Régulation de pression............................................................................................... 54
3.1.4.
Défaut de température .............................................................................................. 55
3.1.5.
Défaut d’humidité ...................................................................................................... 55
3.1.6.
Défaut de pression ..................................................................................................... 55
3.1.7.
Défaut du moteur de soufflage .................................................................................. 56
3.1.8.
Défaut du moteur d’extraction................................................................................... 56
3.1.9.
L’envoi de SMS au technicien en cas de défaut........................................................... 56
3.2.
4.
Simulation du programme du projet .................................................................................. 50
Supervision du projet......................................................................................................... 58
3.2.1.
Définition de la supervision ........................................................................................ 58
3.2.2.
Fonction de la supervision.......................................................................................... 58
3.2.3.
Les différentes vues de notre pupitre ......................................................................... 58
3.2.4.
Simulation des différentes vues ................................................................................. 60
Conclusion ................................................................................................................................ 64
Conclusion générale .........................................................................................................................65
Bibliographie ....................................................................................................................................66
Annexe 1 : Capteur de température TM 110 ....................................................................................67
Annexe 2 : Capteur d’humidité TH110..............................................................................................68
Annexe 3 : Capteur de pression différentielle CP111 .......................................................................69
Annexe 4 : L’Automate SIMATIC S7-1200 .........................................................................................70
Annexe 5 : SIMATIC HMI KTP700 Basic .............................................................................................71
Annexe 6 : Table de variables ...........................................................................................................72
Glossaire ..........................................................................................................................................73
6
Résumé ............................................................................................................................................74
Abstract............................................................................................................................................74
7
Liste des tableaux et figures
Figure 1 : Câblage d’armoire d’automatisme ..................................................................................... 14
Figure 2 : Automate programmable .................................................................................................. 14
Figure 3 : Equipement électronique .................................................................................................. 15
Figure 4 : CTA du bloc opératoire ...................................................................................................... 18
Figure 5 : Procédure et étapes de réalisation de projet ..................................................................... 21
Figure 6 : Diagramme de Gantt du projet .......................................................................................... 22
Figure 7 : schéma du bloc de régulateur PID...................................................................................... 25
Figure 8 : Architecture série de régulateur PID .................................................................................. 25
Figure 9 : Architecture mixte de régulateur PID ................................................................................. 25
Figure 10 : Architecture parallèle de régulateur PID .......................................................................... 26
Figure 11 : Système asservi de régulation en boucle fermée ............................................................. 27
Figure 12 : Matériels du système d’alarme téléphonique .................................................................. 27
Figure 13 : la sélection de type de connexion à l’aide du sous connexion .......................................... 28
Figure 14 : le bloc TC-CON ................................................................................................................. 29
Figure 15 : Le bloc TC-DISCON ........................................................................................................... 29
Figure 16 : Le bloc TC-SEND............................................................................................................... 29
Figure 17 : Interface de TIA PORTAL V14 ........................................................................................... 30
Figure 18 : Capteurs de température TM 110 .................................................................................... 30
Figure 19 : Capteur d’humidité TH 110 .............................................................................................. 31
Figure 20 : Capteur de pression différentielle .................................................................................... 32
Figure 21 : Automate Simatic S7-1200, CPU 1212C DC / DC / DC ....................................................... 33
Figure 22 : SIMATIC HMI KTP700 ....................................................................................................... 33
Figure 23 : Grafcet de régulation du Température ............................................................................. 34
Figure 24 : Grafcet de régulation d’humidité ..................................................................................... 35
Figure 25 : Grafcet de régulation de pression .................................................................................... 35
Figure 26 : le schéma décrit le processus d'intervention du technicien CTA ....................................... 36
Figure 27 : Quelque variable de programme ..................................................................................... 37
Figure 28 : La conversion de la valeur analogique du capteur de température .................................. 37
Figure 29 : Numérisation du signal analogique .................................................................................. 37
Figure 30 : La valeur numérisée d’une valeur analogique .................................................................. 38
Figure 31 : Normalisation des valeurs................................................................................................ 38
Figure 32 : La mise à l’échelle des valeurs ......................................................................................... 39
Figure 33 : Régulation de la température en mode refroidissement .................................................. 39
Figure 34 : Forçage du paramètre State de la première régulateur en mode automatique ................ 40
Figure 35 : La conversion de la valeur de température à une valeur analogique ................................ 40
Figure 36 : Régulation de la température en mode chauffage ........................................................... 41
Figure 37 : Forçage du paramètre State de la deuxième régulateur en mode automatique ............... 41
Figure 38 : La conversion de la valeur de température à une valeur analogique ................................ 41
Figure 39 : La conversion de la valeur analogique du capteur d’humidité .......................................... 42
Figure 40 : Régulation d’humidité par un PID .................................................................................... 42
Figure 41 : Forçage du paramètre State du troisième régulateur en mode automatique ................... 42
Figure 42 : La conversion de la valeur d’humidité à une valeur analogique ........................................ 43
Figure 43 : La conversion de la valeur analogique du capteur de pression ......................................... 43
Figure 44 : Régulation de pression par un PID ................................................................................... 43
8
Figure 45 : Forçage du paramètre State du quatrième régulateur en mode automatique .................. 44
Figure 46 : La conversion de la valeur de pression à une valeur analogique ....................................... 44
Figure 47 : Le fonctionnement du moteur d’extraction ..................................................................... 44
Figure 48 : Défaut de température .................................................................................................... 45
Figure 49 : Défaut d’humidité ........................................................................................................... 45
Figure 50 : Défaut de pression........................................................................................................... 45
Figure 51 : Défaut du moteur de soufflage ........................................................................................ 45
Figure 52 : Défaut du moteur d’extraction ........................................................................................ 46
Figure 53 : Bloc de données pour la connexion au réseau GSM ......................................................... 46
Figure 54 : L’envoie du SMS au cas de défaut de température........................................................... 46
Figure 55 : L’envoie du SMS au cas de défaut d’humidité .................................................................. 47
Figure 56 : L’envoie du SMS au cas de défaut de pression ................................................................. 47
Figure 57 : L’envoie du SMS au cas de défaut au niveau du moteur de soufflage ............................... 47
Figure 58 : L’envoie du SMS au cas de défaut au niveau du moteur d’extraction ............................... 48
Figure 59 : l'interface du simulateur S7-PLCSIM V14.......................................................................... 50
Figure 60 : simulation du réseau de mise à l'échelle des données de capteurs de température ......... 51
Figure 61 : simulation du PID de refroidissement .............................................................................. 51
Figure 62 : simulation de la conversion du signal numérique en signal analogique ............................ 51
Figure 63 : simulation de la mise en échelle de la valeur de capteur de température ........................ 52
Figure 64 : simulation du PID de chauffage........................................................................................ 52
Figure 65 : simulation de la conversion de valeur de commande ....................................................... 52
Figure 66 : simulation de la mise en échelle de la valeur de capteur d'humidité ................................ 53
Figure 67 : simulation du PID de déshumidification ........................................................................... 53
Figure 68 : simulation de conversion de signale de commande sortie de PID ..................................... 53
Figure 69 : simulation de mise en échelle de valeur de capteur de pression ...................................... 54
Figure 70 : simulation du PID responsable de la pression du bloc ...................................................... 54
Figure 71 : simulation de conversion de signale de commande de ventilateur de soufflage ............... 54
Figure 72 : simulation de défaut de température .............................................................................. 55
Figure 73 : simulation de défaut d'humidité ...................................................................................... 55
Figure 74 : simulation de défaut de pression ..................................................................................... 55
Figure 75 : simulation de défaut de moteur de soufflage................................................................... 56
Figure 76 : simulation de défaut de moteur d'extraction ................................................................... 56
Figure 77 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de température ..................................... 56
Figure 78 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut d'humidité ............................................. 57
Figure 79 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de pression ............................................ 57
Figure 80 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de moteur de soufflage ......................... 57
Figure 81 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de moteur d'extraction .......................... 58
Figure 82 : vue d'accueil .................................................................................................................... 59
Figure 83 : gestion d'utilisateur du programme ................................................................................. 59
Figure 84 : Vue du CTA ...................................................................................................................... 60
Figure 85 : Vue du Bloc Opératoire.................................................................................................... 60
Figure 86 : simulation de vue de demande d'accès ............................................................................ 60
Figure 87 : simulation de vue CTA pendant le fonctionnement de l'électrovanne de batterie froide .. 61
Figure 88 : simulation de vue CTA pendant le fonctionnement de l'électrovanne de batterie chaude 61
Figure 89 : simulation de vue CTA pendant l'augmentation de la vitesse de ventilateur de soufflage. 62
Figure 90 : Vue de simulation CTA lors de la réduction de la vitesse du ventilateur de soufflage ....... 62
9
Figure 91 : vue du CTA en cas de défaut de Moteur de soufflage....................................................... 62
Figure 92 : vue du CTA en cas de défaut de Moteur d'extraction ....................................................... 63
Figure 93 : simulation du Bloc opératoire .......................................................................................... 63
Figure 94 : vue du bloc en cas de défaut de température .................................................................. 63
Figure 95 : vue du bloc en cas de défaut d'humidité .......................................................................... 64
Figure 96 : vue du bloc en cas de défaut de pression ......................................................................... 64
Figure 97 : Le boitier du capteur de température TM 110 ................................................................. 67
Figure 98 : La référence du capteur de température TM 110 ............................................................. 67
Figure 99 : Le boitier du capteur d’humidité TH 110 .......................................................................... 68
Figure 100 : La référence du capteur d’humidité TH 110 ................................................................... 68
Figure 101 : Le boitier du capteur de pression différentielle CP 111 .................................................. 69
Figure 102 : La référence du capteur de pression différentielle CP 111.............................................. 69
Figure 103 : Data sheet de l’automate SIMATIC S7-1200 ................................................................... 70
Figure 104 : Data sheet de SIMATIC HMI KTP700 Basic ...................................................................... 71
Figure 105 : Table de variables .......................................................................................................... 72
Liste des tableaux
Tableau 1 : Fiche technique de l'entreprise ....................................................................................... 15
Tableau 2 : Les caractéristiques spécifiques de la connexion du CP ................................................... 28
Tableau 3 : Les caractéristiques techniques du capteur de température TM 110 ............................... 31
Tableau 4 : Les caractéristiques techniques du capteur d’humidité TM 110 ...................................... 31
Tableau 5 : Les caractéristiques techniques du capteur de pression différentielle ............................. 32
Tableau 6 : Les caractéristiques de l’automate CPU 1212C DC/DC/DC ............................................... 33
Liste des équations
Équation 1 : La consigne d’une action proportionnelle ...................................................................... 24
Équation 2 : La consigne d’une action intégrale ................................................................................. 24
Équation 3 : La consigne d’une action dérivée ................................................................................... 24
Équation 4 : La consigne de la structure série de régulateur PID ........................................................ 25
Équation 5 : La consigne de la structure mixte de régulateur PID ...................................................... 25
Équation 6 : La consigne de la structure parallèle de régulateur PID .................................................. 26
Équation 7 : L’équation de l’instruction Normaliser ........................................................................... 38
Équation 8 : L’équation de l’instruction Mise à l’échelle .................................................................... 39
Équation 9 : L’équation de l’association des blocs normalisation et mise à l’échelle .......................... 39
10
Liste des acronymes
A
R
ASI : Actuators Sensors Interface
RTC : Réseau téléphonique commuté
A
ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line
T
API : Automate Programmable Industriel
TCP : Transmission Control Protocol
C
U
CTA : Centrale de Traitement d'Air
A
CAN : Convertisseur Analogique Numérique
UDP : User Datagram Protocol
CNA : Convertisseur Numérique Analogique
W
CP : Communication Processor
CPU : Central Processing Unit
Win CC : Windows Control Center
G
GSM : Groupe Spécial Mobile
GPRS : General Packet Radio Service
I
IP : Internet Protocol
ID : Identifiant informatique
IHM : l’Interface Homme Machine
P
PID : Proportionnel Intégral Dérivé
11
Introduction générale
L’automatisme industriel est de plus en plus présent dans les usines. On retrouve les
systèmes automatisés dans presque tous les secteurs d’activités.
