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Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 1/70
Cours de DU CII
Université du Havre, Mai 2012.
Instrumentation et Régulation:
Normes, théorie et applications
Université du Havre, IUT du Havre, Département GEII
(1) Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC), UMR 6294 CNRS
(2) Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du
Havre (GREAH), UPRES EA 3220
Pierre Maréchal(1), François Guérin(2)
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 2/70
Plan
I) Introduction
♦ Contrôle des procédés
♦ Grandeurs physiques
♦ Métrologie
II) Capteur
♦ Type de capteur: passif, actif, intégré
♦ Caractéristiques
♦ Transmetteur
III) Normes
♦ Schéma fonctionnel
♦ Fonction de transfert
♦ Norme NF E 04-203
♦ Schéma PCF
♦ Schéma TI
IV) Régulation
♦ Instrumentation
♦ Contrôle
♦ Correction
Instrumentation et Régulation
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 3/70
Plan
I) Introduction
♦ Contrôle des procédés
♦ Grandeurs physiques
♦ Métrologie
II) Capteur
♦ Type de capteur: passif, actif, intégré
♦ Caractéristiques
♦ Transmetteur
III) Normes
♦ Schéma fonctionnel
♦ Fonction de transfert
♦ Norme NF E 04-203
♦ Schéma PCF
♦ Schéma TI
IV) Régulation
♦ Instrumentation
♦ Contrôle
♦ Correction
Instrumentation et Régulation
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 4/70
ActionRéflexion
Observation
Progression
/ Résultats
Procédé
/ Mesures
Objectifs / Moyens
Contrôle
industriel
I) Introduction
Contrôle industriel
Procédé et processus de "contrôle et régulation":
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 5/70
♦ Le système de référence mks repose sur sept unités imposées,
toutes les autres étant déduites de celles-ci:
I) Introduction
Système international d'unités mks
Grandeurs et unités:
Système de référence:
Grandeur physique
Longueur
Masse
Temps
Courant électrique
Température
Quantité de matière
Intensité lumineuse
Unité
mètre
kilogramme
seconde
ampère
kelvin
mole
candela
Symbole
m
kg
s
A
K
mol
cd
Dimension
L
M
T
I
Θ
N
J
http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_fr.pdf
♦ Exercice:
1) Déterminer l'unité SI d'une force: ……………………………………………….
2) Déterminer l'unité SI d'une pression: ………………………………………….
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 6/70
♦ Le système de référence mks repose sur sept unités imposées,
toutes les autres étant déduites de celles-ci:
I) Introduction
Système international d'unités mks
Grandeurs et unités:
Système de référence:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 7/70
♦ Etalonnage :
Mesurer, c’est comparer sa mesure par rapport à celle donnée par
un appareil de référence.
I) Introduction
Système international d'unités mks
Grandeurs et unités:
Système de référence:
♦ Sachant qu’une once vaut 28,35 g, qu'une livre anglaise vaut 453,6
g, qu’un pouce (inch) vaut 2,54 mm, qu'un pied vaut 30,48 cm, qu'un
mile vaut 1,609 km, qu'un cheval vapeur vaut 746 W et qu’un gallon
(USA) vaut 3,785 L, compléter le tableau suivant.
Nom
Gallon (USA) per min
Inch of water
Pound-force per square inch
90 cv
Grandeur
…………
pression
…………
…………
Conversion
cm3/s
Pa
Pa
…………
Dimension
…………
…………
…………
…………
Symbole
Gal(USA)/min
inH2O
lbf/in2
………………
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 8/70
♦ Mesurande:
La grandeur physique objet de la mesure (température, pression...)
est désignée comme le mesurande. L’ensemble des opérations
expérimentales qui concourent à la connaissance de la valeur
numérique du mesurande constitue son mesurage.
I) Introduction
Métrologie
Chaîne de mesurage:
Définitions:
♦ Chaîne de mesurage:
La chaîne de mesurage est constituée de l’ensemble des dispositifs,
y compris le capteur, rendant possible dans les meilleures conditions
la détermination précise de la valeur du mesurande.
C’est l’étalonnage de la chaîne de mesurage dans son ensemble qui
permet d’attribuer à chaque indication en sortie la valeur
correspondante du mesurande agissant à l’entrée.
♦ Exemple:
Thermocouple Voltmètre
T (°C) U (V) Mesure
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 9/70
♦ Température:
Dans la notice d’un multimètre de haute précision, il est recommandé
de ne commencer les mesures qu’après un temps de stabilisation en
température de tous ses circuits électroniques. Lorsque ce temps
n’est pas respecté, il peut conduire à une ou plusieurs valeurs
aberrantes, notamment en début d’étalonnage. L’appareil étalonné
peut alors être déclaré non conforme à ces caractéristiques
métrologiques, alors qu’il est conforme !
I) Introduction
Métrologie
Chaîne de mesurage:
Perturbations:
♦ Temps de réponse:
Dans le cas d'une perturbation en température, la mesure peut être
ou compensée, ou effectuée à température de fonctionnement.
