Instrumentation Industrielle PDF [PDF]

Zitiervorschau

Instruments

de la régulation Industrielle

Conception et rédaction Ing. Formateur : Mohamed BOUASSIDA

[email protected] Version 2010

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Mohamed BOUASSIDA

LA CAPTURE Le JUGEMENT

Principe de la CAPTURE des Grandeurs Physiques

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Type des CAPTEURS

Grandeurs Physiques

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Détection de présence

Consiste a détecter un évènement qui est une grandeur physique qui se mesure par tout ou rien (TOR), autrement dit apercevoir un fait comme passage d’un objet et donner une information logique (1 ou 0) (existe ou n’existe pas), cette information survient au régulateur ou à l’automate par un signal constant soit généralement  24 VDC ou un contact qui s’ouvre ou se ferme. MONTAGE DES CAPTEURS DETECTEURS 3 fils:

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CAPTEUR DE PROXIMITE CAPACITIF

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CAPTEUR DE PROXIMITE INDUCTIF

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BOUASSIDA

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Mohamed

CAPTEURS PHOTOELECTRIQUES

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Spectre de Radiation (Ondes Electromagnétique)

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Quelques Mesures Physiques Industrielles

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Principe d’un mesureur

M : Signal de mesure Spécifique

Capteur Mesureur PV

Corps d’épreuve

M

ACTIFS

PASSIFS

Tension : μV

Résistance : Ω

Courant : μA

Inductance : μH

Fréquence : Hz

Capacitance : μF

M est l’image retardée de PV

M : Signal de mesure Standard

Capteur Transmetteur Industriel :

0/4…20 mA 0/2…10V Numérique /10 bits

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Mesure de température

 Définitions : L’élévation de la température dans une matière est l’agitation des électrons sur la couche périphérique de l’atome. On distingue trois échelles fortement utilisées Soit :  Celsius : Le plus ancien et le plus utilisé, défini par le Zéro (0°C) qui est le passage de l’eau pure de l’état liquide à l’état solide, et défini aussi par le 100°C qui est la température de l’ébullition de l’eau pure. Cette échelle est fortement utilisée dans les pays francophones.  Kelvin : C’est l’échelle de l’Unité Système International qui tient sa définition de l’agitation des électrons qui en refroidissant la matière à des températures très basses on arrive à stopper cette vibration et on défini ainsi la température absolue 0°K et qui coïncide à – 273,15°C d’où la relation de conversion suivante :

°K = °C + 273,15

 Fahrenheit: Il est défini par le fait que la sensation des humains ne fait pas de différence entre par exemple – 20°C et – 80°C et de plus on se sent Page 13 sur 100

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très froid dans l’eau à 10°C et il fait très chaud à seulement 35°C , d’où la relation suivante qui défini le degré Fahrenheit

°f = 9/5 °C + 32

Ainsi la comparaison entre les échelles :

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Thermocouples : Les conducteurs des thermocouples sont en alliages de composition très précise et de ce fait coûteux Ils ont des longueurs d’une trentaine de cm, en exploitant le principe de l’électronégativité, l’une des deux matières est électro-négativement plus élevée donc les électrons exercent une pression sur l’autre matière et engendra ainsi une force électromotrice {f.e.m} On utilise des fils de compensation jusqu’à la source froide qui est souvent la boîte terminale. La boîte de jonction amène 2 forces électromotrices {f.e.m} supplémentaires si les fils de compensation ne sont pas de même : Et = E1 + E2 + E3

E2 E1

G Et E3

Les fils de compensation sont des fils de nature différente constituant eux-mêmes des thermocouples : par exemple on utilise des fils nickel/cuivre_cuivre avec les thermocouples Pt _ Pt/Rhodié Pour le Chrome _ Aluminium, on utilise des fils de même nature mais de qualité inférieure au niveau pureté. Enfin la boîte de mesure introduit les deux f.e.m supplémentaires si les bornes sont à des températures différentes Page 15 sur 100

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Pour corriger le fait que les f.e.m des thermocouples sont données pour la référence 0 °C à la source froide, une correction très simple est d’ajouter à la valeur de la lecture en °C, la valeur de la température de la boîte terminale mesurée par exemple avec un thermomètre à Hg. Cette correction est suffisante si la température de la source froide est comprise entre -40 et +40°

Principe de mesure par les T/C: Convertisseur +

+

Câble Blindé de compensation

+

+ Boucle 4 – 20 mA

–

–

–

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–

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Câble de compensation à triple blindage: Blindage Electromagnétique : Tresse en acier inoxydable

Métal A

Blindage Electrique : Tissu ignifuge

Blindage Thermique : Fibre de verre

Métal B

Les avantages :  Génère son signal spécial de mesure (actif).  Mesure jusqu’au 1800°C Les inconvénients :  Nécessité d’un câble de compensation  Précision moyenne Page 17 sur 100

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Résistance thermodynamique RTD : C’est une résistance qui augmente sa résistivité avec l’élévation de la température, on choisi généralement le Platine vu sa noblesse et sa stabilité et on l’appelle :

Sonde platine pt 100 :

Principe : à 0 °C sa valeur est 100,00  La résistance d'une sonde pt100 est de 100 à 0°C et la variation est de 0,385  par degré. Les valeurs de base sont calculées avec la formule d'interpolation suivante: R= R0 (1 + A t+ B t²) A= 3,907084 10-3 K-1 B= -0,578408 10-6 K-2

Transmetteur ou Régulateur

Montage 3 fils :

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Le 3ème fils doit servir pour la mesure de la résistance tout le long de la distance de câblage de la sonde platine Schémas De Connexion Des Pt100 En Montages 2, 3,4 Fils Pour les courtes distances de 1 à 3 mètres. On doit court-circuiter les deux bornes sur le transmetteur ou le régulateur. Les trois fils doivent être de la même nature et passe par le même chemin, pour avoir les mêmes longueurs et température. On l’utilise pour plus de précision, en calculant la moyenne entre les quatre fils et leurs pressions de serrage des fils. C’est le capteur le plus précis de température. Le courant de mesure des deux fils indépendants ne chauffe pas la RTD. Les avantages :  Pas de câble de compensation.  Potentiellement plus précise que les T/C.  Linéaire et Stable. Les inconvénients :  Fragilités des sondes de précision. (850 °C Maximum)  Obligation d'avoir une alimentation donc chauffer pour mesurer, c’est pourquoi on masure par échantillonnage. Page 19 sur 100

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 Elément sensible, plus gros et plus cher que les thermocouples. On distingue aussi les Sondes platine pt 200, pt 500 et pt 1000 pour avoir plus de précision en négligeant la valeur des conducteurs par rapport à la valeur de la RTD TABLEAU DE LA VARIATION DE LA RESISTANCE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE (-219 °C à 850 °C)

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Cellule de Température Négative CTN : Les CTN (Coefficient de Température Négatif, en anglais NTC, Negative Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance diminue de façon uniforme avec la température. Présentation technologique :

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Caractéristique Directe R = f (T) :

Cellule de Température Positive CTP : Les CTP (Coefficient de Température Positif, en anglais PTC, Positive Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance augmente fortement avec la température dans une plage de température limitée (typiquement entre 0 et 100°C), mais diminue en dehors de cette zone. Page 22 sur 100

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Présentation technologique :

Caractéristique Directe : ܴ = ܽ ∙ ்݁

Comparaison Pt100 et CTP

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Thermomètre à dilatation de liquide : Liquide: Hg Gamme de T: -35°C -> +600 °C si on crée une pression au dessus de la colonne liquide pour empêcher l’ébullition du Hg ; azote sous pression de 6 Bars Le toluène: -50 à +150 °C L’alcool -80 à +75 °C Il est difficile d’obtenir une précision meilleure que 1 % de la valeur fond d’échelle. On améliore la précision en immergeant le thermomètre jusqu’à la hauteur du ménisque. Cet instrument ne convient pas pour les télémesures.