L’entreprise Multek été l’un des entreprise qui travaille sur le domaine d’automatisme et
électronique, à un but d’achat, vente et installation d’équipement électrique et informatique
et de diverses affaires.
Une des activités principales du Multek est la programmation automate sur les logiciels
Schneider Electric, Siemens, Allen et Bradley.
C’est dans ce contexte que s’inscrit mon projet de fin d’étude au sein du Multek qui consiste
à régler la température, pression et l’humidité au niveau du bloc hôpital Cheikh Zeid à l’aide
d’un automate programmable industriel et facilite les interventions au niveau de la centrale
de traitement d’air.
Afin de mieux cerner le projet ainsi que les autres missions accomplies durant mon stage,
nous présentons les quatre chapitres étudiés dans ce rapport.
Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise d’accueil
Le premier chapitre est consacré à la présentation de l’entreprise Multek, son domaine
d’activité et la structure générale de la société, les différents services industriels, fournis aux
clients ainsi qu'une description du déroulement de stage afin d’organiser et planifier la
stratégie du travail et atteindre les objectifs visés.
Chapitre 2 : Contexte général du projet
Le deuxième chapitre sera dédié à la présentation du cahier de charge. Nous présentons
ainsi la définition du projet en détaillant la problématique et en précisant les objectifs à
atteindre et les spécifications du projet, ainsi l'étude des besoins et des opportunités, pour
enfin définir une stratégie de travail en construisant un diagramme de Gantt du projet.
Chapitre 3 : Etude détaillé du projet
Dans le troisième chapitre, après avoir étudié les opportunités dans le chapitre précédant,
nous nous intéresserons à la description des solutions propose en détail qui contient deux
grandes parties un régulateur PID qui va régler la température, pression et l’humidité pour
répondre aux besoins en conditionnement d'air au bloc de l’hôpital et la construction d’un
système d’alarme téléphonique pour la maintenance, puis la conception détaillée du projet.
Chapitre 4 : Réalisation du projet
Le quatrième chapitre a pour objectif majeur de présenter les résultats finals. Nous
décrivons dans un premier temps les outils avec lesquels nous avons travaillé pour la
réalisation de notre projet, et par la suite nous passons à la phase de test et vérification.
12
Dans ce chapitre, nous présentons le domaine
d’activité de l’entreprise et la structure
générale de la société, les différents services
industriels, fournis aux clients ainsi qu'une
description du déroulement de stage afin
d’organiser et planifier la stratégie du travail et
atteindre les objectifs visés.
13
Chapitre 1
Présentation de l’entreprise d’accueil
1. Introduction
Dans ce chapitre, nous présenterons dans un premier temps l'entreprise MULTEK et son
domaine d'activité puis nous discuterons des différents services fournis par l'entreprise,
enfin nous décrirons le déroulement du stage.
2. Domaine d’activité de l’entreprise
MULTEK : c’est une entreprise industrielle et électronique à un but d’achat, vente et
installation d’équipement électrique et informatique et de diverses affaires. Les domaines
d’activités de MULTEK sont :
2.1. Electricité Industrielle





Etude et réalisation de schémas électriques.
Réalisation et raccordement sur site d’armoires électriques et de coffrets électriques.
Installation entretien des alarmes intrusion.
Installation entretien des contrôles d’accès.
Installation entretien des caméras de surveillance.
Figure 1 : Câblage d’armoire d’automatisme
2.2. Automatisme Industriel
Figure 2 : Automate programmable



Programmation automate toutes gammes (Schneider Electric, Siemens, Allen
Bradley…)
Mise en place de systèmes d’Interfaces homme machine
Développement de systèmes de supervision (PCVue, Wincc…)
14
Chapitre 1


Présentation de l’entreprise d’accueil
Télégestion
Intégration de bus de terrains (TCP/IP, ASI…)
2.3. Maintenance Electronique
Figure 3 : Equipement électronique
MULTEK : assure la réparation d’équipements électroniques de tous types et toutes marques
d’équipements industriels.
3. Fiche technique
Tableau 1 : Fiche technique de l'entreprise
Promoteur
Multek
Activité
achat, vente et installation d'équipement
électrique et informatique et de diverses
Affaires.
Capital
100 000DH
Forme juridique
Société à Responsabilité Limitée à Associé
Unique
Type de société
entreprise privée
Date de création
2014
Adresse
N°254 Froughi Sghir Dar Al Hamra Tabriquet –
Salé – Maroc
Site Web
https://multek.ma/
Email
[email protected]
Directeur général
M. DRIWECH Hicham
Tel
06 61 70 99 78
Fax
05 37 87 61 35
Effectif
plus de 5 salariés
15
Chapitre 1
Présentation de l’entreprise d’accueil
4. Structure et organisation générale
En générale, la structure de MULTEK propose grâce à son expertise dans le domaine
technique des solutions de qualités adaptées, et aussi concrétise son ambition de fournir un
service de qualité à ses clients dans le domaine de l’installation de l’entretien et du
dépannage électrique
5. Présentation du service
La société MULTEK dispose de plusieurs services dans les domaines (électricité, électronique,
automatisation) :
5.1. Electricité Industrielle
Depuis 2014, la société MULTEK concrétise son ambition de fournir un service de qualité à
ses clients, et ce, dans le domaine de l’installation de l’entretien et du dépannage électrique.
5.2. Maintenance électronique
MULTEK assure la réparation d’équipements électroniques de tous types et toutes marques
d’équipements industriels. L’entreprise MULTEK permet aussi d’assure :
 Une réduction des temps d’arrêt de production grâce à un partenaire
réactif capable de répondre aux besoins des clients.
 Une réduction des coûts de 30 à 50%.
5.3. Automatisme Industriel
MULTEK utilise des logiciels comme Step 7 de Siemens, PL7 de Schneider, CX-One de Omron,
RS-Logix de Rockwell.
6. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons permis de connaître le domaine d'activité de l'entreprise et les
services industriels fournis, ainsi, nous avons décrit le déroulement du stage qui nous
aiderons dans les différentes phases suivantes de notre projet.
Nous présenterons dans le chapitre suivant le contexte général du projet qui va nous
permettre de faire une description de la problématique et les étapes indispensables dans la
réalisation du projet.
16
Dans ce chapitre, nous représenterons la
définition du projet en détaillant la
problématique et en précisant les objectifs à
atteindre et les spécifications du projet, ainsi
l'étude des besoins et des opportunités,
pour enfin définir une stratégie de travail en
construisant un diagramme de Gantt du
projet.
17
Chapitre 2
Contexte général de projet
1. Introduction
Ce chapitre représente la définition du projet en détaillant la problématique et en précisant
les objectifs à atteindre et les spécifications du projet, ainsi l'étude des besoins et des
opportunités, pour enfin définir une stratégie de travail en construisant un diagramme de
Gantt du projet.
2. Cahier de charges
2.1. Contexte et définition du problème
À propos du système de climatisation de la salle d'opération de l'hôpital, on retrouve l'unité
de traitement d'air qui fournit l'air traité à la salle d'opération, en effet pour réguler la
température, les techniciens CTA changent la position des électrovannes pour maintenir la
température souhaitée dans le bloc, il en va de même pour la pression et l'humidité, la
régulation se fait manuellement. Par la suite, on a décidé de faire une amélioration sur le
système actuelle de climatisation et conditionnement d’air à l’hôpital, en agissant sur la
température, pression et l’humidité du bloc.
 Fonctionnement du CTA de Bloc opératoire :
L'air entrant dans la salle d'opération concernée par le projet est traité par une unité de
traitement d'air appelée centrale de traitement d'air est défini comme un ensemble
d'équipements de haute technologie qui vise à traiter l'air entrant dans les caissons d'air à
une température, une humidité et une pression souhaitées, c'est un système tout air, La
CTA donne des avantages considérables quant à son utilisation, économique et
environnementale.