♦ Exemple:
T (°C)
t (s)
Te (°C)
Ts (°C)
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 10/70
Plan
I) Introduction
♦ Contrôle des procédés
♦ Grandeurs physiques
♦ Métrologie
II) Capteur
♦ Type de capteur: passif, actif, intégré
♦ Caractéristiques
♦ Transmetteur
III) Normes
♦ Schéma fonctionnel
♦ Fonction de transfert
♦ Norme NF E 04-203
♦ Schéma PCF
♦ Schéma TI
IV) Régulation
♦ Instrumentation
♦ Contrôle
♦ Correction
Instrumentation et Régulation
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 11/70
♦ Définition:
Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à
partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature
différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la
grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande.
♦ Types de capteurs:
Un capteur peut être passif, actif, composite ou encore intégré.
II) Capteurs
1) Définitions
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 12/70
Température →→→→ Caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles
enceinte thermostatée
Pression, accélération →→→→ Déformations
enveloppe rigide, supports antivibratoires
Humidité →→→→ Constante diélectrique, résistivité (isolation électrique ↓↓↓↓)
enceinte étanche
Champs magnétiques variables ou statiques →→→→ f.e.m. induites pour les premiers
et augmentation de la résistivité pour les seconds (matériau magnéto-résistant)
blindages magnétiques, liaison à la terre
Tension d’alimentation (amplitude, fréquence) →→→→ Caractéristiques électriques
alimentation régulée
1) Définitions: Grandeurs d’influence
e s
Variable
physique
Variable
signal
Grandeurs
d’influence
Capteur
Déduire e de s malgré gi :
Réduire l’importance: isolation, blindage…
Stabiliser: enceintes, régulation…
Compenser: pont de Wheatstone.
♦ Définition:
Grandeurs physiques susceptibles d’entraîner un changement du
signal de sortie. On cherche donc à minimiser leurs effets.
II) Capteurs
s = f(e) → s = f(e, g1, g2, …)
Idéal: →→→→ Réel:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 13/70
• Capteur passif:
Il est en général associés à une source d ’alimentation et
présentent une impédance variable :
ex: Jauge de contrainte (capteur d ’accélération),
Capteurs résistifs (photorésistance),
Capacitifs (mesures de déplacement).
• Capteur actif:
Système dont la sortie présente une source f.e.m., courant, charge.
ex : Capteur piezo-électrique  échographie,
Variation de charges,
Génératrice tachimétrique (induction E.M.).
1) Définitions:
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 14/70
Mesurande Effet utilisé Grandeur de sortie
Température Thermoélectricité Tension
Flux de rayonne-
ment optique
Pyroélectricité
Photoémission
Effet photovoltaïque
Charge
Courant
Tension
Force
Pression
Accélération
Piézoélectricité Charge
Vitesse
Induction
électromagnétique Tension
Position Effet Hall Tension
1) Définitions: Capteur actif
Tableau de synthèse
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 15/70
Mesurande Caractéristique
électrique sensible
Matériaux
Température
Très basse température
Résistivité
Cste diélectrique
Métaux, semiconducteurs
Verre
Flux de rayonnement
optique Résistivité Semi conducteur
Déformation Résistivité
Perméabilité électrique
Alliage de Ni, SI dopé
Alliages ferromagnétiques
Position (aimant) Résistivité
Matériaux magnéto-
résistants : bismuth, …
Niveau Cste diélectrique Liquides isolants
Humidité
Résistivité
Cste diélectrique
Chlorure de lithium
Polymères
1) Définitions: Capteur passif
Définition
Impédance dont l’un des paramètres déterminants est sensible au mesurande.
Tableau de synthèse
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 16/70
♦ Constitution:
Un capteur est le premier élément de la chaîne de mesurage.
Lorsque le capteur est constitué de plusieurs éléments, le corps d’épreuve
est celui en contact direct avec le mesurande.
Il génère une grandeur physique intermédiaire (déplacement, déformation,
force…) traduite en une grandeur électrique (tension, capacité, induction…)
par le transducteur.
II) Capteurs
1) Définitions
Structure du Capteur:
Corps
d'épreuve
Transducteur
Mesurande
Grandeur
physique
intermédiaire
Grandeur
électrique
Capteur
Mesurande
Grandeur
électrique
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 17/70
♦ Définition:
D’après la norme NF C 46-303, un transmetteur est un appareil qui,
recevant une vraie variable mesurée, produit un signal de sortie normalisé
pouvant être transmis et ayant une relation continue et définie avec la valeur
de la variable mesurée.
♦ Constitution:
Pour élaborer un signal normalisé à partir du signal généré par le capteur,
le transmetteur comprend globalement un amplificateur, un filtre, et un
traitement du signal.
II) Capteurs
1) Définitions
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Capteur-transmetteur de pression
Corps
d'épreuve
Transducteur
D
Amplificateur
Traitement
du signal
E3
Filtre
Alimentation Alimentation
E2E1P I
Capteur Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 18/70
Capteur : Organe chargé de prélever une grandeur physique à mesurer
et de la transformer en une grandeur exploitable.
Capteur
Mesurande
e s
Processus
physique
Affichage
Variable
physique
Variable
signal
Mesure
s = f(e)Lois physiques
régissant le capteur
Mesure de s Connaissance de e
La grandeur physique à mesurer, souvent appelée mesurande, n'est
en général pas directement utilisable. Elle constitue la variable d'entrée
(ou stimulus) du capteur.
