Système de conditionnement et de palettisation industriel d'un produit laitier à l'usine Nada-Jeddah

203 Pages·2017·8.19 MB·French

by  Rami Rayess

Système de conditionnement et de palettisation
industriel d’un produit laitier à l’usine Nada-Jeddah
(Arabie Saoudite)
Rami Rayess
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Rami Rayess. Système de conditionnement et de palettisation industriel d’un produit laitier à l’usine
Nada-Jeddah (Arabie Saoudite). Energie électrique. 2010. ￿dumas-00576815￿
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(cid:1)
UUNIVERSITE LIBANAISE
INSTITUT DES SCIIEENCES APPLIQUEES ET ECONOMIIQQUES

CCentre du Liban Associé

Au Conservattooiire National des Arts et Métiers - Parriiss

____________

Mémooiire présenté en vue d’obtenir

Le ddiiplôme d'Ingénieur CNAM
En Electrotechnique
Par
Rami Rayess
____________

Système de coonndditionnement et de palettisation industrriieell
d’un produit laitier à ll’’uusine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOOUUDITE)

Souuttenu le : 09 Novembre 2010

_______________

JURY

Président : Dr. Clémenntt RRAMIARINJAONA

Membres : Mr.Khaled IITTANI
Dr.Chaoukii DDIAB
Dr.Claude AASSMAR
Dr. Mohamaadd OUEIDAT
CNAM Système de conditionnement et de palettisation industriel 2009-2010
d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).

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CNAM Système de conditionnement et de palettisation industriel 2009-2010
d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
SOMMAIRE

Chapitre I.(cid:1)Introduction ............................................................................................. 1(cid:1)
1.(cid:1) Introduction ......................................................................................................... 1(cid:1)
2.(cid:1) Présentation de l’entreprise TECHNICA .......................................................... 2(cid:1)
3.(cid:1) Système de production et processus: .................................................................. 3(cid:1)
3.1. Système de production ....................................................................................... 3(cid:1)
3.2. Processus............................................................................................................ 4

Chapitre II.(cid:1)Cahier de charges ................................................................................... 6(cid:1)
1.(cid:1) Lancement du projet ........................................................................................... 6(cid:1)
2.(cid:1) Cahier des charges .............................................................................................. 6(cid:1)
3.(cid:1) Planification et distribution des tâches ............................................................... 7(cid:1)
4.(cid:1) Séance de créativité ............................................................................................. 8(cid:1)
5.(cid:1) Choix des Composants Electriques ..................................................................... 9(cid:1)
6.(cid:1) Description globale du système ......................................................................... 10(cid:1)
6.1. Système d’emballage ........................................................................................ 10(cid:1)
6.2. Système d’entassement ou d’empilage .............................................................. 11(cid:1)
7.(cid:1) Contribution personnelle .................................................................................. 12

Chapitre III.(cid:1)Description du projet .......................................................................... 14(cid:1)
1.(cid:1) Introduction ....................................................................................................... 14(cid:1)
2.(cid:1) Le système d’emballage des bouteilles .............................................................. 15(cid:1)
2.1. Les convoyeurs d’entrée ou d’alimentation du système..................................... 15(cid:1)
2.2. Le vibreur ou le distributeur de bouteilles ......................................................... 15(cid:1)
2.3. La table ou le convoyeur d’accumulation .......................................................... 16(cid:1)
2.4. Le détecteur d’accumulation ............................................................................. 16(cid:1)
2.5. Le freineur ou le bloqueur d’avancement de bouteilles ..................................... 17(cid:1)
2.6. Le mécanisme de dosage de bouteilles .............................................................. 18(cid:1)
2.7. Le convoyeur de caisses en plastique ................................................................ 18(cid:1)
2.8. Le freineur et le doseur de caisses vides ........................................................... 19(cid:1)
2.9. La trémie de caisses .......................................................................................... 20(cid:1)
2.10. Le transporteur ............................................................................................... 20(cid:1)
2.11. Les mécanismes porteurs de bouteilles ........................................................... 24(cid:1)
3.(cid:1) Le système d’empilage de caisses ...................................................................... 25(cid:1)
3.1. Le distributeur de caisses .................................................................................. 25(cid:1)
3.2. Le convoyeur d’empilage de caisses pleines ..................................................... 26(cid:1)
3.3. Le freineur et le doseur de caisses pleines ......................................................... 27(cid:1)
3.4. Le système d’empilage ..................................................................................... 27(cid:1)
3.5. Bras de levage à pinces ..................................................................................... 28(cid:1)
3.6. Les porteurs de tas niveau haut ......................................................................... 29(cid:1)
3.7. Le système de compression .............................................................................. 29(cid:1)
3.8. Le système convoyeur et accumulateur des piles .............................................. 30