Figure 4 : CTA du bloc opératoire
18
Chapitre 2
Contexte général de projet
 Les équipements du CTA :
 Les filtres : Les filtres protègent la CTA contre la poussière et les diverses
particules nuisibles.
 Batterie d’eau chaude : Une batterie d’eau chaude est constituée d'un échangeur
alimenté en eau chaude au départ d'une chaudière. L'eau circule à l’intérieur d’un
serpentin muni d'ailettes en aluminium afin de favoriser l'échange thermique
avec l'air.
 Batterie d’eau froide : Une batterie d’eau froide est constituée d'un échangeur
alimenté en eau froide au départ d’un groupe d'eau glacée. L'eau circule à
l’intérieur d’un serpentin muni d'ailettes en aluminium afin de favoriser l'échange
thermique avec l'air.
 Electrovanne à trois voies : permet de faire varier le débit d'eau chaude ou froide
à l’intérieur du serpentin d'eau.
 Ventilateur de soufflage et de reprise : Un ventilateur est composé d’un moteur
électrique entraînant une turbine. L’énergie cinétique fournie par le moteur
électrique à la turbine permet le déplacement de l’air directement à travers une
gaine. C’est l’élévation de la pression qui permet l’écoulement de l’air. Le moteur
électrique est commandé par un variateur de vitesse. La différence de pression
mesurée doit être comparée par la différence de pression de consigne pour
augmenter la vitesse du moteur ou pour la diminuer selon le besoin.
2.2. Les objectifs du projet :
L’objectif de ce projet est la régulation de la température, pression et l’humidité à l’aide d’un
automate programmable industriel et de facilité les interventions au niveau de la centrale de
traitement d’air, l’élaboration de ce projet nécessite :
 Comprendre la fonctionnalité du système actuelle.
 Connaitre les principes et le rôle de chaque équipement du système de centrale
de traitement d’air.
 Le choix des équipements de régulation.
 Fournir un Grafcet du système de régulation.
 Programmation et la supervision du système de régulation.
 Réalisation d’un système d’alarme téléphonique pour faciliter les interventions à
l’aide d’un message téléphonique envoyé aux techniciens du service.
2.3. Spécification du projet :
La phase de spécification permet de décrire les besoins fonctionnels et non fonctionnels
pour faire face aux contraintes de la réalisation du projet.
19
Chapitre 2
Contexte général de projet
2.3.1. Besoins fonctionnels :
 Compréhension du fonctionnement de la centrale de traitement d’air.
 Compréhension du système de régulation.
 Compréhension du fonctionnement du régulateur PID
2.3.2. Besoins non fonctionnels:
Les besoins non fonctionnels dans le projet se résument dans les points suivants :
 Une supervision claire pour permettre des futures évolutions ou améliorations.
 Une supervision qui facile à utiliser par le médecin.
3. Etude préalable :
3.1. Problématique :
De plus en plus médiatisées, les infections nosocomiales représentent aujourd’hui plus que
jamais un problème de santé publique préoccupant. Même si elles ne sont pas majoritaires,
les infections dues à une contamination par l’air représentent un pourcentage non
négligeable de ces infections nosocomiales. Aussi, en hygiène hospitalière, et plus
précisément dans les blocs opératoires, le traitement de l’air joue-t-il un rôle primordial
puisqu’il doit permettre d’une part de protéger la zone à risque contre toute contamination
microbiologique, mais aussi d’autre part procurer un certain confort pour l’équipe
chirurgicale. Pour cela, l’hôpital Cheikh Zeid a décidé d’améliorer la centrale de traitement
d’air et de faire une régulation de la température, pression et d’humidité d’un bloc selon les
besoins des médecines, ces derniers vont choisir d’entrer les caractéristiques de la
température, l’humidité et la pression de l’air au sein du bloc selon les conditions souhaité.
En effet, on va construire un système d’alarme pour les équipements du centrale de
traitement d’air en contact avec les techniciens du service par des messages téléphoniques,
en réduisant le temps d’intervention au niveau de maintenance des équipements du
centrale de traitement d’air.
3.2. Etude des besoins et d’opportunités :
Analyse des besoins :
La première partie de notre projet consiste à élaborer une formation technique du système
de climatisation et conditionnement d’air. Pour atteindre cet objectif, il apparaît important
d’analyser le mode de fonctionnement du système étudié afin de suivre le bon chemin qui
nous permettrons d’atteindre nos objectifs.
20
Chapitre 2
Contexte général de projet
Les attentes exprimées :


Répondre aux besoins du médecin en termes de caractéristiques de l’air souhaite
dans le bloc.
Conception d’un système d’alarme téléphonique pour la maintenance du
système.
4. Etapes de réalisation :
La procédure suivie pour la réalisation du projet comporte trois phases principales :
Etude et
analyse
Conception
du projet
• Etude du fonctionnement du CTA et le rôle de chaque équipement.
• Etude du système automatique du régulation.
• Principe de fonctionnement du régulation PID.
• Conception de système de régulation.
• Conception de système d'alarme d’alarme téléphonique pour la maintenance.
• Programmation du système à régulé.
• Programmation du système d'alarme téléphonique.
Réalisation et • Simulation du programme.
Validation • Tester le système en réalité.
Figure 5 : Procédure et étapes de réalisation de projet
5. Planning (Diagramme de Gantt) :
La planification est parmi les phases d'avant-projet les plus importantes. Elle consiste à
déterminer et à ordonnancer les tâches du projet et à estimer leurs charges respectives.
Parmi les outils de planification de projet, nous avons utilisé le diagramme de GANTT, c'est
un outil qui permet de planifier le projet et de rendre plus simple le suivi de son
avancement. Ce diagramme permet aussi de visualiser l'enchaînement et la durée des
différentes taches durant le stage comme il est illustré par la figure qui suit :
21
Chapitre 2
Contexte général de projet
Figure 6 : Diagramme de Gantt du projet
6. Conclusion
Tout au long de ce chapitre, nous avons défini le contexte général du projet en détaillant la
problématique, les objectifs et les spécifications du projet, ainsi nous avons décrit un cahier
de charge respectant les exigences imposées, et un diagramme de GANTT représentant la
stratégie de travail.
Dans le chapitre suivant, une étude détaillée du projet est réalisée par la conception du
projet, la description de la solution et la technologie utilisée dans la réalisation du nouveau
système.
22
Dans ce chapitre, nous représenterons la
conception générale de notre projet puis la
conception détaillée du projet.
23
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
1. Introduction
Ce chapitre représente la description de la solution et l’étude détaillé du projet qui contient
la partie de la programmation.
2. Description de la solution
Dans le cadre de la satisfaction des différentes exigences du cahier de charge, on utilise :
 Un régulateur PID qui va régler la température, pression et l’humidité pour répondre
aux besoins en conditionnement d'air au bloc de l’hôpital.
 La construction d’un système d’alarme téléphonique pour la maintenance.
3. Conception générale du projet
3.1. Principe de fonctionnement du régulateur PID
Un régulateur PID est un organe de contrôle permettant d’effectuer une régulation en
boucle fermée d’un système industriel. C’est le régulateur le plus utilisé dans l’industrie, et il
permet de contrôler un grand nombre de procédés.
3.1.1. Les trois actions de régulateur PID
Le PID permet 3 actions en fonction de cette erreur :
 Une action Proportionnelle : l'erreur est multipliée par un gain k.
Équation 1 : La consigne d’une action proportionnelle
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑖𝑔𝑛𝑒(𝑡) = 𝑘 × 𝑒(𝑡)
 Une action Intégrale : l'erreur est intégrée sur un intervalle de temps, puis divisée
par un gain 𝝉𝒊 .
Équation 2 : La consigne d’une action intégrale
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑖𝑔𝑛𝑒(𝑡) =
1
τi
𝑡
∫ 𝑒(𝜏) 𝑑𝜏
0
 Une action Dérivée : l'erreur est dérivée suivant un temps, puis multipliée par un
gain 𝝉𝒅 .
Équation 3 : La consigne d’une action dérivée
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑖𝑔𝑛𝑒(𝑡) = τd
24
𝑑𝑒(𝑡)
𝑑𝑡
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
On utilise les règles suivantes :
 Si 𝒌 augmente alors la montée sera plus rapide mais il y aura plus de dépassement.
𝟏
 Si 𝛕 augmente alors la montée sera plus rapide et l'erreur statique sera plus faible
𝐢
mais le régime stationnaire sera plus long à atteindre.
 Si 𝛕𝐝 augmente alors le dépassement diminuera et le temps d'établissement du
régime stationnaire aussi, mais la sensibilité au bruit augmentera.
