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Réf : P75/2014 AU : 2013-2014 Université de Sousse École Nationale d’Ingénieurs

Réf : P75/2014 AU : 2013-2014 Université de Sousse École Nationale d’Ingénieurs de Sousse Mémoire de Projet de Fin d'Études Présenté en vue de l’obtention du diplôme d’ Ingénieur en Électronique Industrielle Option : Contrôle industriel par Anis BEN ETTAYEB Intitulé Etude et conception d’un système automatique de dosage de grenaille Réalisé au sein de l’entreprise MAKLADA INDUSTRIES Soutenu le 23/06/2014 devant le jury d’Examen : Président : Mr. Mourad MOUSSA Eniso Rapporteur : Mr. Khaled BEN SMIDA Eniso Encadreur : Mr. Hatem SMAALI Eniso Encadreur : Mr. Karim ALI MAKLADA industries © Anis2014 Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 1 Résumé : Notre projet fin d’études consiste à remplacer un système de dosage manuel de grenaille dans la machine de grenaillage par un système automatique. Ce système vise à minimiser la quantité de grenailles utilisée et le temps de travail de grenailleuse pour chaque produit, en effet, on va traiter chaque type de fils acier avec un débit et un temps d’exécution bien choisi. Notre système est la combinaison d’une plaque métallique (clapet), système de transformation de mouvement pignon crémaillère, un moteur pas à pas et la commande de système qu’on va le faire soit avec microcontrôleur ou automate programmable industrielle. Mots clés :  Grenaillage  Dosage  Débit  Moteur pas à pas  Commande Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 2 Abstract: Our graduation project involves replacing a manual assay in the shot peening machine by an automatic system. This system aims to minimize the amount of shots used and the working time of blasting for each product, in fact, we will treat each type of steel son with a debit and a runtime choice. Our system is the combination of a metal plate (valve) ,system processing rack pinion movement, a stepper motor and we will control this system that will do either with microcontroller or industrial PLC. Key words:  Blasting  Dosage  Flow  Stepper motor  Order Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 3 ملخّص : يهدف مشروع التخرج الى استبدال نظام يدوي مخصّص لنقل المادة األولية (حبيبات الحديد )من الخزان إلى داخل اآللة بنظام آلي ،يهدف هذا النظام إلى تقليل كمية حبيبات الحديد المستخدمة و وقت العمل المخصّص لكل منتج ، و سنتعامل مع كل نوع من أنواع قضبان الحديد بصفة خاصّة وذلك باختيار نسبة تدفّق حبيبات الحديد و اختيار وقت التشغيل هذا النظام يتكوّن من لوحة معدنية (صمام) ، جهاز لتغيير الحركة الدّورانية إلى حركة أفقيه محرّك خطوة ،خطوة هذا المحرّك سوف نتحكّم فيه من خالل متحكم ( microcontrôleur )أو PLCصناعية مفاتيح:  خزان  تدفّق  نظام  محرّك  تحكّم Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 4 Remerciement Nous tenons à remercier tous ceux qui nous ont aidés pour la réalisation de ce travail et en premier lieu notre encadrant Monsieur SAMAALI HATEM pour son aide, sa disponibilité, et ses précieux conseils. Notre gratitude s'adresse, aussi, à Monsieur MOUSSA MOURAD pour nous avoir fait le grand honneur d'accepter d'être le président de ce jury. Qu'il trouve ici l'expression de notre profond respect. Nous tenons à exprimer notre vive gratitude à Monsieur BEN SMIDA KHALED qui a bien voulu faire partie du jury de ce projet et pour l'intérêt qu'il a porté à ce travail. Qu'il soit remercié. Nos remerciements s'adressent également aux membres de société MAKLADA INDUSTRIES qui nous ont offert l'ambiance favorable pour le déroulement de notre projet et qui par leur travaux et exposés nous ont suggérés et informés et spécialement Monsieur ALI KARIM notre encadrant qu'il trouve ici le témoignage de notre profonde reconnaissance. Nous tenons également à exprimer nos gratitudes à nos familles, nos amis, pour leurs aides à mener à terme ce travail. Finalement, nous tenons à remercier tous ceux qui, de près ou de loin, nous ont apporté un soutien moral ou matériel. Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 5 Sommaire Introduction général .............................................................................................................................. 12 Chapitre 1 : Présentation d l’entreprise ................................................................................................. 13 Introduction : ......................................................................................................................................... 14 1. Présentation de l’entreprise : ......................................................................................................... 14 1.1. Données Générales : .............................................................................................................. 14 1.2. Le différent produit de Maklada : .......................................................................................... 14 1.3. Les unités de production de l’entreprise Maklada: ................................................................ 15 1.4. Organigramme fonctionnel de l’entreprise : .......................................................................... 16 2. Le grenaillage des métaux : ........................................................................................................... 17 2.1. Medias utilisés : ..................................................................................................................... 18 2.2. Contrôle et caractérisation du résultat du grenaillage .......................................................... 19 2.2.1. Mesure d’intensité de grenaillage .................................................................................. 19 2.2.2. Courbe et point de saturation ......................................................................................... 20 2.2.3. Recouvrement ................................................................................................................ 21 3. Description machine, problème, solution : .................................................................................... 22 3.1. Description de la machine ..................................................................................................... 22 3.1.1. Principe de fonctionnement d'une grenailleuse à turbine .............................................. 23 3.1.2. Principe de fonctionnement d'une turbine ..................................................................... 24 3.1.3. Gerbe et point chaud d'une turbine : .............................................................................. 25 3.1.4. Epuration et recyclage de la grenaille en circuit fermé ................................................. 25 3.2. Problématique : ...................................................................................................................... 27 3.3. Solution proposée: ................................................................................................................. 27 Conclusion : ........................................................................................................................................... 27 Chapitre 2 : Etude et Conception du système proposé .......................................................................... 28 Introduction : ......................................................................................................................................... 29 1. Description du système actuel d’alimentation de la turbine : ........................................................ 29 2. Solution proposée : ........................................................................................................................ 29 2.1. La plaque prismatique : ......................................................................................................... 30 2.2. La transmission de puissance : .................................................................................................. 31 Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 6 2.2.1. Choix du système de transmission : ................................................................................... 31 2.2.2. Dimensionnements et choix du couple du moteur : ........................................................... 31 2.3. Moteur pas à pas : .................................................................................................................. 32 2.3.1. Le moteur à aimant permanent ...................................................................................... 33 2.3.2. Le moteur pas à pas à réluctance variable ..................................................................... 35 2.3.3. Moteurs pas à pas hybrides : ......................................................................................... 35 2.3.4. Comparaison des trois types de moteurs : ..................................................................... 