Chapitre IV.(cid:1)Capteurs ou détecteurs électriques ..................................................... 32(cid:1)
1.(cid:1) Les Détecteurs électromécaniques .................................................................... 32(cid:1)
2.(cid:1) Les détecteurs de proximité inductifs .............................................................. 33(cid:1)
3.(cid:1) Le détecteur photo électrique ........................................................................... 34(cid:1)
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CNAM Système de conditionnement et de palettisation industriel 2009-2010
d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
4.(cid:1) Une solution pour la détection de la position des vérins .................................. 35(cid:1)
5.(cid:1) Détection de vide ............................................................................................... 36

Chapitre V.(cid:1)Actionneurs et Commandes (Moteurs/Variateurs de vitesse) ............. 37(cid:1)
1.(cid:1) Les moteurs électriques ..................................................................................... 37(cid:1)
2.(cid:1) Les moteurs asynchrones .................................................................................. 39(cid:1)
2.1. Expression et étude du couple électromagnétique ............................................. 41(cid:1)
2.1.a.(cid:1) Puissances et grandeurs mécaniques..................................................... 41(cid:1)
2.1.b.(cid:1) Expression du couple ........................................................................... 41(cid:1)
2.1.c.(cid:1) Comportement au démarrage ............................................................... 44(cid:1)
2.1.d.(cid:1) Au-delà du synchronisme : fonctionnement en génératrice
hypersynchrone ................................................................................................... 45(cid:1)
2.1.e.(cid:1) Conclusion ........................................................................................... 45(cid:1)
2.2. Variation de vitesse des moteurs asynchrones ................................................... 45(cid:1)
2.2.a.(cid:1) Inversion du sens de rotation ................................................................ 46(cid:1)
2.2.b.(cid:1) Action sur la tension simple du réseau d’alimentation .......................... 46(cid:1)
2.2.c.(cid:1) Action sur la résistance rotorique ......................................................... 47(cid:1)
2.2.d.(cid:1) Action sur la fréquence d’alimentation [7] ........................................... 47(cid:1)
2.2.e.(cid:1) Linéarisation de la caractéristique de couple ........................................ 49(cid:1)
2.2.f.(cid:1) Conclusion ........................................................................................... 50(cid:1)
3.(cid:1) Variateurs de vitesse des moteurs asynchrones ............................................... 50(cid:1)
3.1. Une structure de principe .................................................................................. 51(cid:1)
3.1.a.(cid:1) Chronogrammes des tensions ............................................................... 51(cid:1)
3.1.b.(cid:1) Pour une meilleure qualité harmonique : modulation de largeur
d’impulsions (M.L.I.) .......................................................................................... 52(cid:1)
3.2. Les taux de distorsion harmonique du variateur ................................................ 53(cid:1)
3.3. Les pics de tension ........................................................................................... 53(cid:1)
3.4. Le Rapport U/f ................................................................................................. 54(cid:1)
4.(cid:1) Calcul et dimensionnement des moteurs électriques ....................................... 55(cid:1)
4.1. Moteur M1 du convoyeur 1 d’entrée de bouteilles ............................................ 59(cid:1)
4.2. Moteur M2 du convoyeur 2 d’entrée de bouteilles ............................................ 60(cid:1)
4.3. Calcul de la puissance du moteur M8 élévateur des caisses (trémie) ................. 62(cid:1)
4.4. Calcul de la puissance du moteur M4 vibreur des bouteilles ............................. 65(cid:1)
4.5. Calcul de la puissance des moteurs MST1-1 et MST2-1 Bielle manivelle ......... 68(cid:1)
5.(cid:1) Le «Motion Control» ou Contrôle de mouvement ........................................... 72(cid:1)
5.1. Le servomoteur ................................................................................................ 75(cid:1)
5.2. Le servomoteur synchrone ................................................................................ 76(cid:1)
5.2.a.(cid:1) Constitution d’un servomoteur synchrone ............................................ 76(cid:1)
5.2.b.(cid:1) Modélisation et pilotage d’un servomoteur synchrone .......................... 78(cid:1)
5.2.c.(cid:1) Dimensionnement des servomoteurs synchrones .................................. 80(cid:1)
5.2.d.(cid:1) Détermination de la taille du servomoteur ............................................ 83(cid:1)
5.3. Les freins et leur choix ..................................................................................... 89(cid:1)
5.4. L’utilisation des Servovariateurs ...................................................................... 91(cid:1)
5.4.a.(cid:1) La régulation et l’asservissement du système ....................................... 94(cid:1)
5.4.b.(cid:1) Ajustement des boucles de régulation (stabilité) ................................... 96

