UNIVERSITE DE PICARDIE JULES VERNE INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE DE L’AISNE DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET INFORMATIQUE INDUSTRIELLE 13, Avenue FrançoisMitterrand 02880 CUFFIES RAPPORT DE STAGE DE FIN D’ETUDES PRESENTE EN VUE D’OBTENTION DE DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE Réalisé par : BACHRI EL KASSIM Encadré par : CHRIFI L.EL ALAOUI Mohammadine EL BARAKA Année universitaire 2006/2007 REMERCIMENT Ce stage incontournable peut être l'occasion d'exprimer une gratitude sincère envers les personnes qui ont apporté une aide, une écoute ou simplement une chaleur gratuite et généreuse. Tout d’abord, je tiens à remercier Monsieur MARTIN COURTOIS, le directeur de l’usine d’Oujda de HOLCIM (MAROC) de m’avoir pourvu l’opportunité d’effectuer mon stage de fin d’études au sein de cette entreprise. Je tiens aussi à exprimer ma gratitude à Monsieur EL BARAKA MOHAMMADINE, mon parrain de stage et responsable du service Audit et Maintenance spécialisée de la cimenterie d’Oujda. Je le remercie vivement pour son encadrement de qualité, son omniprésence et son grand cœur. Je tiens à remercier M.CHRIFI L EL ALOUI, mon encadrant du stage et chef de département Génie électrique de IUT de L’AISNE pour le suivi du stage et les conseils pertinents qu’il m’a adressé. Je tiens à remercier vivement Madame EL HERRIF LAMIA, pour sa bienveillance et sa gentillesse. Je tiens à remercier plus particulièrement Monsieur ELBAKKAY BENYEKHLEF, pour son assistance technique et morale tout au long du stage. Je tiens aussi à remercier Madame RACHIDA SFAKAS, pour son assistance technique durant notre séjour de trois mois. Un grand merci pour Monsieur ERRAKHLI AHMED, Madame FATNA, Madame FATIHA RABHI pour l’aide qu’ils n’ont cessé de m’apporter pendant mon séjour à l’usine. Finalement, je tiens à remercier tout ceux qui ont contribué de près comme de loin à la réalisation de ce projet sous de bons auspices. [Tapez un texte] Page 2 TABLE DES MATIERES REMERCIEMENT…………………………………………………………………………………………….……………..Page 02 LISTE DES TABLEAUX ET FIGURES…………………………………………………….…....................Page 05 CHAPITRE I………………….………………………………………………………………………….. ……………..…...Page 08 1. PRESENTATION DE L’ENTREPRISE……………………………………………………………………..Page 08 1.1 Historique……………………………………………………………………………………………..…………………Page 09 a) Création de l’usine……………………………………………………………………………………….....Page 09 b) Développement de l’usine……………………………………………………………………………….Page 09 2. CIMENTERIE D’OUJDA…………………………………………………………………………………………..Page 10 2.1 Structure et Organigramme de Holcim d’Oujda……………………………………………………..Page 12 3. PROCEDE DE FABRICATION DU CIMENT……………………………………………………. …Page 13 3.1 Exploitation de la carrière…………………………………………………………………..……………………….Page 13 3.2 Concassage et stockage de la matière premières……………………………………………………………...Page 14 3.3 Broyage et séchage du cru……………………………………………………………………………….……………Page 15 3.4 Homogénéisation et stockage de la farine ……………………………………………………………………..Page 15 3.5 Cuisson de la farine………………………………………………………………………..…………………………. Page 16 3.6 Broyage ciment………………………………………………………………………………………..………………… Page 17 3.7 Stockage et expédition du ciment………………………………………………………………………………… Page 18 CHAPITRE II………………………………………………………………………………………………………………….Page 19 1. ROLE ET SITUATION D’UN SCC…………………..………………………………………………..Page 20 1.1Contexte concurrentiel et économique……………………………….……………………………...………..Page 20 1.2 Environnement Technologique……………………………….…………………………………………..……..Page 21 1.3 Principaux fonction du système automatisé……………….…………………………….…………………..Page 21 1.3.1) La mesure……………………………….……………………………………………………………………..Page 21 1.3.2) La surveillance……………………………….……………………………………………….……………..Page 22 1.3.3) La commande……………………………………………………………………..…….…………………..Page 22 1.3.4) La maintenance……………………………….……………………………………………………..……..Page 23 CHAPITRE III………………………………………………………………………………….…………….……………….Page 24 1. PRESENTATION DU SCC ADVANT OCS………………………………………………………..Page 25 1.1 Description des différents équipements…………………………………………………..…………………..Page 26 A/ Station de gestion et d’information IMS……………………..………………….…………………..Page 26 B/ Station de programmation ES……………………………………………………….…………………..Page 26 C/ Station d’opérateurs OS……………………………….…………………………………………………..Page 27 D/ Le Hardware de la station opérateurs………………………….………………….…………………..Page 28 E/ Le Software de la station opérateur………………………………..……………….…………………..Page 29 F/ Salle électrique S100………………………………….…………………………………………….………..Page 31 2. RESEAUX DE COMMUNICATION ENTRE SCC ADAVNT OCS……………….……..Page 33 2.1 Plan network TCP/IP……………………………….………………………………………………..……………..Page 33 2.2 Control network master bus 300…………………………………………….…………….…………..………..Page 33 2.3 Field Bus……………………………….………………………………………………………………..………………..Page 33 [Tapez un texte] Page 3 CHAPITRE IV………………………………………………………………………………………………………………….Page 35 1. EVALUATION DU SYSTEME ACTUEL………..…………………………………………………..Page 36 1.1 Niveau Hardware……………………………….………………………………………………………..…………..Page 36 A/ Technologie ancienne……………………………….……………………………………..………….…..Page 36 B/ Pièce de rechange et délais de livraison……………………………….……………………………..Page 37 1.2 Niveau Software……………………………………………………………………………..………………………..Page 37 A/ Historique……………………………….…………………………………………………………….………..Page 37 B/ Saturation de la mémoire…………………………………………………………………………………..Page 38 C/ Support Technique………………………………………………………………..…….…………………..Page 38 CHAPITRE V…………………………………………………………………………………………………………………….Page 39 1. CAHIER DES CHARGES ET OBJECTIFS A ATTEINDRE……………………………..…..Page 39 1.1 NIVEAU SUPERVISION……………………………………………………………………..…………………..Page 41 1.2 NIVEAU CONTROLE………………………………………………………..……………….…………………..Page 41 CHAPITRE VI………………………………………………………………………………………………………………..….Page 42 1. CHOIX DU MATERIELS ET SOLUSTION ROPOSE ET MIS EN OEUVRE….…..Page 43 1.1 ADVANT CONTROLER AC 450……………………………….……………………………..……………..Page 43 1.2 COMPTEUR D’ENERGIE……………………………….………………………………………………..……..Page 44 2. SOLUTIONS MIS EN ŒUVRE ……………………………………………………….….…………………..Page 47 2.1 Traitements des alarmes……………………………….…………………………………………………………..Page 47 2.2 Procédure de suppression des alarmes ……………………………… ……………………………………..Page 48 2.3 Description d’un exemple d’une liste des alarmes traitées……………………………………………..Page 52 2.4 Redimensionnement de la mémoire……………………………….…………………………………..……..Page 53 2.5 Procédure de redimensionnement de la mémoire……………………………..…….…………………..Page 53 2.6 Supervision de l’énergie électrique………….…………………………………………………………………Page 55 2.7 Liste des compteurs prévu pour la supervision…………………………………………………………….Page 57 2.8 Liste des besoins matériels établi avec les opérateurs……………………………………………………Page 57 3. CONCLUSION……………………………………………………………………………………….…………………Page 58 3.1Conclusion générale……………………………………………………………………..………..………….…..Page 58 3.2 Conclusion personnelle……………………………………………..…….….…………………..…………….Page 58 BIBLIOGRAPHIE………………………………………………………………………………………..………Page 59 4. ANNEXES………………………………………………………………………………………………..………….Page 59 4.1 Annexe A : Liste des compteurs prévu pour la supervision…………………………………………….…Page 60 4.2 Annexe B : Nombres de compteurs …………………………………………………………………………….….Page 61 4.3 Annexe C : Langage de programmation AMPL…………….…………………………………………………..Page 62 [Tapez un texte] Page 4 LISTE DES TABLEAUX ET DES FIGURES La répartition du capital social de HOLCIM MAROC (OUJDA) FIG : 1 page 11 L’organigramme de l’usine de Holcim à Oujda FIG : 2 page 12 Le procédé de fabrication du ciment à la cimenterie d’Oujda FIG : 3 page 18 La configuration du système de contrôle et de commande Advant OCS FIG : 4 page 32 Les communications entre le système Advant OCS et le procès FIG : 5 page 34 Besoin des matériels établis avec l’opérateur FIG : 6 page [Tapez un texte] Page 5 INTRODUCTION Ce rapport présente le travail effectué lors de mon stage au sein du service de maintenance Holcim Maroc, usine d’Oujda. Le sujet du stage est orienté vers une évaluation du système de contrôle et de commande de l’usine en vue de sa modernisation. Par conséquent, l’objectif du stage est double : découvrir, d’une part, les systèmes de contrôle et de commande des procédés industriels avec comme ligne directrice l’étude du système de contrôle commande Advant OCS de la société ABB, dressant, par la même occasion, un bilan de son état actuels, et proposer, d’autre par des solutions technique pour la modernisation. Ce stage répond à un réel besoin de la part de Holcim (Maroc). En effet, les systèmes de contrôle et de supervision sont très largement utilisés par les entreprises industrielles. Le contrôle et la commande efficaces des procédés de fabrication passent par la maitrise du système dont l’entreprise dispose. Plus particulièrement, il manquait à Holcim (Maroc) une connaissance précise des nouvelles technologies de communication et des logiciels de supervision. C’est dans le but répondre à ce besoin pointu