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Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 1 Chapitre 2 :

Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 1 Chapitre 2 : Représentation des systèmes – Schéma TI Objectifs et compétences minimales Lire et établir les schémas des systèmes automatisées Reconnaître les différentes représentations des systèmes automatisés et les établir. Commande des systèmes linéaires Prof. Aoufoussi 2 3: Représentation mathématique 2: Symbolisation et schéma TI 4: Représentation graphique 4.1: Généralités 3.1: Modèle mathématique 3. 3: Fonction de transfert et matrice de transfert 3.2: Equations différentielles 4.2: Diagramme fonctionnel 3.4: Réponse harmonique Chapitre 2 : Représentation des systèmes – Schéma TI 1: Introduction 2.1: Principaux schémas 2.3: Identification des blocs 2.2: Symboles 2.4: Blocs de fonctions 3 1. introduction Il va sans dire qu’il est nécessaire de disposer d’outils de communication techniques simples entre les différents intervenants du processus d’automatisation et ce, depuis la phase de conception jusqu’à la phase de maintenance en passant par les achats des équipements requis et leurs installations. il y a lieu donc d’utiliser des symboles et des codifications appropriés recommandés. Figure a Le plan ci-contre (figure a) n’est pas adapté aux besoins de la communication entre les différents intervenants. 4 Par ailleurs, à coté de ce besoin de communication, à travers des schémas et des symboles normalisés, il est nécessaire de se familiariser avec les représentations mathématiques et graphiques couramment utilisés lors de l’analyse et de la conception des systèmes de commande. Tels sont les objectifs de ce chapitre. Cette symbolisation n’est autre qu’un outil d’aide à la conceptualisation et un moyen de communication concis et précis utilisés dans les différents plans et documents techniques. 1. introduction 5 2. Symbolisation et schéma TI Le schéma du procédé, appelé Plan de Circulation des Fluides (ou Flow sheet en anglais), comprend les éléments nécessaires au fonctionnement des procédés industriels. Ce schéma PCF est complété par l’ajout des instruments de contrôle et de commande. Echangeur de chaleur Capteur de température Relais de température Vanne de régulation de température Régulateur et indicateur de température Enregistreur de température 2.1: Principaux schémas 6 La représentation des installations et des instruments est, d’ailleurs, normalisée. Parmi les normes en question, on peut citer : • Piping & Instrument Diagram P&ID: Instrument, System and Automation Society (ISA) • Schéma Tuyauteries et Instrumentation (STI) : AFNOR (NF E 04-203). 2. Symbolisation et schéma TI En Instrumentation, ces normes stipulent : • une étiquette alphanumérique qui désigne la grandeur concernée et les fonctions de l’appareil; • une représentation graphique de l’appareil; • des liaisons avec les autres éléments de l’installation. 7 Selon cette dernière norme, la schématisation de l’instrumentation se fait de deux façons : LV 10 FCV 10 Symbole de l’appareil Code et n° de l’appareil Code et n° de l’appareil Le parcours de l’information est représenté par une flèche dont la forme dépend de la nature du support de l’information (voir symboles ci-après). Figure a Figure b  le symbole, le code et le numéro d’identification de l’appareil ( voir figure a). uniquement le code et le numéro d’identification de l’appareil (figure b). 2. Symbolisation et schéma TI 2.2: Symboles 8 Principalement les symboles permettent d’illustrer : le process, l’élément primaire de mesure, l’élément final de contrôle, etc. Echangeur de chaleur Convoyeur 2. Symbolisation et schéma TI Electrovanne Vanne pneumatique Vanne pneumatique avec positionneur Vanne manuelle Tube de venturi Restriction Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 9 Le raccordement au procédé est représenté par un trait épais alors que les signaux seront représentées par des traits fins comme suit : Symboles des Liaisons  Signal non défini Ligne de support d’un signal électrique Ligne de support d’un signal pneumatique Ligne de support d’un signal hydraulique Ligne de support d’un signal électromagnétique Raccordement au procédé (tuyau) Ligne de support numérique (bus soft) Liaison fibre optique N.B.: Ces signaux peuvent être représentés également par des traits fins accompagnés des abréviations donnés par le tableau ci-contre : AS Alimentation en air (Air supply) ES Alimentation électrique GS Alimentation en gaz HS Alimentation hydraulique NS Alimentation en azote SS Alimentation en vapeur d’eau WS Alimentation en eau Liaison capillaire (mesure de température) 2. Symbolisation et schéma TI 10 Symboles des instruments Les instruments sont représentés par des