Cours 16 | Installation, dépannage : instrumentation industrielle

Titre: Installation, dépannage : instrumentation industrielle

Auteurs: MCOURS.COM

Ecole: MCOURS.COM

Résumé: Un procédé est une opération ou une suite d’opérations accomplies dans un but déterminé, il peut être définit comme une série d’opération apportant des modifications physique ou chimique à un produit. La fabrication du papier, du ciment, du verre, le traitement des eaux, sont des exemples des procédés industriels. La régulation automatique est la technique des méthodes et les outils nécessaires à la prise de contrôle d’une ou plusieurs grandeurs physiques (vitesse, température, pression, courant, etc.) d’un procédé en vue d’en imposer le comportement bien déterminé. Les grandeurs physiques, ou signaux, doivent être mesurés afin de vérifier leur état pour ensuite déterminer à l’aide d’un traitement approprié l’action à entreprendre sur le système pour qu’ils se comportent comme souhaité. Avec le qualificatif automatique, on admet qu’aucune intervention manuelle n’est nécessaire le procédé doit s’exécuter de lui-même, sans qu’un opérateur humain intervienne dans le processus. Un tel projet implique nécessairement la participation de moyens mécaniques et électroniques.

On souhaite qu’une certaine grandeur physique (vitesse, courant, température) ait une valeur moyenne donnée en régime permanent, malgré l’influence de l’environnement (perturbations). Les méthodes de la régulation automatique ont donc la possibilité de modifier le comportement statique et dynamique d’une ou plusieurs grandeurs physiques d’un système, afin qu’elles évoluent conformément aux exigences de l’application.

Extrait du sommaire:

1. Introduction à la régulation :
1.1 Présentation :
1.2 Définition :
1.3 Analyse des activités dans la chaîne de régulation :
1.4 Les éléments constitutifs d’une boucle de régulation :
1.4.1 Le procédé :
1.4.2 La variable manipulée ou grandeur réglante :
1.4.3 La variable commandée ou La grandeur réglée :
1.4.5 La consigne :
1.4.6 Les grandeurs perturbatrices :
1.4.7 Capteur :
1.4.8 Le régulateur :
1.4.9 L’élément final de commande :
1.4.10 La charge :
1.5 Boucle ouverte et boucle fermé :
1.5.1 Boucle ouverte :
1.5.2 Boucle fermé :
1.6 Exemples de système de régulation :
1.6.1 Conduite automobile :
1.6.2 Régulation de la température d’un four :
1.7 Asservissement :
1.8 Terminologie :
2. Représentation symbolique et schémas
2.1 Représentation par la norme I.S.A.
2.2 La signification des lettres de l’étiquette
2.3 La représentation de l’emplacement
2.4 La représentation de la liaison
2.5 Les symboles usuels
2.6 Exemples de procédé
2.6 Exemple complet
3. La mesure et les capteurs industriels
3.1 Le capteur
3 .1.1 Définition
3.1.3 Capteur actif
3.1.4 Capteur passif
3.2 Chaîne de mesure
3.2.1 Principe d’une chaîne de mesure
3.2.2 La chaîne de mesure analogique
3 .2.3 La chaîne de mesure numérique
3.2.4 Le transmetteur “intelligent”
3.3 Les caractéristiques générales des capteurs
3.3.1 Les limites d’utilisation
3.3.2 L’étendue de mesure
3.3.3 L’erreur absolue et l’erreur relative et l’erreur systématique
3.3.4 La sensibilité
3.3.5 La résolution
3.3.6 La linéarité
3.3.7 Fidélité, justesse, précision
3.3.8 Classe de précision
3.3.9 La répétabilité
3.3.10 L’hystérésis
3.3.11 La finesse
3.3.12 Le temps de réponse
3.4 Méthode de choix des capteurs industriels
3.4.1 Définition du cahier des charges
3.4.2 Les considérations techniques externes affectant le choix du capteur
3.4.3 Les caractéristiques intrinsèques du capteur
3.5 Les mesures usuelles
3.5.1 Liens entre les unités S.I. et celles employées dans d’autres pays (USA)
3.5.2 La mesure de la température
3.5.3 La mesure de la pression
3.6 La mesure du débit
3.7 La mesure du niveau
4. Le raccordement capteur – transmetteur
4.1 Les standards dans la transmission de signaux
4.1.1 Le signal numérique TOR
4.1.2 Le signal analogique
4.1.3 Le transmetteur de signal 4-20mA
4.1.4 Les standards de transmission pneumatiques
4.1.5 Les standards de transmission numériques
4.1.6 Conversion d’unités
4.1.7 La grandeur physique ou grandeur d’ingénierie
4.1.8 La grandeur normalisée en pourcentage
4.1.9 La fonction de transfert
4.1.10 Schématisation
4.1.11 Les types de sorties
4.1.12 Les types des sorties numériques TOR
4.1.13 Les types de sorties analogiques
4.1.14 Raccordement d’un transmetteur 4-20mA
4.1.15 Bus de terrain
4.1.16 Les types de lien de communication
4.2 L’étalonnage de l’instrumentation industrielle
4.3 Générateur d’étalonnage universel
4.3.1 Procédure d’ajustement de la gamme de mesure
4.3.2 Validation à l’aide du multimètre
5. Les capteurs
5.1 Capteurs de position
5.1.1 Présentation
5.1.2 Capteurs analogiques
5.1.2. Présentation
5.1.2.2 Potentiomètre résistif
5. 1.2.2.1 Rappel de physique
5.1.2.2.2 Principe de fonctionnement
5.1.2.2.3 Applications
5.1.2.3 Capteurs capacitifs
5.1.2.3.1 Rappel de physique
5.1.2.3.2 Principe de fonctionnement
5.1.2.3.3 Domaine d’utilisation
5.1.2.4 Capteurs inductifs
5.1.2.4.1 Rappel de physique
5.1.2.4.2 Principes de fonctionnement
5.1.2.4.3 Applications
5.1.3. Les codeurs rotatifs
5.1.3.1. Fonction d’un codeur de position rotatif
5.1.3.2. Le codeur incrémental
5.1.3.2.1 Principe de fonctionnement
5.1.3.2.2 Détermination du sens de rotation
5.1.3.2.3 Exploitation des voies A et B :
5.1.3.2.4 Élimination des parasites :
5.1.3.3. Le codeur absolu
5.1.3.3.1 Principe de fonctionnement :
5.1.3.3.2 Codes délivrés par un codeur absolu :
5.1.3.3.3 Codeur absolue simple tour /Codeur absolue multi-tour :
5.1.3.3.4 Choix des étages de sorties :
5.1.3.4. Comparaison des deux concepts codeur incrémental et codeur absolu :
5.3. Mesure et détection de niveau
5.3.3.1. Méthodes hydrostatiques
5.3.1.1. Rappel de physique
5.3.1.2. Flotteur
5.3.1.3. Plongeur
5.3.1.4. Mesure de pression
5.3.1.4.1 Principe de fonctionnement
5.3.1.4.2 Mesure de niveau à bulles
5.3.1.4.3 Mesure en réservoir fermée
5.3.1.5. Mesure de masse volumique
5.3.2. Méthodes électriques
5.3.2.1. Capteurs conductimètriques
5.3.2.1.1 Présentation
5.3.2.1.2 Détection
5.3.2.1.3 Domaine d’utilisation
5.3.2.2. Capteurs capacitifs
5.3.3.3. Ondes acoustiques
5.3.3.3.1. Principe