qu’il nous a été proposé d’évaluer le système mis en service Advant Open Control System produit de la société suisse ABB. Il est donc important d pouvoir à tout moment savoir dans quelle mesure ce système est fort performant, si l’on veut recommander des fonctionnalités supplémentaires, une solution meilleure plutôt qu’une autre solution, tout en garantissant sa bonne intégration avec d’autres composants existants. La suite du rapport comprend une description brève de la société Holcim Maroc. En suite, la première partie constituera une description succincte du procédé de fabrication du ciment. Dans la suite il s’agite de présenter le système << Advant OCS >> en mettent l’accent par suite sur ses anomalies. Puis, un ensemble de taches réaliser au sein de l’usine pour son amélioration. [Tapez un texte] Page 6 ABSTRACT This report presents the work carried out during my internship within the service of maintenance Holcim Morocco, factory of Oujda. The subject of the training is directed towards an evaluation of the system of control and ordering of the factory for its modernization. Consequently, the objective of the training is double: on one hand, to discover the operating and control systems of the industrial processes which aims the study of the system of control Advant OCS of ABB Company In Addition To assess its state, on the other hand to propose technical solutions for its modernization. This training meets a real need of Holcim (Morocco). Indeed, the systems of control and supervision are very largely used by industrial companies. The effectiveness of the control and the order of the manufacturing processes depend on the mastery of the system the company has. More specifically, it missed in Holcim (Morocco) a precise knowledge of new technologies of communication and supervision software. It is with an aim of meeting this pointed need that it was proposed to us to evaluate the system brought into service Advant Open System Control, product of ABB. It is thus important to know constantly in what point this system is extremely powerful, if we want to recommend additional functionalities, a better solution rather than another solution, while guaranteeing its good integration with other existing components. This report includes a short description of the company Holcim Morocco. In addition, the first part will consists of a brief description of the manufacturing process of cement. The follow up of this report tackles a description of the system << Advant OCS >> laying the stress of its anomalies. Then, numbers of tasks achieved within the factory for its enhancement. [Tapez un texte] Page 7 CHAPITRE I PRESENTATION DE L’ENTREPRISE HOLCIM D’OUJDA (MAROC) [Tapez un texte] Page 8 1) PRESENTATION DE HOLCIM (MAROC) 1.1) HISTORIQUE a) Création de l'usine : Les ciments de l’oriental connues au début sous le nom de la CIMA (cimenterie maghrébine), a été crée après une convention algéro-marocaine en septembre 1972, mais suite à un conflit politique entre le Maroc et l’Algérie en 1976, ce dernier s’est retiré et le Maroc était obligé de combler la part investie par l’Algérie, afin de remplir les engagements pris avec les entreprises qui fournissent le matériel de construction d’une part, et pour limiter ’importation du ciment d’autre part. De ce fait, la dénomination CIMA s’est transformée en CIOR, le projet CIOR a été réalisé le 28 juin 1976 avec la participation de la banque internationale pour la reconstruction et le développement (BIRD), le fond arabe pour le développement économique et la islamique avec un capital initial de 90.000.000dhs. banque b) Développement de l’usine : Afin de satisfaire à des besoins croissants du marché, la CIOR a mis en service sa seconde cimenterie à RAS EL MA dans la région de Fès ayant pour capacité 600000 tonnes par an. Par ailleurs, deux centres de broyages et de distribution ont été ouverts à Fès et à Casablanca de capacité totale de 800000 tonnes par an. Le 15 Avril 2002, La CIOR devient Holcim (Maroc), ce changement de dénomination vient confirmer son appartenance au groupe international Holcim (ancien Holderbank Group ), groupe Suisse leader dans le domaine de la fabrication du ciment et du béton. D’une part, cette identité adoptée, suite à la privatisation, a contribué à une évolution satisfaisante des performances et des résultats financiers de groupe Holcim Maroc. D’autre part, Holcim Maroc s’est engagé à développer l’écoute et la formation des ses collaborateurs et à mieux prendre en considération les questions liées à l’environnement et l’ouverture sur la communauté. [Tapez un texte] Page 9 Concrétisant son engagement environnemental, Holcim ( Maroc ) a réalisé de nombreuses actions dont la réduction du taux d’émission de poussières à l’usine d’Oujda ainsi que la réalisation d’une installation pour les déchets solides dans la même usine. La sécurité n’échappe pas, en fait, elle constitue une priorité. Dans ce sens, des mesures et des outils de managements de la santé et la sécurité ont été mis en place au sein des usines d’Oujda, de Fès et du Centre de Nador dans le cadre du projet intitulé <<ASSALAMA>>. Les certificats officiels de conformité du Système de Management Intégré (SMI), de Qualité et de l’environnement aux standards ISO 9001 et ISO 14001 ont été obtenus en 2002, en 2003, en 2004 et en 2005. Ceci sert à garantir de façon continue la maitrise et la qualité des produits et des services de Holcim (Maroc). Holcim ( Maroc ) adopté, donc, un plan d’entreprise basé sur une vision faisant du développement durable, dans sa dimension environnementale et sociale, un pole vers lequel devra converger la dynamique du progrès. 2) CIMENTERIE D’OUJDA L’usine d’Oujda est située à 45 km à l’ouest d’Oujda à proximité de la route principale reliant Casablanca et Oujda et à 15 km de la localité d’El Aioun. Le choix d’un tel site est dû aux facteurs suivants : Abondance des matières premières en quantité et en qualité. Commodité d’alimentation en eau et en énergie électrique. Accès à la route et au chemin de fer. Qualité des terrains du point de vue fondation et écoulement naturel La superficie totale du site est de 171 hectares. L’effectif du personnel est de 157 y compris des ingénieurs, des cadres supérieurs, des employés et des ouvriers. La forme juridique du Holcim ( Maroc ) est une Société Anonyme de Droit Privé Marocain. Les activités principales au sein de la société sont la commercialisation et la production du ciment et des matériaux de construction. La raison sociale est Holcim (Maroc). Son capital social est de 421000.000 de Dirhams. [Tapez un texte] Page 10 La répartition du capital social est illustrée par la figure suivante : Repartition capital social de holcim Groupe Holcim suisse 14% 1% 51% 34% Actions en bourse Banque islamique Personnel Figure 1 [Tapez un texte] Page 11 2.1) STRUCTURE ET ORGANIGRAMME DE HOLCIM D’OUJDA Le groupe HOLCIM, compagnie mondiale des matériaux de construction Le groupe exerce ses activités dans le ciment, les bétons et granulats, les plâtres, les produits de spécialités et dans les bios activités. Il occupe une place importante sur le marché mondial du ciment avec 57 usines réparties dans plus de 15 pays. L’organigramme de l’usine de Holcim à Oujda se présente comme suit : DIRECTEUR D’USINE ASSISTANTE DE DIRECTION CHARGEE DES DONNEES TECHNIQUES & CODIFICATION HAC RESPONSABLE MOYENS GENERAUX RESSOURCES HUMAINES RESPONSABLE PROCEDE CLINKER RESPONSABLE CONTROLE QUALITE RESPONSABLE PROCEDE CIMENT RESPONSABLE AUDIT ET MAINTENANCE SPECIALISE RESPONSABLE PREPARATION MATIERES ET BROYAGE CRU RESPONSABLE CUISSON RESPONSABLE BROYAGE CIMENT RESPONSABLE EXPEDITIONS Figure 2 Cette hiérarchisation prend en considération les différentes étapes de la fabrication du ciment ainsi que les fonctions de contrôle et de qualité et de logistique [Tapez un texte] Page 12 3) PROCEDE DE FABRICATION DE CIMENT En partant de l’extraction des matières premières jusqu’à l’obtention du ciment, ce processus de fabrication nécessite l’existence de plusieurs service s’occupant chacun d’une ou plusieurs tache. A la cimenterie de Holcim à Oujda, le procédé de fabrication repose sur la voie sèche intégrale. L’alimentation du four se fait directement sous forme de farine sèche. Les matières premières sont constituées de calcaire et d’argile dont les carrières se trouvent à proximité de l’usine afin de faciliter le transport et réduire les couts qui en découlent. Le calcaire est utilisé comme matière première principale à un taux moyen de 78 tandis que l’argile est utilisée comme matière première secondaire à un taux moyen de 22 %. ETAPE DE FABRICATION DE CIMENT En général, le ciment est élaboré à partir d’un mélange de 80% de calcaire, et 20% de l’argile et minerai de fer. En effet, les types du ciment produits par Holcim sont : CPJ 35 (résistance élastique=35MPa) qui représente 70% des ventes et il est conçu pour les constructions en béton armé. CPJ 45(résistance élastique=45MPa) qui représente 30% des ventes du ciment et il est utilisé pour les grands ouvrages. CPA 55(résistance élastique=55MPa) il est utilisé dans les travaux de grande masse. Ces différents produits sont vendus soit en sac soit en vrac. 3.1) Exploitation de la carrière: Concasseur primaire et secondaire Carrière [Tapez un texte] Page 13 Les matières premières sont extraites de deux carrières ; l’une –située à proximité du concasseur principal (800 m) – donne du calcaire (matière riche en chaux) que l’on extrait par des explosifs ; l’autre – située à 7km de l’usine – donne de l’argile (matière riche en silice, alumine et fer) que l’on expédie par des camions vers le concasseur. Les matières d’ajout sont: Le gypse, extrait d’une carrière située à 60 km de l’usine, son rôle est de régulariser le temps de prise du ciment Le tuf une matière très fragile, est spécialement utilisée pour la fabrication de CPJ45 spécial La pouzzolane, une matière volcanique. 