2) Caractéristiques: Mesurande
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 19/70
e(t)
t
s(t)
t
Capteur
e(t)
s(t)
Courbe d’étalonnage ou calibration d ’un capteur
e
s
→ Inconnu
→ Connu
ee2e1
s2
s1
ei
si
s
Etablissement ⇒⇒⇒⇒ étalons de m Exploitation
2) Caractéristiques: Etalonnage
Correspondance entre s(t) et e(t): fonction de transfert
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 20/70
Etalonnage Validité d’un étalonnage:
s
e
s = f(e)
La répétabilité est la qualité du capteur qui assure
l’utilisateur de l’identité de la grandeur de sortie dans des
limites spécifiées, chaque fois que ce même capteur est
utilisé dans des conditions identiques: même mesurande et
mêmes paramètres additionnels.
L’interchangeabilité d’une série de capteur d’un même
type est la qualité de cette série qui garantie à l’utilisateur
des résultats identiques, aux tolérance près, chaque fois
qu’un quelconque capteur de cette série est utilisé dans des
conditions identiques. l’interchangeabilité résulte de la
rigueur des procédés de fabrication et des contrôle en fin de
fabrication.
2) Caractéristiques: Etalonnage
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 21/70
Sensibilité d’un capteur
ee0
s
∆e
∆s
- réponse linéaire pour e < e0
- sensibilité:
ds s
S
de e
∆
= =
∆
Domaine de
mesure
du capteur
Contrainte: constance de la sensibilité
dépend de:
- la valeur de e (linéarité)
- la fréquence de variation de e (bande passante)
- temps (vieillissement)
- grandeurs physiques parasites (grandeurs d’influence)
2) Caractéristiques: Sensibilité
Domaine de
saturation
du capteur
ds
S
de
=
0
ds
S
de
= →
- réponse faible pour e > e0
- sensibilité:
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 22/70
2) Caractéristiques: Définitions
II) Capteurs
T (°C)
−200
−10
….
70
260
340
530
610
800
R (Ω)
18,53
96,07
….
127,07
197,7
226,18
290,87
316,86
375,61
♦ Application:
1) Déterminer la sensibilité de la sonde sur chaque tronçon.
2) La sensibilité est-elle linéaire ?
Sensibilité d'une sonde Pt100:
S ( )
…………
…………
…………
…………
…………
…………
…………
…………
…………
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 23/70
Grandeur à mesurer
Grandeurd’influence
Domaine Nominal
d’Utilisation
Etendue de Mesure (EM)
DNU : Répétabilité sans que les caractéristiques du capteur soient altérées
2) Caractéristiques métrologiques
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 24/70
Grandeur à mesurer
Grandeurd’influence
Domaine de Non Détérioration
DNDétérioration : plage de surcharge que le capteur peut supporter
Domaine Nominal
d’Utilisation
Etendue de Mesure (EM)
2) Caractéristiques métrologiques
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 25/70
Domaine de Non Destruction
DNDestruction : les caractéristiques sont irréversiblement altérées >étalonnage
Grandeur à mesurer
Grandeurd’influence
Domaine de Non Détérioration
Domaine Nominal
d’Utilisation
Etendue de Mesure (EM)
2) Caractéristiques métrologiques
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 26/70
• Erreur de mesure: Ecart entre valeur mesurée et valeur vraie:
- Erreur systématique (corrigée ou non),
- Incertitude de mesure (estimée).
• Erreurs systématiques (causes systématiques que l’on peut
calculer et éventuellement corriger):
- de zéro, d’étalonnage,
- provoquées par les grandeurs d’influence,
- dues aux sources d ’alimentation, dérives, offset,
- de linéarité.
• Incertitudes (causes accidentelles non répétitives non corrigibles) liées:
- indéterminations intrinsèques au système (hystérésis),
- signaux parasites (nature aléatoire),
- grandeurs d’influence non contrôlées.
2) Caractéristiques: Erreurs et incertitudes
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 27/70
• Fidélité: Aptitude d ’un instrument à donner des indications
exemptes d ’erreurs systématiques (faible écart-type).
• Justesse: Aptitude d ’un instrument à donner des indications exemptes
d ’erreurs systématiques.
Pas juste Juste
Pas fidèle
Fidèle
Le centre représente la valeur vraie
2) Caractéristiques: Fidélité, justesse et exactitude
• Exactitude: Un système
exact est juste et fidèle.
II) Capteurs
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 28/70
♦ Exemple:
Capteur-transmetteur de température à entrée thermocouple
type K de 500 °C à 900 °C, et sortie courant 4-20 mA . Ce capteur n’est
pas linéaire, et c’est le transmetteur qui rend la relation linéaire:
I = 0,04 × T − 16.
II) Capteurs
3) Transmetteur
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Capteur-transmetteur de température
U (mV)
T (°C)
500 900
17,6
43,2
I (mA)
U (mV)
17,6 43,2
4
20
I (mA)
T (°C)4
20
500 900
Capteur Transmetteur Capteur-Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 29/70
♦ Transmetteur universel: intégré ou déporté
Le capteur est fixé sur le procédé et il délivre un signal de mesure de faible
intensité, qui ne peut être transmis sur de grandes longueurs. Le
transmetteur universel, est soit intégré dans le boîtier du capteur, soit
déporté et monté sur rail dans un coffret d’instrumentation distant.