Tube capillaire Échelle

Bulbe contenant le liquide

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Thermomètre à pression: Tube de Bourdon Tube capillaire

220 V

M Bourdon principal

Bulbe avec fluide Capillaire dormant

Bourdon de compensation

Sortie compensée

Avantages :  Action de régulation sur le relais "TOR"  Mesure continue Inconvénients :  Ne dépasse pas les 150°C  Pas de Télémesure (capteur d’angle) Page 25 sur 100

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Pyromètre à radiation totale:

Ils mesurent sans contact la température de surface d’un objet fixe, en mouvement ou difficile à atteindre. Les mesures de températures par infrarouge constituent la méthode la plus rapide pour la surveillance. Principe :

D=8S

Présentation technologique :

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Avantages :  Dépasse dans des cas les 6000°C  Mesure des points inaccessibles Inconvénients :  Etalonner pour chaque corps mesuré (Emissivité)  Les perturbations atmosphériques (Humidité, poussières…)  Précision mauvaise Pyromètre à lumière visible :

A

Avantages :  Contrôle instantané  Sécurité de l’utilisateur Inconvénients :  Mesure à partir de 600°C 

Seulement pour les flammes d’un brûleur ou solide en fusion Page 27 sur 100

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Mesure de pression

 Définitions : La définition de la pression en Mécanique est la force en Newton exercé sur une surface en m2 d’où l’unité internationale est le N/m2 ou le Pascal :

P=F/S

P : Pression en Pa F : Force en N

et S : Surface en m2

Unité Système Internationale : c’est le Pascal : Pa Quelques Conversion :

1 Pa = 10-6 Mpa = 10-6 N/mm2 = 10-5 Bar = 14,51 10-5 Psi = 0, 9869 10-5 atm

A tenir: 1 Bar = 100 000 Pa = 14, 51 Psi Psi: Pound per square inch  Pression Relative : C’est la pression nulle sous l’atmosphère terrestre d’où l’aspect de la relativité, la norme internationale exige une valeur de 1,013 bar comme valeur de pression absolue fixe de l’atmosphère d’où la relation suivante :

PABSOLUE = PRELATIVE + 1,0132 Page 28 sur 100

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 Pression sous une colonne de fluide : La Pression Absolue sous une colonne de fluide est crée par la masse du fluide le long de sa hauteur. Il faut tenir compte des unités internationales à savoir :

P = P0 + ρ g h P , P0 : pression absolue en Pascal (Pa)  : Masse volumique en Kg / m3 voir (ci-dessous) g : gravité terrestre 9,81 m / s2 h : hauteur en mètre (m) P0=Patm=1,013 bar P0

h

Si la citerne est fermée et on la chauffe, la pression en haut (P0) peut augmentée et dépassée les 20 atm

ρeau= 1000 Kg/m3

P

Exemple : la pression en bar sous 10 m d’eau Données : g = 9,81 m/s² P = 101300 + 1000. 9,81 .10 = 199400 Pa => 1,994 bars ≈ 2 bars

Avec un tel système on peut mesurer les niveaux avec précision et sans tenir compte de la mousse s’il y en a. (Voir Partie Niveau) Page 29 sur 100

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 Quelques Masse volumique : Eau pure (H2O) : 1000 Kg / m3 Ether : 713 Kg / m3 Huile de lin : 930 Kg / m3 Huile de machine : 910 Kg / m3 Pétrole : 810 Kg / m3 Air sec: 1,293 Kg / m3 Butane: 2, 7 Kg / m3  Pression dans une conduite de fluide : Quand le fluide et sans mouvement dans une tuyauterie il exerce une pression radiale qu’on appelle STATIQUE, et dès q’il entre en mouvement il crée une nouvelle pression qu’on appelle DYNAMIQUE et qui est toujours axiale dans le sens du fluide, soit ainsi :

Q

Ps Pd

Dans une conduite de fluide la pression totale est décrite ainsi : Pt = Pd + Ps

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Pt : Pression totale Pd : Pression dynamique Ps : Pression statique Mohamed BOUASSIDA

Tube de BOURDON: 0,6 bar à 4000 bar Hélicoïde à partir de 60 bar

Avantages : Bonne précision, possibilité d’étalonnage facile Inconvénients : Complexité de fabrication, température de service Membrane : Plate ou ondulée 0 … 40 bar

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Capsule manométrique : 0 … 2,5 mbar et 0 … 600 mbar

Conversion par effet piézoélectrique

Principe

Pastilles Piézoélectrique

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Mesure de Pression Absolue par cellule sèche :

Cellule Céramique: résistance importante au coup de bélier. Cellule sèche (le vide entre les membranes), procédé de mesure capacitif. Le système comprend deux capacités: ceci apporte une compensation à la déformation de la membrane

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Mesure de Pression Absolue par jauge résistive :

Polysilicon Jauge résistive

Support Solide Isolant

Mesure de Pression Différentielle :

P+

Support Céramique

P–

Temperature sensor

C‘est un double capteur capacitif en céramique C1 : capacité à gauche C2 : capacité à droite. C1 + C2 = Constante toujours alors ΔC ~ ΔP Page 34 sur 100

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Mesure de la très Haute Pression différentielle :

Mécanisme de débranchement des MANIFOLDS : P

P+

P-

2

3 1

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Maintenance conditionnelle et prédictive par capteur de pression différentielle

P = P haute – P basse

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Conversion des unités de pression

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Mesure de débit

 Définitions : Le débit se divise au minimum en trois types distincts, soit :  Débit VOLUMIQUE Le débit volumique dans une conduite de fluide est réduit à la vitesse de déplacement de ce fluide dans sa gaine, et la relation est : Qv : débit en m3 / s

Qv = V. S

V : Vitesse en m / s S : Section en m2

V

Qv

S

L’unité internationale du débit volumique Qv est le m3 / h, et peut s’écrire aussi en : Litre / min

cm3 / s

Cu ft / h

Ce type de débit est utilisable pour les liquides visqueux, l’air, les gaz non combustibles.