3.2) Concassage et stockage des matières premières : Après l’extraction, les matières premières, notamment le calcaire et l’argile, subissent un concassage dans des proportions bien déterminées afin de réduire la taille des matériaux bruts et assurer un mélange répondant à des caractéristiques chimiques précises et obéissant à des normes de dosage. Pré homogénéisation Tour d’échantillonnage Cette opération est assurée par un concasseur situé à 950 mètres de l’usine et dont le débit horaire est de 1200 tonnes. L’alimentation du concasseur en calcaire et en argile se fait séparément à l’aide des trémies, d’un alimentateur vibrant et d’un alimentateur à tablier métallique. [Tapez un texte] Page 14 Les pourcentages de deux matières dans le mélange, constitue à l’intérieur du concasseur, sont contrôlés par un système de dosage et de régulation. A l’issu du concassage, le mélange dit cru acheminé vers le tas de stockage de l’usine moyennant une bande transporteuse de 850 mètres de long dans le but de permettre la marche permanente du processus de fabrication du ciment, puis il transite de la matière, avant d’être pré homogénéisé et stocké. Le stockage se fait dans un parc à l’aire libre, suivant deux tas longitudinaux de capacité unitaire de 45000 tonnes grâce à un chariot déverseur. Ce mode de mise en stock assure une pré-homogénéisation avancée de la matière La reprise de la matière stockée est garantie par une roue-pelle afin d’alimenter les différents trémies de dosage par l’intermédiaire d’une série de convoyeurs à bande. Dés ce stade, les installations se présent sous forme de deux ligne de production identiques conçues ainsi de manière à assurer une souplesse au niveau de l’exploitation et l’entretien. 3.3) Broyage et séchage du cru L’opération de broyage s’effectue dans deux broyeurs de débit horaire chacun d 140 tonnes. Chaque broyeur est muni d’un séparateur statique qui récupère les grains insuffisamment broyé et d’un système de séparation entre gaz et matière composé des cyclones et des filtres à manche. En fait, la récupération du produit broyé appelé farine se fait à 90 % environ dans es cyclones et le reste dans les filtres à manches. Les gros granulés sont réintroduits à l’entrée jusqu’à l’obtention de la finesse voulue. En outre, ces broyeurs permettent de sécher la matière concassée grâce à une partie des gaz aspirés du four. A la sortie du broyeur, la température est de l’ordre 110° C. 3.4) Homogénéisation et stockage de la farine A ce stade, la farine provenant des broyeurs est transportée, à l’aide des vis, des aéroglisseurs et des élévateurs pneumatiques vers deux silos d’homogénéisation de capacité globale de 12000 [Tapez un texte] Page 15 tonnes. Avant d’alimenter les deux fours, la farine est stockée dans quatre silos de capacité totale de 16800 tonnes. Ces silos sont équipés des systèmes de fluidisation et d’extraction 3.5) Cuisson de la farine La cuisson de la farine revêt une importance primordiale dans la fabrication du ciment car elle peut influencer immédiatement la qualité du produit fini. Ainsi, les lignes de cuisson forment le cœur de l’usine vu leurs installations et les couts d’entretien et de combustible qu’elles engendrent. Chaque ligne comporte une tour de préchauffage, un four rotatif comportant un refroidisseur à ballonnets. Tour de préchauffage : C’est une tour d’échange thermique, (dite tour DOPOL), constitués de quatre étages à neuf cyclones parcourus par deux courants des sens opposés. La farine est introduite en tête de la tour grâce à un élévateur à godets. La matière circule à contre courant avec les gaz chauds montants du four le long de la tour. Cette opération qui consiste en un chauffage progressif de la matière s’accompagne d’une évaporation de l’eau libre et de constitution des argiles. Four rotatif La farine provenant de la tour DOPOL poursuit son parcours dans le four rotatif dont le débit est de 1800 tonnes par jour. C’est au cours de cette étape que s’effectuent des transformations essentielles de la matière. Au sein du four rotatif, on distingue trois zones : La zone calcination appelée aussi de transit C’est la zone située à l’entrée du four, la décarbonations de la farine ayant débutée au niveau de la tour DOPOL s’achève dans cette zone. La zone de cuisson ou de clinkérisation. [Tapez un texte] Page 16 C’est la zone la plus chaude du four rotatif. En effet, la température de cette zone peut dépasser 1500° C, ce qui donne naissance à des transformations physico-chimiques occasionnant ainsi un produit artificiel de couleur verdâtre dit clinker. L’énergie nécessaire aux réactions est fournie par la combustion du charbon et des pneus déchiquetés. En plus, la progression de la matière est assurée par l’inclinaison et la rotation du four. La zone refroidissement : Après la cuisson de la farine, une étape cruciale est le refroidissement du clinker qui est décisive dans la qualité du clinker produit. Ainsi, le clinker doit refroidi brusquement. Le système de refroidissement comprend neuf ballonnets fixés à la périphérie extérieure du four et quatre ventilateurs. Ainsi, le clinker est réparti sur les ballonnets et subit un refroidissement grâce à l’air frais ambiant. En suite, le clinker de granulométrie supérieur à 30 mm est concassé dans des concasseurs propres. Le clinker produit est acheminé vers deux silos métalliques de stockage de 20000 tonnes de capacité totale. Le stockage du clinker peut se faire également à l’aire libre. 3.6) Broyage du ciment : A l’issu du refroidissement, le clinker produit et repris et mélangé avec les différents ajout tel que le gypse, les pouzzolanes et le calcaire. Ainsi, les pourcentages de ces ajouts déterminent la qualité du ciment. Les silos et les trémies de stockage sont équipés d’un système d’extraction et de dosage pour régler l’alimentation correcte de ces matières en poids. Silos de stockage du ciment Broyeur ciment L’opération de broyage s’effectue dans des broyeurs de 160 tonnes de débit horaire, comprenant chacun deux chambres (chambre de préparation et chambre de finition), Séparées par une cloison. Chaque ligne de broyage comporte également un séparateur statique et deux turbos séparateurs qui assurent respectivement le dépoussiérage, en récupérant le ciment et ventilant les gaz grâce à un électro filtre, et la réinjection des particules insuffisamment broyées. [Tapez un texte] Page 17 3.7) Stockage et expédition du ciment L’expédition du ciment se fait en sacs ou en vrac, par route ou par envoie ferrée. Les différents types de ciment sont envoyés dans des sacs de cinquante kilogrammes. Par contre, les camions et les wagons citernes transportent le ciment extrait directement à partir des silos. En fin, le clinker peut être également expédié moyennant un dispositif de chargement La figure résume le procédé de fabrication du ciment à la cimenterie d’Oujda Figure 3 [Tapez un texte] Page 18 CHAPITRE II ROLE ET SISTUATION D’UN SYSTEME DE CONTROLE ET DE COMMANDE [Tapez un texte] Page 19 1) ROLE ET SITUATION D’UN SCC Le rôle d’un système de contrôle et de commande est de substituer l’homme, dans une activité donnée, dans les systèmes ou l’homme représente la partie commande. Par conséquent, l’automatisation permet d’améliorer les conditions de travail et la productivité des entreprises. Un tel système a pour objectif principale l’ordonnancement des tâches ainsi que l’acquisition, l’archivage et l’impression des différents informations et données nécessaire à l’exploitation. La gestion de la sécurité des équipements et des personnes sur l’installation est également confiée au système automatisé. En d’autres termes ces systèmes permettent le contrôle continu et automatisé du fonctionnement d’un atelier ou d’une usine entière en garantissent les fonctions d’acquisition, de régulation et de mesure des données. En plus, ils assurent la détection et l’enregistrement des événements, des changements d’états et des anomalies pour prendre, selon le mode de défaillance, la décision adéquate. 