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Ministère de l’enseignement supérieur et de la Recherche Scientifique Départeme

Ministère de l’enseignement supérieur et de la Recherche Scientifique Département Génie électrique Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Présenté pour l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Génie électrique et réalisé par Imen LAMINE Sujet : Automatisation de la machine de regranulation de Purge PVC Soutenu le 02/06/2016 devant le jury d’examen composé de : Mme. Nawres KHELIFA Maitre de conférence Présidente M. Khaled Dabbebi Ingénieur Examinateur M. Hedi ABDELKRIM Assistant Universitaire Encadreur Universitaire M. Ahmed KADRI Chef service Encadreur Industriel Résumé : Dans un souci de garantir une qualité homogène des produits fabriqués, la société COFICAB a cherché une solution pour l’automatisation d’une machine de regranulation utilisée pour le recyclage des déchets de plastique issus de sa propre production. Une proposition de solution a été développée sur la base d’un S7-300 et qui a permis de rendre automatisé toute la chaîne de cette machine. Cette proposition a centralisé plusieurs armoires de commande et transformer la logique câblée utilisée en une solution programmée paramétrable via une interface IHM développée sur un écran KTP1000 communiquant directement avec l’API. Mots-clés : IHM : Interface Homme Machine API : Automate Programmable Industrielle Abstract : In the interest to ensure uniform quality of manufactured products, COFICAB sought a solution for automating a regranulating machine used for recycling plastic waste arising from its own production. A proposed solution was developed on the basis of an S7-300 which enabled to make automated the entire chain of this machine. This proposal has centralized many control panels and transform the wired logic used in a configurable and programmed solution via an HMI interface developed on a screen KTP1000 communicating directly with the API. Nom et Adresse de l’établissement où a été réalisé le Projet de Fin d’Etude : Nom : COFICAB TUNISIE Adresse : Sedjoumi, Route de Fouchana 1095 Tunis, Tunisie Téléphone : (+216) 71 156 000 Email : coficab@coficab.com Dédicaces Je dédie ce modeste travail : A mes parents, aucun hommage ne pourrait être à la hauteur de l’amour Dont ils ne cessent de me combler. Que dieu leur procure bonne santé et longue vie. A l’homme de ma vie, mon exemple éternel, mon soutien moral et source de joie et de bonheur, celui qui s’est toujours sacrifié pour me voir réussir, à toi mon père. A la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur, ma vie et mon bonheur ; maman que j’adore. A la personne dont j’ai bien aimé la présence dans ce jour, à ma chère petite sœur présente dans tous mes moments d’examens par son soutien moral et ses beaux sourires, Je te souhaite un avenir plein de joie, de bonheur, de réussite et de sérénité. Je t’exprime à travers ce travail mes sentiments de fraternité et d’amour. Aux personnes qui m’ont toujours aidé et encouragé, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnaient durant mon chemin d’études supérieures, mes aimables amis je vous aime. Imen Remerciements Le présent rapport est le fruit d’un travail encadré par des membres dont les directives et les remarques pertinentes m’ont cessé d’en améliorer la qualité. Je suis ainsi redevable à mon encadrant M. Hedi ABDELKRIM pour ses conseils et son intérêt et à M. Ahmed KADRI pour l’expérience enrichissante que j’ai eu la chance de vivre tout au long de mon stage à COFICAB TUNISIE. Il m’importe aussi de remercier tout le personnel de la société COFICAB pour ses interventions judicieuses qui ont bien voulu répondre à mes diverses interrogations sur le principe de fonctionnement de la machine. Mes profonds remerciements à tous les membres du Jury qui ont accepté d’évaluer ce travail. i SOMMAIRE Cahier des charges ...................................................................................................................... 1 Introduction générale .................................................................................................................. 2 Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise .................................................................................... 4 Introduction ................................................................................................................................ 5 Section 1 : Présentation de COFICAB ....................................................................................... 5 1 Groupe ELLOUMI .................................................................................................................. 5 2 Création du groupe COFICAB............................................................................................ 6 3 Informations générales sur COFICAB TUNISIE ............................................................... 7 3.1 Données de base .......................................................................................................... 7 3.2 Certification Qualité .................................................................................................... 8 3.3 Clients et clients finals de COFICAB.......................................................................... 8 3.4 Organigramme général de COFICAB Tunisie ............................................................ 8 3.5 Présentation de différents département de COFICAB TUNISIE ................................ 9 3.5.1 Département qualité.............................................................................................. 9 3.5.2 Département recherche et développement............................................................ 9 3.5.3 Département Production ..................................................................................... 10 3.5.4 Département logistique....................................................................................... 11 3.5.5 Département maintenance .................................................................................. 11 Conclusion ................................................................................................................................ 12 Chapitre 2 : Etude de l’existant ................................................................................................ 13 Introduction .............................................................................................................................. 14 Section1 : Modélisation de la machine d’Extrudeuse .............................................................. 14 A- Préparation de la matière première ................................................................................ 16 B- Le procédé d’extrusion .................................................................................................. 18 1 Principe de fonctionnement de l’extrudeuse ..................................................................... 18 1.1 La résine : la base de l’extrusion ............................................................................... 18 ii 1.2 Les machines et la fonte du plastique ........................................................................ 19 1.3 Le procédé d’extrusion en lui-même ......................................................................... 19 2 Constituants ....................................................................................................................... 19 3 Principaux éléments de l’extrudeuse ................................................................................. 20 3.1 PLASTICOLOR : Appareil de dosage ...................................................................... 20 3.1.1 Trémie d’alimentation ........................................................................................ 22 3.1.2 Trémie de matière colorante ............................................................................... 24 3.2 Motoréducteur............................................................................................................ 25 3.3 Palier .......................................................................................................................... 25 3.4 Vis d’extrusion........................................................................................................... 26 3.5 Fourreau ..................................................................................................................... 28 3.6 Culasse ....................................................................................................................... 29 3.8 La filière..................................................................................................................... 29 3.9 Collier chauffant ........................................................................................................ 30 4 Zone de refroidissement .................................................................................................... 31 5 Partie de séchage ............................................................................................................... 32 6 Partie de découpage et de stockage ................................................................................... 33 F Etude des équipements électrique de la machine .................................................................. 34 1 Transformateur .............................................................................................................. 35 2 Régulateur de température............................................................................................. 36 3 Mesure de l'intensité en ampères du courant ................................................................. 37 4 Variateur de vitesse de moteur de vis d’extrusion......................................................... 38 5 Variateur de fréquence de moteur de coupeuse............................................................. 40 6 Contacteur...................................................................................................................... 41 7 Disjoncteur .................................................................................................................... 42 G Problématique et solution ..................................................................................................... 44 4 Problématique.................................................................................................................... 44 2 Solution proposée .......................................................................................................... 45 Conclusion ................................................................................................................................ 46 iii Etude et conception .................................................................................................................. 47 Introduction .............................................................................................................................. 48 1 Schéma synoptique ................................................................................................................ 48 2 Modélisation de système automatisé................................................................................. 49 A Configuration matérielle ....................................................................................................... 49 1 Choix de l’API .................................................................................................................. 49 3 Etude et intégration de la partie semi-automatique .......................................................... 52 4 Schéma synoptique de l’installation existante .................................................................. 53 5 Schéma synoptique de la solution proposée...................................................................... 54 6 Identification des entrées/ sorties de la partie commande ................................................. 54 6.1 Type des entrées/sorties ............................................................................................. 54 6.1.1 Les entrées TOR ................................................................................................. 55 6.1.2 Les sorties TOR .................................................................................................. 57 6.1.3 Les entrées/sorties Analogique ........................................................................... 58 6.1.4 Besoins des équipements supplémentaires ........................................................ 60 6.2 Choix des modules des entrées/sorties à utiliser........................................................ 62 6.3 Identification de la commande des variateurs ........................................................... 63 Le tableau 15 donne la structure de la partie de trame existante, qui est le PZD.............. 64 6.4 Choix de module d’alimentation ............................................................................... 66 7 Interface IHM .................................................................................................................... 