Chapitre VI.(cid:1)Gestions des risques ............................................................................ 99(cid:1)
1.(cid:1) Introduction ....................................................................................................... 99(cid:1)
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CNAM Système de conditionnement et de palettisation industriel 2009-2010
d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
2.(cid:1) Appréciation du risque...................................................................................... 99(cid:1)
2.1. Analyse du risque ............................................................................................. 99(cid:1)
2.1.a.(cid:1) Détermination des limites de la machine .............................................. 99(cid:1)
2.1.b.(cid:1) Repérage des phénomènes dangereux ................................................ 100(cid:1)
2.1.c.(cid:1) Estimation du risque .......................................................................... 100(cid:1)
2.2. Évaluation du risque ....................................................................................... 101(cid:1)
3.(cid:1) Réduction du risque ........................................................................................ 102(cid:1)
4.(cid:1) Élimination du phénomène dangereux et réduction du risque ...................... 103(cid:1)
4.1.a.(cid:1) Protecteurs et dispositifs de protection ............................................... 103(cid:1)
4.1.b.(cid:1) Protecteurs fixes et protecteurs munis de dispositifs ........................... 103

Chapitre VII.(cid:1)Schémas Electriques, Commandes et manuel d’opérations ........... 106(cid:1)
1.(cid:1) Dessins et Schémas Electriques ....................................................................... 106(cid:1)
2.(cid:1) Alimentations et dispositifs de protections ..................................................... 107(cid:1)
2.1. L’alimentation de la partie puissance .............................................................. 107(cid:1)
2.2. L’alimentation de la partie contrôle 24VDC ................................................... 108(cid:1)
3.(cid:1) Programmation de l’API................................................................................. 109(cid:1)
4.(cid:1) Ecran tactile de visualisation et de commande ............................................... 111(cid:1)
5.(cid:1) Préparation du manuel d’opération du système ............................................ 113

Chapitre VIII.(cid:1)Intégration, tests et mise en marche .............................................. 114(cid:1)
1.(cid:1) Assemblage et tests à l’usine ........................................................................... 114(cid:1)
2.(cid:1) Installation et tests sur site .............................................................................. 116(cid:1)
3.(cid:1) Modifications sur site ...................................................................................... 118

Chapitre IX.(cid:1)CONCLUSION ................................................................................. 120

ANNEXE 1 :(cid:1)Schéma électrique du système d’emballage .............................. 121(cid:1)
ANNEXE 2 :(cid:1)Liste des Entrées/Sorties du système d’emballage .................... 166(cid:1)
ANNEXE 3 :(cid:1)Variateur de fréquence SEW .................................................... 169(cid:1)
ANNEXE 4 :(cid:1)COMMANDE VECTORIELLE DE LA MACHINE
SYNCHRONE A AIMANTS PERMANENTS ............................................. 175(cid:1)
ANNEXE 5 :(cid:1)MODELISATION D’UNE MACHINE ASYNCHRONE ........ 182(cid:1)
Bibliographie :............................................................................................... 192(cid:1)

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d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
Liste des abréviations

MLI : modulation de largeur d’impulsions
HMI : Interface Machine-Homme (Human-machine interface)
CHI : Interface ordinateur-Homme (computer-human interface)
MAS : Moteur asynchrone
MCC : Moteur a courant continu
CEM : Compatibilité ElectroMagnétique
API : Automate programmable industriel
AC : Courant alternatif
DC : Courant continu
PE : Photocellule électrique
PR : Détecteur de proximité inductif
ILS : Interrupteurs à Lame Souple

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d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
Chapitre I.
Introduction