1.1) Contexte concurrentiel et économique La technologie du contrôle-commande est actuellement utilisée dans la quasi-totalité des systèmes industriels, petits ou grands. De fait, un système de contrôle-commande peut être plus ou moins sophistiqué selon le but recherché et selon l'importance de l'installation concernée. Les techniques liées au contrôle-commande des grands systèmes sont des techniques éprouvées, utilisées et mises en œuvre depuis déjà plusieurs dizaines d'années. Malgré cela, une réflexion approfondie reste nécessaire pour identifier précisément quelles parties d'un système doivent être commandées, quelle précision cette commande devra avoir, et surtout quelle sera la répercussion économique sur l'entreprise d'une telle implantation. Selon que l'on cherche une rentabilité à court ou à long terme, la complexité, la qualité et l'étendue du système de commande ne seront pas les mêmes et devront être fixés après une phase de réflexion. En pratique, pour les grands systèmes, seule la dernière méthode est utilisée car elle présente une grande fiabilité de fonctionnement. Son coût de mise en œuvre varie en fonction de l'importance du système et des performances de commande désirées, allant de quelques [Tapez un texte] Page 20 dizaines de milliers de francs pour un système peu complexe à plusieurs millions de francs pour un très gros système à commander suivant certaines contraintes : optimisation du temps de réponse, minimisation de l 'énergie consommée, etc. 1.2) Environnement technologique Technologies concurrentes : Il n'existe pas de technologie concurrente au contrôle-commande. Les techniques de détection et de localisation de défauts permettent de faire du contrôle-commande d'excellente qualité car elles imposent une modélisation très pointue du système considéré. Toutefois, elles ne peuvent être considérées comme technologies concurrentes car elles ne répondent pas à un même besoin et leur mise en oeuvre est nettement plus onéreuse que la mise en œuvre d'un système de contrôle-commande. Evolutions technologiques : L’évolution technologiques visent essentiellement à augmenter la robustesse des systèmes de contrôle-commande, c'est à dire à leur permettre de continuer à fonctionner dans le cas d'une dégradation physique d'un ou de plusieurs éléments constitutifs du processus commandé. Pour ce faire, le but est d'établir des principes de commande robuste, aussi appelée commande adaptative, prenant en compte les variations possibles d'un modèle établi. Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation des systèmes experts, de technique à base de logique floue ou encore à l'aide de réseaux de neurones en modifiant en temps réel les paramètres du modèle utilisé. 1.3) Principe fonctions du système automatisé Pour assurer l’automatisation des procédés industriels, les systèmes de contrôle de commande remplissent les fonctions de mesures, de surveillance, de commande et de maintenance. 1.3.1) La mesure : La nouvelle technologie offre des équipements de mesure permettent l’acquisition et la transmission des données qui servent à l’analyse du fonctionnement des installations via des capteurs intégrants des émetteurs de signaux. Ces équipements sont conçus de sortes à pouvoir [Tapez un texte] Page 21 résister à des environnements sévères termes de vibrations, de températures et de changements climatiques La qualité de la mesure est liée à la qualité du capteur-transmetteur. Les capteurs doivent être régulièrement étalonnés. On vérifiera notamment que l'information fournie par le capteur correspond à la mesure effectuée. Cette vérification intervient avec une périodicité d'autant plus fréquente que la mesure est sensible pour la qualité de la production ou pour la sécurité de l'installation. Les principales mesures portent sur la température, le débit, le niveau et la pression. 1.3.2) La surveillance : La surveillance des installations et primordiale pour la sécurité du personnel et des équipements. Le système de contrôle commande doit assurer cette surveillance et c’est l’exploitant qui veille à ce que le système de surveillance soit plus performant possible. La fonction de surveillance consiste à reconnaître et indiquer, dans le plus bref délai, et avec certitude, les anomalies de fonctionnement et de comportement ou en d’autres termes les défaillances, à partir des informations recueillies ou disponibles sur le système comme les mesures ou l’historique. Dans ce sens, la supervision d’avère le moyen le plus efficace pour effectuer le contrôle à distance. Ce système permet la prise en conscience instantanée de tout incident et offre la possibilité d’alarmes préventives et d’automatismes de réaction. 1.3.3) La commande La commande constitue l’axe principal d’un système automatisé. En effet, grâce à la commande à distance il est possible de gérer le fonctionnement de n’importe quelle installation, en fonction des exigences et des besoins requis, depuis une salle de contrôle. La commande en mode distant présente les avantages suivants : Démarrer ou arrêter le procédé industriel. Gérer le fonctionnement des équipements de l’unité automatisée. Garantir la précision de fonctionnement Réduction des couts de productions et de maintenance Assurer la sécurité pour les taches présentant des risques. Réduire l’effectif [Tapez un texte] Page 22 1.3.4) La maintenance La maintenance est devenue un thème omniprésent au cours de ces dernières années. Dans les nombreuses offres de produits et services proposés par les grandes sociétés européennes et américaines, ainsi que dans les revues techniques, ce sujet est toujours présenté comme l’enjeu majeur présent et futur de la gestion des entreprises et de leur maintenance. L’aide au diagnostic et à la maintenance a été pendant plusieurs années limitées aux messages de l’automate permettant simplement d’orienter l’opérateur. Par la suite, les constructeurs ont mis en place de l’assistance téléphonique permettant un diagnostic qui, étant réalisé « à l’aveugle » reste limité aux petites pannes. Grâce à l’évolution des nouvelles technologies, notamment celle des réseaux industriels, des systèmes automatisés et de l’instrumentation intelligente, le diagnostic et la maintenance sont devenus réalisables à partir des postes se trouvant dans la salle de contrôle. A part ces informations, il existe des dispositifs et des systèmes protecteurs qui doivent protéger l’installation contre les dommages, préserver sa stabilité et garantir sa sécurité. Pour mieux employer le système de protection, les dispositifs de sécurité doivent se déclencher en cas de fonctionnement défectueux en transférant des signaux de commande dans le temps le plus court possible. [Tapez un texte] Page 23 CHAPITRE III PRESENTATION DU SYSTEME DE CONTROLE ET DE COMMANDE ADVANT OCS [Tapez un texte] Page 24 1) PRESENTATION DU SCC ADVANT OCS Comme toute installation industrielle, l’usine de HOLCIM à Oujda requiert des moyens pour contrôler, commander et surveiller le procédé de fabrication du ciment ainsi que les équipements associés. Ces dispositifs de contrôle et de commande sont conçus pour répondre à des spécifications imposées par des contraintes du type de procédé, des règles de normalisation et enfin des conditions d’exploitation. En ce qui concerne le processus, le dispatching de l’installation engendre des contraintes de natures différentes. Pourtant elle assure en commun la garantie de la sureté du fonctionnement de l’installation en assurant également la qualité du produit fini. Donc, Les opérations d’acquisition des informations, de contrôle et de supervision doivent être quasi-continues. Pour ce qui est de la normalisation, Les exigences très fortes sur les équipements électriques permettent de protéger les individus contre les accidents. Finalement, concernant l’exploitation, le système de contrôle et de commande doit tenir compte de la sécurité des machines et de l’installation entière. Bref, le système automatisé doit garantir un fonctionnement fiable en préservant la sécurité des personnes et des dispositifs. Par conséquent, le choix du système devait prendre en considération ces contraintes variées. Afin de moderniser son système automatisé basé sur le reliage, la cimenterie de HOLCIM à Oujda (CIOR à l’époque, en 1997) a opté pour le système Advant OCS : Open Control System de la société suisse ABB. [Tapez un texte] Page 25 1.1) Description de différents équipements Le système ADVANT OCS ‘ SYSTEME DE CONTROLE OUVERT’ est un système de supervision et de contrôle et de commande intégré et distribué qui se présente comme l’indique la figure. Ce système d’automatisation industrielle est composé