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 Débit MASSIQUE L’unité internationale du débit massique Qm est le kg / s et peut s’écrire aussi en : Tonne / h

ou lb / min

Ce type de débit est utilisable pour la mesure des solides en poudre ou l’état granulat comme le ciment, le blé, le tabac ou encore les fluides combustibles

Qm = V. S .ρ

Qm : débit en Kg / s V : Vitesse en m / s S : Section en m2 ρ : Masse volumique en Kg/m3

 Débit UNITAIRE Le débit unitaire Qu doit servir pour plutôt compter des objets qui passent sur un transporteur à chaîne ou un convoyeur exemple : Bouteilles / s

Voitures / jour

Cartons / min Capteur de Proximité CAPACITIF, INDUCTIF ou OPTIQUE

Vers Compteur Totaliseur de débit unitaire Page 39 sur 100

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Mesure de débit volumique par champ électromagnétique : Basé sur la loi de Faraday, d’un conducteur en mouvement sous l’effet d’un champ magnétique B

= Induction créée par la bobine

L

= Longueur du conducteur (Distance entre les électrodes = Ø)

v

= Vitesse du conducteur (débit moyen)

UM (e) = Tension générée dans le conducteur

Le liquide doit avoir une résistivité acceptable

< 200 k/cm.

Ordre de grandeur de e -> 300 V/cm. Si on utilise un B constant, il y a risque d’électrolyse et de polarisation des électrodes.

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Mesure de débit massique par effet Coriolis : Des forces de réaction apparaissent dans un tube vibrant traversé par un liquide en mouvement, la mesure de ces forces donne l’amplitude du débit massique 

=

Vitesse angulaire

F

=

force Coriolis

 =

Déphasage

A, B =

Capteur

y

=

Amplitude

t

=

temps

 ~ F ~ Qm

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Mesure de débit volumique par Turbine :

Qv

G U

Qv ~ U Compteur à Turbine (SONEDE et STEG_Gaz)

Avantages :  Grande Précision  Fabrication simple Inconvénients  Pièces tournantes ( Entretien, usure, coincement…)  Pertes des charges  Pour Faible débit et faible diamètre seulement Page 42 sur 100

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Mesure de débit volumique par Palette :

Qv

Capteur d’angle

Capacité maximale Mesure angulaire par deux demi-disques à capacitance

Capacité nulle

Avantages :  Grande Canalisation ( ONAS )  Liquide hétérogène Inconvénients  Pièces tournantes ( Entretien, usure, coincement…)  Faible précision Page 43 sur 100

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Mesure de débit volumique par Effet de Vortex : Un obstacle est placé dans un conduit, et il crée une turbulence de longeur proportinnelle au débit volumique. Qv

Avantages :  Grand Débit Inconvénients  Maintenance périodique du corps perturbateur  Mesure de Vortex imprécise

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Mesure de débit volumique et massique par Organe déprimogène:

p+ p d = D

D

d



K

P

0

0

Maxi

.

.

.

.

.

.

.

.

.

1



0

2 p 

Précision qui s’améliore

qm(v) = K()

Avantages :  Mesure de débit massique et volumique à la fois  Grand débit et grand diamètre Inconvénients  Maintenance et nettoyage du disque des dépots  S’opposer trop au fluide pour plus de précision Page 45 sur 100

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Mesure de débit volumique et massique par Tube de PITOT

p = p+ - pq

Pdyn + Pstat

qm(v) = K

Pstat

2 p 

Avantages :  Mesure de débit massique et volumique à la fois  Grand diamètre ( Les cheminées ) Inconvénients  Maintenance et nettoyage des trous du tube  Repositionnement délicat après entretien Page 46 sur 100

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Mesure de débit massique par Effet Thermique : Basé sur la définition de la chaleur thermique d'un liquide.(Quantité de chaleur pour élever de 1 °C l'unité de masse de ce fluide). Mesure de débit massique de liquides et de gaz (Précision ± 1 % à ± 2 %)

Qm ~ ΔT Page 47 sur 100

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Indication de débit par Rotamètre : Le rotamètre est équipé d'un flotteur (selon de la densité du liquide) qui reste au fond du tube si le débit est nul. En présence d'un débit, le flotteur subit une force le soulevant, jusqu'à ce que l'espace entre le flotteur et le tube permette à suffisamment de liquide de contourner le flotteur.

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Mesure de NIVEAU

 Définitions : La flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu'un fluide exerce sur un objet immergé. Le fluide peut aussi bien être un gaz qu’un liquide. La flottabilité agit toujours dans la direction opposée à la gravité. Selon le rapport entre le poids réel (Pr) et la poussée d'Archimède (Pa), on distingue : corps de flottabilité positive : l'objet remonte (Pr < Pa)

corps de flottabilité nulle : l'objet flotte (Pr = Pa)

corps de flottabilité négative : l'objet coule (Pr > Pa) Submerge

Flotte

Immerge

 Problème du Niveau Mousseux : La mousse est une substance formée de petites bulles d’air serrées produite généralement par un liquide brassé, sous pression ou fermenté dont la densité est très faible par rapport au liquide ?

Niveau Total

Niveau Liquide

Niveau Vrai

 Problème du Niveau Solide :

Ligne du Vrai Niveau Page 49 sur 100

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Mesure de niveau par conduction : Il faut que le produit soit conducteur. Lorsque le produit atteint l ’électrode de la sonde, la

I

résistance chute violemment, la citerne est conductrice, si non on doit mesurer par deux

L

électrodes parallèles :

I ~ 1/R ~ L

Le dépôt

des matières solides sur

l’électrode

cylibdrique

change

sensiblement sa résistance ce qui impose l’étalonnage ou le tarrage.

Capteur de niveau à flotteur variateur de résistance (Automobile) : ΔR ~ ΔL

La variation de la résistance se fait par

Flotteur

le mouvement du flotteur (en liège) qui Lames

la

court-circuite

par

deux

lames

glissante en cuivre. Pour que le flotteur ne subit pas Troues

l’agitation du fluide, on le met dans un Fil résistif

tube troué pour retarder l’effet de perturbation de surface.

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Mesure de Niveau par électrodes capacitives Lorsque le liquide est isolant, un effet capacitif est créer soit par deux électrodes cylidriques, soit par une électrode et la paroi du réservoir quand elle est métallique. Le diélectrique est le liquide dans la partie immergée, l’air en d

dehors du liquide.

s C   0 r d

0 est la permittivité du vide ߝ௥ S

 = Cte = 8,85.10-12 F/m

Si le produit est conducteur, Rp tend vers 0, il reste la capacité Ci dont la valeur sera proportionnelle à la longueur de l ’électrode immergée dans le produit. Si le produit est isolant, il y a deux capacités en série, mais Ci >> Cp et c ’est la capacité Cp qui reste en ligne de compte. Ri et Rp sont les résistances caractérisant les pertes des diélectriques. Les pertes augmentent avec la fréquence de mesure, suivant la nature du produit à détecter, on choisira f= 33 kHz ou 1 MHz.