36 2.4. Commande des moteurs pas à pas : ....................................................................................... 36 2.5. Les capteurs ........................................................................................................................... 38 Conclusion : ........................................................................................................................................... 38 Chapitre 3 : Etude de la commande du moteur pas à pas : .................................................................... 39 Introduction : ......................................................................................................................................... 40 1. Techniques de commande de moteur pas à pas : ........................................................................... 40 2. Commande par circuit intégrés spécialisées : ................................................................................ 40 2.1. Le circuit intégré TEA3717: .................................................................................................. 40 2.2. Le circuit intégré MC3479C:................................................................................................. 42 2.3. Les circuits intégrés L297 et L298 : ...................................................................................... 44 3. Commande avec des bascules J-K et des transistors ..................................................................... 46 4. Commande avec microcontrôleur : ............................................................................................... 47 5. Commande avec automate programmable industrielle : ............................................................... 48 Conclusion : ........................................................................................................................................... 48 Chapitre 4 : Etude de commande de système par microcontrôleur et automate programmable industriel : .............................................................................................................................................................. 49 Introduction : ......................................................................................................................................... 50 1. Description de système: ..................................................................................................................... 50 1.1. Principe de fonctionnement du système: ................................................................................... 50 1.2. Les GRAFCETs : ..................................................................................................................... 50 1.3. Mise en équation des Grafcets:................................................................................................... 55 2. Commande du système par microcontrôleur (pic 16F876) : ............................................................. 57 2.1. Introduction aux microcontrôleurs : ......................................................................................... 57 2.2. Choix de microcontrôleur et présentation de microcontrôleur 16F876 : ............................... 57 2.2.1. Choix de microcontrôleur : ............................................................................................ 57 2.2.2. Caractéristiques et brochage de PIC 16F876 ................................................................. 57 Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 7 2.3. Exploitation de pic 16F876 : ...................................................................................................... 59 2.3.1. Configuration et adressage de microcontrôleur : ............................................................... 59 2.3.2. Simulation par ISIS : .......................................................................................................... 59 3. Commande de système automate programmable industrielle : ..................................................... 60 3.1. Présentation de l’automate de l’entreprise : ............................................................................... 60 3.2. Adressage des entrées et sorties ................................................................................................. 61 3.3. Implémentation des GRAFCETS sur SIMATIC MMANAGER ............................................... 62 3.4. Simulation par Automate: .......................................................................................................... 64 Conclusion : ........................................................................................................................................... 65 Conclusion et perspective ...................................................................................................................... 66 Bibliographie.......................................................................................................................................... 67 ANNEXE : ............................................................................................................................................... 68 Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 8 Liste des figures : Figure 1 : Organigramme de Maklada industries ..................................................................... 16 Figure 2 : Principe méthode Almen ......................................................................................... 19 Figure 3 : Relations entre media utilisé, intensité Almen et profondeur précontrainte en fonction du matériau grenaillé. ................................................................................................. 20 Figure 4: Courbe de saturation ................................................................................................. 21 Figure 5: Principe de recouvrement ......................................................................................... 22 Figure 6: Machine de grenaillage TOSCA ............................................................................... 22 Figure 7: Schéma de grenailleuse ............................................................................................. 23 Figure 8: Turbine ...................................................................................................................... 24 Figure 9: Point chaud ............................................................................................................... 25 Figure 10: recyclage de la grenaille ......................................................................................... 25 Figure 11: Système actuel d’alimentation de la turbine. .......................................................... 29 Figure 12: Système d’alimentation de la turbine proposé. ....................................................... 30 Figure 13: Forces appliqués sur la plaque ................................................................................ 31 Figure 14: Principe de fonctionnement en pas entier ............................................................... 33 Figure 15: Principe de fonctionnement du moteur en pas entier avec couple maximal ........... 34 Figure 16: Principe de fonctionnement du moteur en demi-pas .............................................. 34 Figure 17: Principe de fonctionnement en alimentation unipolaire et à pas entiers. ............... 34 Figure 18: Principe de moteur a reluctance variable ................................................................ 35 Figure 19: Moteur hybrides ...................................................................................................... 36 Figure 20: Double pont en H .................................................................................................... 37 Figure 21: Le circuit de brochage du TEA3717 ....................................................................... 41 Figure 22: Schéma interne du circuit intégréTEA3717. ......................................................... 41 Figure 23: Schéma interne du MC3479C ................................................................................. 43 Figure 24: Schéma interne du circuit L297 .............................................................................. 44 Figure 25: les séquences générées pour 8 pas. ......................................................................... 45 Figure 26: Le schéma interne du L298 ..................................................................................... 46 Mémoire de PFE Anis BEN ETTAYEB Page 9 Figure 27: Bascules J-K et des transistors ..................................................................................... uploads/Industriel/ anis-ben-ettayeb.pdf