Intégration d`un nouveau contrôle automatisé des contacteurs de

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Etudiant : BOUKHEFFA Adnane
Tuteur : STURTZER Guy
Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de
test électrique- Septembre 2013
[Sujet]
Intégration d’un nouveau contrôle automatisé des contacteurs de puissance dans
une station de test électrique
Ce projet répond à plusieurs objectifs :
- étude et analyse du fonctionnement de la station de test électrique des contacteurs de
puissance 16/25A fabriqués par Legrand®. Cette étude s’effectue en deux phases :
 analyse de la structure mécanique de la machine : étude des plans mécaniques.
 démystification du programme existant sous l’environnement de programmation
Step7 de SIEMENS.
- Intégration d’un nouveau contrôle électrique permettant de contrôler l’ouverture et la
fermeture des contacteurs à quatre niveaux de tension : 85%, 75%, 20% et 0% de la
tension nominale.
- La modification du process ne doit pas impacter le coté investissement dans la mesure
du possible et sans modification matérielle (les moyens doivent être adaptés au
besoin).
- La modification du process ne doit pas impacter le cycle machine en terme de temps.
Mots clés : Automate Programmable Industriel, Automatisme, station de test,
contacteurs de puissance, SIEMENS, Step7
[Remerciement]
Il m’est agréable de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de toutes les
personnes, dont les interventions au cours de ce projet, ont favorisé son aboutissement.
Je tiens tout particulièrement à remercier Monsieur Georges MUTHS pour son encadrement,
son soutien, ainsi que pour ses conseils instructifs durant toute la période de l’établissement
de ce travail.
Merci également à Messieurs Franck FRITSCH et Bruno SPINNER pour leurs conseils
respectivement au sein des services Process Engineering et Produits Existants.
Mes remerciements vont aussi à toutes les personnes des services Process Engineering et
Qualité Production, ils ont su orienter mon travail. Je les remercie pour leur soutien, pour le
temps qu’ils m’ont toujours consacré malgré leurs occupations.
Je souhaite également remercier Monsieur Guy STURTZER pour son suivi et ses conseils tout
au long du projet.

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Etudiant : BOUKHEFFA Adnane
Tuteur : STURTZER Guy
Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de
test électrique- Septembre 2013
[Résumé: Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de test électrique]
Legrand® est un Groupe industriel français reconnu mondialement par sa qualité de
production. Le service Qualité Production au sein du groupe doit sans cesse s’assurer que les
contrôles effectués par les lignes répondent aux exigences normatives et ainsi faire évoluer les
spécifications qualité.
En vue de ces spécifications, mon travail consiste à mettre en conformité une machine de test
électrique des contacteurs de puissance, en intégrant un nouveau contrôle automatisé exigé
par la norme internationale CEI 60947-4-1.
Après une analyse multicritère de l’existant et du cahier des charges, j’ai déterminé les
moyens d’intégration du nouveau test dans le cycle machine et sa faisabilité. Cela a demandé
une analyse précise des critères relatifs au temps cycle et à la fiabilité de la machine. Une
proposition software concrète a été mise en place pour répondre aux exigences.
Au fil du projet, l’étude a traité les notions liées à la programmation API, les Interfaces
Homme Machine, les instruments de mesure, les outils de test et la validation fonctionnelle
des moyens d’essais.
[Abstract: Integration of an automatic control for electrical test station]
Legrand® is a French industrial Group known by its manufacturing quality.
The Quality Department has to improve the flow lines technology in order to update the
Quality specifications in compliance with international standards.
In order to acquire these specifications, my work consists in back fitting an electrical test
station for power contactors by adding a new automatic control in compliance with IEC 60947-
4-1.
After a Multicriteria Analysis of specifications, I determined the integrating means of the new
process in the machine cycle. This required a specific analysis of criteria linked to cycle time
and machine’s reliability. Software proposal has been implemented to meet the requirements.
Over the project, the study has addressed knowledge linked to PLC programming, Human
Machine Interface, measure instruments, test tools and functional validation of testing means.