II) Capteurs
3) Transmetteur
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
♦ Les transmetteurs actuels s’adaptent à un très grand nombre de capteurs
industriels par configuration numérique. Elle permet notamment le réglage
de la nature de l’entrée et de son étendue, du temps de réponse souhaité,
de la linéarisation éventuelle, et de la nature de la sortie et de son étendue.
Ils peuvent être de type universel ou bien spécifique à un capteur comme
pour les thermocouples ou les sondes RTD.
Transmetteur intégré Transmetteur déporté
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 30/70
♦ Signaux universels:
– Un capteur délivre un signal de faible intensité désigné par l’appellation
« signal bas niveau ». Pour l’étendue de mesure du capteur, les signaux «
bas niveau » sont : potentiomètrique, thermocouple, RTD (Resistor
Thermometer Detector), tension (exemples : – 20 mV à + 20 mV, 0 à 100
mV), ou courant.
– Un transmetteur délivre un signal appelé « signal haut niveau » puisque
son énergie permet la transmission de la mesure à une grande distance
(plusieurs centaines de mètres) du point de mesure. Ces signaux « haut
niveau » sont : 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V, 0-20 mA et 4-20 mA.
♦ Malgré un signal « bas niveau », un capteur peut être relié à l’entrée de
mesure d’un dispositif de contrôle tel qu’un automate programmable
industriel (API) ou un régulateur.
Dans ce cas, la carte d’entrée se substitue au transmetteur absent et réalise
par exemple l’amplification et le traitement de linéarisation du signal délivré
par un thermocouple.
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
3) Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 31/70
♦ Le standard 4-20 mA:
Les avantages du signal analogique en courant 4-20 mA:
– il n’est pas affecté par les chutes ohmiques de tension;
– les tensions parasites ne l’influencent pas, grâce à l’impédance interne
du générateur de courant en série dans la boucle;
– il autorise la transmission de la mesure sur une longue distance (>1 km);
– il possède une bonne immunité aux parasites de type magnétique;
– il est économique, puisque deux fils par instrument suffisent pour
l’alimentation en tension et la transmission de la mesure;
– la valeur 4 mA permet de différentier le zéro de mesure de la rupture de
la transmission, et d’alimenter le transmetteur dans le cas d’un « 2 fils »;
– il admet la superposition d’un signal de communication HART.
♦ En instrumentation industrielle, le signal 4-20 mA est maintenant un
standard, et tous les fabricants d’instruments proposent ce signal.
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
3) Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 32/70
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils
♦ Raccordement électrique d'un transmetteur:
– Les transmetteurs 2 fils (dits passifs) ne sont pas alimentés en direct.
– Les transmetteurs 3 fils sont des transmetteur 4 fils, avec les entrées
moins reliées.
– Les transmetteurs 4 fils (dits actifs) sont alimentés et fournissent le
courant I. Leur schéma de câblage est identique à celui des régulateurs.
♦ Alimentation électrique:
Elle est directement liée et dépend de la résistance interne vue par la
sortie du transmetteur.
3) Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 33/70
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils
♦ Raccordement électrique d'un transmetteur:
Le raccordement électrique d’un transmetteur au dispositif d’exploitation
de la mesure, dépend de la nature du signal de mesure et de son
alimentation. Il existe des transmetteurs à "2 fils", "3 fils" ou "4 fils".
La résistance de charge Rc correspond à la résistance comprenant celle du
ou des récepteurs (API, régulateur, indicateur ou bien centrale d’acquisition)
et de la ligne de transmission.
♦ Standard "2fils":
En instrumentation industrielle, par économie et souci de standardisation,
les transmetteurs à "2 fils" en signal 4-20 mA sont les plus répandus.
3) Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 34/70
II) Capteurs
Caractéristiques métrologiques des instruments de mesure:
♦ Étendue d’échelle:
L’échelle de mesure (EIS=[INF; SUP]) est donnée par les limites
inférieure (INF) et supérieure (SUP) de mesure de l’instrument.
L’étendue d’échelle (EE) est la différence algébrique entre les
valeurs extrêmes du mesurande qui peuvent être appliquées à
l’instrument, et pour laquelle les caractéristiques métrologiques sont
garanties.
♦ Exercice: Déterminer les échelle de mesure et étendues d’échelle :
1) Débitmètre : de 1 à 10 m3.h–1.
EIS = [………; ...……] et EE = ……….
2) Sonde de température : de –100 à +300°C.
EIS = [………; ...……] et EE = ……….
3) Transmetteur de pression différentielle : de –20 à +40 hPa.
EIS = [………; ...……] et EE = ……….
3) Transmetteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 35/70
♦ Configuration:
Un transmetteur est un élément permettant de configurer la
plage de mesure et de compenser les éventuelles non-linéarités
du capteur.