Figure 7 : schéma du bloc de régulateur PID
3.1.2. Différentes structures d’un PID
Sérié :
Figure 8 : Architecture série de régulateur PID
Équation 4 : La consigne de la structure série de régulateur PID
𝑪(𝒔) = 𝒌
(𝟏 + 𝒔𝝉𝒊 )
(𝟏 + 𝒔𝝉𝒅 )
𝒔𝝉𝒊
Mixte :
Figure 9 : Architecture mixte de régulateur PID
Équation 5 : La consigne de la structure mixte de régulateur PID
𝑪(𝒔) = 𝑲𝒑 ( 𝟏 +
25
𝟏
+ 𝒔𝑻𝒅 )
𝒔𝑻𝒊
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Avec :
𝑲𝒑 = 𝒌(𝟏 +
𝝉𝒅
)
𝝉𝒊
𝑻𝒊 = 𝝉𝒊 + 𝝉𝒅
𝑻𝒊 =
𝝉𝒅 𝝉𝒊
𝝉𝒊 + 𝝉𝒅
Parallèle :
Figure 10 : Architecture parallèle de régulateur PID
Équation 6 : La consigne de la structure parallèle de régulateur PID
𝑪(𝒔) = 𝑲𝒑 +
Avec :
𝑲𝒑 = 𝒌(𝟏 +
𝑲𝒊 =
𝑲𝒊
+ 𝑲𝒅 𝒔
𝒔
𝝉𝒅
)
𝝉𝒊
𝒌
𝝉𝒊
𝑲𝒅 = 𝒌 × 𝝉𝒅
3.1.3. Le fonctionnement du régulateur PID
Le réglage d'un PID consiste à déterminer les coefficients k, 𝝉𝒊 et 𝝉𝒅 afin d'obtenir une
réponse adéquate du procédé et de la régulation. L'objectif est d'être robuste, rapide et
précis. Une régulation est un algorithme où la valeur d'une variable est établie et maintenue
en permanence, sur le base de mesures effectuées de cette variable. Il en découle d’une
séquence d’actions qui s’exécute dans une boucle fermée, appelée boucle de régulation. En
effet la procédure s'appuie sur la mesure d'une valeur qui s’influence à nouveau par ellemême. La valeur à réguler est mesurée en permanence et comparée à une autre valeur de
même grandeur et de même type. Selon le résultat de cette comparaison, le régulateur va
26
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
adapter la valeur à réguler à ce qu’elle se rapproche au mieux de la valeur de consigne
désirée.
Figure 11 : Système asservi de régulation en boucle fermée
3.2. Conception du système d’alarme téléphonique
Dans cette partie, nous avons expliqué comment mettre en place un système d'alarme au
moyen de messages sms, par la suite, nous avons construit ce système en utilisant une API
qui est connectée au réseau GSM via le système téléphonique. Dans le but de suivre l'état de
système au bloc de l'hôpital. On a décidé de surveiller le fonctionnement du système et la
maintenance des équipements du CTA en réagissant en fonction du défaut détecter par le
système. Le but de ce système est d’envoyer un message téléphonique au responsable du
bloc et le technicien du CTA de bloc à partir d’une communication entre l’automate et le
réseau GSM.
3.2.1. La configuration de la station du système d’alarme téléphonique
Figure 12 : Matériels du système d’alarme téléphonique
Un SIMATIC CP 1242-7 GPRS (2) est connecté à un automate SIMATIC S7-1200 (3) via
l'interface bus. Une carte SIM (5) est insérée dans le modem GSM / GPRS et une antenne
GSM / GPRS quadri bande ANT 794-4MR (4) est utilisée pour la connexion. L'alimentation de
tous les composants est assurée par une alimentation SIMATIC PM 1207 module (1). Le CP
1242-7 prend en charge les services suivants pour la communication via le réseau GSM:
 GPRS (General Packet Radio Service) Ce service de transmission de données par
paquets "GPRS" est exécuté sur le réseau GSM.
 SMS (Short Message Service) Le CP 1242-7 peut recevoir et émettre des messages
sous forme de SMS.
27
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Le partenaire de communication peut être un téléphone mobile ou un S7-1200. Donc
l’automate de système d’alarme téléphonique est connecté au réseau GSM à l'aide du
processeur de communication CP 1242-7.
3.2.2. La configuration de processeur de communication CP
Le processeur de communication CP est un élément essentiel dans la conception du système
d'alarme téléphonique, il assure la connexion de l'API au réseau GSM et ensuite l'envoi ou la
réception de messages.
3.2.2.1. Les caractéristiques spécifiques de la connexion du CP
Cette partie explique comment les différents types de connexion sont définis et où le type
de connexion pour l'envoi des messages est classé. Les caractéristiques suivantes définissent
le rôle du système de Télécontrôle :
Tableau 2 : Les caractéristiques spécifiques de la connexion du CP
Paramètre
Valeurs possibles du paramètre
Mode de fonctionnement
Mode de connexion
Type de connexion
Télécontrôle, GPRS direct
Permanent, Temporaire
Télécontrôle, connexion, UDP, SMS,
Teleservice
Etablissement de Connexion : active /
Paramètres de connexion
passive, connexion ID, des informations sur
le partenaire de connexion
La configuration du processeur de communication CP nécessite 2 types de connexion,
présentés comme suit :
La connexion principale : est définie par la sélection des paramètres pertinents dans
la configuration de l’appareil pour le CP, cette connexion se compose de deux
paramètres le mode de fonctionnement et le mode de connexion.
La sous-connexion : ce protocole de connexion assure l'échange de SMS via le réseau
GSM à l'aide de blocs de bibliothèque (TIA PORTAL), cette connexion se compose de
deux paramètres le type de connexion et les paramètres de connexion.
Figure 13 : la sélection de type de connexion à l’aide du sous connexion
3.2.2.2. Les blocs de communication de CP
Pour contrôler le trafic de données de processus, des blocs sont disponibles pour TIA
PORTAL qui est téléchargés pour le CP avec le «Hardware Support Package». A partir de ces
28
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
blocs, l'instruction «TC_SEND» pour l'envoi et l'instruction «TC_RECV» pour la réception des
données de processus sont utilisés via la sous-connexion respective.
TC_CON : Etablissement d'une liaison via le réseau GSM.
Figure 14 : le bloc TC-CON
TC_CON établit une seule liaison. Selon le mode de fonctionnement du CP et le protocole
utilisé.
TC_DISCON : Coupure d'une liaison via le réseau GSM
Figure 15 : Le bloc TC-DISCON
TC_DISCON ne coupe la liaison au serveur Télécontrôle que logiquement. Au niveau TCP/IP,
la liaison reste établie.
TC_SEND : Emission de données via le réseau GSM
Figure 16 : Le bloc TC-SEND
L'instruction TC_SEND permet d'émettre des données via des liaisons programmées des
types suivants :




Liaisons ISO-ON-TCP
Liaisons UDP
Liaisons SMS
Liaisons Télécontrôle
29
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
4. Conception détaillé du projet
4.1. Logiciel du travail
Nous avons utilisé le logiciel de programmation TIA PORTAL V14 de siemens basé sur le
principe tout en un, il facilite la configuration et la programmation des composants
d'automatisation des contrôleurs et panneaux de commande, il permet de mettre en œuvre
des solutions d’automatisation avec un système d’ingénierie intégré comprenant les logiciels
SIMATIC STEP7 V14 et SIMATIC WinCC V14.
Figure 17 : Interface de TIA PORTAL V14
4.2. Choix du matériel de régulation
Pour la réalisation du système de régulation dans le bloc d’hôpital Cheikh Zeid, nous avons
choisi d'utiliser le capteur de température, le capteur d’humidité et le capteur de pression
différentielle pour donner à l'API du système les valeurs du température, l’humidité et la
pression actuelle à tout moment en salle d'opération.
4.2.1. Capteur de température TM 110
Ce capteur est un capteur spécialement dédié aux blocs opératoires, il permet de mesurer la
température d'air dans le bloc opératoire.
Figure 18 : Capteurs de température TM 110
30
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Les plus de la gamme :
 Gamme de 0 à 50 °C.
 Sortie 0-10 V, de type actif avec une alimentation de 24 𝑉𝐴𝐶 /𝑉𝐷𝐶 , son branchement
se fait de deux manières différentes soit avec 3 fils ou 4 fils.
Les caractéristiques techniques :
Tableau 3 : Les caractéristiques techniques du capteur de température TM 110
Unités de mesure
Type de capteur
Exactitudes
Temps de réponse
Résolution
Type de fluide
Température d'utilisation
Température de stockage
°C, °F
Pt100
±0.5 % de la lecture ±0.5 °C
5 secondes.
0.1 °C
Air et gaz neutre
De 0 à +50 °C
De -10 à +70 °C
4.2.2. Capteur d’humidité TH 110
Ce capteur est un transmetteur d'humidité et de température nous avons choisi ce capteur,
car il a une large plage de mesure de 5 à 95% HR, sa bonne précision avec un temps de
réponse de 4s ce qui convient parfaitement à nos besoins.
Figure 19 : Capteur d’humidité TH 110
Les plus de la gamme :
 Gamme de mesure de 5 à 95%HR.
 Sortie 0-10 V, de type actif avec une alimentation de 24 𝑉𝐴𝐶 /𝑉𝐷𝐶 , son branchement
se fait de deux manières différentes soit avec 3 fils ou 4 fils.
Les caractéristiques techniques :
Tableau 4 : Les caractéristiques techniques du capteur d’humidité TM 110
Unité de mesure
Type de capteur
Exactitudes
% HR
Capacitif
±1.5% HR (si 15°C ≤ T ≤ 25°C)
31
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Temps de réponse
Résolution
Incertitude d'ajustage en usine
Type de fluide
4 secondes
0.1% HR
±0.88% HR
Air et gaz neutres
4.2.3. Capteur de pression différentielle CP 111
En ce qui concerne le choix du capteur de pression différentielle on prend le capteur CP 111
parce qu'il convient à notre besoin, il est dédier à notre système au niveau technique.
Figure 20 : Capteur de pression différentielle
Les plus de la gamme :
 Gamme de -100/+100 Pa.
 Sortie 0-10 V, de type actif avec une alimentation de 24 𝑉𝐴𝐶 /𝑉𝐷𝐶 , son branchement
se fait de deux manières différentes soit avec 3 fils ou 4 fils.
Les caractéristiques techniques :
Tableau 5 : Les caractéristiques techniques du capteur de pression différentielle
Unités de mesure
Exactitudes
Temps de réponse
Résolution
Type de fluide
Surpression admissible
Conditions d'utilisation
Température de stockage
Pa, mbar
±1% de la lecture ±2 Pa
0.3 seconde
1 Pa, 0.01 mbar
Air et gaz neutre
21 000 Pa
De 0 à +50 °C.
De -10 à +70 °C
4.3. Le choix de l’automate et son interface :
Dans ce projet, on utilise un automate de siemens S7-1200 de type CPU 1212C DC/DC/DC, de
référence 6ES7 212-1AE40-0XB0 et deux interfaces d’entrer et de sortie analogique de
même référence 6ES7 234-4HE32-0XB0 chaque interface caractérise par 4 entrées et 2
32
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
sorties. Il doit être alimenté en 24 volts, l'automate nous permettra de lire les trois capteurs
situés en bloc et de contrôler les actionneurs du CTA.