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Etudiant : BOUKHEFFA Adnane
Tuteur : STURTZER Guy
Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de
test électrique- Septembre 2013
Sommaire
1. Préambule ...................................................................................................................... 7
1.1. L’industrie et les API ........................................................................................................ 7
1.2. Le sujet : intégration d’un contrôle électrique dans la station de test des contacteurs ............ 7
2. Présentation de l’entreprise d’accueil ............................................................................ 8
2.1. Groupe legrand® ............................................................................................................. 8
2.2. Historique du Groupe ....................................................................................................... 8
2.3. Legrand® Strasbourg ....................................................................................................... 9
3. Le service Qualité Production ...................................................................................... 11
3.1. Présentation du service ................................................................................................... 11
3.2. Organisation du service ................................................................................................... 12
3.3. Analyse du service Qualité Production .............................................................................. 12
4. Le contexte .................................................................................................................. 13
4.1 Les contacteurs de puissances legrand® ........................................................................... 13
4.2 Principe de fonctionnement d’un contacteur de puissance .................................................. 13
4.3 Choix d’un contacteur de puissance ................................................................................. 14
4.4 Principe de test : norme CEI 60947-4-1 ............................................................................ 14
5. La ligne des contacteurs de puissance ......................................................................... 15
5.1 La ligne TELE-CONTACTEUR ............................................................................................ 15
5.2 La station de test électrique SIASUN® .............................................................................. 17
5.3 Analyse fonctionnelle ...................................................................................................... 17
5.4 Schéma SADT (Structured Analysis and Design Technic) du contrôle électrique ................... 18
6. Problématique .............................................................................................................. 19
6.1 La visite d’inspection du site de Strasbourg ....................................................................... 19
6.2 Cahier des charges ......................................................................................................... 20
7. Conception mécanique ................................................................................................. 20
7.1 Conception globale ......................................................................................................... 20
7.2 Conception du poste 4 du test électrique .......................................................................... 21
8. La source d’alimentation à découpage Elgar® .............................................................. 22
8.1 Présentation ................................................................................................................... 22
8.2 Communication avec la CPU ............................................................................................ 22
8.3 Le programme SCPI ........................................................................................................ 23
9. Architecture Hardware ................................................................................................. 24
9.1 Architecture générale ...................................................................................................... 24
9.2 Multimètre programmable de mesure ............................................................................... 26

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Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de
test électrique- Septembre 2013
9.3 Source de tension HT programmable................................................................................ 26
9.4 La FM-353 (Commande des moteurs pas à pas) ................................................................ 26
9.5 L’automate SIMATIC S7-300 ............................................................................................ 27
10. La sécurité des machines ............................................................................................. 27
10.1 Le software comme complément au principe de la sécurité câblée (APIdS) .......................... 27
11. Programmation automate ............................................................................................ 28
11.1 L’environnement Step7 de SIEMENS ................................................................................ 28
11.1.1 La programmation et l’organisation des blocs ............................................................ 28
11.1.2 L’adressage dans les automates SIEMENS : une particularité ...................................... 29
11.1.3 Configuration hardware ........................................................................................... 29
11.1.4 L’interfaçage homme-machine ................................................................................. 30
11.1.5 Le simulateur .......................................................................................................... 31
12. Développement software ............................................................................................. 31
12.1 Analyse et développement .............................................................................................. 31
12.1.1 Les blocs-programmes............................................................................................. 31
12.1.2 Architecture du programme principal ........................................................................ 32
12.1.3 Algorithme simplifié du programme principal ............................................................. 33
12.1.4 Algorithme complexe du nouveau test électrique : FC34 (Post 4) ................................ 34
12.1.5 Principe de fonctionnement du programme de communication : FC55 ......................... 36
12.1.6 Adaptation d’une IHM de test manuel sous WinCC Flexible ......................................... 37
13. Validation et mise en œuvre du nouveau soft .............................................................. 39
13.1 Simulateur pour la visualisation du test en temps réel ........................................................ 39
13.2 Visualisation des tensions d’alimentation .......................................................................... 40
13.3 Contraintes techniques .................................................................................................... 42
13.3.1 Problématique ........................................................................................................ 42
13.3.2 Optimisation ........................................................................................................... 43
13.3.3 Cycle machine ........................................................................................................ 43
13.4 Conception et passage de leurre ...................................................................................... 43
13.5 Implémentation du nouveau test en Turquie ..................................................................... 44
13.6 Procédure interne de validation de l’action corrective ......................................................... 45
13.7 Mise à jour des documents internes ................................................................................. 45
13.7.1 Spécification qualité ................................................................................................ 45
13.7.2 Mode opératoire ..................................................................................................... 46
Suivi et revue de projet ...................................................................................................... 47
Conclusion .......................................................................................................................... 48