d’une station de programmation ‘’ES : Engineering Station ‘’ des stations d’opérateurs ‘’OS : Operator Station ‘’, des automates programmables ‘’AC : Advant Controller ‘’, des armoires ‘’ S 100 ‘’ composées des cartes d’entrées et de sorties logiques et analogiques et enfin des bus de communication. A/ Station de gestion et d’information : « IMS» L’IMS utilise la station série 100 basée sur des PC compatible IBM travaillant sous MS-DOS et MS-Windows 3.X. Elle permet de stocker une large gamme de données : Informations spécifique au processus, données statistiques sur le fonctionnement de différentes parties du processus… etc. Ces données seront utilisées par exemple pour l’optimisation de fonctionnement de l’usine. Avec cette station, il est pratiquement impossible d’intervenir directement sur le déroulement des séquences du processus. B/ Station de programmation : « ES » La station de programmation utilise principalement le langage de programmation AMPL (ABB Master Pièce Langage). Elle permet de : Développer des programmes Charger des circuits et des « circuits types » Se connecter en On-line avec le processus Configurer les bus La programmation peut se faire à partir de la station de programmation soit en Off-Line ou en on-line .l’automatisation d’un atelier commence par le dessin des Flow Sheets avec le logiciel Autocad, l’établissement des listes des consommateurs (moteurs, registres, vannes …etc.) et les listes des entrées et de sortie codifiées (code HAC : Holderbank Active Code). Ensuite, la liste des allocations des consommateurs (CAL List) servent pour lien entre le travail sous Excel et l’application Builder, un ensemble de programmes de contrôle et de commande du processus est réalisé grâce à l’application Builder. Ces programmes sont appelés de PC-programs (Process Control Programs). Ce type de programmation se fait en Off-line avec le logiciel Function Chart Builder. Dans ce cas, la [Tapez un texte] Page 26 station de programmation (ES) ne communique pas avec le processus et ignore l’état de l’automate (Advant Controller) auquel elle est connectée. Enfin, ces programmes sont chargés et activés dans les automates programmables (Advant Controller). La modification des programmes en On-line, c’est-a-dire sans arrêter les automates et le procédé, se fait avec le logiciel On Line Builder. Une telle modification est prise en compte dans un temps inferieur ou égal à la durée de scrutation des programmes contenus dans l’automate. L’ensemble des PC-programs communique avec le processus pour la lecture des entrées et des sorties via une base de données ‘’Data Base’’. La figure suivante illustre le rôle de la base de données. C/ Station opérateurs : « OS » AS 520i OS ALARM HARDCOPY DAT TCP/IP MB300 Transceiver L’OS utilise l’Advant Station AS520 basée sur les station de travail HP 9000/700 de Hewlett-Packard travaillant sous le système d’exploitation UNIX. L’AS520 peut soutenir 2 écrans de haute résolution (1280*1024) permettant ainsi de contrôler deux sections de l’usine à la fois. La manipulation au niveau de la station OS est rendue simple grâce au système X Windows et OSF/MOTIF de gestion des fenêtres. [Tapez un texte] Page 27 Cette station permet de : Créer et transférer des images entre différente station opérateurs Contrôler manuellement n’importe quel objet (moteur, vanne…) Recevoir la liste des événements et alarmes provenant du processus Avoir des alarmes externes Configurer uniquement on On-line les automates (Advant Controllers) Voir l’état du système : l’état des nœuds, des connexions des périphériques des Entrées/Sorties … etc. D/ Le hardware de la station opérateur La station opérateur est équipée d’une station de travail HP 9000/700 UX de Hewlett Packard travaillant sous le système d’exploitation UNIX comprenant : Un clavier spécial Deux écrans Une souris pour naviguer sur écran Un trackball qui en plus des fonctions de la souris, permet de donner les consignes pour des entrée analogiques…. Une imprimante d’enregistrement des alarmes et des événements Un dispositif de back up centralisé utilisant un DAT-Drive. C’est appareil n’est disponible que sur une seule station opérateur. Une imprimante hard copy en couleurs connectée au réseau TCP/IP [Tapez un texte] Page 28 E/ le software de la station opérateur L’ensemble des logiciels mis en œuvre offre à la station opérateur une grande souplesse dans l’utilisation grâce à la manipulation des fenêtres. AdvaCommand : Il regroupe les logiciels de base suivants : a) User Interface : Interface utilisateur Le User permet de : Visualiser le processus Visualiser les objets Visualiser les courbes d’évolution des paramètres du processus Passer en mode contrôle manuel pour commander les actionneurs process, ou forcer des entrées ou des sorties….. du Event and Alarms: L’Event and Alarms permet de : Voir l’état du processus Faire apparaitre sur écran la dernière alarme non acquittée Donner la liste de tous les évènements (et alarmes) survenus lors du fonctionnement du processus Acquitter les défauts à partir de l’écran Mettre en service une alarme externe (klaxon) Grouper les alarmes System Status : Le system status permet de faire un diagnostique continu des Advant Controllers (automate). L’Advant Command regroupe également des logiciels en option : Process Sectionning : Permet une division de l’installation (process) en sections, ceci pour pouvoir configurer les alarmes et les événements distinctement pour chaque section. Cette configuration permet d’activer ou désactiver : [Tapez un texte] Page 29 le stockage des alarmes et des événements l’affichage sur écran des alarmes et des événements l’impression des alarmes et des événements les alarmes externes Advant Build : Il regroupe les logiciels suivants qui sont tous en option : Display Builder Permet de crée les images qui représenteront l'usine sur la station opérateur. Ces images contiennent des éléments statiques tels qu'un broyeur, filtres etc.et des éléments dynamiques tels que moteurs, broyeurs, vanne etc. Les images crées doivent respecter certains standards. Le display installer Après la création d'une image il faut établir le lien entre le process et les éléments dynamiques de cette image. Ceci veut dire que l'image doit refléter l'état des consommateurs du process. Pour avoir ce cas de figure il faut obligatoirement installer l'image sur la station opérateur en question en utilisant ce logiciel. Le display transfert : une image peut être crée sur une station opérateur puis transférée sur une autre station opérateur pour être ensuite installée sur cette dernière. Cette souplesse est rendue possible grâce à ce logiciel. Centrel Backup Permet de faire des sauvegardes de sécurité du contenu des mémoires des Advant Controllers. Le ON-LINE Builder Permet de modifier les PC-programs en On-line. L’architecture de l’Advant OCS est une architecture classique à trois niveaux : Le niveau terrain (niveau 0) constitué des capteurs et des actionneurs. Le niveau contrôle (niveau 1) composé des automates programmables. Le niveau supervision (niveau2) constitué des ordinateurs. [Tapez un texte] Page 30 En fait, les équipements de terrain sont câblés au niveau des salles électriques, les automates de contrôle se trouvent dans la salle d’ordinateurs enfin les moyens de supervision se situent dans la salle de contrôle. Le système Advant OCS (Système de Contrôle Ouvert) est un système informatisé de contrôle, de commande et de supervision présentant les avantages d’intégration et de distribution des données aux différentes composantes. De plus, son ouverture assure sa compatibilité avec d’autres technologies. F /Sales électriques S100 Les panneaux (entrées et sorties déportés) se situant dans les salles électriques constituent l’interface entre les Advent Controllers et le procédé. Ils assurent le lien entre le système de contrôle et les équipements de terrain. Il s’agit d’un ensemble de cartes pour lesquelles les entrées et les sorties son câblées via des bornes de connexion (borniers). Les cartes d’entrées et de sorties (généralement 16 ou 32 entrées ou sorties) peuvent être analogiques ou logique (Tout ou Rien) suivant le type de capteur traités (sondes de température, fin de course). Les cartes d’entrés sont utilisées pour brancher des capteurs et des boutons poussoirs .Par contre, les cartes de sorties servent pour actionner les moteurs, des registres des vannes et des appareils électrique divers. De plus les entrées et les sorties analogique peuvent être en courant (Standard 4-20 mA) ou (en tension (0-10 v ou 0-5 v). Le processus de recueil de l’information utilise des capteurs de pression, des sondes de température, des capteurs de débit, de niveau et des capteurs de fin de course. Le traitement est d’ordre logique ou analogique. Ces informations des capteurs sont véhiculées aux cartes contenues dans les panneaux