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1 Chapitre I: Instrumentation industrielle: terminologie et concept 1. Définiti

1 Chapitre I: Instrumentation industrielle: terminologie et concept 1. Définition: L’instrumentation est une technique de mise en œuvre d’instruments de mesure, d’actionneurs, de capteurs, de régulateurs industriels, en vue de créer un système d'acquisition de données ou de contrôle d’un procédé industriel. 2. Instrument de mesure: Métrologie: Science de la mesure. Mesurer une grandeur physique consiste a lui attribuer une valeur quantitative en prenant pour référence une grandeur de même nature appelée unité. Le Système international d’unités (SI) est l’ensemble des unités de mesure constitué des 7 unités de base associées aux 7 grandeurs de base. Il se complète par des unités dérivées et des préfixes. 2 Les sept grandeurs de base sont : longueur, masse, temps, intensité d'un courant électrique, température thermodynamique, quantité de matière et intensité lumineuse. 3 Liens entre les unités S.I. et celles employées dans d'autres pays (USA) 4 3. Actionneur: Il engendre un phénomène physique à partir de l’énergie qu’il reçoit comme par exemple : Chaleur à partir d’un courant électrique (résistance chauffante). Mouvement à partir d’un courant électrique (moteur électrique). Débit d’un fluide à partir d’un courant électrique (Vanne électrique). 5 6 7 8 9 Le positionneur électropneumatique est un convertisseur I/P (intensité/pression) recevant une commande du régulateur en mA (4–20 mA), et la transforme en un signal pneumatique en bar (0,2 - 1 bar) vers l'actionneur 10 4. Capteur: Le capteur réagit aux variations de la grandeur physique que l’on veut étudier (mesurande), en général en délivrant un signal électrique donnant une image du Mesurande. 11 Le corps d'épreuve a pour fonction de transformer la grandeur à mesurer (mesurande) en une grandeur physique secondaire (mesurande secondaire) plus facile à mesurer. 12 Exemple: Mesure d'une force mécanique 13 Types de capteurs: Capteurs passifs /capteurs actifs La sortie est équivalente à un dipôle passif dont l’impédance (R, L, ou C) varie avec le mesurande. Capteur actif: La sortie du capteur est équivalente à une source de tension, de courant ou de charges. Capteur passif: Les capteurs passifs ont besoin d’une source d'excitation pour fournir un signal électrique de mesure. 14 C’est un dispositif qui converti le signal de sortie du capteur en un signal de mesure standard. Transmetteur 15 Etalonnage d’un transmetteur: 16 Transmetteur de niveau Actif 0 à 8 m 4-20 mA La mesure de niveau effectuée par un transmetteur de niveau est de 5 m, quelle est l’intensité qui circule dans le circuit de mesure ? 17 5. Régulateur industriel: Le régulateur industriel est un appareil qui a pour rôle essentiel de contrôler le procédé. 18 Il faut distinguer deux aspects du régulateur industriel : • sa fonction mathématique ou loi de commande ou encore algorithme de contrôle; • les fonctions pratiques d’utilisation : un signal normalisé en entrée et en sortie visualisables en % en général mais de nature: 4-20mA, 0-10V,… ; une consigne réglable et visualisable ; un réglage des paramètres de l’algorithme de contrôle et du sens d’action; des sélecteurs de commande automatique-manuelle, de consigne interne ou externe des réglages d’alarme basse et d’alarme haute de la mesure ou de l’écart mesure-consigne. 19 6. Système d’acquisition de données: Le système d'acquisition de données représente l'interface entre le capteur et l'ordinateur. Ce système, composé de circuit imprimé et de logiciel, permet de recueillir automatiquement les informations analogiques ou numériques provenant du capteur. 7. Contrôle d’un procédé industriel: 20 7.1. Schéma de principe d’un procédé industriel-Schéma bloc L’état du procédé est caractérisé par des grandeurs physiques ou variables d’état appelées grandeurs de sortie. Toute grandeur qui modifie l’état du système (ses variables d’état) est appelée grandeur d’entrée. On représente le procédé par le schéma bloc suivant : 21 ? ? 22 23 24 7.2. Régulation automatique d’un procédé industriel-Exemple Exemple 1 : Le bac de stockage - symbolisation 25 26 27 28 Grandeur réglée: Grandeur réglante: Grandeur perturbante: Consigne: Grandeur à maintenir Grandeur de réglage (commandable). Grandeur incommandable Valeur à maintenir 29 Préciser : La boucle de régulation: …………………………………………… La grandeur réglée: ………………………………………………… La grandeur réglante: ……………………………….. …………… Les grandeurs perturbantes:………………………......................... 30 31 32 7.3. Les éléments constitutifs de la chaine de régulation 33 Un schéma tuyauterie et instrumentation (en anglais Piping and instrumentation diagram ou Process and instrumentation diagram, abrégé P&ID) est un diagramme qui définit tous les éléments d'un procédé industriel. Il est le schéma le plus précis et le plus complet utilisé par les ingénieurs pour la description d'un procédé. Les installations ainsi que les vannes et les éléments de contrôle sont décrits par des symboles. Représentation des liaisons: 8. Schéma de tuyauterie et d’instrumentation: 34 Représentation des appareils de mesure: 35 36 37 9. Signaux de communication- câblage 38 39 40 Câblage d'un capteur 2 fils (passif) sur un régulateur entrée courant / sortie courant (4-20mA) et vanne 4-20mA 41 42 Exemple 2 : Echangeur de chaleur 43 Préciser : La boucle de régulation: …………………………………………… La grandeur réglée: ………………………………………………… La grandeur réglante: ……………………………….. …………… Les grandeurs perturbantes:………………………......................... 44 45 Exemple 3 : Le réacteur- Vannes TOR et de régulation 46 47 48 Préciser : La boucle de régulation: …………………………………………… La grandeur réglée: ………………………………………………… La grandeur réglante: ……………………………….. …………… Les grandeurs perturbantes:………………………......................... 49 uploads/Industriel/ chapitre1-pdf.pdf