♦ Équation de correspondance du transmetteur:
Caractéristique de sortie (Y) en fonction de celle d'entrée (X):
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Valeur maximale mesurable: MAX
Valeur minimale mesurable: MIN
Étendue de mesure: EM = MAX-MIN
Valeur du zéro: VZ = MIN
Décalage négatif si: EM < MAX
Décalage positif si: EM > MAX
Équation de correspondance:
Pente a et ordonnée à l'origine:
a = …………………. b = ……………………
3) Transmetteur
.( )MAX MIN MIN
X VZ
Y Y Y Y
EM
−
= − +
Y
X
0 MIN MAX
YMIN
YMAX
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 36/70
♦ Exemple:
Caractéristiques obtenues par deux réglages d’un transmetteur
de température d’échelle –100 °C à 300 °C délivrant un signal de
mesure normalisé 4-20 mA proportionnel à la température.
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Étendue d'échelle: EE = …. °C
Valeur maximale mesurable: MAX = …. °C
Valeur minimale mesurable: MIN = …. °C
Étendue de mesure: EM = …. °C
Valeur du zéro: VZ = …. °C
Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...)
Équation de correspondance:
…………………………………………………………......
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
3) Transmetteur
I (mA)
T (°C)
0 20 80
4
20
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 37/70
♦ Exercice:
Caractéristiques obtenues par deux réglages d’un transmetteur
de température d’échelle –100 °C à 300 °C délivrant un signal de
mesure normalisé 4-20 mA proportionnel à la température.
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
3) Transmetteur
I (mA)
T (°C)
0−30 90
4
20
Étendue d'échelle: EE = …. °C
Valeur maximale mesurable: MAX = …. °C
Valeur minimale mesurable: MIN = …. °C
Étendue de mesure: EM = …. °C
Valeur du zéro: VZ = …. °C
Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...)
Équation de correspondance:
…………………………………………………………......
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 38/70
Sonde de température PT100 Transmetteur
II) Capteurs
3) Transmetteur: Chaîne de mesure
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
Exemple:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 39/70
II) Capteurs
3) Transmetteur: Réseau bus de terrain
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
♦ Signal de communication HART:
Le protocole HART (Highway Addressable Remote Transducer) permet la
communication simultanée de données analogiques et numériques. Ce
protocole de communication de type série est spécifique au contrôle
industriel et compatible avec les boucles de courant analogique 4-20 mA.
Le protocole est basé sur une modulation FSK (Frequency Shift Key):
f = 1,2 kHz pour l’état logique 1, et f = 2,2 kHz pour l’état logique 0.
Raccordement d‘un transmetteur à protocole HART
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 40/70
II) Capteurs
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
♦ Bus de terrain:
Le principe d’un bus de terrain est de relier tous les transmetteurs,
actionneurs et dispositifs de contrôle, d’un secteur industriel en un réseau où
tous les instruments communiquent les uns avec les autres.
– Fieldbus Fondation FF-H1,
– Profibus PA,
– FIP WorldFip.
Ils sont reconnus par la norme internationale
IEC 61158-2. La liaison unique sert au
dialogue, à la configuration, et à l’alimentation.
La structure en réseau permet la liaison
de 32 instruments par bus linéaire. Bus de terrain FF-H1
3) Transmetteur: Réseau bus de terrain
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 41/70
Plan
I) Introduction
♦ Contrôle des procédés
♦ Grandeurs physiques
♦ Métrologie
II) Capteur
♦ Type de capteur: passif, actif, intégré
♦ Caractéristiques
♦ Transmetteur
III) Normes
♦ Schéma fonctionnel
♦ Fonction de transfert
♦ Norme NF E 04-203
♦ Schéma PCF
♦ Schéma TI
IV) Régulation
♦ Instrumentation
♦ Contrôle
♦ Correction
Instrumentation et Régulation
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 42/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Représentation libre et personnelle d'un procédé industriel:
Exemple d’application: Echangeur thermique
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 43/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Représentation d'un procédé industriel:
Schéma fonctionnel: Exemple général
(W)
(Y)
(X)
Régulation:
Réponse Y = f(W-X).
+
- A
B
(E) (S)(E')
Fonction de transfert:
………………………………………………………………………………
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 44/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Contexte international:
♦ "Fonction de régulation, de mesure et d'automatisme des
processus industriels: Représentation symbolique".
♦ Elle a des correspondances internationales (ISO 3511/1-1977),
allemande (DIN 19227 blatt 1-1973), ou encore américaine (ISA-
S5.1-1984) traitant du même sujet.
♦ Elle est articulée en quatre parties :
• E 04-203-1 : Principes de base,
• E 04-203-2 : Capteurs, signaux, dispositifs réglants,
• E 04-203-3 : Transducteurs et dispositifs de traitement
des signaux,
• E 04-203-4 : Symboles détaillés complémentaires pour
les schémas d’interconnexion d’instruments.
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 45/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Objet et domaine d’application:
♦ La présente norme expérimentale présente la symbolisation des
dispositifs de traitement des signaux émis par un capteur ou reçus
par un organe de réglage.
♦ Elle comporte des symboles destinés à la communication des
fonctions de mesure, de régulation et d’automatisme entre
spécialistes des instruments et autres techniciens impliqués dans
la conception (réservoirs, conduites, machines tournantes...) de
leur disposition et de leur mise en oeuvre.