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Mesure de niveau par pression différentielle :

p2 = p tête

h

g 

p1 = g h + p tête p = p2 – p1 = g h Avantages :  Indifférence à la mousse : non seulement il ne mesure pas le faux niveau de la mousse mais il mesure la valeur du vrai niveau si on suppose que la mousse se dissémine et revient liquide.  La précision est bonne puisque la mesure est sensible au bar. Inconvénients :  Pour les liquides homogènes et qui ne comportent pas des solides en suspension (fromage, beurre…)  Il faut un capteur différentiel ou deux capteurs liés à une unité de calcul. Page 52 sur 100

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Mesure de niveau par flotteur magnétique : 0/4…20mA

Avantages :  Indifférence à la mousse : Le flotteur flotte sur le liquide grâce à la poussée d’Archimède qui n’est pas valable pour les mousses qui sont moins dense de 500 à 1000 fois que le liquide  La précision est acceptable. Inconvénients :  Mesure discontinue ( 1 mm) : quand le flotteur se trouve entre deux bobines le processeur ne décide pas et généralement il prend la plus proche (la valeur la plus élevée).  Etalonnage pour chaque type de liquide : si la densité du liquide change le flotteur immerge ou flotte (flottabilité) donc il faut changer le flotteur.  Ne mesure que les faibles niveaux : Tant qu’il n’y a pas la possibilité de démontage (Max 2 mètres). Page 53 sur 100

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Mesure de niveau par émission acoustique : 0/4…20mA

d = v . t / 2 Zone de Blocage Emetteur Acoustique Récepteur Acoustique

On utilise le principe du RADAR. On émet à l’aide d’un émetteur piézoélectrique un train d’onde sinusoïdale de courte durée, le train d’onde franchit la distance jusqu’au niveau du produit et l’onde se réfléchit et retourne au capteur. On mesure le temps du parcours aller-retour du train d’onde La vitesse v de propagation des sons dans l’air est de 343 m/sec à la température de 20 °C. La variation de vitesse Δv = 0,18 % / °C Pour 40 °C de variation, il y a une variation de vitesse de 7,2 %, d’où il faudra prévoir des sondes de température pour effectuer la correction. Il est important d’avoir une source émissive très directionnelle afin de réduire les échos parasites par exemple sur les parois du réservoir. Page 54 sur 100

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Mesure de niveau par capteur à filament tendu :

Avantages :  Les sources extérieures ne l’influe pas  Mesure jusqu’au 10m Inconvénients :  Maintenir une tension constante sur le fil donc concevoir un tendeur mécanique  Mesure seulement de l’état solide

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Mesure de niveau par flotteur de position :

Guidage du flotteur

L Encodeur

L ~ Nombre de tours

Nombre de tour

Le tambour tourne dans les deux sens sous l’effet d’un ressort de rappel pour assurer une faible tension de tirage sur le câble en acier tressé Avantages : 

Mesure

Indicateur de dans

les

citernes

d’hydrocarbure (indifférence à la mousse) 

niveau à flotteur à volets magnétiques

Mesure jusqu’au 50m

Inconvénients : 

Maintenance et installation complexe



Bobinage

guidé

sur

le

tambour

aléatoire Le flotteur dans le réservoir est relié par une tige à un porte-aimant dans le tube au dessus du réservoir passe devant les volets rouges/blanc ils tournent l’un après l’autre 180°. Page 56 sur 100

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TRANSMETTEURS EN INSTRUMENTATION Transmetteurs aux SIGNAUX ANALOGIQUES STANDARDS

 Rappel d’une chaîne de mesure d’un procédé régulé en continu : Capteur

Transmetteur

PROCESSUS

Actionneur

Signal Spécial Signal Standard

Signal

Régulateur

Information

Les trois rôles des transmetteurs : 1-Convertir le signal spécial en signal standard 2-Amplifier en puissance le signal pour le transmettre 3-Cadrer la mesure sur un étendu voulu « ZOOMING »

C’est mieux de ne pas recevoir l’information que de l’acquérir fausse.  Boucle de courant : Un GENERATEUR est une source de grandeur physique CONSTANTE tant sa puissance le permet. i = Cst

i = Var

+ U = Var

+ U = Cst -

Essai à Vide

Essai en Court-circuit

Générateur de courant Page 57 sur 100

Générateur de tension Mohamed BOUASSIDA

Signal Courant :

0 mA

0%

20 mA

100%

Avantage : Etendu sur 20 mA, donc plus de précision On l’utilise comme signal interne (dans les cartes) Inconvénient : On ne peut pas distinguer la différence entre 0% de la mesure et fil coupé. Donc on utilise le signal le plus utilisé c’est :

4 mA

0%

20 mA

100% Pourcentage Boucle 0-20 mA 0% 0 10% 2 20% 4 25% 5 30% 6 40% 8 50% 10 60% 12 70% 14 75% 15 80% 16 90% 18 100% 20 Page 58 sur 100

Boucle 4-20 mA 4 5,6 7,2 8 8,8 10,4 12 13,6 15,2 16 16,8 18,4 20 Mohamed BOUASSIDA

Pour calculer une valeur de PV il suffit d’avoir le pourcentage Valeur (mA) = (MAX – min) X (%) + min

Ou pour calculer un pourcentage d’une valeur connue Valeur (mA) – min (%)

=

X 100 (MAX – min)

Signal Tension :

0V

0%

1V

0%

5V

100%

5V

100%

Attention aux chutes de tension dues au serrage des fils de câblage et de leurs natures, ainsi aux champs électromagnétiques qui traversent le câblage et créent des forces électromotrices.  Conversion de la boucle de courant en tension : Cette conversion va servir à traduire le signal fourni par le transmetteur qui est généralement le courant et le régulateur qui reçoit particulièrement de la tension, ou aussi un enregistreur analogique. Pour convertir le courant en tension il suffit d’utiliser une résistance.

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La valeur de cette résistance est de telle sorte la boucle de courant se converti en un signal de tension :

0V 5V

1V 5V

0.01%

R = U / i = 5 V / 0,020 A = 250

0 mA 4 mA 20 mA 20 mA

250 

Fréquence :

0 kHz

0%

1 kHz

100%

Il n’y a pas de chute ni d’atténuation du signal donc très précis, on l’utilise surtout pour débit et la vitesse de rotation (encodeur). Pression:

O, 2 bar

0%

1 bar

100%

C’est un signal fortement utilisé dans les zones à haut risque d’explosion et dans la commande des vannes de régulation. Page 60 sur 100

Mohamed BOUASSIDA

Montage des transmetteurs analogiques

 Montage 2 fils (Passif_2W) : La boucle de courant est générée dans transmetteur par l’application de la tension (VDC), ce courant M (mA) est piloté par le circuit intégré dans le transmetteur selon la grandeur physique (PV) doit être converti en tension.

