support soutenance pfe 11 juillet 2016 - emsi - siemens - université de bordeaux - iaii - spia

Développement d’une bibliothèque pour une CPU 400H redondante sous TIA Portal

Contribution au revamping des convoyeurs de phosphate à JORF LASFAR

Juillet 2016

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur de l’Ecole Marocaine des Sciences de l’Ingénieur (EMSI)FILIERE : INGENIERIE DES AUTOMATISMES ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE (IAII) ;

OPTIONS : AUTOMATISMES INDUSTRIELS

& Pour l’obtention du master 2 de l’université de Bordeaux SYSTEMES DE PRODUCTION INDUSTRIELS AUTOMATISES (SPIA)

Par : - KALLIDA Soufiane

- MORADI Achraf

Tuteur de stage : M.DRISSI Sâad Encadrant: M.NAJIMI Brahim

SOUTENANCE DU PROJET DE FIN D’ETUDES

Préambule

Passation des projet avec concurrence

Attribution au soumissionnaire après validation de la solution technique et harmonisation

2

Prix du matérielLes frais de chantier et

de la main d’oeuvreLe coût de l’ingénierieet du développement

Emmène

Coût globale du projet

Le développement des bibliothèques technologiques à caractère réutilisable et paramétrable réduit considérablement le temps de développement des projets d’automatisme et de supervision

Réduction : Puissant atout concurrentiel

= + +

Appel d’offres

Mieux disant

Rivalité entre les entreprises

Investissement dans la R&D

Performances égales

Moins disant

Grandes lignes de la présentation

Situation des propos et problématique

Solutions envisageables

Réalisation de la solution retenue

Mise en pratique sur un projet : Etude

Mise en pratique sur un projet : Réalisation

3






Organisme d’accueil Spécifications procédés Critère économi ProblématiqueContraintes tech Biblio

Est le représentant exclusif de la marque SIEMENS au Maroc depuis plus de 60 ans;

Opère principalement dans les domaines de l’électrification, de l’automatisation et de la digitalisation;

Compte parmi les fournisseurs de technologies à efficacité énergétique, qui contribuent à préserver les ressources.

SIEMENS S.A

SIEMENS S.A

HEALTHCAREINFRASTRCURES

ET CITIESENERGY INDUSTRY

La division INDUSTRY de SIEMENS S.A propose des solutions sur mesure pour les industriels en répondant aux spécifications de leurs procédés

4







Système d’automatisation

(API)

Système de conduite et de

supervision

Architecture typique

Pyramide CIM

REDONDANCE

Spéc

ific

atio

n e

n t

erm

e : Disponibilité

Temps d’immobilisation onéreux

Fonctionnant à surveillance réduite ou néante

Tolérance aux pannes

Offrant peu de possibilités pour la fonction maintenance

Processus à coût de redémarrage très élevé

5







Basic Controller Advanced Controller

S7-1200 S7-1500 S7-300 S7-400

Basic HMI Advanced HMI PC HMI

Key Panel Basic Panel Comfort Panel Mobil Panel PC Panel

Système d’automatisation

(API)

Système de conduite et de

supervision

Redondance 2 possibilités => HMI1 Possibilté => API

SERIE H

S7-400H COMFORT PANEL

S7-400H PC PANEL 6








S7-400H PC PANEL

Comfort PANEL Prix en Dh

SIMATIC HMI TP1500 COMFORT PANEL 25 462,08

SIMATIC WINCC COMFORT TIA PORTAL V13 LOGICIEL FLOATING LICENSE

6 453,76

Total 31 915,84

PC PANEL Prix en Dh

SIMATIC IPC677D, CORE i3 55 097,11

SIMATIC USB MOUSE FOR IPC 409,21

SIMATIC USB KEYBOARD 627,46

SIMATIC NET, S7-REDCONNECT, 26P1623 20 350,00

SIMATIC WINCC V7.0 FLOATING LICENSE 30 975,21

WINDOWS V7 LICENSE 864,71

Total 108 323,70

3 fois et ½

7


STEP7 : Les automates SIMATIC

WinCC : Les IHMs (Plusieurs variantes)