♦ Les symboles sont utilisés pour la représentation de
l’instrumentation sur les schémas suivants :
– plan de circulation des fluides (PCF)
Process Flow Sheet (PFS),
– plan de tuyauterie et d’instrumentation (TI)
Piping and Instrument Diagram (PID)
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 46/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Objet et domaine d’application:
♦ Le Plan de Circulation des Fluides (PCF) est un schéma de
représentation symbolique avec:
– les cuves, les réacteurs chimiques, les échangeurs thermiques ;
– les conduites, représentées par un trait continu épais ;
– la nature, gaz ou liquide, et le sens d’écoulement des fluides ;
– les organes de puissance:
pompes, agitateurs, résistances de chauffage ;
– l’indication des grandeurs physiques utiles:
débit, pression, température...
♦ Le PCF peut aussi faire apparaître les boucles de régulation
sans préciser le détail des instruments ou des stratégies de
régulation complexes.
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 47/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Exemple d’application: Echangeur thermique
PCF brut PCF avec régulations incluses
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 48/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Objet et domaine d’application:
♦ Le plan de Tuyauterie et d'Instrumentation (TI) complète le plan
de circulation des fluides en lui ajoutant :
– les appareils de mesure ; capteurs, transmetteurs, indicateurs ;
– les appareils de contrôle ; régulateurs et opérateurs de calcul ;
– les actionneurs comme les vannes de réglage ;
– les liaisons d’information entre ces appareils.
♦ Le TI fait apparaître toutes les boucles de régulation en précisant
le détail des instruments et des liaisons de régulation.
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 49/70
III) Normes
1) Représentations normalisées
Norme Française NF E 04-203 (août 1987):
Exemple d’application: Echangeur thermique
TI [avec boucles de régulations]
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 50/70
III) Normes
Norme Française NF E 04-203:
Exemple: Régulation de température d'un échangeur thermique.
2) Schéma TI
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 51/70
III) Normes
Norme Française NF E 04-203:
Éléments de normalisation.
2) Schéma TI
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 52/70
III) Normes
TCV
SCV
PCV
LCV
KCV
HCV
Norme Française NF E 04-203:
Catalogue:
2) Schéma TI
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 53/70
III) Normes
Norme Française NF E 04-203:
Application:
2) Schéma TI
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 54/70
Plan
I) Introduction
♦ Contrôle des procédés
♦ Grandeurs physiques
♦ Métrologie
II) Capteur
♦ Type de capteur: passif, actif, intégré
♦ Caractéristiques
♦ Transmetteur
III) Normes
♦ Schéma fonctionnel
♦ Fonction de transfert
♦ Norme NF E 04-203
♦ Schéma PCF
♦ Schéma TI
IV) Régulation
♦ Instrumentation
♦ Contrôle
♦ Correction
Instrumentation et Régulation
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 55/70
IV) Régulation
Boucle Ouverte (BO): (Open Loop Control):
Processus de Commande:
Contrôle de Commande Automatique
♦ Pas de mesure de la grandeur de sortie et absence de correction.
Exemples:
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 56/70
IV) Régulation
♦ Mesure de la grandeur de sortie (capteur) et correction de l'action
pour que la sortie ait le comportement souhaité…
♦ Asservissement : Sortie fidèle à l’entrée de consigne (poursuite).
♦ Régulation : Pour une entrée de consigne donnée, on souhaite que la
sortie reste insensible aux perturbations.
Exemples:
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
Boucle Fermée (BF): (Closed Loop Control):
Processus de Commande:
Contrôle de Commande Automatique
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 57/70
IV) Régulation
Contrôle de Commande Automatique
Application:
Régulation de niveau d'eau:
Schéma fonctionnel:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 58/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Asservissement:
Rejet des perturbations pouvant affecter la mesure.
Poursuite:
Suivi de trajectoire imposée à une mesure.
Continue:
La commande peut prendre toutes les valeurs possibles.
Discontinue:
Tout ou rien (TOR):
• la commande ne peut prendre que deux valeurs.
Modulée (discrète):
• la commande prend des créneaux de largeur variable.
C
t (s)Cmin
Cmax
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 59/70
IV) Régulation
Type de Régulation
En cascade:
Imbrication d'un régulateur "esclave" dont la consigne est la
sortie d'un régulateur "maître".
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 60/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Prédictive:
Compensation de perturbation principale.
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 61/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Auto-adaptative:
Calcul et application d'un modèle de processus en temps réel.
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 62/7062
Etendue de mesure (range), décalage du zéro (offset), temps de réponse (time
response), sensibilité (sensitivity)…
II) Capteurs
Chaîne de mesure
Performance d'une chaîne de mesure:
Caractéristiques:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 63/70
IV) Régulation
Structure d'un régulateur industriel
Type de Commande:
Régulation: Consigne, Mesure, Commande:
♦ Commande "Tout Ou Rien" (TOR)
♦ Commande "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID)
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 64/70
IV) Régulation
Performance d'un régulateur industriel
Performance d'une Commande:
Dépassement, erreur statique…
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 65/70
IV) Régulation
Performance d'un régulateur industriel
Performance d'une Commande:
Temps de réponse, amortissement…
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 66/70
Régulateur TOR
IV) Régulation
Régulation "Tout Ou Rien" (TOR)
Régulation TOR:
Réponse Y = f(W-X) à hystérésis:
Capteur
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 67/70
IV) Régulation
Régulation "Tout Ou Rien" (TOR)
Régulation TOR:
Réponse Y = f(W-X) à hystérésis:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 68/70
IV) Régulation
Régulation "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID)
Régulation PID:
Structures possibles:
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 69/70
Références
Quelques ouvrages pour approfondir
[1] "Instrumentation et régulation en 30 Fiches", Patrick Prouvost,
Edition Dunod.