5.3.3.3.2. Radar
5.3.3.4. Absorption de rayonnement gamma
5.3.3.4.1. Principe
5.3.3.4.2. Détection
5.3.3.4.3. Mesure de densité
5.3.3.5. Comparaison des différentes méthodes
5.4. Capteurs de débit
5.5. Les capteurs de température
5.5.1.1. Lames bimétalliques (bilame)
5.5.1.2. Les thermomètres à bulbes ou à dilatation
5.5.2. Thermomètres électriques
5.5.2.1. Présentation
5.5.2.2. Thermomètres à résistance et à thermistance
5.5.2.2.1. Thermomètres à thermistance
5.5.2.2.2. Les thermomètres à résistances RTD
5.5.2.3. Les thermocouples
5.5.3.1 Les thermomètres à rayonnement
5.5.3.2. Les thermomètres optiques
5.6. La mesure de poids et de déformation
5.6.1 Les jauges de contrainte
5.6.2. La cellule de charge
5.7. Les capteurs à effet Hall
5.7.1. Rappel de l’effet Hall:
5.8. Les capteurs de vitesse de rotation
6. Définition du procédé
6.1 Causes de modification de l’équilibre du procédé
6.1.1 Les délais
6.1.2 La variation de la consigne
6.1.3 La variation de la charge
6.1.4 Les perturbations et le bruit
6.2 Réponse des systèmes asservis
6.2.1 En boucle ouverte
6.2.2 En boucle fermée
6.2.3 Objectifs de la régulation de procédé
6.3 Modélisation du procédé selon la réponse à l’échelon
6.3.1 Les caractéristiques du procédé
6.3.2 Méthode du 2 à 63%
6.3.3 Méthode de la pente maximale
6.4 Autres caractéristiques du procédé
6.5 Les types de procédés
6.5.1 Sens de l’action d’un régulateur
6.5.1.1 Définition
6.5.2.2 Choix du sens d’action du régulateur
6.6 Exercices
7. LES ACTIONNEURS
7.1 Les moteurs
7.2 L’embrayage magnétique
7.3 Les éléments chauffants
7.4 La vanne de réglage
7.4.1 Généralité
7.4.1.1. Schématisation
7.4.1.2. Situation
7.4.1.2.1. Régulation de niveau
7.4.1.2.2. Régulation de pression
7.4.1.2.3. Régulation de débit
7.4.1.3. Fonction de la vanne de réglage
7.4.1.4. Contraintes dues au fluide et à l’environnement :
7.4.1.5. Éléments constituants la vanne de réglage
7.4.1.6. Forme du corps de vanne
7.4.1.7. Type de corps de vanne
7.4.1.8. Les servomoteurs
7.4.2. Caractéristiques des vannes de régulation
7.4.2.1. Caractéristique intrinsèque de débit
7.4.2.2. Débit linéaire PL
7.4.2.3. Débit égal en pourcentage EQP
7.4.2.4. Débit tout ou rien PT
7.4.2.5. Caractéristique installée
7.4.2.6. Modélisation de la relation EQP entre le débit et la commande de vanne
7.4.3. Position de la vanne en cas de manque d’air
7.4.3.1. Un choix à effectuer
7.4.3.2. Cas des servomoteurs à diaphragme, a piston simple effet
7.4.3.3. Cas des servomoteurs à piston double effet
7.4.3.4. Maintien de la vanne régulatrice de position
7.4.4. Capacité de débit d’une vanne
7.4.4.1. Rappel
7.4.4.2. Capacité du corps de vanne
7.4.4.3. Cv du corps de vanne
7.4.4.4. Kv du corps de vanne
7.4.4.5. Cas des liquides visqueux, écoulement laminaire
7.4.4.6. Cas des gaz
7.4.5. Calcul de Cv
7.4.5.1. Cv équivalent de plusieurs vannes en parallèle
7.4.5.2. Cv équivalent de plusieurs vannes en série
7.4.5.3. Influence des convergents-divergents
7.4.6. Cavitation et vaporisation
7.4.6.1. Variation de la pression statique à travers une vanne
7.4.6.2. Cavitation
7.4.6.3. Vaporisation
7.4.6.4. Conséquences pratiques
8. Contrôles de procédé
8.1 Les différents modes de commande
8.2 La commande à deux positions : Régulation Tout Ou Rien – TOR
8.3 Action proportionnelle
8.3.1 Définition
8.3.2 Influence de la bande proportionnelle
8.3.3 Décalage de bande – Talon – Intégrale manuelle
8.3.4 Influence du décalage de bande
8.3.5 Représentation fonctionnelle d’une régulation proportionnelle
Comparaison avec intégrale manuelle
8.4 Qu’est-ce qu’une action intégrale ?
8.5 Action dérivée
8.6 Résumé des actions des corrections P, I et D
8.7 Méthodes simples de détermination des actions PID
8.7.1 Principes fondamentaux
8.7.2 La commande proportionnelle à dérivation
8.7.3 La commande proportionnelle à intégration et dérivation (PID)
8.8 Tableau récapitulatif
9. Les techniques de mise au point du régulateur
9.1 Méthodes simples de détermination des actions PID
9.1.1 Principes fondamentaux
9.2 La mise au point avec le test de la réponse à l’échelon
9.2.1 Le gain de procédé
9.2.2 La constante de temps
9.2.3 Le temps de délai
9.2.4 Le réglage des paramètres (pour un contrôleur standard)
9.3 La mise au point à l’aide de la fréquence naturelle d’oscillation
9.3.1 Le réglage des paramètres (pour un contrôleur standard)
9.4 Les critères de performance
9.4.1 Le décroissement 4 à 1

Formation capteurs et actionneurs cours 16

 

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