10 à 32 VDC

Vers Entrée « tension » Régulateur ou API

– +

– +

+ –

mA

0/4…20mA

− PV

+

Avantage : Deux fils seulement En cas de coupure de la boucle, le transmetteur sera hors danger Inconvénient : Alimentation obligatoirement DC Signal de mesure est uniquement courant Précision de transmission dépend de la fluctuation de tension Page 61 sur 100

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 Montage 4 Fils (Actif_4W) : Le signal de mesure est généré par le transmetteur suite à son alimentation externe, la nature de l’alimentation et celle du signal de mesure peuvent être différente. + +

Vers Régulateur ou API –

–

Ou

~

Câble Blindé 2paires

Avantage : Le signal de mesure n’est pas influencé par la fluctuation de l’alimentation en AC ou DC La nature de l’alimentation (DC ou AC) n’impose pas la nature du signal (0/4…20mA, 0/2…10V, Fréquence…) Inconvénient : Quatre fils de câblage dans le tubing en même temps Page 62 sur 100

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 Montage 3 Fils (Actif_3W) : C’est un montage hybride actif (alimentation hors signal) mais qui unisse le fil de retour alimentation avec le retour du signal en un seul fil. + Vers Régulateur ou API –

– +

Sortie Signal Courant

PV

Sortie Signal Tension

PV

Avantage : Le signal peut être Tension ou Courant par rapport au montage deux fils alors le signal ne peut être que du courant. Trois fils au lieu quatre, pour N transmetteurs alors (N+2) fils Inconvénient : L’alimentation est forcément VDC Le bruit de l’alimentation circule dans le signal de mesure Page 63 sur 100

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Transmetteurs aux SIGNAUX numériques Eclaircissement de l’amalgame de Digitalisation ANA : Analogique

NUM : Numérique

Transmetteur à signal ANA 0/4…20mA et étalonnage ANA seulement (Z&S)

Transmetteur à signal ANA 0/4…20mA, étalonnage ANA (Z&S) et configuration NUM

Transmetteur à signal NUM porté sur le signal

Transmetteur à signal NUM

ANA 0/4…20mA (SMART)

et configuration NUM câblé ou sans fil

 Câblage des Transmetteurs Numériques : 

PV

PV

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Câblage RS232

DB9 – DB9

DB9 – DB25

Câblage RS232C DB9 – DB9

RS485

RS422 et RS485

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Port Série sur DB9

 Principe de digitalisation : C’est de convertir une grandeur analogique soit une tension ܸ௥é௙ en une

grandeur numérique comme mot binaire (2௡ ), en moyennant un CAN (Convertisseur Analogique Numérique) ou ADC (Analogue Digital Converter).

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Le quantum numérique : C’est la valeur transmise par un mot binaire (ou octet sur 8 bits) et c’est la plus petite valeur possible digitalisée par le transmetteur. ‫ݍ‬௡ =

V୰±୤ 2୬ − 1

Avec (2௡ − 1) signifie le nombre des intervalles de coupure de 0 à ܸ௥é௙

appelé souvent le pouvoir de digitalisation ou encore la définition.

La grandeur analogique V୰±୤ peut être remplacée par la pleine échelle 100% alors pour ݊ = 4 , on a ‫ݍ‬ସ =

ଵ଴଴%

ଶరି ଵ

= 6,6667% d’où le tableau suivant :

Pour une mesure de 49% alors le transmetteur décide d’envoyer le bit le

plus proche soit (0111)2 ce qui signifie 46,67%, d’où la nécéssité d’ajouter des bits pour minimiser le quantum, on utilise en industrie 10 bits ou 12 bits ‫ݍ‬ଵ଴ = ‫ݍ‬ଵଶ =

ଵ଴଴%

ଶభబି ଵ ଵ଴଴%

ଶభమି ଵ

= 0,09775% = 0,02442%

PV% ANA

PV Numérique sur 4 bits

0%

0

0

0

0

6,66666667

0

0

0

1

13,3333333

0

0

1

0

20

0

0

1

1

26,6666667

0

1

0

0

33,3333333

0

1

0

1

40

0

1

1

0

46,6666667

0

1

1

1

53,3333333

1

0

0

0

60

1

0

0

1

66,6666667

1

0

1

0

73,3333333

1

0

1

1

80

1

1

0

0

86,6666667

1

1

0

1

93,3333333

1

1

1

0

100

1

1

1

1

Un transmetteur numérique de12 bits est meilleur en sensibilité et/ou

mobilité quatre fois que celui de 10 bits. Page 67 sur 100

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Etalonnage des transmetteurs

 Etalonnage analogique Cet étalonnage consiste à choisir une gamme de mesure et fait varier deux potentiomètres le SPAN et le ZERO afin d’obtenir le 0% et le 100% de Entrée pour simuler le capteur

l’étendu de la mesure :

Signal de mesure

Etalonné Linéarisé

100% 75% Etalonné Non Linéarisé

50% 25%

Non Etalonné Linéarisé (À l’achat)

0%

Grandeur Physique simulée mini

Maxi

Il faut toujours simuler le capteur par un générateur de signaux pour gagner du temps et de la précision, dans le cas favorable on utilise un générateur de signaux standard avec un clavier de programmation des valeurs 0%, 25%, 50%, 75% et 100%. La procédure consiste à choisir la valeur mini de la grandeur physique et on fait varier le potentiomètre ZERO dans un sens ou dans l’autre jusqu’au l’obtention de 0% du signal de mesure, puis refaire avec le Maxi en variant le Page 68 sur 100

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potentiomètre SPAN qui signifie pleine échelle pour obtenir 100% et refaire une ou deux fois ces actions. La linéarité est obtenue par d’autres potentiomètres (trois ou quatre) cachés à l’intérieur du transmetteur, on doit s’assurer de plusieurs points pour affirmer que les caractéristiques d’entrée sortie d’un transmetteur sont bien linéaires.  Exemple d’étalonnage d’un transmetteur analogique de température : 0/4…20 mA

11 12 13 Sensor

Exemple : 25°C … 1025°C

Zero

D’un four industriel du signal standard 4…20mA Span 0…10V

L1

N

Simuler le thermocouple par un générateur de mV et générer les mV correspondantes d’après les tables afin pour gagner du temps et de la précision de mesure :  à 25°C fait varier le Z jusqu’au l’obtention du signal 4 mA  à 1025°C fait varier le S jusqu’au l’obtention du signal 20 mA  Répéter une ou deux fois cette procédure Vérifier la linéarité en vérifiant le 8 mA, 12 mA et 16 mA Si non : A l’intérieur des transmetteurs on trouve 2 à 4 Potentiomètres de 10 k , on doit varier un par un pour les 25%, 50% et 75%.

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 Etalonnage via PC Il suffit de saisir sur le logiciel les deux valeurs du minimum et du maximum du gradeur physique comme entrée et du signal analogique de mesure de sortie :

Pour la linéarisation spécifique on peut forcer n’importe quel point de mesure à fournir un signal correspondant voulu. Sur un tableau de 10000 points possibles on peut choisir une

interpolation

linéaire,

quadratique ou même cubique.