[2] "La métrologie en PME-PMI", Michel Vallès, Edition AFNOR.
[3] "Les bus de terrain", Guy Farges , Editions techniques Schneider.
[4] "Les capteurs en instrumentation industrielle", Georges Asch,
Edition Dunod.
[5] "La mesure et l'instrumentation", G.Prieur et M.Nadi,
Edition Masson.
[6] "Le Carnet du régleur", J.M.Valance, p.253-264, p.265-277, p.312
Edition Valance.
[7] "Guide d'instrumentation contrôle commande automatique",
F.M.Després, Kirk Editions Collection industries.
[8] "Systèmes asservis : Commande et régulation", Collection Eyrolles
Mentor Sciences, Edition Eyrolles.
[9] "Aide-mémoire de régulation et automatisme des systèmes frigorifiques",
P.Prigent, M.Auclerc, p.5-17, p.171-184, p.185-194, Edition Dunod.
http://btscira.perso.sfr.fr/page3/page3.html
Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 70/70
Notes
Quelques notes:
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
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  • 1. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 1/70 Cours de DU CII Université du Havre, Mai 2012. Instrumentation et Régulation: Normes, théorie et applications Université du Havre, IUT du Havre, Département GEII (1) Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC), UMR 6294 CNRS (2) Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (GREAH), UPRES EA 3220 Pierre Maréchal(1), François Guérin(2)
  • 2. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 2/70 Plan I) Introduction ♦ Contrôle des procédés ♦ Grandeurs physiques ♦ Métrologie II) Capteur ♦ Type de capteur: passif, actif, intégré ♦ Caractéristiques ♦ Transmetteur III) Normes ♦ Schéma fonctionnel ♦ Fonction de transfert ♦ Norme NF E 04-203 ♦ Schéma PCF ♦ Schéma TI IV) Régulation ♦ Instrumentation ♦ Contrôle ♦ Correction Instrumentation et Régulation
  • 3. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 3/70 Plan I) Introduction ♦ Contrôle des procédés ♦ Grandeurs physiques ♦ Métrologie II) Capteur ♦ Type de capteur: passif, actif, intégré ♦ Caractéristiques ♦ Transmetteur III) Normes ♦ Schéma fonctionnel ♦ Fonction de transfert ♦ Norme NF E 04-203 ♦ Schéma PCF ♦ Schéma TI IV) Régulation ♦ Instrumentation ♦ Contrôle ♦ Correction Instrumentation et Régulation
  • 4. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 4/70 ActionRéflexion Observation Progression / Résultats Procédé / Mesures Objectifs / Moyens Contrôle industriel I) Introduction Contrôle industriel Procédé et processus de "contrôle et régulation":
  • 5. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 5/70 ♦ Le système de référence mks repose sur sept unités imposées, toutes les autres étant déduites de celles-ci: I) Introduction Système international d'unités mks Grandeurs et unités: Système de référence: Grandeur physique Longueur Masse Temps Courant électrique Température Quantité de matière Intensité lumineuse Unité mètre kilogramme seconde ampère kelvin mole candela Symbole m kg s A K mol cd Dimension L M T I Θ N J http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_fr.pdf ♦ Exercice: 1) Déterminer l'unité SI d'une force: ………………………………………………. 2) Déterminer l'unité SI d'une pression: ………………………………………….
  • 6. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 6/70 ♦ Le système de référence mks repose sur sept unités imposées, toutes les autres étant déduites de celles-ci: I) Introduction Système international d'unités mks Grandeurs et unités: Système de référence:
  • 7. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 7/70 ♦ Etalonnage : Mesurer, c’est comparer sa mesure par rapport à celle donnée par un appareil de référence. I) Introduction Système international d'unités mks Grandeurs et unités: Système de référence: ♦ Sachant qu’une once vaut 28,35 g, qu'une livre anglaise vaut 453,6 g, qu’un pouce (inch) vaut 2,54 mm, qu'un pied vaut 30,48 cm, qu'un mile vaut 1,609 km, qu'un cheval vapeur vaut 746 W et qu’un gallon (USA) vaut 3,785 L, compléter le tableau suivant. Nom Gallon (USA) per min Inch of water Pound-force per square inch 90 cv Grandeur ………… pression ………… ………… Conversion cm3/s Pa Pa ………… Dimension ………… ………… ………… ………… Symbole Gal(USA)/min inH2O lbf/in2 ………………
  • 8. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 8/70 ♦ Mesurande: La grandeur physique objet de la mesure (température, pression...) est désignée comme le mesurande. L’ensemble des opérations expérimentales qui concourent à la connaissance de la valeur numérique du mesurande constitue son mesurage. I) Introduction Métrologie Chaîne de mesurage: Définitions: ♦ Chaîne de mesurage: La chaîne de mesurage est constituée de l’ensemble des dispositifs, y compris le capteur, rendant possible dans les meilleures conditions la détermination précise de la valeur du mesurande. C’est l’étalonnage de la chaîne de mesurage dans son ensemble qui permet d’attribuer à chaque indication en sortie la valeur correspondante du mesurande agissant à l’entrée. ♦ Exemple: Thermocouple Voltmètre T (°C) U (V) Mesure
