École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : GEEL · S3 · UE3 — Génie Électrique Avancé III

  • Automatisme 2 / API & SCADA

    Le cours Automatisme 2 / API & SCADA (APG3303) prolonge Automatisme 1 vers l’automatisme industriel moderne : programmation structurée des automates Siemens S7-1200 et Schneider M340 en langages ST et FBD, blocs fonctions réutilisables, gestion des alarmes et des modes dégradés, réseaux de terrain (Profibus, Profinet, Modbus TCP, AS-i) et supervision SCADA (synoptiques, alarmes, courbes, historisation). Il vise l’automatisation de procédés énergétiques complets tels qu’on les rencontre au Niger : station de pompage solaire alimentant un château d’eau, éclairage public commandé à distance, supervision d’une mini-centrale PV raccordée à un mini-réseau rural. Le syllabus comportant trois modules, le cours est organisé en trois leçons longues, chacune associée à un TP.

    Objectifs d’apprentissage

    • Programmer des API avancés (Siemens S7-1200, Schneider M340) en langages ST et FBD.
    • Concevoir et paramétrer une supervision SCADA industrielle.
    • Intégrer des réseaux de terrain Profibus et Profinet.
    • Automatiser un procédé énergétique complet (pompage, éclairage, supervision PV).

    Prérequis

    Automatisme 1 (AUT2301) : Grafcet, Ladder, temporisateurs et compteurs. Électronique Numérique (ELN3301) : codage binaire, hexadécimal, entiers et réels, notions de réseaux numériques.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Programmation API Avancée
    2. Leçon 2 — Réseaux de Terrain
    3. Leçon 3 — SCADA et Supervision

    Travaux pratiques

    • TP1 : Programme API S7-1200 — régulation de niveau de cuve (leçon 1).
    • TP2 : Réseau Profibus avec variateur de vitesse (leçon 2).
    • TP3 : Supervision SCADA WinCC d’une mini-centrale PV simulée (leçon 3).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 14 h, TD 6 h, TP 14 h, TPE 26 h, soit 60 h de charge totale (3 crédits). Évaluation : contrôle continu 100 % (pas d’examen terminal), de nature pratique : comptes rendus et programmes des TP, évaluations pratiques sur poste, quiz en ligne.

    Bibliographie

    • Siemens, SIMATIC S7-1200 System Manual (disponible gratuitement en ligne).
    • W. Bolton, Programmable Logic Controllers, Newnes.
    • Norme CEI 61131-3 : Automates programmables — Langages de programmation.
    • H. Berger, Automating with SIMATIC S7-1200, Publicis.

  • Machines Électriques 2

    Le cours Machines Électriques 2 (MAE3302, UE3 « Génie Électrique Avancé III », semestre S3, 3 crédits) prolonge MAE2401 vers les régimes dynamiques et les machines modernes : démarrage et freinage avancés du moteur asynchrone, variateurs de fréquence, machines synchrones (alternateurs de groupes électrogènes, moteurs à aimants des pompes solaires), moteurs pas à pas et servomoteurs, générateurs éoliens, et simulation numérique sous MATLAB/Simulink. Les applications sont choisies dans le contexte nigérien : mini-réseaux hybrides PV-diesel, pompage solaire, électrification rurale, industrie de transformation.

    Objectifs d’apprentissage

    • Analyser le moteur asynchrone en régimes transitoires et en démarrage avancé.
    • Étudier les machines synchrones — alternateurs et moteurs.
    • Comprendre les moteurs pas à pas et les servo-moteurs.
    • Appliquer les principes des machines spéciales aux générateurs éoliens.

    Prérequis

    Machines Électriques 1 (MAE2401) : MCC, transformateur, moteur asynchrone en régime permanent, essais. Signaux & Systèmes Linéaires 1 (SSL2302) : équations différentielles, représentation d’état, transformée de Laplace, séries de Fourier.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Moteur Asynchrone Triphasé — Approfondissement
    2. Leçon 2 — Machines Synchrones
    3. Leçon 3 — Machines Spéciales
    4. Leçon 4 — Simulation des Machines

    Travaux pratiques

    • TP1 : Essai complet d’un alternateur triphasé en charge (leçon 2).
    • TP2 : Commande d’un servo-moteur AC en position (leçon 3).
    • TP3 : Simulation MAS démarrage + freinage sur MATLAB (leçon 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 16 h, TD 8 h, TP 10 h, TPE 26 h, soit 60 h de charge totale (CTT). Évaluation mixte : contrôle continu (CC) 40 % (TD, TP, quiz, mini-projet de simulation) et examen terminal (ET) 60 %.

    Bibliographie

    • S. J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, McGraw-Hill.
    • I. Boldea, Electric Machines (Steady State, Transients and Design with MATLAB), CRC Press.
    • P. C. Krause et al., Analysis of Electric Machinery and Drive Systems, Wiley-IEEE Press.
    • J.-P. Caron, J.-P. Hautier, Modélisation et commande de la machine asynchrone, Technip.

  • Électronique Numérique

    Le cours ELN3301 — Électronique Numérique (Semestre 3, UE3 « Génie Électrique Avancé III ») donne au futur technicien supérieur GEEL les bases numériques indispensables aux équipements modernes : régulateurs de charge et onduleurs pilotés par microcontrôleur, compteurs communicants, automates et superviseurs, systèmes d’acquisition des mini-réseaux solaires. Il part de la représentation des données (binaire, codes, flottants), passe par les circuits logiques intégrés, les mémoires et les FPGA, puis aborde la programmation en C d’un microcontrôleur STM32 et les protocoles de communication série et industriels (UART, SPI, I2C, RS-485/Modbus, CAN, Modbus TCP).

    Objectifs d’apprentissage

    • Maîtriser les systèmes numériques et la représentation des données.
    • Concevoir des circuits logiques combinatoires et séquentiels sur FPGA.
    • Programmer des microcontrôleurs en langage C pour des applications GEEL.
    • Comprendre les protocoles de communication numérique industriels.

    Prérequis

    Automatisme 1 (AUT2301) : logique combinatoire et séquentielle, algèbre de Boole, bascules. Informatique Appliquée Python (INF1303) : variables, types, structures de contrôle, fonctions — le passage au langage C s’appuie sur ces notions.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Systèmes de Numération et Codage
    2. Leçon 2 — Circuits Logiques Numériques
    3. Leçon 3 — Microcontrôleurs
    4. Leçon 4 — Protocoles de Communication Numérique

    Travaux pratiques

    • TP1 : Programmation microcontrôleur STM32 — mesure et affichage (Leçon 3).
    • TP3 : Acquisition de données PV sur I2C avec capteur ACS712 (Leçon 3).
    • TP2 : Communication Modbus RTU entre API et superviseur (Leçon 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 16 h, TD 8 h, TP 10 h, travail personnel (TPE) 26 h, soit 60 h de charge totale pour 3 crédits. Évaluation mixte : contrôle continu (CC) 40 % — exercices de TD, programmes et comptes rendus de TP, quiz en ligne — et examen terminal (ET) 60 %, épreuve écrite (conversions, analyse de circuits, lecture et écriture de code C, décodage de trames).

    Bibliographie

    • Floyd T., Digital Fundamentals, Pearson (trad. fr. Systèmes numériques, Reynald Goulet).
    • Mazidi M. A. et coll., STM32 ARM Programming for Embedded Systems, MicroDigitalEd.
    • Tocci R., Widmer N., Moss G., Digital Systems: Principles and Applications, Pearson.
    • Spécifications Modbus Organization : Modbus Application Protocol et Modbus over Serial Line (modbus.org).