Figure 21 : Automate Simatic S7-1200, CPU 1212C DC / DC / DC
Les caractéristiques de l’automate CPU 1212C DC/DC/DC :
Tableau 6 : Les caractéristiques de l’automate CPU 1212C DC/DC/DC
Mémoire de travail
Nombre d’entrées TOR
Nombre de sorties TOR
Nombre d’entrées analogique
Compteur
Interface
Alimentation
75Ko
8
6
2
4 compteurs rapides
Interface Profinet pour programmation
24V
L'interface choisie est SIMATIC HMI KTP700 Basic qui permet de visualiser l'état du système
et fournira au technicien CTA le conditionnement d'air dans la salle d'opération (en ce qui
concerne la température, l'humidité et la pression différentielle), et facilitera également
l'intervention en cas de défaut de configuration de l'air ou de dysfonctionnement de
l'équipement de la CTA.
Figure 22 : SIMATIC HMI KTP700
4.4. Grafcet
Le grafcet est un outil qui permet de décrire le fonctionnement du système automatise en
faisant apparaitre les actions à réaliser et les conditions nécessaires à leur exécution.
33
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
4.4.1. Grafcet de régulation du Température du bloc opératoire
Ce grafcet permet de régler la température dans le bloc d’hôpital Cheikh Zeid selon le
besoin du médecin à l’aide de deux électrovannes, une électrovanne de la batterie froide
pour diminuer la température du bloc à une température souhaitable et l’électrovanne de la
batterie chaude pour augmenter la température du bloc à une température souhaitable et
cette température doit être comprise entre 11 et 30.
Figure 23 : Grafcet de régulation du Température
𝑩𝑴 : Bouton marche.
𝑻𝑩 : Température du bloc.
𝑻𝑪 : Température de consigne
4.4.2. Grafcet de régulation d’humidité du bloc opératoire
D’après les problèmes d’humidité connaître dans les blocs d’opération, on a décidé de la
diminuer selon le besoin de médecin par une électrovanne de la batterie chaude, et pour
éviter le chevauchement entre le réglage de l’humidité et le réglage de la température
lorsque la température du bloc est élevée, on doit régler l’humidité lorsque la température
du bloc est supérieur ou égale la température de consigne, c’est-à-dire lors de l’utilisation de
l’électrovanne de la batterie froide.
34
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 24 : Grafcet de régulation d’humidité
𝑩𝑴 : Bouton marche.
𝑻𝑩 : Température du bloc.
𝑻𝑪 : Température de consigne
𝑯𝑩 : L’humidité du bloc
𝑯𝑪 : L’humidité de consigne
4.4.3. Grafcet de régulation de pression du bloc opératoire
Ce grafcet permet de régler la pression différentielle du bloc à l’aide du variateur de vitesse
de soufflage :
 La vitesse de moto-ventilateur de soufflage augmente lorsque la valeur de la pression
différentielle du bloc est inférieure à la valeur de la pression différentielle de la
consigne.
 La vitesse de moto-ventilateur de soufflage diminué lorsque la valeur de la pression
différentielle du bloc est supérieure à la valeur de la pression différentielle de la
consigne.
Figure 25 : Grafcet de régulation de pression
35
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
𝑩𝑴 : Bouton marche.
𝑻𝑩 : Température du bloc.
∆𝑷𝑩 : Pression différentielle du bloc
∆𝑷𝑪 : Pression différentielle de la consigne
𝐑 𝟏 : Retour d’armoire du moteur de soufflage
4.5. Les défauts au niveau de la centrale de traitement d’air
On a construit un système d’alarme en utilisant une API qu’est connectée au réseau GSM via
le système téléphonique le but de ce système est d’envoyer un message téléphonique en cas
de défaut au technicien du CTA pour faire la maintenance, ces défauts sont présentés
comme suit :
 Défaut de température, ce défaut se produit lorsque la valeur de la température du
bloc est supérieure à 30 ℃ ou elle est inférieure à 11℃, ce défaut indique qu’il y’a un
problème au niveau de l’électrovanne de la batterie froide ou l’électrovanne de la
batterie chaude.
 Défaut d’humidité, ce défaut se produit lorsque la valeur d’humidité du bloc est
supérieure à 65%, ce défaut indique qu’il y’a un problème au niveau de
l’électrovanne de la batterie chaude.
 Défaut de pression, ce défaut se produit lorsque la valeur de pression différentielle
du bloc est supérieure à 15𝑃𝑎 ou elle est inférieure à 9𝑃𝑎 ce défaut indique qu’il y’a
un problème au niveau du variateur de vitesse de soufflage.
 Défaut au niveau du moteur de soufflage lorsque le retour d’armoire du moteur de
soufflage est activé.
 Défaut au niveau du moteur d’extraction lorsque le retour d’armoire du moteur
d’extraction est activé.
Figure 26 : le schéma décrit le processus d'intervention du technicien CTA
4.6. Le code principal
4.6.1. Table de variable
Dans tous programmes, il faut définir la liste des variables qui vont être utilisées lors de la
programmation pour cela, la table des variables est créée.
36
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
L’utilisation des nomes appropriés rend le programme plus compréhensible est plus facile à
manipuler. Ce type d’adressage est appelé « relatif ».Apres le nom, on définit le type de
donner de la variable, puis l’adresse. On remplit la table des variables en respectant notre
cahier de charge, pour les entrées et les sorties. La figure suivante représente la table de
quelques variables utilisée dans notre programme, la table entière se trouve dans l’annexe.
Figure 27 : Quelque variable de programme
4.6.2. Régulation de la température au bloc d’opération
Réseau 1 :
La conversion de la valeur analogique du capteur de température à une grandeur physique.
Cette conversion nécessite deux blocs Norm et Scale.
Figure 28 : La conversion de la valeur analogique du capteur de température
Il existe un CAN intégré utilisé sur le module d’entrées analogique numérise le signal
analogique et calculer sa valeur approchée par une courbe en escalier.
Figure 29 : Numérisation du signal analogique
1 : Valeur analogique
2 : Valeur numérique
37
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Les plages de valeurs numérisées ressemblent à ceci :
Figure 30 : La valeur numérisée d’une valeur analogique
 Le bloc NORM_X : Normaliser :
L'instruction "Normaliser" vous permet de normaliser la valeur de la variable à l'entrée
VALUE en la reproduisant sur une échelle linéaire. Vous définissez, avec les paramètres MIN
et MAX, les limites d'une plage de valeurs qui est reflétée sur l'échelle. Le résultat est calculé
en fonction de la position de la valeur à normaliser dans cette plage et il est stocké sous
forme de nombre à virgule flottante à la sortie OUT. Quand la valeur à normaliser est égale à
la valeur à l'entrée MIN, la sortie OUT fournit la valeur "0.0". Quand la valeur à normaliser
est égale à la valeur à l'entrée MAX, la sortie OUT fournit la valeur "1.0".
La figure suivante montre à titre d'exemple comment normaliser des valeurs :
Figure 31 : Normalisation des valeurs
L'instruction "Normaliser" utilise l'équation suivante :
Équation 7 : L’équation de l’instruction Normaliser
𝑂𝑈𝑇 =
𝑉𝐴𝐿𝑈𝐸 − 𝑀𝐼𝑁
𝑀𝐴𝑋 − 𝑀𝐼𝑁
 Le bloc SCALE_X : Mise à l'échelle:
L'instruction "Mise à l'échelle" permet de mettre à l'échelle la valeur à l'entrée VALUE en la
reproduisant sur une plage de valeurs spécifiée. Lors de l'exécution de l'instruction "Mise à
l'échelle", le nombre à virgule flottante à l'entrée VALUE est mis à l'échelle à la plage de
valeurs qui a été définie par les paramètres MIN et MAX. Le résultat de la mise à l'échelle est
un nombre entier qui est stocké à la sortie OUT.
La figure suivante montre à titre d'exemple comment mettre des valeurs à l'échelle :
38
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 32 : La mise à l’échelle des valeurs
L'instruction "Mise à l'échelle" utilise l'équation suivante :
Équation 8 : L’équation de l’instruction Mise à l’échelle
𝑂𝑈𝑇 = [𝑉𝐴𝐿𝑈𝐸 × (𝑀𝐴𝑋 − 𝑀𝐼𝑁 )] + 𝑀𝐼𝑁
L’association des deux blocs normalisation et mise à l’échelle permet d’obtenir entre la
valeur d’entrée du bloc NORM_X et la valeur de sortie du bloc SCALE_X la formule suivante :
Équation 9 : L’équation de l’association des blocs normalisation et mise à l’échelle
𝑁𝑂𝑅𝑀_𝑋_𝑉𝑎𝑙𝑢𝑒 − 𝑁𝑂𝑅𝑀_𝑋_𝑀𝑖𝑛 𝑆𝐶𝐴𝐿𝐸_𝑋_𝑂𝑢𝑡 − 𝑆𝐶𝐴𝐿𝐸_𝑋_𝑀𝑖𝑛
=
𝑁𝑂𝑅𝑀_𝑋_𝑀𝑎𝑥 − 𝑁𝑂𝑅𝑀_𝑋_𝑀𝑖𝑛
𝑆𝐶𝐴𝐿𝐸_𝑋_𝑀𝑎𝑥 − 𝑆𝐶𝐴𝐿𝐸_𝑋_𝑀𝑖𝑛
Réseau 2 :
Si la température du bloc est supérieure à la température de consigne, on doit utiliser un
régulateur PID qui va commander l’électrovanne de la batterie froide pour régler la
température du bloc.
Figure 33 : Régulation de la température en mode refroidissement
Description du PID_Compact :
L'instruction PID_Compact met à disposition un régulateur PID avec optimisation intégrée
pour les modes automatique et manuel. Le paramètre State affiche le mode de
fonctionnement actuel du régulateur PID.




State = 0 : inactif
State = 1 : optimisation préalable
State = 2 : optimisation fine
State = 3 : mode automatique
39
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
 State = 4 : mode manuel
Réseau 3 :
On utilise le mode automatique pour refroidir le bloc pour ça on à forcer le paramètre
State du PID_Compact à la valeur trois.
Figure 34 : Forçage du paramètre State de la première régulateur en mode automatique
Réseau 4 :
La conversion de la valeur de température à une valeur analogique. Cette conversion
nécessite deux blocs Norm et Scale.
Il existe un CNA intégré utilisé sur le module de sortie analogique convertie la valeur
numérisée dans une plage 0 à 27648 à un signal analogique pour commander
l’électrovanne de la batterie froide.
Pour que l’électrovanne de la batterie froide soit fonctionné, le bouton marche doit être
activé et pas de défaut de température, c’est-à-dire que la température du bloc doit être
comprise entre 11 et 30.
Figure 35 : La conversion de la valeur de température à une valeur analogique
Réseau 5 :
Si la température du bloc est inférieure à la température de consigne, on doit utiliser un
régulateur PID qui va commander l’électrovanne de la batterie chaude pour régler la
température du bloc.
40
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 36 : Régulation de la température en mode chauffage
Réseau 6 :
On utilise le mode automatique pour augmenter la température du bloc pour ça on à forcer
le paramètre State du PID_Compact à la valeur trois.
Figure 37 : Forçage du paramètre State de la deuxième régulateur en mode automatique
Réseau 7 :
La conversion de la valeur de température à une valeur analogique. Cette conversion
nécessite deux blocs Norm et Scale.
Il existe un CNA intégré utilisé sur le module de sortie analogique convertie la valeur
numérisée à un signal analogique pour commander l’électrovanne de la batterie chaude.
Pour que l’électrovanne de la batterie chaude soit fonctionné, le bouton marche doit être
activé, pas de défaut de température, c’est-à-dire que la température du bloc doit être
comprise entre 11 et 30 et la température du bloc est inférieure à la température de
consigne.
Figure 38 : La conversion de la valeur de température à une valeur analogique
4.6.3. Régulation d’humidité au bloc d’opération
Réseau 8 :
41
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
La conversion de la valeur analogique du capteur d’humidité à une grandeur physique.
Figure 39 : La conversion de la valeur analogique du capteur d’humidité
Réseau 9 :
Pour diminuer l’humidité du bloc selon le besoin de médecin, on doit utiliser un régulateur
PID qui va commander l’électrovanne de la batterie chaude pour régler l’humidité du bloc.
Figure 40 : Régulation d’humidité par un PID
Réseau 10 :
On utilise le mode automatique pour diminuer l’humidité du bloc pour ça on à forcer le
paramètre State du PID_Compact à la valeur trois.
Figure 41 : Forçage du paramètre State du troisième régulateur en mode automatique
Réseau 11 :
La conversion de la valeur d’humidité à une valeur analogique. Cette conversion nécessite
deux blocs Norm et Scale.
Il existe un CNA intégré utilisé sur le module de la sortie analogique qui convertie la valeur
numérisée à un signal analogique pour commander l’électrovanne de la batterie chaude.
Pour que l’électrovanne de la batterie chaude soit fonctionné, le bouton marche doit être
activé, pas de défaut de température, c’est-à-dire que la température du bloc doit être
comprise entre 11 et 30, ainsi la température réglée ne dépasse pas celle de la consigne.
42
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 42 : La conversion de la valeur d’humidité à une valeur analogique
4.6.4. Régulation de pression au bloc d’opération
Réseau 12 :
La conversion de la valeur analogique du capteur de pression à une grandeur physique.
Figure 43 : La conversion de la valeur analogique du capteur de pression
Réseau 13 :
Pour régler la pression du bloc selon le besoin de médecin, on doit utiliser un régulateur PID
qui va changer la vitesse du variateur de soufflage jusqu’à la pression souhait.
Figure 44 : Régulation de pression par un PID
Réseau 14 :
On utilise le mode automatique pour régler la pression du bloc pour ça on à forcer le
paramètre State du PID_Compact à la valeur trois.
43
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 45 : Forçage du paramètre State du quatrième régulateur en mode automatique
Réseau 15 :
La conversion de la valeur de pression à une valeur analogique. Il existe un CNA intégré
utilisé sur le module de la sortie analogique qui convertie la valeur numérisée à un signal
analogique pour commander le variateur de vitesse de soufflage. Pour que le variateur soit
fonctionné le bouton marche doit être activé, pas de défaut de température, c’est-à-dire que
la température du bloc doit être comprise entre 11 et 30 et pas de défaut sur le moteur de
soufflage.
Figure 46 : La conversion de la valeur de pression à une valeur analogique
4.6.5. Programme du moteur d’extraction
Réseau 16 :
Pour que le moteur du ventilateur d’extraction soit fonctionné le bouton marche doit être
activé et pas de défaut au niveau de ce moteur.
Figure 47 : Le fonctionnement du moteur d’extraction
4.6.6. Les défauts
Réseau 17 :
Le défaut de température qui se produit lorsque la valeur de la température du bloc est
supérieure à 30 ℃ ou elle est inférieur à 11℃.
44
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 48 : Défaut de température
Réseau 18 :
Le défaut d’humidité qui se produit lorsque la valeur d’humidité du bloc est supérieure à
65%.
Figure 49 : Défaut d’humidité
Réseau 19 :
Le défaut de pression qui se produit lorsque la valeur de pression différentielle du bloc est
supérieure à 15𝑃𝑎 ou elle est inférieur à 9𝑃𝑎
Figure 50 : Défaut de pression
Réseau 20 :
Défaut au niveau du moteur de soufflage lorsque le retour d’armoire du moteur de soufflage
est activé.
Figure 51 : Défaut du moteur de soufflage
45
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Réseau 21 :
Défaut au niveau du moteur d’extraction lorsque le retour d’armoire du moteur d’extraction
est activé.
Figure 52 : Défaut du moteur d’extraction
4.6.7. Programme de l’envoi de SMS au technicien au cas de défaut
On utilisera les blocs fonctionnels TC_CON, TC_SEND et TC_DISCON pour l’envoi de SMS au
technicien en cas de défaut au niveau de système. Nous avons configuré des blocs
fonctionnels utilisés en créant un bloc de données contenant les paramètres nécessaires
pour se connecter au réseau GSM, en effet d'envoyer un SMS aux techniciens responsables
en présence de défaut. Le bloc de données que nous avons créé est représenté comme suit :
Figure 53 : Bloc de données pour la connexion au réseau GSM
Réseau 1 :
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut de température :
Figure 54 : L’envoie du SMS au cas de défaut de température
Réseau 2 :
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut d’humidité :
46
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 55 : L’envoie du SMS au cas de défaut d’humidité
Réseau 3 :
L'envoi du SMS au technicien au cas du défaut de pression :
Figure 56 : L’envoie du SMS au cas de défaut de pression
Réseau 4 :
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut au niveau du moteur de soufflage
Figure 57 : L’envoie du SMS au cas de défaut au niveau du moteur de soufflage
Réseau 5 :
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut au niveau du moteur d’extraction
47
Chapitre 3
Etude détaillé du projet
Figure 58 : L’envoie du SMS au cas de défaut au niveau du moteur d’extraction
5. Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons défini la conception d’un régulateur PID et la conception du
système d’alarme téléphonique puis l’étude détaillée du projet qui contient la partie de la
programmation. Nous présenterons dans le chapitre suivant la simulation de notre projet.
48
Dans ce chapitre, nous représenterons les
outils de simulation puis la simulation du
projet et on termine par une vérification du
projet.
49
Chapitre 4
Simulation du projet
1. Introduction
Dans ce chapitre, nous présenterons les résultats finals, nous décrirons d'abord les outils de
simulation et par la suite nous passerons à la simulation du programme ainsi qu’une
simulation de la supervision et nous terminerons par une vérification de projet.
2. Outils de simulation
2.1. S7-PLCSIM V14
S7-PLCSIM V14 permet d'exécuter et de tester le programme dans un Automate
Programmable (AP) qu'on simule dans un ordinateur. La simulation étant complètement
réalisée au sein du logiciel Tia Portal V14. S7-PLCSIM V14 dispose d'une interface simple
permettant de visualiser et de forcer les différents paramètres utilisés par le programme
comme par exemple à activer ou de désactiver des entrées.
Figure 59 : l'interface du simulateur S7-PLCSIM V14
2.2. Le logiciel SIMATIC Win CC Basic V14
Win CC (Windows Control Center) est un logiciel qui permet de crée l’interface homme
machine (IHM), cette dernière se charge de la visualisation et la conduite du processus,
l’affichage des alarmes et l’archivage des valeurs du processus. Les processus peuvent être
contrôlé localement ou à distance. Il peut être utilisé pour tous les terminaux d’exploitation
SIMATIC HMI, de plus petit pupitre micro jusqu'à multi panel.
3. Simulation du projet
3.1. Simulation du programme du projet
Pour faire la simulation du programme, il faut d’abord lancer le simulateur PLCSIM et faire
compiler le programme ensuite, on lance le simulateur et on simule le fonctionnement des
processus de régulation.
50
Chapitre 4
Simulation du projet
3.1.1 Régulation de température
La régulation de la température doit être traitée dans 2 cas, d'abord si la température du
bloc est supérieure au point de consigne et le second cas lorsque la température de consigne
est supérieure à la température du bloc. Si la température du bloc est supérieure à la
température de consigne, on prend par exemple la température du bloc est égale à 29 ℃ qui
correspondent à une valeur numérisée 16035 et la température de consigne est égale à
20 ℃. Les capteurs analogiques doivent être mis à l'échelle via les fonctions Scale et Unscale,
la grandeur physique émise par le capteur est convertie en un signal analogique, puis les
données sortantes sont converties en un signal numérique compréhensible par l'automate.
Le réseau suivant représente la mise à l'échelle des données de sortie du capteur de
température.
Figure 60 : simulation du réseau de mise à l'échelle des données de capteurs de température
Pour régler la température du bloc, on doit utiliser un régulateur PID qui va commander
l’électrovanne de la batterie froide. Dans ce cas, le PID de refroidissement fait modifier
l'électrovanne froide jusqu'à ce que, la température souhaitée soit atteinte.
Figure 61 : simulation du PID de refroidissement
Un signal numérique aussi convertit en signal analogique via le réseau suivant :
Figure 62 : simulation de la conversion du signal numérique en signal analogique
51
Chapitre 4
Simulation du projet
Dans le deuxième cas, la température du bloc est inférieure à la température de consigne,
on prend par exemple la température du bloc est égale à 12 ℃ qui correspondent à une
valeur numérisée de 6635 et la température de consigne est égale à 20 ℃. Le réseau suivant
est la mise en échelle de signal émise par le capteur de température du système.
Figure 63 : simulation de la mise en échelle de la valeur de capteur de température
Pour régler la température du bloc, on doit utiliser un régulateur PID qui va commander
l’électrovanne de la batterie chaude. Dans ce cas, le PID ajuste l'électrovanne de la batterie
chaude pour augmenter la valeur de température du bloc.
Figure 64 : simulation du PID de chauffage
La sortie du PID doit être convertie en un signal qui peut être compris par l'électrovanne de
la batterie chaude. Le réseau suivant représente cette conversion :
Figure 65 : simulation de la conversion de valeur de commande
3.1.2. Régulation d’humidité
La régulation de l'humidité se fait par trois réseaux, les données émises par le capteur
humidité doivent être converties en un signal numérique, puis transmises au réseau PID qui
52
Chapitre 4
Simulation du projet
est chargé de modifier la position de l'électrovanne de la batterie chaude de la température
du bloc, par la suite, la sortie du PID doit être convertie en un signal analogique pour
contrôler l'électrovanne de la batterie chaude. Si l’humidité du bloc est égale à 52% qui
correspond à une valeur numérisé 14376 et d’humidité de consigne est égale à 30%.
Figure 66 : simulation de la mise en échelle de la valeur de capteur d'humidité
Pour diminuer l’humidité du bloc, on doit utiliser un régulateur PID qui va commander
l’électrovanne de la batterie chaude pour régler l’humidité du bloc.
Figure 67 : simulation du PID de déshumidification
La sortie de PID est convertie en signal analogique via le réseau suivant :
Figure 68 : simulation de conversion de signale de commande sortie de PID
53
Chapitre 4
Simulation du projet
3.1.3. Régulation de pression
Pour la régulation de la pression, nous utilisons 3 réseaux, un réseau pour la mise à l'échelle
des informations provenant du capteur de pression différentielle, et un autre réseau pour la
régulation de la pression du bloc via un régulateur PID, et enfin un réseau pour la mise à
l'échelle de la sortie PID. Si la pression différentielle du bloc est égale à 9 𝑃𝑎 qui
correspondent à une valeur numérisée 249 et la pression différentielle de consigne est égale
à 10 𝑃𝑎 . Le réseau suivant représente la mise à l'échelle des données envoyées par le capteur
de pression différentielle.
Figure 69 : simulation de mise en échelle de valeur de capteur de pression
Pour régler la pression différentielle du bloc, on doit utiliser un régulateur PID qui va changer
la vitesse du variateur de soufflage jusqu’à la pression souhait.
Figure 70 : simulation du PID responsable de la pression du bloc
Le réseau suivant représente la mise à l'échelle de la sortie PID.
Figure 71 : simulation de conversion de signale de commande de ventilateur de soufflage
54
Chapitre 4
Simulation du projet
3.1.4. Défaut de température
Le défaut de température qui se produit lorsque la valeur de la température du bloc est
supérieure à 30 ℃ ou elle est inférieur à 11℃.
Figure 72 : simulation de défaut de température
3.1.5. Défaut d’humidité
Le défaut d’humidité qui se produit lorsque la valeur d’humidité du bloc est supérieure à
65%.
Figure 73 : simulation de défaut d'humidité
3.1.6. Défaut de pression
Le défaut de pression qui se produit lorsque la valeur de pression différentielle du bloc est
supérieure à 15𝑃𝑎 ou elle est inférieur à 9𝑃𝑎 .
Figure 74 : simulation de défaut de pression
55
Chapitre 4
Simulation du projet
3.1.7. Défaut du moteur de soufflage
Défaut au niveau du moteur de soufflage lorsque le retour d’armoire du moteur de soufflage
est activé.
Figure 75 : simulation de défaut de moteur de soufflage
3.1.8. Défaut du moteur d’extraction
Défaut au niveau du moteur d’extraction lorsque le retour d’armoire du moteur d’extraction
est activé.
Figure 76 : simulation de défaut de moteur d'extraction
3.1.9. L’envoi de SMS au technicien en cas de défaut
Pour l'envoi de SMS au technicien en cas de défaut, trois blocs de communication
fonctionnels sont utilisés, qui permettent de traiter le SMS et de l'envoyer. Les réseaux
suivants représentent la simulation de l'envoi de SMS dans les différents cas de pannes.
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut de température
Figure 77 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de température
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut d’humidité
56
Chapitre 4
Simulation du projet
Figure 78 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut d'humidité
L'envoi du SMS au technicien au cas du défaut de pression
Figure 79 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de pression
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut au niveau du moteur de soufflage
Figure 80 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de moteur de soufflage
57
Chapitre 4
Simulation du projet
L'envoi du SMS au technicien en cas du défaut au niveau du moteur d’extraction
Figure 81 : simulation de l'envoie du SMS en cas de défaut de moteur d'extraction
3.2. Supervision du projet
3.2.1. Définition de la supervision
La supervision est l’une des phases essentielles du projet, qui consiste à surveiller l’état de
Fonctionnement d’un procédé, en milieu industriel. En effet avec la possibilité d’agir sur les
différents paramètres du système, le fonctionnement devient flexible, telles que la qualité
des Produits et sécurité des biens et des personnes.
3.2.2. Fonction de la supervision
Les logiciels de supervision sont une classe de programmes applicatifs dédiés à la production
dont les buts sont :
 L’assistance de l'opérateur dans ses actions de commande du processus de
production (interface IHM dynamique...).
 La visualisation de l'état et de l'évolution d'une installation automatisée de contrôle
de processus, avec une mise en évidence des anomalies (alarmes).
 La collecte d'informations en temps réel sur des processus depuis des sites distants
(machines, ateliers, usines...).
 L’aide à l'opérateur dans son travail (séquence d'actions/batch, recette) et dans ses
décisions (propositions de paramètres, signalisation de valeurs en défaut, aide à la
résolution d'un problème ...).
 Fournir des données pour l'atteinte d'objectifs de production (quantité, qualité,
traçabilité, sécurité...).
3.2.3. Les différentes vues de notre pupitre
 Vue 1 : vue du mot de passe
Les installations d'automatisation sont des systèmes très précis et disponibles qui jouent un
rôle majeur dans les processus de climatisation et chauffage. De plus, la communication
croissante au sein d'une installation et entre plusieurs installations rend le système global
plus complexe. Pour pouvoir surveiller et exploiter ces installations en conséquence, les
processus sont visualisés via des pupitres opérateur IHM. Si l'installation est exploitée par du
58
Chapitre 4
Simulation du projet
personnel non autorisé, le processus peut en être affectée. De plus, les personnes non
autorisées peuvent directement manipuler les installations ou voler du savoir-faire. Pour
éviter cela, toutes les installations doivent être protégées contre les accès non autorisés.
WinCC (TIA Portal) nous permet de mettre en œuvre cette fonctionnalité à l'aide de la
gestion des utilisateurs intégrée et donc d'augmenter la sécurité de l'installation, en effet, on
utilise un mot de passe qui permet l’accès au vue du CTA et vue du bloc opératoire pour
modifier la température, l’humidité et la pression du bloc.
Figure 82 : vue d'accueil
Les utilisateurs de WinCC (TIA Portal) autorisés à accéder aux consoles sont configurés dans
la gestion des utilisateurs. Dans un premier temps, un "utilisateur" doit être créé dans la
gestion des utilisateurs. Pour ce faire, le nom et le mot de passe de l'utilisateur sont stockés
dans la gestion des utilisateurs. L'utilisateur "Admin" est déjà défini par défaut dans WinCC
(TIA Portal).
Figure 83 : gestion d'utilisateur du programme
 Vue 2 : Vue du CTA
C’est une vue qui décrire le fonctionnement du CTA de bloc opératoire qu’est défini comme
un ensemble d’équipement de haute technologie qui vise à traiter l’air entrant dans les
caissons d’air à une température, une humidité et une pression souhaitées, c’est un système
qui compose des filtres, batterie d’eau chaude, batterie d’eau froide, électrovanne à trois
voies, ventilateur de soufflage et de reprise.
Au niveau de cette vue, on peut voir s’il y’a un défaut du moteur de soufflage ou moteur
d’extracteur, le pourcentage de l’ouverture de l’électrovanne de la batterie froide et chaude,
la vitesse du moteur de soufflage en pourcentage, l’état du ventilateur d’extraction et un
bouton Marche/Arrêt qui permet de démarrer ou arrêter du CTA.
59
Chapitre 4
Simulation du projet
Figure 84 : Vue du CTA
 Vue 3 : Vue du Bloc Opératoire
C’est une vue qui décrire le bloc d’opération et les valeurs de température, l’humidité et la
pression donnée par les capteurs, au niveau de cette vue le médecin inséré les valeurs de
température, l’humidité et la pression souhaité dans le bloc ainsi qu’on peut voir s’il y’a un
défaut de température, l’humidité et la pression.