  • 9. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 9/70 ♦ Température: Dans la notice d’un multimètre de haute précision, il est recommandé de ne commencer les mesures qu’après un temps de stabilisation en température de tous ses circuits électroniques. Lorsque ce temps n’est pas respecté, il peut conduire à une ou plusieurs valeurs aberrantes, notamment en début d’étalonnage. L’appareil étalonné peut alors être déclaré non conforme à ces caractéristiques métrologiques, alors qu’il est conforme ! I) Introduction Métrologie Chaîne de mesurage: Perturbations: ♦ Temps de réponse: Dans le cas d'une perturbation en température, la mesure peut être ou compensée, ou effectuée à température de fonctionnement. ♦ Exemple: T (°C) t (s) Te (°C) Ts (°C)
  • 10. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 10/70 Plan I) Introduction ♦ Contrôle des procédés ♦ Grandeurs physiques ♦ Métrologie II) Capteur ♦ Type de capteur: passif, actif, intégré ♦ Caractéristiques ♦ Transmetteur III) Normes ♦ Schéma fonctionnel ♦ Fonction de transfert ♦ Norme NF E 04-203 ♦ Schéma PCF ♦ Schéma TI IV) Régulation ♦ Instrumentation ♦ Contrôle ♦ Correction Instrumentation et Régulation
  • 11. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 11/70 ♦ Définition: Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. ♦ Types de capteurs: Un capteur peut être passif, actif, composite ou encore intégré. II) Capteurs 1) Définitions Structure de type "Capteur et Transmetteur":
  • 12. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 12/70 Température →→→→ Caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles enceinte thermostatée Pression, accélération →→→→ Déformations enveloppe rigide, supports antivibratoires Humidité →→→→ Constante diélectrique, résistivité (isolation électrique ↓↓↓↓) enceinte étanche Champs magnétiques variables ou statiques →→→→ f.e.m. induites pour les premiers et augmentation de la résistivité pour les seconds (matériau magnéto-résistant) blindages magnétiques, liaison à la terre Tension d’alimentation (amplitude, fréquence) →→→→ Caractéristiques électriques alimentation régulée 1) Définitions: Grandeurs d’influence e s Variable physique Variable signal Grandeurs d’influence Capteur Déduire e de s malgré gi : Réduire l’importance: isolation, blindage… Stabiliser: enceintes, régulation… Compenser: pont de Wheatstone. ♦ Définition: Grandeurs physiques susceptibles d’entraîner un changement du signal de sortie. On cherche donc à minimiser leurs effets. II) Capteurs s = f(e) → s = f(e, g1, g2, …) Idéal: →→→→ Réel:
  • 13. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 13/70 • Capteur passif: Il est en général associés à une source d ’alimentation et présentent une impédance variable : ex: Jauge de contrainte (capteur d ’accélération), Capteurs résistifs (photorésistance), Capacitifs (mesures de déplacement). • Capteur actif: Système dont la sortie présente une source f.e.m., courant, charge. ex : Capteur piezo-électrique  échographie, Variation de charges, Génératrice tachimétrique (induction E.M.). 1) Définitions: II) Capteurs
  • 14. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 14/70 Mesurande Effet utilisé Grandeur de sortie Température Thermoélectricité Tension Flux de rayonne- ment optique Pyroélectricité Photoémission Effet photovoltaïque Charge Courant Tension Force Pression Accélération Piézoélectricité Charge Vitesse Induction électromagnétique Tension Position Effet Hall Tension 1) Définitions: Capteur actif Tableau de synthèse II) Capteurs
  • 15. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 15/70 Mesurande Caractéristique électrique sensible Matériaux Température Très basse température Résistivité Cste diélectrique Métaux, semiconducteurs Verre Flux de rayonnement optique Résistivité Semi conducteur Déformation Résistivité Perméabilité électrique Alliage de Ni, SI dopé Alliages ferromagnétiques Position (aimant) Résistivité Matériaux magnéto- résistants : bismuth, … Niveau Cste diélectrique Liquides isolants Humidité Résistivité Cste diélectrique Chlorure de lithium Polymères 1) Définitions: Capteur passif Définition Impédance dont l’un des paramètres déterminants est sensible au mesurande. Tableau de synthèse II) Capteurs
  • 16. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 16/70 ♦ Constitution: Un capteur est le premier élément de la chaîne de mesurage. Lorsque le capteur est constitué de plusieurs éléments, le corps d’épreuve est celui en contact direct avec le mesurande. Il génère une grandeur physique intermédiaire (déplacement, déformation, force…) traduite en une grandeur électrique (tension, capacité, induction…) par le transducteur. II) Capteurs 1) Définitions Structure du Capteur: Corps d'épreuve Transducteur Mesurande Grandeur physique intermédiaire Grandeur électrique Capteur Mesurande Grandeur électrique
  • 17. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 17/70 ♦ Définition: D’après la norme NF C 46-303, un transmetteur est un appareil qui, recevant une vraie variable mesurée, produit un signal de sortie normalisé pouvant être transmis et ayant une relation continue et définie avec la valeur de la variable mesurée. ