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Année Universitaire 2014-2015 Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Faculté des

Année Universitaire 2014-2015 Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Faculté des Sciences et Techniques de Fès Département de Génie Industriel Mémoire de Projet de fin d'études Préparé par HASSAN Zouhair MOUNIR Abdelfattah Pour l'obtention du diplôme d'Ingénieur d'Etat Spécialité : Ingénierie en Mécatronique Intitulé Lieu : MAROC AUTOMATISME ELECTRECITE Réf : 18/IMT15 Soutenu le 30 Juin 2015 devant le jury : - Pr. CHAMAT Abderrahim (Encadrant FST) - Mr. AGOUMI Adil (Encadrant MAELEC) - Pr. BINE EL OUIDANE Hassan (Examinateur) - Pr. SQALLI Houssaini Driss (Examinateur) Sujet du PFE : Conception et réalisation d’une ligne de remplissage automatisée en eau de fleurs d’oranger Année Universitaire 2014-2015 Résumé Ce projet concerne la conception et la réalisation d’une ligne de remplissage automatisée en eau de fleurs d’oranger. La première étape se caractérisait par une recherche des solutions technico-technologiques menant à la construction du cahier des charges. Sa satisfaction, elle nécessitait la réalisation de plusieurs vérifications de dimensionnements sous SolidWorks afin de trancher quant à la fiabilité des composants. Le système devait être autonome et doit avoir un comportement systématique. L’automatisation des postes de la ligne de remplissage s’est effectuée au moyen d’un automate Siemens S300 et à l’aide du logiciel STEP 7. La communication, quant à elle, est établie entre le système et l’opérateur à travers un pupitre de Commande/Supervision. Le dernier point abordé dans ce mémoire est l’étude technico-économique, une étape cruciale dans tout projet d’entreprise. Mots clés : STEP 7, SolidWorks, WinCC, Ligne de remplissage, Automatisation, Supervision, Conception. Abstract The current project involves the design and implementation of an automated filling line in water of orange’s flowers. The first stage was characterized by a search for technical-technological solutions leading to the construction of the specifications. Satisfy those satisfactions required the implementation of several resistance verifications on SolidWorks to make certain about the reliability of components. The system had to be independent and must have a pattern of behavior. The automation of the filling line systems was carried out using a Siemens S300 PLC and using the software STEP 7. The communication, in turn, is established between the system and the operator through a control / supervision unit. The last point in this thesis is the technical- economic study, a crucial step in any business project. Keywords : STEP 7, SolidWorks, WinCC, Filling ligne, Automation, Supervision, Design. Dédicace ‘’ A mon père ‘’ HASSAN Zouhair ‘’A mes chers parents et à tous ceux qui m’ont montrés leurs soutiens ‘’ MOUNIR Abdelfattah ii Remerciements Au terme de notre projet de fin d’études, nous tenons tout d’abord à exprimer notre profonde gratitude à M. Mustapha IJJAALI, doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Fès, ainsi que tout le cadre administratif. Nous profitons de l’occasion pour remercier nos chers professeurs pour leurs efforts considérables, spécialement au département du Génie Industriel en témoignage de notre sincère reconnaissance. Nous remercions et nous exprimons notre reconnaissance à notre encadrant académique Mr. CHAMAT Abderrahim pour ses conseils, ses remarques, sa disponibilité et son soutien tout au long de la période du stage. Nous tenons à présenter nos très sincères remerciements à Mr. AGOUMI Adil, directeur de l’entreprise MAROC AUTOMATISME ELECTRICITE et notre encadrant industriel, d’avoir bien voulu nous accorder ce stage de fin d’étude au sein de son entreprise, d’avoir partagé ses connaissances mais aussi d’avoir montré sans faille son soutien technique et humain. Nous témoignons notre profonde gratitude aux membres du jury. Finalement, je remercie particulièrement tout le staff de MAROC AUTOMATISME ELECTRICITE pour leur aide tout au long de la période de notre stage et tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce modeste travail. iii Sommaire Dédicace ............................................................................................................................................ i Remerciements ................................................................................................................................ ii Liste des figures ................................................................................................................................ v Liste des tableaux ........................................................................................................................... vii Liste des acronymes ...................................................................................................................... viii Introduction générale....................................................................................................................... 1 Chapitre 1 : Contexte général du projet ......................................................................................... 2 I. Présentation de l’organisme ............................................................................................................. 3 1. Maroc Automatisme Electricité : une entreprise polyvalente ...................................................... 3 2. Fiche technique ............................................................................................................................. 4 3. Organigramme d’accueil ............................................................................................................... 5 4. Répartition des activités ................................................................................................................ 6 5. Produits proposés .......................................................................................................................... 6 II. Cahier des charges ............................................................................................................................. 7 III. Présentation du projet .................................................................................................................. 