à l’aide des câbles électrique. [Tapez un texte] Page 31 La figure suivante présente la configuration du système de contrôle et de commande Advant OCS : CONFIGURATION DU SCC à HOLCIM TC P/IPB us Node 3 Node 4 Alarm s Node 5 Alarm s Imprim.couleur Node6 Node 7 Master Bus300, Net 11 AC 90 AC 32 AC 42 AC 52 AC 31 AC 41 AC 51 Test B. Cru2 Four2 B. Ciment2 B. Cru1 Four 1 B. Cim .1 E.F 2 StockClinker B. Cim ent2 E.F 1 B. Charbon1 Homo1&2 B. Charbon2 Stock. Cim .1&2 B. Cru1 Figure 2 B.Cim ent1 FIG4 Configuration de l’Advant Open Control System [Tapez un texte] Page 32 2) Réseau de communication entre le procède et le système Advant OCS Les communications jouent aujourd’hui un rôle essentiel dans l’automatisation industrielle .En effet, elles sont indispensables pour véhiculer les informations nécessaires à la gestion fiable et efficace de toute installation. L’organisation hiérarchique du système de contrôle et de commande en trois niveaux permet une souplesse et une autonomie de contrôle de chaque niveau. Les différents niveaux et les entités d’un même niveau communiquent à travers des réseaux. Pour le système d’automatisation, les réseaux sont essentiellement de trois types : 2.1) Plan network (TCP/IP) Ce réseau assure l’interconnexion entre la station de programmation, les ordinateurs externe au système et les différentes stations de supervision (station d’operateur).le protocole de communication utilisé est le TCP/IP (Transmission control Protocol/Internet Protocol). Ce protocole utilisé sur internet consiste en une suite de protocole représentent la façon dont les ordinateurs communiquent. Pour ce faire, il se base sur l’adressage IP ; l’acheminement des paquets de donnés se fait grâce à l’attribution d’un unique adressage IP à a chaque machine. Ce protocole assure une segmentation des messages en paquet. 2.2) Control network (master bus 300) Les stations d’operateur (OS) et les automates (AC450) sont interconnectés par un réseau industriel Master Net.il est constitué d’un bus de communication (Master bus 300) entre les différents nœuds du système. Le master bus 300 assure une communication série, synchrone en mode half duplex, et il est conforme à la norme IEEE 802.3 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Détection). Le contrôle d’accès au canal est réparti entre tous les nœuds. 2.3) Field bus Il est constitué d’un ensemble de fibres optiques et de modems utilisés pour interconnecter les automates programmables AC450 et les cartes électronique d’entrées et de sortie se trouvent dans les panneaux S100 des salles électriques. Les données d’acquisition sont acheminées vers les automates de contrôle en passant par ces cartes d’entrées et de sorties. Les signaux de [Tapez un texte] Page 33 transmission ou de réception attaquent des modems optiques dont le rôle est de convertir ces signaux électrique en signaux optique et vice-versa. Les fibres optiques utilisées sont multimodales à gradient d’indice. Ce réseau opéré à 2 Mbits/s. Les communications entre le système Advant OCS et le procès se résument par la figure suivante : Process CARTES DES ENTRES LOGIQUES ET ANALOGIQUE PANNEAU S100 CARTES SORTIES LOGIQUES ET ANALOGIQUES ADVANT CONTROLLER AC450 BASE DE DONNEES PROGRAMMES Master bus 300 Réseau TCP/IP STATION DE PROGRAMMATION STATION OPERATEURS 1.5 Connexion réseau Figure 5 [Tapez un texte] Page 34 CHAPITRE IV EVALUATION ET DENTIFICATION DES INCONVENIENTS DU SYSTEME ACTUEL [Tapez un texte] Page 35 1) EVALUATION DU SYSTEME ACTUEL Après la présentation du système de contrôle et de commande Advant OCS, il est nécessaire de faire une évaluation de celui-ci en mettant en relief ses anomalies. Comme toute technologies, le système Advant OCS présente des avantages tels que la fiabilité, la sécurité, l’ouverture sur d’autres technologies et la convivialité. En outre, la mise en service du système a permis une diminution remarquable des arrêts dus au disfonctionnement ainsi qu’une amélioration des temps d’interventions. Cependant, de nombreuses problématiques peuvent être soulevées. A cet effet, les problèmes matériels et logiciels de l’Advant OCS seront mis en évidence en vue de fournir des solutions répondant aux besoins en terme de contrôle et de commande. Bref le projet de la modernisation du système de contrôle et de commande a été réalisé sans faire une étude exhaustive. En effet, certaines opérations comme la programmation et la codification ont été accomplies. Cependant, la familiarisation du personnel et l’initiation ont été particulièrement omises. Ainsi, le dégagement des anciens câbles et des armoires de connexions n’a pas été entièrement achevé. Ce qui a donné naissance à des schémas incomplets. 1.1) NIVEAU HARDWARE Au niveau des équipements et du hardware en général du système Advant OCS, les inconvénients majeurs sont : A/ TECHNOLOGIE ANCIENNE Le système de contrôle et de commande Advant OCS utilisé à la cimenterie d’Oujda est basé sur l’utilisation des équipements qui datent d’une dizaine d’années. De ce fait, la technologie de ce système est ancienne. En effet, les fibres utilisées sont multimodales à gradient d’indice de bande passante limitée. Les automates utilisés AC 450 sont des automates programmable présentant les inconvénients de l’encombrement et de rapidité de traitement de données. Les [Tapez un texte] Page 36 salles électriques au niveau des panneaux S 100, contenus dans les armoires électriques, sont très compliquées car on arrive difficilement à distinguer les câbles. Autre anomalie du système mis e place es l’absence d’un bus de terrain. Ceci est du au fait que lors de la modernisation, les anciens câbles se sont restés inchangés. Donc plusieurs fibres sont utilisées pour relier les contrôleurs aux panneaux S 100. B/ PIECES DE RECHANGE ET DELAIS DE LIVRAISON Les problèmes du système actuel liés à sa technologie engendrent des problèmes de disponibilité des pièces de rechange sur le marché. En effet, comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent, la situation des pièces de rechange est critique. D’une part, ces pièces ne sont plus disponibles sur le marché mais elles sont fabriquées sur commande. D’autre part, les délais de livraison de ces pièces sont relativement très importants et peuvent dépasser une année voire deux ans. 1.2) NIVEAU SOFTWARE La partie logicielle de l’Advant OCS souffre également de quelques anomalies dont les principales sont : A/ HISTORIQUE L’historique du système est l’ensemble de données, d’informations, d’évènement, d’alarmes et de courbes nécessaire à la bonne exploitation, à la gestion et à la maintenance de l’ensemble des équipements de l’installation. La conception de l’Advant OCS n’a pas prévu des sauvegardes de l’historique du système pour des durées supérieur à cinq jours pour les courbes, c’est-à-dire passé cinq jours, on a plus de courbes des paramètres d’exploitation. Pour ce qui des alarmes et des événements, la capacité limité provoque des écrasements aléatoires. Les plus anciens ne sont pas nécessairement en premier lieu. [Tapez un texte] Page 37 Les sauvegardes de l’historique peuvent se faire sur des casettes grâces au Back up et par l’archivage des documents par l’impression. Ce travail nécessite une intervention humaine pour le réaliser. L’intégration d’un système pour l’historique d’une à deux ans a engendré des perturbations du système de contrôle et de commande et par conséquent des anomalies du fonctionnement de procès. B/ SATURARTION DE LA MEMOIRE Les mémoires des automates sont chargées par les programmes de contrôle de nouvelles installations de ce fait, la taille importante de ces programmes a donné naissance à une saturation des CPU des contrôleurs. Plus particulièrement, les nœuds qui permettent de gérer le four 2 le broyeur cru et le transport et le stockage du ciment présentent des taux d’occupation de la mémoire dépassant 60 % (théoriquement ce taux peut atteindre 100 % mais pratiquement la saturation a lieu à 75 %). Pour l’instant, l’ajout de nouveaux programmes pour le contrôle de consommateurs est impossible. C/ SUPPORT TECHNIQUE Le support technique constitue un axe primordial dans l’industrie en vue de la maitrise de tout système d’automatisation. Pour la cimenterie d’Oujda, la mise en service de l’Advant OCS a été faite en grande partie par le personnel de la cimenterie. Cependant l’appel à l’aide technique de la société ABB reste encore nécessaire en cas d’importante panne. Ce cas est rarement signalé depuis l’implémentation du système. Cependant plusieurs documents livrés par la société sont à la disposition des opérateurs afin d’assurer une bonne exploitation du système, de faciliter l’installation des différents composants et la réparation en cas de petites pannes. [Tapez un texte] Page 38 CHAPITRE V CAHIER DES CHARGES ET OBJECTIFS A ATTIENDRE [Tapez un texte] Page 39 Après l’évaluation du système