cercles de diamètre 10 à 12 mm. Appareil monté localement Appareil monté sur tableau principal Appareil monté sur le tableau local Appareil monté à l’arrière du tableau principal 2. Symbolisation et schéma TI Toutes les bulles, que représentent les appareils, sont codées en relation avec l’emplacement physique de l’appareil comme suit : 11 A ces symboles graphiques sont associées des groupes de lettres et de chiffres permettant de définir successivement : PT 11 4 FIC O8 1 Indicateur et Régulateur de Débit Unité 8 boucle 1 Exemples : Transmetteur de Pression Unité 11 Boucle 4 Première lettre Les suivantes Lettre Grandeur réglée Lettre Fonction P Pression I Indicateur T Température T Transmetteur L Niveau R Enregistreur F Débit C Régulateur A Analyse E Capteur Extraits de lettres pour le schéma TI 2.3: Identification 2. Symbolisation et schéma TI a) la grandeur physique mesurée ou réglée (voir tableau code d’identification des instruments ci après) b) la (les) fonction(s) des instruments, c) le numéro de l’unité du procédé dans laquelle se trouve l’instrument ainsi que le numéro de la boucle concernée. Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 12 PT 11 4 FIC O8 1 Indicateur et Régulateur de Débit Unité 8 Boucle 1 Transmetteur de Pression Unité 11 Boucle 4 a) la grandeur physique mesurée ou réglée et la (les) fonction(s) des instruments (voir tableau code d’identification des instruments ci après), b) le numéro de l’unité du procédé (ligne, atelier, etc..) dans laquelle se trouve l’instrument ainsi que le numéro de la boucle concernée. 2. Symbolisation et schéma TI Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 13 Lettre 1ère lettre Variable commandée 2ème lettre Fonction de l’instrument 3ème lettre Fonction de la sortie A Analyse Alarme B Combustion Laissé au choix de l’utilisateur C Conductivité électrique Régulation ou contrôle D Densité ou diffrentiel Différence E Tension, F.e.m Elément primaire (capteur) F Débit (Flow) Rapport (fraction) G Laissé au choix de l’utilisateur Glace H Commande manuelle H- haut; HH- très haut I Intensité d’un courant électrique Indication J Puissance Scrutation K Temps ou programmation Poste de contrôle L Niveau L- bas LL – très bas M Humidité Moyenne (intermédiaire) N Viscosité Laissé au choix de l’utilisateur O Laissé au choix de l’utilisateur Ouvert diagramme (restriction) P Pression ou dépression Point d’essai Q Qualité, comptage Intègre ou totalise R Rayonnement Enregistrement S Vitesse ou fréquence Switch (commutateur), sécurité T température Transmission U À variables multiples Multi fonction V Viscosité Vanne W Masse ou force Protection doigt de gang X Laissé au choix de l’utilisateur Coordonnée Y Évènement relais Z Position, longueur Élément des régulation finale Lettres les plus utilisées 2. Symbolisation et schéma TI Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 14 Fonctions de base Indicateur Enregistreur Régulateur Régulateur indicateur Régulateur enregistreur Robinet de régulation Transmetteur Alarme totalisateur 1ère lettre I R C IC RC CV A Q A analyse AI AR - AIC ARC AA - B flamme du bruleur BI BA C conductivité CI CR - CIC CRC CA D masse volumique DI DR DC DIC DRC DA E tension EI ER - EA F débit FI FR - FIC FRC FT FA FQ H commande manuelle HCV I intensité II IR - - - IA IQ K temps KI KCV KQ L niveau LI LR LC LIC LRC LCV LT LA M humidité MI MR MC MIC MRC MT MA P pression PI PR PC PIC PRC PCV PT PA Q quantité QI QR - - - QA R radioactivité RI RR RA S vitesse SI SR SC SIC SRC SCV SA T température TI TR TC TIC TRC TCV TT TA V viscosité VI VR - VIC VRC VA W poids WI WR - WIC WRC WA Exemples de combinaisons 2. Symbolisation et schéma TI Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 15 Les calculs élémentaires réalisés, après mesure, sont décrits en utilisant les codes suivants : Symboles  D K X   F(t) > b * * Fonction somme différence proportion multipli cation division racine carré tempori sation sélection haute (basse) décalage conversion Expression y= x1+x2 y= x1-x2 y=K.x1 y= x1.x2 y= x1/x2 y= x1 À définir y= x1 si x1> x2 y= x1-b b biais Voir N.B. *: A analogique, B binaire (tout ou rien), D digital, E tension, H hydraulique, I courant, O électromagnétique ou sonique, P pneumatique, R résistance 2.4: Blocs de fonctions 2. Symbolisation et schéma TI 16 2. Symbolisation et schéma TI 2.5: Exemple Prof. Aoufoussi Chap. 2: Représentation des systèmes - schéma TI 17 3. Représentation mathématique On se propose de développer les principales représentations mathématiques des modèles linéaires des systèmes physiques, à savoir : Système Sortie(s) Entrée(s) Soit le système représenté par la figure ci-après : - Équations différentielles - Fonction ou matrice de transfert uploads/Management/ 2-representation-systemes.pdf