STARTDRIVE : Variateurs

SIMATIC

S7-400

SIMATIC

S7-300

SIMATIC

S7-1200

SIMATIC

S7-1500

Basic

Advanced

Mic

ro

2009 2013 2014

SIMATIC S7-400

SIMATIC S7-300

SIMATIC S7-200

SIMATIC

S7-1500

SIMATIC S7-1200

V10.5 V11 V12 V13 8






Base de données commune

20% petite application

70% grande application



STEP7

Les contrôleurs S7-400 sous TIA PortalExtrait du data sheet des COMFORT

Passerelle

9






Organisme d’accueil Spécifications procédés Contraintes éco ProblématiqueContraintes tech Biblio

Réduit considérablement le temps de développement

Cout de l’ingénierie et la disponibilité des ressources

Bibliothèques

10






Blocs pour la programmation

Blocs pour la supervision

Bib

lioth

èqu

e1

Bib

lioth

èqu

e2

STEP7 V5.5 WinCC V7.0

WinCC sous TIASTEP7 sour TIA

BES

OIN

STEP7 V5.5 WinCC sous TIA

Ces deux bibliothèques sont développées par la maison mère SIEMENS AG (Allemangne)


Exemple de la bibliothèque sous TIA Portal

11






La non intégration des automates S7-400H sous la dernière version de TIA Portal conduit à une incompatibilité logicielle avec les COMFORT Panel

De plus, les bibliothèques réduisant le temps de développement et le coût d’ingénierie n’existent pas pour la dite configuration

La configuration avec des COMFORT Panel économiquement optimum est abandonnée et remplacer par celle avec des PC Panel (Onéreuse)

L’offre soumis avec des PC Panel n’est pas la « moins disante » –Réduit la compétitivité

Développement de la bibliothèque appropriée + Passerelle


12











Passerelle Solution demandée Solution proposée

STEP7 TIA

Passerelle

Proxy Device

Solution intuitive

Soft

13

Passerelle Solution demandée Solution proposéeSolution intuitive

Relierles blocs programme de la

bibliothèque 1 aux blocs de supervision de la

bibliothèque 2

• Ce n’est pas les même variables• Pas la même structure des blocs

programme et blocs de supervision

14








Bib

lioth

èqu

e1

Bib

lioth

èqu

e2



BES

OIN



En se basant sur les blocs programme de la bibliothèque 1

développer des blocs d’affichagesimilaire en apparence à ceux

de la bibliothèque 2mais compatible avec les blocs

programme de la bibliothéque 1

Solution envisageable

Mise en œuvre pénible 15








Bib

lioth

èqu

e1

Bib

lioth

èqu

e2



BES

OIN


TIA

Proxy Device

32 plans configurablesNombre de plansNombre d’événements à gérer


• Illustration de la pénibilité : Bloc d’affichage analogique

3 semaines pour développer le bloc analogique 16







Adapter les blocs programme de la bibliothèque 2

sous STEP7 puis les lier aux blocs d’affichage de la bibliothèque 2

Solution envisageable

Nécessite la compréhension de la structure des blocs

17






STEP7

Proxy Device



Bib

lioth

èqu

e1

Bib

lioth

èqu

e2



BES

OIN


SCL sous STEP7 V5.5SCL sous STEP7 (TIA Portal)





Langage de programmation Principales difficultés lors de la réalisation Résultats


Avantages

Le langage SCL à évolué

Les blocs de la bibliothèque sont programmés en SCL : STRUCTURED CONTROL LANGUAGE

Correspond au littéral structuré (ST), langage de programmation évolué s’orientant vers PASCAL

Les algorithmes complexe, le traitement de structures complexes ainsi que les calculs se font plus facilement

Gain de temps important par rapport à la programmation avec CONT/LOG/LIST. Le nombre de ligne en langage SCL est généralement plus faible que dans les autres langages.

18

Bloc Nombre d’erreurs lors de la 1ère compilation

Analogique 705 erreurs

Moteur 630 erreurs

Digital 338 erreurs

Valve 551 erreurs

SimoDir 672 erreurs

SimoRev 730 erreurs

Langage de programmation Principales difficultés lors de la réalisation Résultats Avantages

Lecture de l’état d’un bit d’un mot

Temporisation : Retard/Avance à la montée

Type de variables supporté par TIA/STEP7

19







L’usage des masques : Lecture

OPdwCmd : XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXX.XXXXMasque : 0000.0000. 0000. 0100.0000.0000.0000.0000RESULTAT : 0000.0000. 0000. 0100.0000.0000.0000.0000

AND

L’accès au bit 20 par exemple du double mots OPdwCmd est direct :

Un détournement est imposéUtilisation des tableaux

Utilisation des masques :




TIA

STEP7

20










TIA

STEP7

• Usage de temporisation de type T_ON • Type de retour TIME

• Usage de temporisation de type S_ODT• Type de retour S5_TIME

Chronogramme de la fonction T_ON (TIA)Chronogramme de la fonction S_ODT (STEP7) 21










TIA

STEP7

22







STEP7

TIA

23







BLOCS PROGRAMMES SOUS TIA Portal

BLOCS PROGRAMMES SOUS STEP7

24






Langage de programmation Principalesx difficultés lors de la réalisation Résultats Avantages

Développement de la bibliothèque appropriée pour une configuration redondante avec un COMFORT Panel : Optimisation du temps de développement et ainsi le coût d’ingénierie

La configuration avec un COMFORT Panel est 3 fois et ½ moins cher qu’un la configuration exploitée jusqu’à aujourd’hui avec un PC Panel : Optimisation du coût du matériels

Avec la solution proposée de développer les blocs programmes au lieu des blocs d’affichage : nous avons terminé les blocs de l’ensemble de la bibliothèque avant les délais prévu

L’exploitation des blocs d’affichage existants permettra de satisfaire le client finale, puisque ce dernier ne voit que ces blocs d’affichage sur les écrans de supervision

25






Langage de programmation Principalesx difficultés lors de la réalisation Résultats Avantages

26






Conclusion - 1ère partie :

Objectif : Exploiter l’architecture matérielle (S7-400H et un comfort panel) performante sur le plantechnique, mais couteuse en terme de temps de développement nécessaire à sa mise en œuvre logicielle

• Passerelle entre STEP7 V5.5 et WinCC sous TIA Portal• Bibliothèque appropriée pour la configuration (S7-400H et un comfort panel)

Passerelle : Proxy Device

Bibliothèque : Adapter les codes SCL pour exploiter les blocs d’affichage qui sont d’une grande affinité

Contribution au revamping des convoyeurs de phosphates à JORF LASFAR :

Supervision des tableaux basses tensions du poste PR-BIS

27










Contexte


OfficeChérifien des Phosphates

Maitre d’ouvrage(MOA)

JESAProject

Management Office(PMO)

SIEMENS S.A

Maitre des œuvresélectriques et

d’automatismes(MOE)

CDC Liste des E/S Architecture Poste PR-BIS

28

29






Mécanique : Extension de

convoyeurs & Ajout des convoyeurs

Electrique : Construction d’un

nouveau poste PR-BIS

Augmenter la capacité

d'exportation de phosphate à

10 millions de tonnes par an

Contexte CDC Liste des E/S Architecture Poste PR-BIS

PJ2

Tableau MT

PJ3

10KV/660V

63KV/10KV

Tableau BT 660V Tableau BT 380V Tableau BT 220V

63KV/10KV

10KV/660V10KV/660V 10KV/380V 10KV/380V 10KV/220V

EclairageForce motrice + Eclairage Force motrice

Schéma unifilaire simplifié

30







Le cahier des charges de cette deuxième partie du PFE consiste à :

31

1. Etablir la liste des entrées/sorties des tableaux SIAVCON S8 des trois types de tensions BT : 660V – 380V et 220V à partir des schémas d’implantation fournit par les électriciens de SIEMENS.

2. Proposer une architecture de contrôle de ces tableaux à partir de liste des entrées/sorties, des spécificationsdes tableaux dé-brochables fournit par JESA et des rapports des réunions d’harmonisation.

3. Configurer l’architecture et établir les diagrammes contenant les blocs de ces tableaux BT,

4. Proposer et réaliser des écrans pour la supervision en exploitant la bibliothèque développée







Contexte Périmètre de la contribution CDC Liste des E/S Architecture Poste PR-BIS

Tiroir départ disjoncteur Tiroirs départ moteur

FDR FWD SSD DD

Départ pour l’éclairage

DEPART MOTEUR REVERSIBLE

DEPART DEMARREUR DEPART MOTEUR DIRET

Afficheurs SIMOCODE

32






Tableau d’implantation





Contexte


Périmètre de la contribution CDC Liste des E/S Architecture Poste PR-BIS

FDR

5 ETOR 1 ANA 1 STOR

Ret

ou

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arch

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Déf

aut

Posi

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Dis

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FWD

4 ETOR 1 STOR

Posi

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4 ETOR 1 STOR

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SSD

3 ETOR 1 STOR

Posi

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e

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me

nt

33

Type ETOR STOR EANAFDR 5 1 1FWD 4 1 0DD 4 1 0SSD 3 1 0

Les schémas unifilaires


FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

C1

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

C2

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

C3

Tableau BT 220V

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

C1

FDR

FDR

FWD

FWD

FWD

FDR

FDR

C2

FWD

FWD

FWD

FWD

FWD

FWD

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

C3

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

Tableau BT 380V

FDR

FDR

DD

FDR

1C2

FWD

FWD

DD

FDR

FDR

FDR

FDR

FDR

1C3

DD

FDR

FDR

1C4

DD

SSD

FDR

1C5

DD

SSD

1C6

FWD

FWD

FDR

FDR

FDR

FWD

SSD

1C7

FDR

FDR

FDR

FWD

SSD

FWD

1C8

FDR

FDR

FDR

FDR

FWD

DD

SSD

2C2

FWD

FDR

FDR

FWD

DD

SSD

2C3

FDR

FDR

DD

SSD

2C4

FDR

FDR

DD

FDR

DD

DD

FWD

2C6

FDR

FDR

FWD

SSD

FWD

2C7

FDR

FDR

FDR

FDR

DD

DD

FWD

FDR

2C8

FWD

FDR

SSD

2C1

DD

Tableau BT 660V

Type ETOR STOR EANAFDR 5 1 1FWD 4 1 0DD 4 1 0SSD 3 1 0

Tableau ETOR ANA STOR

660V 339 52 77

380V 151 32 32

220V 105 21 21

Totale : 830 variables

34







Spécifications CDC

BT ETOR ANA STOR

660V 339 52 77

380V 151 32 32

220V 105 21 21

« 20 % de réserve sur les cartes d’E/S »

Divisé par 8

Divisé par 32

« Les châssis déportés »

BT ETOR ANA STOR

660V 407 63 93

380V 182 39 39

220V 126 26 26

BT CTOR CANA CTOR TOT

660V 13 8 3 24

380V 6 2 5 13

220V 4 1 4 9

BT Nombre de châssis

660V 3

380V 2

220V 1

Divisé p

ar 10

Sans réservé Avec réservé Nombre de cartes

600 mm41 mm 59 mm

Réservé Technicien

500 mm

Largeur prenable pour les cartes

Largeur d’un tirroir50 mm

10 cartes

Parchâssis

35










Contexte


Périmètre de la contribution CDC Liste des E/S Architecture Poste PR-BIS

« 2 CPU redondants »CPU CPU 412-5H CPU 414-5H CPU 416-5H CPU 417-5H

Mémoire de

travail

intégrée

1MB 4 MB 16 MB 32 MB

Mémoireprogramme

« Terminal opérateur 15 pouce tactile »

SIMATIC HMI TP1500 COMFORT, COMFORT PANEL, OPERATION TACTILE, DISPLAY TFT WIDESCREEN 15",

6AV2124-0QC02-0AX0

36


S7-400H, 412-5H

SC

AL

AN

CE

X1

12

-2

SC

AL

AN

CE

X1

12

-2

SCA

LAN

CE

X1

12

-2

ET 200M PN

ET 200M PN

ET 200M PN

ET 200M PN

ET 200M PN

PSE 202U

ET 200M PN

660V

380V

220V

PSU

2

00

M

PSU

2

00

M

37











Configuration Programmation Supervision

38







39

FDR

SSD

FWD

DD

Bloc pour chaque tiroir en langage SCL


40






20 diagrammes

Chaque Colonne dans un diagramme CFC

Avantages CFC • Ingénierie• Graphique• Risques

Programmation SupervisionConfiguration

41







TP 1500

1200 pixels

80

0 p

ixels

760 pixels2200 mm

0,26 pixels1 mm

Tiroir Dimensions réelles (longueur/largeur)

en mm

Dimension sur l’IHMTP1500 en pixel

FDR (600,200) (156,52)