de contrôle commande OCS d’ABB, nous avons déterminé les principaux inconvénients qui existent dans le système, puis nous les avons situées dans chacune des niveaux industriels suivants : Niveau de la supervision. Niveau de contrôle. Compte tenu du cout et de la complexité de l’intégration d’un système automatisé, il est fortement recommander d’adopter une démarche structurée afin de sélectionner le système adéquat. Dans le but d’améliorer les performances de l’installation, les critères suivant doivent être pris en considération : La simplicité La robustesse La fiabilité La standardisation des équipements La redondance des équipements Ainsi, le système doit assurer la plupart des fonctionnalités et doit répondre aux exigences des utilisateurs lors de la supervision et commande du procédé. Par conséquent, les moyens et les outils actuellement mis en place souffrent de plusieurs problèmes. Dans cette optique, deux orientations techniques sont possible : La première consiste à améliorer l’existent tandis que la seconde propose l’installation d’un nouveau système. Suivant, l’architecture de système de contrôle et de commande OCS de la cimenterie d’Oujda, les principales anomalies qui existe dans le système actuelle sont répartie comme suit : [Tapez un texte] Page 40 1. NIVEAUX SUPERVISION A fin d’éviter le problème de la saturation de la mémoire, et l’effacement automatique de l’historique des anciennes alarmes, il est nécessaire de faire un suivie quotidienne et un traitement des nouveaux alarmes qui arrive a la station d’opérateur afin de les traitées les classées pour l’éliminer du programme principale. La difficulté de connaître exactement la consommation d’énergie électrique, a cause de la mauvaise répartition initiale de l’installation d’énergie électrique dans chaque secteur d‘usine. Ce problème a mené la direction technique de nous proposé une étude qui consiste à faire l’installation et la supervision des nouveaux compteurs d’énergie électrique. Etablir avec les operateurs les besoin Matériels (clavier, écran …..Etc.) 2. NIVEAUX CONTROLE Lors du choix des AC 450, on n’a pas prévu l’ajout d’un nombre élevé de consommateurs. De ce fait, la taille importante de ces programmes à donné naissance à une saturation des CPU des contrôleurs. Plus précisément, les nœuds qui permettent de gérer le four 2 (nœud 42), le broyeur cru 2 (nœud 32) et le transport et le stockage du ciment. Ce qui nous a amené a pensé à une méthode fiable pour le redimensionnement de la mémoire. [Tapez un texte] Page 41 CHAPITRE VI CHOIX DU MATERIELS ET SOLUTIONS PROPOSE ET MIS EN OEUVRE [Tapez un texte] Page 42 1) CHOIX DU MATERIELS ET SOLUTIONS PROPOSE ET MIS EN OEUVRE 1.1) ADVANT CONTROLERS 450 L’Advant Controller utilisè à la cimenterie d’Oujda est d’AC 450 dont les principales caractéristiques sont : CPU ( Central Processing Unit ) : MC 68040 Fréquence du microprocesseur : 25 MHZ Nombre d’entrées et de sorties : jusqu’à 5700 Mémoire : 16 Mo Entrées sorties déportées : possible Pas d’Entrées / Sorties dans le rack principal CPU Régulation De voltage Redondant CPU Unité de Surveillance Carrier module white interface modules Régulation De Batterie [Tapez un texte] Page 43 1.2) COMPTEUR D’ÉNERGIE Le choix des compteurs d’énergie doit répondre aux critères suivants : sortie 4-20 mA possibilité d'être connectés à un réseau profibus [Tapez un texte] Page 44 [Tapez un texte] Page 45 Fonction Compteurs d'énergie numériques destinés au sous comptage de l'énergie active(Rms) consommée par un circuit électrique, monophasé ou triphasé, avec ou sans Neutre distribué. Les compteurs d'énergie de classe 2, sont destinés au comptage divisionnaire. Ils comptent l'énergie active consommée par un circuit électrique monophasé ou triphasé, avec ou sans neutre distribué. Les compteurs d'énergie, sont divisés en deux grandes familles : les compteurs à affichage électromécanique : la gamme CE les compteurs à affichage digital : la gamme ME. Ils disposent d'un compteur total et pour certains d'un compteur partiel avec remise à zéro. L'ensemble des deux gammes peut effectuer des mesures directes, ou a travers de transformateurs de courant. 1.2) Besoin des matériels établis avec l’opérateur FIG 6 Désignation Alimentation 115-220 V Ecran pour les station Micro de radio de communication TrackBall Commande radio Tranceivers Advant station complet Qunatité 0 4 1 2 2 2 0 [Tapez un texte] Page 46 2) SOLUTIONS MIS EN ŒUVRE 2.1) Traitement des alarmes En cas d’anomalie dans le fonctionnement du système, l’opérateur est avisé via l’écran ou une alarme externe (beep du clavier, ou klaxon externe). Une alarme peut avoir comme origine le process Process Alarms ou le système System Alarme (panne au niveau du système contrôle commande lui-même). Description générale des alarmes : Une alarme de procès est indiquée de différentes manières : Sur la ligne de la dernière alarme non acquittée Par un triangle rouge situé en haut et à gauche de l’écran. En cliquant sur ce triangle, la liste des alarmes acquittées et non acquittées apparaît. Sur une liste des alarmes : il existe 3 types de listes, une liste des alarmes du process, une liste des alarmes du système et une liste des événements du process. Liste des alarmes du process : Toutes les alarmes du process apparaissent sur cette liste. Quand une alarmes n’est pas acquittée, la ligne de l’alarme est précédée d’une *. Quand une alarme est acquittée et que le défaut disparaît, cette alarme est effacée de cette liste (sur écran ). Liste des évènements du process : Les alarmes du process et les événements apparaissent sur cette liste. Quand une alarme est acquittée et que le défaut disparaît, cette alarme reste sur cette liste (sur écran). Par le beep sonore du clavier. Acquittement des alarmes : L’acquittement des défauts peut se faire à partir de La liste des alarmes L’affichage sur écran du process L’affichage des objets La ligne de l’alarme sur la liste des alarmes du process La liste des alarmes système. [Tapez un texte] Page 47 Présentation des alarmes pour les entrées analogiques et logiques Lorsqu’un événement arrive à la station opérateur via une analogique ou logique, il faut que cette entrée soit au préalable configurée pour pouvoir présenter cet événement (ou alarme). La configuration se fait distinctement pour chaque entrée (analogique ou logique). 2. 2) procédure de suppression des alarmes inutiles : Les tableaux suivant montre les alarmes éliminées du chaque secteur : LISTE ALARMES ELIMINES CRU 1 CRU1 361-EP-J1-Z 361-VL1-Z1-M 361-VL2-Z1-M 361-VL3-Z1-M 361-VL4-Z1-M 361-VL5-Z1-M 361-VL6-Z1-M 331-BB1-W1-C 331-TN1-C1-C 331-BD1-C1-C 331-BD2-C1-C L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 EVENEMENT LISTE ALARMES ELIMINES CRU 2 CRU2 362-EP1-J1-Z 362-VL1-Z1-M 362-VL2-Z1-M 362-VL3-Z1-M 362-VL4-Z1-M 362-VL5-Z1-M 362-VL6-Z1-M 332-BB1-W1-C 332-TN1-C1-C 332-BD1-C1-C 332-BD2-C1-C L1 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 EVENEMENT [Tapez un texte] Page 48 LISTE ALARMES ELIMINES FOUR 1 FOUR 1 441-VL1-Z1-Z 441-VL2-M1-M 441-VL3-M1-M L71-TN1-W1-M L61-BG1-S1-M L61-SR1-S1-M 481-DQ1-F1-M H2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 EVENEMENT LISTE ALARMES ELIMINES FOUR 2 FOUR 2 442-VL1-Z1-Z 442-VL2-M1-M 442-VL3-M1-M L72-TN1-W1-M L62-BG1-S1-M L62-SR1-S1-M 482-DQ1-F1-M H2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 H2L2 EVENEMENT LISTE ALARMES ELIMINES CIMENT 1 CIMENT1 561-EP1-J1-Z 531-BD1-C1-C 531-AX1-C1-C 531-AX2-C1-C 531-AX3-C1-C 561-DS1-W1-Z 561-SR1-S1-M 561-SR2-S1-M L1 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 C2 H2-L2 H2-L2 EVENEMENT [Tapez un texte] Page 49 LISTE ALARMES ELIMINES CIMENT 2 CIMENT 2 562-EP1-J1-Z 532-BD1-C1-C 532-AX1-C1-C 532-AX2-C1-C 532-AX3-C1-C 562-DS1-W1-Z 562-SR2-S1-M 562-SR1-S1-M L1 H2-L2 H2-L2 H2-L2 H2-L2 L2 H2-L2 H2-L2 EVENEMENT ÉTAPE A SUIVRE : [Tapez un texte] Page 50 [Tapez un texte] Page 51 2.3 Description détaillée d’un exemple de listes des alarmes traitées Propriété de la base de données Description de l’erreur Nom du signale Ou de l’objet Etiquette de temps De l’événement Indique le blocage des alarmes repétitives Indique le temps approché Description du signale ou de l’objet Description d’Alarme ou Evénement [Tapez un texte] Page 52 2.4) Redimensionnement de la mémoire Le dimensionnement se fait obligatoirement sous l’On-line Builder. Il faut tout d’abord initialiser l’Advant Controller qui va être dimensionné pour recevoir ensuite la DB les PC programs et le User. L’initialisation de l’Advant Controller se fait par un Clear Init : Sur l’Advant Controller faire : Mettre le commutateur sur la position 3 : Appuyer sur Init Remettre le commutateur sur la position 1 Entrer sous le ON-line Builder 2.5) Procédure de redimensionnements Dimensionnement du User Dimensionner le user consiste à allouer un espace mémoire dans l’Advant Controller pour le