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Intégration d’un contrôle automatisé dans une station de
test électrique- Septembre 2013
1. Apports du projet et conclusions techniques ..................................................................... 48
2. Apports personnels de l’expérience .................................................................................. 48
Bibliographie ...................................................................................................................... 50
Glossaire ............................................................................................................................. 51
Sommaire des annexes ....................................................................................................... 52
Table des figures
Figure 1 : PHOTO DE LA STATION DE TEST ELECTRIQUE ........................................................................................... 7
Figure 2 : LES OFFRES « PRODUITS » LEGRAND®....................................................................................................... 8
Figure 3 : INTERRUPTEUR DE TYPE TUMBLER EN PORCELAINE ................................................................................ 9
Figure 4: INTERRUPTEUR DIFFERENTIEL .................................................................................................................. 10
Figure 6: DISJONCTEUR DE BRANCHEMENT ............................................................................................................ 10
Figure 5 : INTERRUPTEUR SECTIONNEUR ................................................................................................................ 10
Figure 7: COMMUTATEURS ..................................................................................................................................... 10
Figure 8: ENSEMBLES BOUTONS ............................................................................................................................. 10
Figure 9: RELAIS DIFFERENTIEL ................................................................................................................................ 11
Figure 10: ORGANISATION DU SERVICE QUALITE PRODUCTION DE STRASBOURG ................................................ 12
Figure 11: FORCES ET FAIBLESSES DU SERVICE QUALITE PRODUCTION ................................................................. 12
Figure 12: CONTACTEUR 16A/230V 1NO+1NF ........................................................................................................ 13
Figure 13: STRUCTURE INTERNE PRINCIPALE D’UN CONTACTEUR 25A/230V 3NO ................................................ 13
Figure 14: PLAGE D’OUVERTURE/FERMETURE (RECAPITULATIF CEI 60947-4-1) .................................................... 14
Figure 15: CONTACTEURS LEGRAND Figure 16: TELERUPTEUR LEGRAND .................................................... 15
Figure 17: POSTE D’ASSEMBLAGE CONTACTEURS 16A/25A ................................................................................... 15
Figure 18 : POSTE SIASUN DE TEST ELECTRIQUE ..................................................................................................... 16
Figure 19: POSTE TEST BRUIT DES CONTACTEURS DE PUISSANCE .......................................................................... 16
Figure 20: POSTE MARQUAGE LASER DES CONTACTEURS ...................................................................................... 16
Figure 21: POSTES DE TEST SUR LE PLATEAU DE LA STATION ELECTRIQUE ............................................................ 17
Figure 22: ANALYSE FONCTIONNELLE DE LA LIGNE TELE-CONTACTEUR ................................................................. 18
Figure 23: SCHEMA SADT DE LA STATION DE TEST SIASUN .................................................................................... 18
Figure 24: PRINCIPE DE TEST AVANT L’ACTION CORRECTIVE ................................................................................. 19
Figure 25: PRINCIPE DE TEST APRÈS APPLICATION DE L’ACTION CORRECTIVE ....................................................... 19
Figure 26: STRUCTURE MÉCANIQUE GLOBALE DU TABLEAU TOURNANT DE LA STATION DE TEST ....................... 20
Figure 27: CONCEPTION ET STRUCTURE MECANIQUE DU POSTE 4 DE LA STATION DE TEST ................................. 21
Figure 28: SOURCE D’ALIMENTATION ELGAR® CW 2500VA ................................................................................... 22
Figure 29: CALIBRE CONTACTEURS ET VALEURS DE TENSION EQUIVALENTS ......................................................... 23
Figure 30: LIAISON DE L’ALIMENTATION A DECOUPAGE DANS LA CHAINE D’INFORMATION ............................... 23
Figure 31: BASE DE DONNEES DB24 (COMMANDE SCPI) ........................................................................................ 24
Figure 32: SCHEMA DE L’ARCHITECTURE HARDWARE DE LA STATION DE TEST SIASUN ........................................ 25
Figure 33: CHAINE D’INFORMATION POUR LA MESURE ET LA SUPERVISION DU COURANT BOBINE .................... 26
Figure 34: REPRÉSENTATION D’UN MOT MÉMOIRE (SIEMENS S7) ......................................................................... 29
Figure 35: IMPRIME ECRAN DE LA CONFIGURATION HARDWARE DE LA CELLULE DANS STEP7 (PARTIE A)
IMPRIME ECRAN DE LA CONFIGURATION NETPRO DE LA CELLULE DANS STEP7 (PARTIE B).................................. 30