66 B Analyse de fonctionnement .................................................................................................. 67 1 Organigramme marche/arrêt de la machine .......................................................................... 68 2 Organigramme des zones 1, 2 et 3 .................................................................................... 70 3 Organigramme des zones 4, 5 et 6 .................................................................................... 72 4 Organigramme marche/arrêt pompe.................................................................................. 73 5 Organigramme de la zone de refroidissement ................................................................... 73 6 Organigramme des variateurs de vitesse ........................................................................... 75 7 Elaboration des grafcets de commande de la machine...................................................... 77 7 Développement de la solution ........................................................................................... 85 iv 7.1 Environnement de développement ............................................................................ 85 7.2 Configuration et paramétrage du matériel : ............................................................... 87 7.2.1 Configuration de l’API............................................................................................. 87 7.2.2 Configuration des esclaves ................................................................................. 88 7.3 Récapitulatif de la configuration matérielle du projet ............................................... 90 7.4 Configuration des variateurs sur le réseau Profibus DP ............................................ 92 7.5 Les variables API...................................................................................................... 94 7.6 Bloc de programme.................................................................................................... 94 7.7 Programmation des blocs de fonction........................................................................ 95 7.7.1 Fonction de vitesse de moteur de vis d’extrusion .............................................. 95 7.7.2 Fonction de vitesse de moteur de la coupeuse ....................................................... 96 8 Conception de l’interface IHM ......................................................................................... 97 9 Analyse financière : Estimation du coût d’investissement.............................................. 100 9.1 Etat des lieux............................................................................................................ 100 9.2 Calcul d’investissement supplémentaire.................................................................. 101 Conclusion .............................................................................................................................. 102 Conclusion générale ............................................................................................................... 103 Bibliographiques..................................................................................................................... 105 Chapitre 3 : Etude et Conception............................................................................................ 106 Annexe.................................................................................................................................... 106 v Liste des figures Figure 1: Organigramme du Groupe ELLOUMI ....................................................................... 5 Figure 2: COFICAB dans le monde ........................................................................................... 6 Figure 3: Le groupe de COFICAB dans le monde ..................................................................... 7 Figure 4: Clients de COFICAB .................................................................................................. 8 Figure 5: Organigramme de COFICAB ..................................................................................... 9 Figure 6: Organigramme de service maintenance .................................................................... 12 Figure 7:Modélisation de l’extrudeuse ..................................................................................... 14 Figure 8: Etapes de fonctionnement de l'existant ..................................................................... 15 Figure 9: Modélisation de la zone de préparation de la matière première ............................... 16 Figure 10:Machine Broyeur pour plastiques ............................................................................ 16 Figure 11: Déchets à recycler ................................................................................................... 17 Figure 12: Matière première d’extrusion.................................................................................. 17 Figure 13: Les composants de la machine Extrudeuse............................................................. 20 Figure 14: Carte d'interface pour le PLASTICOLOR .............................................................. 22 Figure 15: Modélisation du PLASTICOLOR .......................................................................... 22 Figure 16: Trémie d'alimentation ............................................................................................. 24 Figure 17: Trémie de matière colorante ................................................................................... 24 Figure 18: Motoréducteur ......................................................................................................... 25 Figure 19: Alimentation de vis d'extrusion .............................................................................. 26 Figure 20: Schéma du profil de la vis....................................................................................... 27 Figure 21: La vis d'extrusion installée dans l’atelier ................................................................ 28 vi Figure 22: Régulation thermique de fourreau .......................................................................... 29 Figure 23: Filière d'extrusion ................................................................................................... 30 Figure 24: Collier chauffant d'une Extrudeuse ......................................................................... 30 Figure 25: Principe de fonctionnement de la zone de refroidissement .................................... 31 Figure uploads/Industriel/ rapportdestagefinal-160527193944.pdf