9 1. Savoirs requis ................................................................................................................................ 9 2. Description du système ................................................................................................................. 9 Chapitre 2 : Etude mécanique de convoyeur principal ................................................................ 14 I. Analyse fonctionnelle interne ......................................................................................................... 15 1. Fonction globale de produit ........................................................................................................ 15 2. Diagramme FAST de la fonction globale :.................................................................................... 16 II. Choix des éléments fonctionnels .................................................................................................... 17 1. Le choix de la chaine .................................................................................................................... 17 2. Le choix des roues ....................................................................................................................... 19 3. Le choix des profils de glissement ............................................................................................... 20 III. Le choix des éléments de soutien ............................................................................................... 21 1. Choix des matériaux .................................................................................................................... 21 2. Choix de l’architecture ................................................................................................................ 22 iv IV. Le choix des Accessoires de guidages ......................................................................................... 24 V. Etude dynamique ............................................................................................................................ 25 1. Etude du non-glissement ............................................................................................................. 25 2. Etude de l’effort de traction ........................................................................................................ 27 3. Choix du motoréducteur ............................................................................................................. 29 VI. Validation des choix..................................................................................................................... 30 1. Dimensionnement de l’arbre de traction .................................................................................... 31 2. Vérification de la résistance de la chaine .................................................................................... 34 3. Validation du choix du palier ....................................................................................................... 35 4. Validation de la structure ............................................................................................................ 35 5. Résistance des éléments de soutien ........................................................................................... 43 Chapitre 3 : Automatisation et supervision ................................................................................. 47 I. Automatisation ................................................................................................................................ 48 1. Outils ........................................................................................................................................... 48 2. Automatisation système de remplissage .................................................................................... 51 3. Automatisation des autres sous-systèmes .................................................................................. 59 II. Supervision ...................................................................................................................................... 61 1. Généralités .................................................................................................................................. 61 2. Système de remplissage .............................................................................................................. 62 3. Amélioration du système de remplissage ................................................................................... 67 4. Supervision des autres sous-systèmes ........................................................................................ 70 III. Etude économique ...................................................................................................................... 71 1. Introduction ................................................................................................................................. 71 2. Estimation du coût de réalisation................................................................................................ 71 3. Rentabilité économique du projet .............................................................................................. 71 4. Retour sur investissement ........................................................................................................... 73 Conclusion générale et perspectives ............................................................................................. 74 Webographie et bibliographie ....................................................................................................... 76 Annexes .......................................................................................................................................... 77 v Liste des figures Figure 1 : Organigramme de MAELEC ............................................................................................. 5 Figure 2 : Répartition des activités de MAELEC .............................................................................. 6 Figure 3 : Arbre de la RINX40 et ses supports .............................................................................. 11 Figure 4 : Positionnement des bouteilles lors du remplissage .................................................... 