La tuilerie Woestelandt, leader du bardage en terre cuite, a procédé

La logique floue... pour éviter la tuile!
La tuilerie Woestelandt, leader du bardage en terre cuite, a procédé à l’automatisation des chambres
de séchage de son usine de Nieurlet dans le Nord.
Cette automatisation, confiée au lycée Blaise Pascal de Longuenesse, s’appuie sur un automate TSX
Micro intégrant une régulation par logique floue. Elle a permis d’obtenir un gain de productivité de
l’ordre de 30 %.
“La fabrication des tuiles comporte deux étapes principales. La première concerne la préparation de la
matière première et son pressage pour obtenir la forme de la tuile. La seconde englobe les phases de
séchage et de cuisson. La durée de la première étape est réduite à son maximum grâce à l’automatisation
des différentes opérations. Par contre, le temps de séchage de 72 heures de la seconde étape devait être
réduit, sans altérer les caractéristiques mécaniques de la tuile, afin d’augmenter notre productivité. Nous
avons confié cette étude au lycée Blaise Pascal de Longuenesse, dans le cadre d’un projet d’examen du
brevet de technicien supérieur en mécanique et automatismes industriels”, précise Patrice Woestelandt,
président directeur général des Céramiques Woestelandt, à Nieurlet dans le Nord.
Woestelandt travaille l’argile depuis 1867
Située en plein pays de Flandres, la société Woestelandt travaille l’argile depuis 1867 pour produire les plus
nobles matériaux du bâtiment : tuiles, bardages, carrelages, écrans anti-bruit, plaquettes de parement… Ces
produits trouvent leur place dans les constructions traditionnelles comme dans les constructions modernes.
Son expérience et le respect de la tradition alliés à la recherche de nouveaux produits permettent à
Woestelandt d’être leader du bardage en terre cuite. Le dynamisme, la motivation et la disponibilité des
équipes techniques et commerciales lui assurent un rayonnement aussi bien en France que dans les pays
européens.
La matière première, l’argile, est extraite de la carrière Woestelandt toute proche de l’usine. Après avoir été
broyée et malaxée, elle entre dans une mouleuse, sorte d’extrudeuse qui délivre en continu une pâte. Celleci est alors découpée en galettes qui sont aussitôt pressées à l’aide de trois machines travaillant à la
cadence de 60 tuiles par minute. Les tuiles sont déposées sur des claies et transférées dans des chambres
de séchage où elles séjournent trois jours. Elles sont reprises et acheminées dans un four où elles subissent
une cuisson à la température de près de 1000 °C pendant trois à quatre jours. C’est dans la phase de
séchage qu’elles acquièrent leurs caractéristiques mécaniques et dans la phase de cuisson qu’elles
prennent leur couleur. Les tuiles sont enfin triées, contrôlées et expédiées.
La phase de séchage est très importante, car en entrant dans les chambres, les tuiles sont encore molles et
doivent éviter toute déformation. Il est nécessaire de prévoir un fonctionnement selon trois phases :
ventilation des produits sans apport calorifique pendant un certain temps dit “temps d’attente”, ventilation
des produits avec apport calorifique variable jusqu’au séchage désiré en suivant des profils d’hygrométrie et
de température et enfin, ventilation des produits avec apport calorifique constant pour conserver le produit
en attente de cuisson.
L’automatisation fait appel à la logique floue
La tuilerie possède deux ensembles de neuf chambres de séchage. Chaque chambre contient 4 320 tuiles
et est équipée de 5 ou 6 ventilateurs d’une puissance unitaire de 2,2 kW assurant une circulation d’air, d’une
vantelle d’une puissance de 0,18 kW permettant l’admission d’air chaud, d’une sonde de température de 30 à + 130 °C et d’une sonde d’hygrométrie de 0 à 100 %. Chaque ensemble est géré par un automate
programmable TSX Micro pilotant 128 E/S TOR et 24 entrées analogiques. L’automate communique, via
une liaison Uni-Telway, avec un terminal de dialogue Magelis. Celui-ci permet d’afficher par chambre la
température, l’hygrométrie, le temps de fonctionnement et la position de la vantelle, de modifier le temps
d’attente, les profils de température et d’hygrométrie et d’initialiser un certain nombre de paramètres. “Le
système à automatiser constitué par les chambres de séchage présente plusieurs variables d’entrée et de
sortie et n’est pas linéaire. La logique floue est principalement utilisée pour gérer ce type de système. Ainsi,
le logiciel de logique floue, PL7-FUZ, est intégré dans l’automate. Il permet de construire simplement des
règles floues par modélisation du savoir-faire de l’opérateur afin de déterminer automatiquement les bonnes
consignes pour optimiser le fonctionnement des chambres de séchage. Schneider Electric nous a fait
partager son expérience dans le domaine avec l’aide de l’expert en régulation du centre technique
d’automatisation de Lille et l’appui de l’agence commerciale de Calais” déclare Gilbert Lesage, professeur
d’automatisme au lycée Blaise Pascal, pilotant le groupe d’étudiants chargés de l’étude et de la mise en
œuvre de l’automatisation des chambres de séchage.