Figure 85 : Vue du Bloc Opératoire
3.2.4. Simulation des différentes vues
 Simulation du vue 1 :
Lors de la simulation du vue 1 une fenêtre va s’ouvrir qui contient le nom d’utilisateur et le
mot de passe, si le nom de l’utilisateur et le mot de passe sont corrects la deuxième vue va
s’ouvrir.
Figure 86 : simulation de vue de demande d'accès
60
Chapitre 4
Simulation du projet
 Simulation du vue 2 :
Utilisation de l’électrovanne de la batterie froide :
Si la température du bloc est supérieure à la température de consigne, on doit utiliser un
régulateur PID qui va commander l’électrovanne de la batterie froide pour régler la
température du bloc.
Figure 87 : simulation de vue CTA pendant le fonctionnement de l'électrovanne de batterie
froide
Utilisation de l’électrovanne de la batterie chaude :
Si la température du bloc est inférieure à la température de consigne ou pour diminuer
l’humidité du bloc selon le besoin de médecin, on doit utiliser un régulateur PID qui va
commander l’électrovanne de la batterie chaude pour régler la température du bloc.
Figure 88 : simulation de vue CTA pendant le fonctionnement de l'électrovanne de batterie
chaude
La vitesse de moto-ventilateur de soufflage :
La vitesse de moto-ventilateur de soufflage augmente lorsque la valeur de la pression
différentielle du bloc est inférieure à la valeur de la pression différentielle de la consigne.
61
Chapitre 4
Simulation du projet
Figure 89 : simulation de vue CTA pendant l'augmentation de la vitesse de ventilateur de
soufflage
La vitesse de moto-ventilateur de soufflage diminué lorsque la valeur de la pression
différentielle du bloc est supérieure à la valeur de la pression différentielle de la consigne.
Figure 90 : Vue de simulation CTA lors de la réduction de la vitesse du ventilateur de
soufflage
Défaut du moteur de soufflage :
Défaut au niveau du moteur de soufflage lorsque le retour d’armoire du moteur de soufflage
est activé.
Figure 91 : vue du CTA en cas de défaut de Moteur de soufflage
62
Chapitre 4
Simulation du projet
Défaut du moteur d’extraction:
Défaut au niveau du moteur d’extraction lorsque le retour d’armoire du moteur d’extraction
est activé.
Figure 92 : vue du CTA en cas de défaut de Moteur d'extraction
 Simulation du vue 3 :
Lors de la simulation de cette vue, les valeurs de la température, l’humidité et la pression
apparaissent sur l’afficheur du bloc ainsi que le médecin peut insérer les valeurs de la
température, l’humidité et la pression souhaitée pour l’opération.
Figure 93 : simulation du Bloc opératoire
Défaut de température:
Ce défaut se produit lorsque la valeur de la température du bloc est supérieure à 30 ℃ ou
elle est inférieure à 11℃.
Figure 94 : vue du bloc en cas de défaut de température
63
Chapitre 4
Simulation du projet
Défaut d’humidité:
Ce défaut se produit lorsque la valeur d’humidité du bloc est supérieure à 65%.
Figure 95 : vue du bloc en cas de défaut d'humidité
Défaut de pression:
Ce défaut se produit lorsque la valeur de pression différentielle du bloc est supérieure à 15𝑃𝑎
ou elle est inférieure à 9𝑃𝑎 .
Figure 96 : vue du bloc en cas de défaut de pression
4. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté les résultats finals, nous décrirons les outils de
simulation et par la suite nous passons à la simulation du programme ainsi qu’une simulation
de la supervision et nous avons terminé par une vérification de projet.
64
Conclusion générale
Ce projet de fin d’étude réalisé au sein de la société Multek vise à améliorer le système de
climatisation du bloc opératoire de l’hôpital Cheikh Zaid, en effet nous avons assuré la
régulation de la température, de l’humidité et de la pression au niveau du bloc hospitalier, à
l’aide d’un automate programmable industriel et facilité les interventions au niveau de la
centrale de traitement d’air via un système téléphonique.
Pour répondre aux exigences du projet nous avons commencé par une formation sur les
notions du secteur automatisme, puis un accompagnement par la responsable
d’automatisme afin de se renseigner sur toute information utile pour nous, pour faire une
étude approfondie de cahier de charge et pour pouvoir élaborer les axes principaux de notre
projet.
Ensuite, une étude préalable était nécessaire pour faire l’étude d’opportunités qui nous a
permis de commencer la conception détaillée de chaque axe de notre projet. Après l’étape
de la conception nous avons passé à l’étape de la simulation et la vérification du projet.
Enfin, ce stage nous a offert une opportunité très porteuse dans le domaine de
l’automatisme et il nous donner l’occasion de participer concrètement à ses enjeux au
travers de nos tâches et missions.
65
Bibliographie
[1] Présentation de l’entreprise Multek [En ligne]. Disponible sur le site :
https://multek.ma/sample-page/electricite-industrielle-sale/ [Consulté le 11/05/2020]
[2] Document [En ligne] : Asservissement PID disponible sur :
http://projet.eu.org/pedago/sin/term/6-asservissement_PID.pdf [Consulté le 09/04/2020]
[3] Document [En ligne] : Régulateur PID disponible sur :
http://www1.ucam.ac.ma/cneree/RegulateurPID.pdf [Consulté le 09/04/2020]
[4] Document [En ligne] : Centrales de traitement d’air disponible sur :
https://energypedia.info/images/b/b5/Support_Centrales_de_traitement_d’air.pdf
[Consulté le 17/03/2020]
[5] Déshumidification en climatisation [En ligne]. Disponible sur le site :
https://www.abcclim.net/deshumidification-point-rosee.html [Consulté le 26/03/2020]
[6] Document [En ligne] : Wireless Data Communication via GPRS with S7-1200 and SIMATIC
CP 1242-7 GPRS disponible sur :
https://tecogrp.com/wp-content/uploads/SMS_EXAMPLE.pdf [Consulté le 01/06/2020]
66
Annexe 1
Capteur de température TM 110
Annexe 1 : Capteur de température TM 110
 Caractéristique du boitier :
Figure 97 : Le boitier du capteur de température TM 110
 Référence :
Figure 98 : La référence du capteur de température TM 110
67
Annexe 2
Capteur d’humidité TH110
Annexe 2 : Capteur d’humidité TH110
 Caractéristique du boitier :
Figure 99 : Le boitier du capteur d’humidité TH 110
 Référence :
Figure 100 : La référence du capteur d’humidité TH 110
68
Annexe 3
Capteur de pression différentielle CP111
Annexe 3 : Capteur de pression différentielle
CP111
 Caractéristique du boitier :
Figure 101 : Le boitier du capteur de pression différentielle CP 111
 Référence :
Figure 102 : La référence du capteur de pression différentielle CP 111
69
Annexe 4
L’automate SIMATIC S7 1200
Annexe 4 : L’Automate SIMATIC S7-1200
Figure 103 : Data sheet de l’automate SIMATIC S7-1200
70
Annexe 5
SIMATIC HMI KTP700 Basic
Annexe 5 : SIMATIC HMI KTP700 Basic
Figure 104 : Data sheet de SIMATIC HMI KTP700 Basic
71
Annexe 6
Table de variables
Annexe 6 : Table de variables
Les figures suivantes représentent la table de variables utilisée dans notre programme.
Figure 105 : Table de variables
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Glossaire
IP : Internet Protocol est une famille de protocoles de communication de réseaux
informatiques conçus pour être utilisés sur internet. Les protocoles IP s’intègrent dans la
suite des protocoles Internet et permettent un service d’adressage unique pour l’ensemble
des terminaux connectés.
Le bus ASI : étant un bus série, il permet de diminuer le nombre de câble nécessaire à
l’utilisation d’un grand nombre de capteurs ou de pré-actionneurs, ces derniers sont reliés
directement ou par l’intermédiaire d’une embase à l’automate centrale via un seul câble.
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Résumé
Dans le cadre de notre projet de fin d’études à l’école nationale des sciences appliquées de
kénitra pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’état en électrique, on a effectué ce stage
d’une durée de quatre mois pour acquérir une qualification professionnelle qui complète la
formation théorique acquise à l’ENSAK.
Ainsi, le présent document constitue la synthèse de notre travail réalisé au sein du Multek,
qui a pour objectif de régler la température, pression et l’humidité au niveau du bloc hôpital
Cheikh Zeid à l’aide d’un automate programmable industriel et facilite les interventions au
niveau de la centrale de traitement d’air.
Afin de mieux cerner le projet ainsi que les autres missions accomplies durant notre stage,
nous présentons les quatre chapitres étudiés dans ce rapport. Le premier chapitre est
consacré à la présentation de l’entreprise Multek, son domaine d’activité et les diffèrent
services fournit par l’entreprise. Le deuxième chapitre sera dédié à la présentation du cahier
de charge. Nous présenterons ainsi l’étude des besoins et des opportunités. Dans le
troisième chapitre, après avoir étudié les opportunités dans le chapitre précédant, nous
nous intéresserons à la description des solutions propose en détail. Le quatrième chapitre a
pour objectif majeur de présenter les résultats finals.
Abstract
As part of our end-of-studies project at the National School of Applied Sciences in Kenitra to
obtain the diploma of State Engineer in electric, we carried out this four-month internship to
acquire a professional qualification which complements the theoretical training acquired at
ENSAK.
Thus, this document constitutes the synthesis of our work carried out within MULTEK, which
aims to regulate the temperature, pressure and humidity at the level of the Cheikh Zeid
hospital block using an industrial programmable controller and facilitates interventions at
the air handling unit.
In order to better understand the project and the other missions accomplished during our
internship, we present the four chapters studied in this report. The first chapter is devoted
to the presentation of the MULTEK Company, its field of activity and the different services
provided by the company. The second chapter will be dedicated to the presentation of the
specifications. We will present the study of needs and opportunities. In the third chapter,
after having studied the opportunities in the previous chapter, we will look at the description
of the solutions proposed in detail. The major objective of the fourth chapter is to present
the final results.
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