User. Le User contient la documentation des PC programs etc. ABB propose une valeur standard pour ce dimensionnement : 700 Blocs. Etant sous le ON Line-Builder pour dimensionner le user faire : #MSTABS Donner alors la valeur standard : 700 Dimensionnement de la DB Dimensionner la DB consiste à allouer une espace mémoire dans l’Advant Controller pour chaque élément de la DB : les DI, les DO, les AI, les AO, les TTDLOG, etc. ABB propose des valeurs standards relatives à quelques éléments de la DB (VOIR PAGE SUIVANTE). Pour dimensionner la DB, faire : #DIMDB ?M Donner les valeurs du tableau 1 : A la fin, faire ! ? DIM SPEARE AREA = 0 KB = 100 <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> [Tapez un texte] Page 53 Dimensionnement des PC programs Dimensionner les PC programs consiste à allouer un espace mémoire dans l’Advant Controller pour tous les PC programs les interpréteurs etc. ABB propose les valeurs standard (voir tableau 2). La commande sous le On-Line Builder est : #DIMPC ?M Donner les valeurs du tableau 2, puis faire : ! ? DIM Tableau 2 Advant de charger un programme dans une Advant Controller qu’est déjà opérationnel : il faut effacer les PS Mass il faut fermer le On-line Builder puis effacer tous les PC Mass puis entrer dans le On Builder, un message apparaît : type (CR) to create a nex segment ou Q quitter <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> <ENTRER> Chargement de la DB et des PC programs dans l’Advant : Chargement de la DB et des PC programs consiste en un transfert des données de la BD et des PC programs dans l’Advant Controller. Il faut commencer tout d’abord par charger la DB, pour cela il faut utiliser dans notre cas la commande de l’On-line Builder : #TRDBS SRCE : O90001 ;S <ENTRER> Suivant l’importance de la DB, le chargement de la DB peut durer longtemps. Après avoir transféré la DB, faire un Dump du source code de la DB de l’Advant vers le disque dur de la station de raval. Ce dump permettra de recharger la DB en un temps très court (avec la commande LOAP) en cas de problèmes survenus au cours des opérations qui peuvent être faites ultérieurement. Dans notre cas, ce Dump se fait avec la commande : #DUTDB O900DB <ENTRER> Ensuite, il faut passer au transfert des PC programs vers l’Advant. Pour cela utiliser la commande du On-line Builder : [Tapez un texte] Page 54 2.6) Supervision de l’énergie électrique Les outils de supervision L’avantage principal des centrales de mesure réside dans leur fonction de capteur numérique, intégré dans un réseau dédié à la supervision de toute l’installation. Pour l’exploitation de ce réseau de capteurs et de compteurs, deux solutions s'offrent à l'exploitant : l'intégration dans une supervision générale, ou une solution “ constructeur ”, à partir d’un logiciel de télé relève et d’analyses dédiées. Dans le cas d’une supervision générale du site, les centrales de mesure vont assurer le rôle de capteurs électriques spécialisés. On les retrouvera le plus souvent connectées à des automates via une liaison série RS485 Mod Bus/ JBus, le même automate étant également connecté au système central de supervision via un support de communication beaucoup plus rapide (Ethernet, WORD FIP,Profibus,…) utilisant le plus souvent de la fibre optique. Dans ce système, l’automate assure surtout des fonctions de contrôle-commande pour, par exemple, surveille et commander les organes de coupure et de protection d’une boucle MT. Sur le poste central de supervision (station de travail ou PC puissant), l’exploitant pourra donc visualiser sur des schémas synoptiques de l’installation, l’état de ses disjoncteurs, la consommation électrique de chaque atelier, l’état du système de contrôle d’accès, la protection incendie, le génie climatique,… et il pourra également commander à distance des actions comme l’ouverture de disjoncteurs, la variation de l’éclairage de l’atelier, etc. Ici, la centrale de mesure fournit au superviseur via l’automate l’ensemble des informations sur l’état du réseau électrique (tensions, courants, puissances, cos …) qui permettent une parfaite maîtrise de la distribution électrique. La télé relève automatique des index de compteurs d’énergie par le système permettra également une facturation par unité de consommation. [Tapez un texte] Page 55 Les centrales de mesure Une centrale de mesure est un appareil polyvalent que l'on installe sur un tableau électrique, sur un départ ou une arrivée du réseau. Cet appareil participe activement à la maintenance, à l'exploitation et à la gestion du réseau électrique, à travers ces différentes fonctions : Afficher Pour les besoins de maintenance et d'exploitation du réseau électrique, la centrale permet de connaître la valeur de multiples paramètres du réseau, remplaçant ici avantageusement toute une panoplie d'indicateurs, de convertisseurs et de commutateurs. Le gain pour l'exploitant est [Tapez un texte] Page 56 non seulement d'ordre financier (dès qu’intervient une mesure de puissance et/ou d’énergie, la centrale de mesure devient économiquement plus intéressante, et simplifie considérablement l'installation et le câblage, ainsi que la place gagnée sur le tableau ou dans l'armoire électrique), mais aussi d'ordre technique puisque que cette centrale va lui procurer des fonctions supplémentaires telles que la mémorisation des valeurs extrêmes atteintes par les paramètres fondamentaux du réseau. Capter et convertir Avec ses nombreuses possibilités de sortie, la centrale de mesure devient un compteur d'énergie (sorties impulsion), un transducteur (sorties analogiques type 4…20 mA) ou encore un capteur numérique par le biais d'une liaison série, permettant ainsi de disposer et d'exploiter les informations à distance. Enfin, grâce aux sorties d'alarme, la surveillance des divers paramètres par rapport à des seuils programmés par l'exploitant, contribuent à la surveillance et à la maintenance du réseau électrique. Renseigner L'intelligence : le processeur et la mémoire de la centrale, associés à l'horloge interne, offrent à la centrale de mesure des fonctions d'enregistrement. Cela se traduit pour l'exploitant par la disponibilité des courbes de charges de son réseau, l'évolution des principaux paramètres, ainsi que l'horodatage des événements (alarmes, coupures,…). Répondant par ailleurs à l'évolution de la demande des consommateurs, les centrales de mesure actuelles 2.7 liste des compteurs prévu pour la supervision Voir annexes 2 .8 Liste des besoins matériels établit avec les opérateurs Désignation Alimentation 115-220 V Ecran pour les station Micro de radio de communication TrackBall Commande radio Tranceivers Advant station complet Qunatité 0 4 1 2 2 2 0 [Tapez un texte] Page 57 CONCLUSION 4.1 Conclusion générale Cette période de stage que j’ai effectué à HOLCIM m’a offert La possibilité de renforcer et de développer mes connaissances théoriques et pratiques. La meilleure des choses qu’on peut apprendre dans un stage. C’est vivre entre les employés, les méthodes de résolution des problèmes dans un milieu industriel, la nature des interventions et des problèmes qu’on peut affronter dans l’industrie et l’adaptation avec le monde industriel. 4.2 Conclusion personnelle Ces 13 semaines de stage m’ont beaucoup apporté tant sur le plan personnel que professionnel. J’ai apprécié tout particulièrement la confiance et l’autonomie que m’a laissé le service audite maintenance sur les différentes taches effectuées. J’éprouve depuis cette expérience un certain intérêt pour cette activité. Toutes les difficultés que j’ai rencontrées ont pu être résolues avec l’aide précieuse de mon maître de stage. J’ai eu la chance de travailler avec des personnes très intéressantes et sympathiques, ce qui m’a permis de m’intégrer facilement dans l’équipe et de me trouver dans de très bonnes conditions pour approfondir mes connaissances et en acquérir de nouvelles notamment dans le domaine d’automatisme J’ai débuté ce stage avec la volonté d’approfondir mes connaissances, d’acquérir de l’expérience professionnelle et de faire le point sur mon orientation. Je suis très satisfait car j’ai rempli les objectifs que je m’étais fixé. Il a été véritablement une réussite en tous points. Je souhaite aujourd’hui me tourner vers le métier automaticien pour à terme devenir moi-même chargé de maintenance dans le domaine de l’automatisme. Ce serait pour moi la possibilité de travailler dans un milieu dans lequel je trouve ma place et qui me plait. L’Institut Universitaire de Technologie m’a apporté des connaissances dans les différents domaines de automatismes, réseaux et télemaintenance. Ces connaissances m’ont permis de m’adapter facilement et rapidement aux nouvelles situations en entreprise. [Tapez un texte] Page 58 5. BIBLIOGRAPHIE www.abb.com www.mesures.com www.jautomatise.com www.ingenieurs-supelec.org 6.ANNEXES : [Tapez un texte] Page 59