Un asservissement de température et d’hygrométrie, effectué en logique floue, permet la gestion des
vantelles dans la deuxième phase. Cet asservissement présentant une structure identique pour les neuf
chambres, les informations d’entrées (température, hygrométrie et temps de fonctionnement) sont
multiplexées. A la suite d’une demande d'asservissementd’une chambre, le temps de fonctionnement est
déterminé ainsi que les valeurs de consignes de température et d'hygrométrie ; après mesure de la
température et de l'hygrométrie dans la chambre considérée, le calcul des écarts de température et
d'hygrométrie est effectué et entré dans le bloc FUZ intégré au logiciel PL7-FUZ. La valeur calculée par le
bloc correspond à la variation souhaitée de débit d’air dans la vantelle. La position de cette dernière est
obtenue par calcul en s’appuyant sur l’état des interrupteurs de fin de course d’ouverture et de fermeture et
sur le temps d’ouverture et de fermeture. Le signal de variation de position est alors démultiplexé afin
d'assurer le pilotage des neuf vantelles. Chaque chambre sollicite le bloc FUZ toutes les 23 minutes. Le
programme de l’automate est structuré en une tâche maître pour le fonctionnement séquentiel des
ventilateurs et en cinq sous-programmes pour la gestion des vantelles et la gestion du terminal de dialogue
Magelis.
Un gain de productivité de 30 %
“L'installation, opérationnelle depuis le mois de mai 1999, nous donne entière satisfaction. Le temps de
séchage que nous souhaitions réduire est en effet passé de 72 à 48 heures, nous assurant ainsi un gain de
productivité de l’ordre de 30 %. De plus, nous avons supprimé les opérations manuelles de réglages et de
vérifications tout en obtenant une meilleure régularité et répétabilité des cycles. Tout ceci nous garantit la
fabrication de produits présentant une grande constance au niveau des performances et des
caractéristiques apportant encore plus de sécurité pour l’utilisateur. Ce projet, mené avec succès, est le
résultat d’une collaboration suivie avec le lycée Blaise Pascal de Longuenesse depuis maintenant huit
années. L’automatisation des chambres de séchage réalisée en 1999 a été précédée les années passées
par la mise en oeuvre d’automatismes d’empilement et de déplilement, de découpe et de préparation de
mélanges. Une longue collaboration que nous poursuivrons dans toutes ces prochaines années”, conclut
Patrice Woestelandt.
Le lycée Blaise Pascal
Le lycée scientifique et technologique Blaise Pascal, situé à Longuenesse près de Saint-Omer dans le Pas-de Calais
accueille 1 300 élèves préparant les diplômes des baccalauréats S, STI et STL et des brevets de techniciens
supérieurs CIRA, génie électrique, génie électronique et MAI. Le BTS MAI (brevet de technicien supérieur en
mécanique et automatismes industriels) recrute essentiellement des étudiants bacheliers en génie mécanique ou
génie électrique. Pendant la formation de deux ans, les étudiants effectuent deux stages en entreprise : le
premier “Vie en entreprise” d’une durée de six semaines et le second “Exploitation de système” d’une durée de
deux semaines. En seconde année, les étudiants réalisent des systèmes industriels ou des machines automatiques
qui servent de support à l’épreuve de RTI (réalisation tests intégration). C’est dans ce cadre qu’un groupe de neuf
élèves a réalisé et mis au point le fonctionnement des 18 chambres de séchage de tuiles des établissements
Woestelandt à Nieurlet, à l’aide d’un automatisme intégrant une régulation par logique floue.