1. Introduction
L’automatisation industrielle ou la commande numérique nécessite l’utilisation de
systèmes de contrôle tels que les ordinateurs de commande des machines et de
procédés industriels, réduisant par cela le besoin d’intervention humaine.
En d’autres termes, c’est l'art d'utiliser les machines afin de réduire la charge de
travail des opérateurs humains tout en gardant une productivité et une bonne qualité
du produit. Elle fait appel à des systèmes électroniques qui englobent toute la
hiérarchie de contrôle-commande depuis les capteurs de mesure, en passant par les
automates, les bus de communication, la visualisation, l’archivage jusqu’à la gestion
de production et des ressources de l’entreprise. En plus, l’automatisation des
applications industrielles joue un rôle de plus en plus important dans l'économie
mondiale et dans l'expérience quotidienne. La compétition technologique et
commerciale entre les différents distributeurs mondiaux des composants
d’automatisme a accéléré l’évolution des systèmes industriels et des applications
automatisées bien développées. D’autre part, les tâches exigeant une évaluation
subjective, ainsi que les tâches de haut niveau comme la planification stratégique,
restent actuellement en besoin d'une expertise humaine pour qu’elles soient
accomplies.
Dans de nombreux cas, l'utilisation de l'homme est plus rentable que les
approches mécaniques, même si l'automatisation des tâches industrielles est
possible. Les interfaces Homme-Machine (HMI) ou un ordinateur des interfaces
homme (CHI), anciennement connu sous le nom des interfaces « ManMachine »,
sont généralement utilisés pour communiquer avec les automates programmables et
d’autres ordinateurs, comme le suivi de l'état d’une ligne de production ou encore
pour l’indication d’intervention en urgence.
L'une des principales applications industrielles est le système de
conditionnement d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH. Ce système est
responsable de l’emballage de bouteilles de lait dans des caisses et de leurs
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d’un produit laitier à l’usine NADA-JEDDAH (ARABIE SAOUDITE).
entassements après avoir été remplies et étiquetées. Ces tas seront après
regroupées afin d’êtres déménagées de la salle de production puis conservées dans
une chambre dite réfrigérateur. Cette application est le projet que j’avais en charge
chez TECHNICA comme un projet de fin d’études de ma formation d’Ingénieur.
Pour rendre compte du travail que nous avons réalisé, nous organisons notre
rapport en neuf chapitres. Le premier est une introduction générale à ce que notre
projet doit traiter suivie d’une présentation de l’entreprise TECHNICA, de son
système de production et processus interne. Le second chapitre décrit le cahier de
charges (besoin du client, problématique, contexte du projet…) et la gestion du
projet (lancement du projet, conception, planification…). Le troisième chapitre
contient la description détaillée du projet en tenant compte de tous les mécanismes
inclus et leurs fonctionnements. Le quatrième chapitre décrit les types des
capteurs ou détecteurs utilisés et leurs caractéristiques.
Ensuite, dans un cinquième chapitre nous présentons les actionneurs électriques
comme moteurs et variateurs de vitesse utilisés et leurs caractéristiques.
La gestion des risques est une phase très importante dans notre projet. On a aussi
décrit cette phase dans le chapitre six où on à montré les précautions prises lors de
la conception et mise en marche du système.
Les travaux et les composants du contrôle automatique sont décrits dans le
septième chapitre où la préparation des programmes de l’automate programmable et
de l’écran tactile a eu lieu.
En plus, une description de toutes les étapes exécutées durant les tests, l’intégration
et la mise en marche du system a eu lieu dans le huitième chapitre.
Et enfin, une conclusion dans le dernier chapitre ouvre la porte à une nouvelle
technologie et une nouvelle amélioration des systèmes industriels automatiques.

2. Présentation de l’entreprise TECHNICA
Fondée en 1982, TECHNICA a pour mission principale de fournir de
nouvelles solutions d’automatisme. Prenant en charge les équipements et
les projets clé-en-main des industries les plus renommées de la région,
l’entreprise assure la conception, la fabrication, l’installation et le service
après installation de ses équipements. Son réseau de service s’étalant sur 7
régions (Jeddah, Riyadh, Caire, Nicosi, Dubai, Tehran et Lagos), Technica a
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pour but de servir les industries suivantes : laiterie, boissons, eau, aliments,
papier&carton, produits chimiques, plastique et verrerie.
Son effectif est de 150 employés dont 40 cadres, une surface de 11000 m²
et un chiffre d’affaire de 1.5 Million € en 2009. L’entreprise renferme 3
départements, l’administration, le bureau d’études et les ateliers de
fabrication et de montage.

3. Système de production et processus:
3.1. Système de production

Le système de production décrit l’ensemble du processus grâce
auxquels l’entreprise produit un bien ou un service apte à satisfaire une
demande à l’aide de facteurs de production acquis sur le marché.
Dans le cadre d’une entreprise, le système de production, outre sa finalité
première qui est de produire un bien économique, cherche à satisfaire
d’autres objectifs secondaires :
• Objectifs en terme de quantité produite :

La fonction de production doit permettre à l’entreprise de satisfaire la
demande qui lui est adressée ce qui suppose que l’entreprise adapte sa
capacité de production au volume des ventes. Ceci passe par des actions
visant à maintenir en l’état les capacités productives ou par la mise au point
de plans d’investissements en capacité.
• Objectif en termes de qualité :

Les biens économiques produits doivent être de bonne qualité, c’est-à-
dire doivent satisfaire les besoins de la clientèle. Mais la production doit
aussi être de qualité en terme d’utilisation de ressources afin de respecter le
critère de performance attaché au système productif. Le système productif
doit donc être économe en ressources et constant en terme de qualité.

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