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 Etalonnage via console HART Le principe est d’envoyer avec le signal analogique

et

sur

les

même

fils

conducteurs, un signal numérique à une fréquence qui voisine les 5,3 kHz selon le protocole : « Highway Addressable Remote Transmitter » Pour étalonner via la console HART il faut être en mode ONLINE avec l’instrument. Naviguer vers le sous chapitre CALIBRATION puis SET 4mA VALUE et SET 20mA VALUE alors introduire le minimum et le Maximum de mesure. Si on

veut faire l’étalonnage avec des mesures réelles sur le procédé alors mettre le procédé au minimum désiré et sélectionner SET 4mA VALUE AUTO puis mettre le procédé à son maximum désiré et sélectionner SET 20mA VALUE AUTO, attention, il faut tenir compte du temps de réponse du système et de l’opérateur de la console.

Montage de la console sur un instrument compatible HART

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TECHNOLOGIE DES REGULATEURS Les grandes Marques internationales

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Présentation des composantes des régulateurs industriels

 Périphéries : Clavier de 4 touches ou de 6 touches. Afficheur LCD ou 7 Segments deux lignes : (Rouge : PV) (Vert : SP, autres). Carte d’alimentation : en Hacheur, avec protection. Carte d’interface numérique : RS232 ou PROFIBUS voir USB et Bluetooth. Carte d’entrée : Standard INPUT, avec isolation optique contre les foudres. Carte de sortie : Standard OUTPUT, avec protection des courts-circuits.  Corps des régulateurs : Boutons du clavier hermétiques avec lames d’amortissement. Façade en caoutchouc antichoc. Boitier acier peint rétractable pour la maintenance sans débrancher les câbles. Des trous en lumière sur le boitier pour le refroidissement interne. Bornes de jonction chromées avec rondelles carrées striées Accroches à vis avec queue d'aronde pour fixation derrière la plaque Dimensions standards des façades : 48 × 48 , 96 × 48 , 96 × 96 … Type des entrées et des Sorties

Un régulateur industriel peut avoir plus qu’une entrée et une sortie dont leurs natures est comme suit : Page 75 sur 100

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 Les Entrées : Thermocouples, RTD, 0/4…20mA, 0/2…10V, ±1V, impulsion, fréquence… Entrée binaire : Contact NO, Contact NC Entrée numérique : RS232C, RS232, RS422, RS485, USB… Alimentation : 220/110VAC, 90…265VAC, 24VDC, 12VDC…  Les Sorties : 0/4…20mA, 0/2…10V, SSR (14V), TOR (Contact NO)… Sortie binaire : Contact NO, Contact NC Sortie Alarme : Sélecteur NO+NC Sortie numérique : RS232C, RS232, RS422, RS485, USB…  Les Fonction internes de commande Régulation Tout Ou Rien : TOR Régulation continue Proportionnelle, Intégrative et Dérivative : PID Régulation par Modulation de la Largeur d’Impulsion : PID MLI (PWM) Régulation PID par Logique Floue : FUZZY LOGIC Régulation Numérique par Réseau de Neurone Artificiel : RNA MODEL Gestion des Alarmes Création des Algorithmes mathématiques Gestion de la communication numérique Page 76 sur 100

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Paramétrage des entrées et des sorties Calibrage des signaux analogiques d’entrées et des signaux des sorties Commodités d’affichage : Unités, graphique, PV, SP, Ecarts… Saisie des paramètres : Etendu, Alarmes, ‫ܭ‬௣ , ܶ௜݁‫ܶݐ‬ௗ … Cas complet d’un régulateur professionnel

 Les composantes d’interface

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 Le Menu déroulant Se compose des chapitres et des sous chapitres, pour naviguer il suffit d’entrée souvent en appuyant sur appuyant simultanément sur

SET

quelques secondes ou encore en

, parfois il faut introduire un mot de passe

Exemple :

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LES ERREURS DE MESURE

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Les différents types d’erreur de mesure

 les erreurs systématiques Erreurs sur la valeur d'une grandeur de référence Erreurs sur les caractéristiques du capteur Erreurs dues au mode ou aux conditions d’emploi Erreur de rapidité Erreurs dans l'exploitation des données brutes de mesure  les erreurs accidentelles & Aléatoires Erreurs liées aux indéterminations intrinsèques des caractéristiques instrumentales Erreur de mobilité Erreur de lecture d’un appareil à déviation Erreur d’Hystérésis Erreur de quantification d'un convertisseur analogique digital Erreurs dues à la prise en compte par la chaîne de mesure de signaux parasites de caractère aléatoire Erreurs dues à des grandeurs d’influence L’Erreur Totale est la somme arithmétique de tous les

Erreur

Systématiques et les Erreurs accidentelles & Aléatoires, la valeur absolue de cet erreur doit être inférieure à l’incertitude prédite par le constructeur, et on espère quel tend vers ZERO pour une mesure instantanée. एࢀ࢕࢚ࢇ࢒ࢋ

-0,2%

-0,1%

0

+0,1%

+0,2%

ए࢖࢘éࢊ࢏࢚ࢋ ∓ ૙, ૚% Page 80 sur 100

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Principe de calcul de l’erreur Totale Relative

Le principe est d’avoir une mesure très précise faite par un instrument cinq fois au moins plus précis que celui qui est contrôlé, comme une sonde Pt100 à ± 0,1°K et un T/C de type K dont l’erreur prédite est ± 0,2%, alors :

ࢂ = ૛ૠ૜, ૛°ࡷ ∓ ૙, ૚°ࡷ

ࡲ = ૛ૠ૛, ૝°ࡷ

Pt100 T/C

On considère que la valeur V est la vraie valeur et la valeur F est

Eau pure + Glace Température 273,15°K

la fausse mesure, bien sûre les mesure des signaux électrique sera effectuer par un calibrateur universel

 Calcul approché :

Afin de calculer ݈'ℰ% la plus grande possible en valeur absolue alors :

ℰ% =

௏ శ ିி ௏శ

× 100 Si ܸ > ‫ ܨ‬et ℰ% =

Dans notre cas on a ܸ > ‫ ܨ‬Donc

ℰ% =

(ଶ଻ଷ,ଶା଴.ଵ)ିଶ଻ଶ,ସ (ଶ଻ଷ,ଶା଴,ଵ)

௏ ష ିி ௏ష

× 100 si ܸ < ‫ܨ‬

× 100 = ૙, ૜૜% > 0,2%

On estime que le thermocouple est hors limite d’incertitude du constructeur. Pour une mesure faite par un appareil de mesure électrique, il faut que ce multimètre soit très

précis

et

temporairement

le lors

système de

est

stable

l’intervention

de

l’instrumentiste. Page 81 sur 100

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Caractéristiques métrologiques

 Cycle de vie d’un instrument de mesure :

 Limites d’utilisation Les contraintes mécaniques, thermiques ou électriques auxquelles un capteur est soumis entraînent, lorsque leurs niveaux dépassent des seuils définis, une modification des caractéristiques du capteur. Au dessus d’un certain seuil l’étalonnage n’est plus valable, au dessus d’un autre plus grand le capteur risque d’être détruit. Page 82 sur 100