FWD (600,200) (156,52)

SSD (600,400) (156,104)

DD (600,700) (156,186)

42






Tableau Nombre de vues

220V 1 vue

380V 1 vue

660V 5 vues (14 colonnes)

3 colonnes1 vue


Tiroir

fermé

Bouton

réarmer

Voyants de

signalisation, retour

marche sens 1, retour

marche sens 2

Faceplatte

SimoRev

Disjoncteur embranché : cadre en vert Tiroir

ouvert

Bouton

réarmer

Voyants de signalisation,

retour marche sens 1 et

retour marche sens 2

activés

Faceplate SimoRev

Disjoncteur déconnecté : clignotement en rouge

Il est ainsi pour les faceplates DD et SSD ou nous exploitons le bloc SimoDir

Faceplate FWD – Etat 1 Faceplate FWD – Etat 2

Exploitation du bloc SimoRev dans la faceplate FWD de la bibliothèque que nous avons développée

43







Il est ainsi pour le tableau 220V et les 5 tableaux 660V

Tableau 380V Tableau 380V en mode RUN TIME

44






Conclusion

1ère partie : Développement d’une bibliothèque des blocs d’automatisme de bases pour une configuration redondante optimale

2ème partie : Contribution au revamping des convoyeurs de phosphate à JORF LASFAR

Contribuer à la compétitivité de l’entreprise pour les procédés redondants (Bibliothèque)

Travailler sur une problématique consistante

Etablir la liste des E/S des trois type de tableaux (220V – 380V et 660V), leur les implantations, concevoir l’architecture matérielle, programmer des blocs puis concevoir et réalisation es écrans de supervision (validés par le client)

La mise en service est en cours

Approfondir les connaissances sur les SIMATIC PLC et les SIMATIC HMI // Langage SCL + TIA Portal

Travailler sur un projet réel qui est en cours

Confronter une cahier des charges consistant, se conformer aux exigences du client à travers les rapports d’harmonisation

Apprendre le langage CFC + Exploitation de la bibliothèque

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Développement d’une bibliothèque pour une CPU 400H redondante sous TIA Portal en SCL

Contribution au revamping des convoyeurs de phosphate à JORF LASFAR

Juillet 2016

Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur de l’Ecole Marocaine des Sciences de l’Ingénieur (EMSI)FILIERE : INGENIERIE DES AUTOMATISMES ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE (IAII) ;

OPTIONS : AUTOMATISMES INDUSTRIELS

& Pour l’obtention du master 2 de l’université de Bordeaux SYSTEMES DE PRODUCTION INDUSTRIELS AUTOMATISES (SPIA)

Par : - KALLIDA Soufiane

- MORADI Achraf

Tuteur de stage : M.DRISSI Sâad Encadrant: M.NAJIMI Brahim

SOUTENANCE DU PROJET DE FIN D’ETUDES

48

Exploitation du phosphate au Maroc

TERMINUS PIPELINE EN

PROVENANCE DE KHOURIBGA

Stockage AMONIAC

Stockage SOUFFRE

Port JORFLASFR

StockagePHOSPHATES

4 unités de production

49

L’unité JORF LASFAR HUB

Hangar de 1 à 5(H1, H2, H3, H4

et H5)

Convoyeur Fx(F1,F2,F3 et F4 )

Convoyeur Ex(E1,E2,….E10 )

50

L’unité de stockage du phosphate

51

Objectif du projet

Prise le 07/04/2016 Prise le 07/05/2016

52

Stockage du phosphate le 07/04/2016 Stockage du phosphate le 07/05/2016

53

Etat futur du poste : Réaliser sous DIALUX

54

Architecture SNCC – Revamping des convoyeurs

55

TABLEAU BT SIVACON

Tableau SIVACON SIEMENS

56

Tableau BT OKKO

Tableau BT OKKON

57

S7-400H

Studio 500

58

S7-400H

Automation builder

Unity PRO

support soutenance pfe 11 juillet 2016 - emsi - siemens - université de bordeaux - iaii - spia

Engineering