12 Figure 5 : Fonctionnement du carrousel LayCork-3000 ............................................................... 13 Figure 6 : Diagramme FAST du convoyeur .................................................................................... 16 Figure 7 : Dimensions de la chaîne ................................................................................................ 18 Figure 8 : Effet polygonal ............................................................................................................... 19 Figure 9: Extrait du catalogue AVE (profil de glissement) ............................................................ 20 Figure 10: Joint (à gauche) - Bride (à droite) ................................................................................ 21 Figure 11 : illustration de la structure du convoyeur ................................................................... 23 Figure 12 : Accessoires de guidage du convoyeur ........................................................................ 24 Figure 13 : Guidage en rotation de la roue de traction ................................................................ 31 Figure 14: Clavette ......................................................................................................................... 32 Figure 15: Arbre en flexion ............................................................................................................ 33 Figure 16 : Structure latérale du convoyeur ................................................................................. 36 Figure 17 : Profil structurel central ............................................................................................... 38 Figure 18 : Représentation des contraintes appliquées sur le profil structurel central ............. 39 Figure 19 : Déplacements résultants (en haut) et déplacements équivalents (en bas) ............. 40 Figure 20 : Module de traction ...................................................................................................... 41 Figure 21 : Représentation des contraintes appliquées sur le module de traction .................... 42 Figure 22 : Déplacements résultants (à gauche) et déformations équivalentes (à droite) ........ 42 Figure 23 : Bride de soutien........................................................................................................... 44 Figure 24 : Représentation des contraintes appliquées sur la bride de soutien ......................... 45 Figure 25 : Déplacements résultants (à gauche) et déformations équivalentes (à droite) ........ 46 Figure 26 : Configuration matérielle de l'automate S300 ............................................................ 48 Figure 27: Exemple de câblage des Entrées/Sorties API S300 ..................................................... 49 Figure 28 : Grafcet système de remplissage ................................................................................. 54 Figure 29 : Grafcet amélioration système de remplissage ........................................................... 56 Figure 30 : Réseau Marche/Arrêt convoyeur sous Step7 ............................................................. 59 Figure 31 : Réseau Marche/Arrêt distributeur des bouteilles sous Step7 .................................. 60 Figure 32 : Réseaux Marche/Arrêt carrousel et étiqueteuse sous Step7 .................................... 60 Figure 33 : Pupitre de supervision ................................................................................................ 61 Figure 34 : Communication entre API et pupitre de commande ................................................. 62 Figure 35 : Vérin d'Entrée/Sortie .................................................................................................. 63 Figure 36 : Cuve principale et conduites ....................................................................................... 64 vi Figure 37: Marche et Arrêt de la motopompe .............................................................................. 64 Figure 38 : Motopompe ................................................................................................................. 65 Figure 39: Arrêt d'urgence ............................................................................................................. 66 Figure 40 : Vérin de remplissage ................................................................................................... 67 Figure 41 : Témoins de présence du vérin .................................................................................... 68 Figure 42 : Modes de fonctionnement.......................................................................................... 69 Figure 43: Vue sur les autres sous-systèmes ................................................................................ 70 vii Liste des tableaux Tableau 1 : Informations générales sur MAELEC ............................................................................ 4 Tableau 2 : Quelques produits commercialisés .............................................................................. 7 Tableau 3 : Caractéristiques de la chaîne ..................................................................................... 18 Tableau 4: Caractéristiques des roues de traction et de renvoi .................................................. 20 Tableau 5: Valeurs du Facteur de Sécurité ................................................................................... 28 Tableau 6 : Tensions admissibles par les chaînes ......................................................................... 34 Tableau 7 : Caractéristiques du palier .......................................................................................... 35 Tableau 8 : Masses des éléments du convoyeur .......................................................................... 36 Tableau 9 : Masses linéiques des éléments du convoyeur .......................................................... 37 Tableau 10: Alliage Aluminium 1060 ............................................................................................ 38 Tableau 11: Abréviation Grafcet amélioration uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-realisation-d-x27-un-hassan-zouhair-2965.pdf