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 Sensibilité Plus un capteur est sensible plus la mesure pourra être précise. C’est une caractéristique importante pour l’exploitation et l’interprétation des mesures, qui est souvent au détriment de l’étendu de mesure  Rapidité - Temps de réponse La rapidité est la spécification d’un capteur qui permet d’apprécier de quelle façon la grandeur de sortie suit dans le temps les variations de la grandeur physique a mesurée.  Finesse C’est une spécification qui permet d’estimer l’influence de la présence du capteur et de ses liaisons sur la valeur de la grandeur physique a mesurée. La finesse doit être la plus grande possible pour ne pas perturber le système.  Fidélité, Justesse et précision (Stabilité de mesure) :

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Identification des erreurs de mesure sur chantier

 Erreur de décalage (BIAIS):

Il faut prendre deux points de mesures s’il est possible à 25% et 75% de l’étendu de mesure et calculer  Erreur de pente :

On peut déterminer la pente et le décalage en même temps de la droite de mesure par prise de deux points, soit ‫ ݔ݁ݎݑݏ݁ ݉ = ܯ‬et ܸܲ = ݃‫ܺݎݑ݁݀݊ܽݎ‬ alors on fait deux mesures et on peut écrire deux équations à deux inconnus: 1 ܸܲଵ = ܽ ⋅ ‫ ܯ‬ଵ + ܾ

Et

2 ܸܲଶ = ܽ ⋅ ‫ ܯ‬ଶ + ܾ

Avec b : Décalage (BIAIS, OFFSET) Et a : Pente (GAIN)

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Pour ܽ = 1 ݁‫ = ܾݐ‬0 alors l’instrument est bien étalonné, mais pour le cas

contraire il faut introduire ces paramètres dans le menu du transmetteur s’il est possible ou encore dans le régulateur (API ou PC). Exemple pratique : Pour capteur transmetteur de pression absolue Etendu : 2…5 bars, Signal 4 … 20 mA On utilise une balance manométrique : ܸܲଵ = 2,720 ܾܽ‫ ܯݎݑ݋݌ݏݎ‬ଵ = 8 ݉ ‫ܸܲݐ݁ ܣ‬ଶ = 4,280 ܾܽ‫ ܯݎݑ݋݌ݏݎ‬ଶ = 16 ݉ ‫ܣ‬

Alors ܸܲଵ = 24% ‫ ܯݎݑ݋݌‬ଵ = 25% ݁‫ܸܲݐ‬ଶ = 76% ‫ ܯݎݑ݋݌‬ଶ = 75% Tout calcul fait ܽ =

1,04 ݁‫ = ܾݐ‬−2% ݀‫ = ࢂࡼܿ݊݋‬૚, ૙૝ࡹ − ૛

 Erreur de Linéarité :

Quand la relation ܸܲ = ܽ‫ ܯ‬+ ܾ n’est pas validée alors la caractéristique

de conversion de la capture n’est plus une droite.

Faut-il alors chercher un modèle polynomial : ܸܲ = ܽ௡ ‫ ܯ‬௡ + ܽ௡ିଵ‫ ܯ‬௡ିଵ + ⋯ + ܽଵ‫ ܯ‬+ ܽ଴

Ou encore exponentiel :

ܸܲ = ‫݁ܣ‬௔ெ

En pratique, sur les instruments numériques on force plusieurs points de M selon une PV donnée (voir les instruments à configuration via PC) Page 85 sur 100

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 Erreur d’Hystérésis :

Ce phénomène est naturel, qui dépend des caractéristiques intrinsèques du corps d’épreuve du capteur, il est néfaste pour la régulation continue. Il s’aggrave de plus en plus avec l’âge et l’usage intense ainsi que la franchise de quelques limites d’utilisation La procédure d’identification de l’Hystérésis est la suivante : Appliquer PV par un calibrateur

Prendre la mesure M1 après stabilité

Appliquer PV+ΔPV

Attendre la stabilité puis réappliquer PV

Prendre la mesure M2 après stabilité

Calculer H±

2‫( ܪ‬%) =

‫ܯ‬ଶ − ‫ܯ‬ଵ × 100 ‫ ܯ‬ெ ஺௑ூ − ‫ ܯ‬௠ ௜௡௜

Exemple pratique : Pour un capteur transmetteur de température Etendu : 20…80 °C, Signal 4 … 20 mA. On utilise un four étalon : On applique PV=65°C alors M 1=15,950mA, puis PV+ΔPV=68°C et on réapplique PV=65°C alors M2=16,020mA, d’où : 16,02 − 15,95 2‫( ܪ‬%) = × 100 = 0,4375% ݀‫ ≈ ܪܿ݊݋‬∓0,22% 20 − 4 Comparer cette valeur à l’Hystérésis prédit par le constructeur ou à l’historique des autres essais ultérieurs. Page 86 sur 100

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 Erreur de Mobilité :

Sous l’effet de l’âge et du mauvais stockage, le capteur devient de plus en plus immobile pour les plus petites valeurs La mobilité d’un capteur est son aptitude à capturer la plus faible valeur prédite (exemple : une graduation) l’une après l’autre sans sursauter une valeur. La procédure d’identification de la mobilité est la suivante : Appliquer PV par un calibrateur

Prendre la mesure M0 après stabilité

Appliquer PV+1Gr

Prendre la mesure M1 après stabilité

Appliquer PV+2Gr

Prendre la mesure M2 après stabilité

Refaire jusqu'à PV+4Gr

Détecter la mobilité : m

Il faut que ܸܲ௡ − ܸܲ௡ିଵ = ‫ ܯ‬௡ − ‫ ܯ‬௡ିଵ = ݉

Exemple pratique : Pour une balance électronique à ± 0,1 gramme. On pèse un étalon de 500,00g alors M 0=499,4g on ajoute un étalon 0,1g etc.… Pour ‫ ܯ‬ସ − ‫ ܯ‬ଷ ≠ ܸܲସ − ܸܲଷ donc il ya une erreur de mobilité.

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Etalon PV

Affichage M

m

PV0 = 500,00

M0 = 499,4

0,1

PV2 = 500,10

M1 = 499,5

0,1

PV2 = 500,20

M2 = 499,6

0,1

PV3 = 500,30

M3 = 499,7

0,1

PV4 = 500,40

M4 = 499,7

0

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Techniques de la Maintenance instrumentale

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SYMBOLISATION  Nécessité de la symbolisation : La symbolisation désigne la capacité à développer des représentations de procédé de régulation et expliquer la nature des instruments, leurs positions et liaisons dans la chaine de mesure :

Page 89 sur 100

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Symboles

 LIAISONS Les symboles de liaison montrent la nature de la communication entre deux instruments ou le montage d’un instrument sur le procédé, et les symboles les plus utilisés dans les schémas d’instrumentations industriels : ► Liaison procédé instrument : le procédé peut être une citerne, four ou tuyauteries : Procédé

Instrument

► Liaison électrique inter instrument : entre deux instruments de type différent ou de même type, c’est la liaison la plus courante :

Instrument #2

Instrument #1

► Liaison hydraulique inter instrument : entre deux instruments qui se communique par un signal standard à base hydraulique :

Instrument #1

1.38

Instrument #2

► Liaison pneumatique inter instrument entre deux instruments qui se communiquent par un signal standard 0,2 … 1 bar à base pneumatique : Instrument

Instrument #2

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► Liaison sans fil : de nature sonique ou hertzienne comme le radio, reliant la commande à l’action généralement pour les sites à risques : Instrument #2

Instrument #1

► Liaison numérique : C’est la liaison entre un PC ou PLC avec un régulateur numérique ou par interfaçage par bus de liaison ou logiciel de pilotage et de supervision : Instrument #1

Instrument #2

 Instruments ►Instrument monté localement : Il doit être visible pour les contrôleurs qui passent devant le procédé : Généralement c’est un afficheur ou indicateur : ►Instrument monté sur tableau en salle : Dans la salle sous atmosphère contrôlé, soit des régulateurs ou enregistreur ►Instrument monté sur tableau local : Près du procédé ou sur les portes des armoires électriques, soit des régulateurs ou enregistreur : ►Instrument non monté en façade : Qui n’a aucune contrainte de position de montage en avant ou en arrière, caché dans les tuyauteries : soit des actionneurs, des capteurs et transmetteurs : Page 91 sur 100

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Ainsi le reste des symboles des instruments :

 Symboles des Vannes Vanne à commande manuelle

Vanne auto-servomoteur électrique

Vanne auto-servomoteur à membrane

Vanne auto-servomoteur à piston

Vanne auto-servo-moteur à membrane équipée d’un positionneur

M

0,2….1 bar

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Code des fonctions

Aux symboles graphiques sont associés des groupes de lettres et de chiffres qui vont permettre aux techniciens de définir : La grandeur physique mesurée La ou les fonctions des instruments L’unité ou l’atelier dans lesquels les instruments sont installés Le numéro d’ordre des appareils dans la chaîne de mesure En règle générale, on trouve :

Groupe des lettres T

I

C

Grandeur physique mesurée

Fonctions des Instruments

Groupe des chiffres 2

0

Repère de l’unité de l’atelier

0

5

N° d’ordre dans la boucle

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 Signification des lettres Grandeur physique (1ère lettre)

A

Analyse

B C D E F

Débit

Flow

Kg/m3 V

Elément primaire capteur Rapport

Intensité

Hand

Indication

KW s

L- Bas

% Ct

Low

Au Choix

Au Choix

Ouvert diaphragme (restriction)

Pression ou dépression

Q

Qualité, comptage

Vitesse

LL- Très bas

Moyen intermédiaire

cPo

Rayonnement

Indicator

Poste de contrôle

m

Humidité

High

Scrutation (correction)

Level

Viscosité

H- Haut, HH- Très Haut

A

Temps ou programmation Niveau

Fraction

Verre Glass

Commande manuelle

Puissance

Controller

Différence Differential

m3/h

Kg/s

P

S

Régulation

Au Choix

O

R

-1

Tension, force électromotrice

M N

Au Choix

Masse volumique

J L

Alarme

Conductivité électrique

I K

%

Combustion

G H

Fonction des instruments (autres lettres)

Mpa

Point d'essai

sans

Intégration ou totalisation

Lux Lumens

Speed

Enregistrement

m/s

Compteur Recorder

Sécurité

T

Température

U

A variables multiples

V

Vibration dB grandeur mécanique

°K

Transmission

Transmitter

Multifonction Vanne

Valve

W Masse

Kg ou force

Y

Evènement TOR

Relais (Conversion)

Z

Position, Longueur

Elément de régulation final Actionneur

Weight

N

Protection

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 Exemple de combinaison

FI : Flow Indicator : Indicateur de débit. FIC : Flow Indicator Controller : Régulateur Indicateur de débit. FIR : Flow Indicator Recorder : Enregistreur Indicateur de débit. LI : Level Indicator : Indicateur de Niveau. LIC : Level Indicator Controller : Régulateur Indicateur de Niveau. LT : Level Transmitter: Transmetteur de Niveau. PI : Pressure Indicator : Indicateur de pression (manomètre). PIT : Pressure Indicator Transmitter:Transmetteur Indicateur de pression. PIR : Pressure Indicator Recorder : Enregistreur Indicateur de pression. TI : Temperature Indicator : Indicateur de température (thermomètre). TE : Temperature Element : capteur de température (thermocouple).  Exemples COMPLETS SI

Indicateur de Vitesse monté sur tableau en salle

3002

dans la boucle n°3 en deuxième position

FCV

Vanne de Régulation de Débit non monté en façade

1005

dans l’atelier n°1 en 5ème position

PIRC

Régulateur Enregistreur Indicateur de Pression sur

21

tableau local dans l’atelier n°2 en 1ère position

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Mohamed BOUASSIDA

 CHAINE Symbolisée LCV 101

Y (%) Y (L/s)

LI 101

CO (mA)

LI

HV

102

PV (m) SP (m)

LIC M (mA)

101

PCV

LT

LE

101

101 M (Spécial)

Y (%) Y (Kg/s)

101

PIR 101 PV (bar)

CO (mA)

SP (bar)

PIC 101

PIT M (mA)

Page 96 sur 100

101

Mohamed BOUASSIDA

LES RESEAUX D’INSTRUMENTATIONS Réseaux industriels

PROFIBUS en Allemagne. FIP en France Danish P.Net MODBUS aux U.S.A. Types des Réseaux industriels

On distingue trois types de réseau Star

Réseau ETOILE

Bus

Tout le monde sur les mêmes fils.

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Ring

Réseau en ANNEAU

Mohamed BOUASSIDA

Les Quatre niveaux d’un réseau industriel

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Mohamed BOUASSIDA

SCADA

Est l'acronyme de Supervisory Control And Data Acquisition (commande et l'acquisition de données de surveillance). L'idée générale est celle d'un système de télégestion à grande échelle réparti au niveau des mesures et des commandes. Des systèmes de SCADA sont employés pour surveiller ou commander le produit chimique ou pour transporter des processus, dans les systèmes municipaux d'approvisionnement en eau, pour commander la génération d'énergie électrique, la transmission et la distribution, les canalisations de gaz et de pétrole, et d'autres protocoles industriels.

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Mohamed BOUASSIDA

Support de câblage

 Twisted pairs , 375 k bit/s jusqu’à 300 m  Multi paires blindées évite l’inter modulation entre paires pour FIP  Standard 2 paires blindées, 1 M bit/s jusqu’à 2000m  Coaxial: très grand débit, plusieurs messages simultanés  Fibre optique : 1 seule fibre, 1 G bit/s (fort coûteux).  WIRELESS : Sans fil, ondes radio ou infrarouge. Débit de communication numérique Série

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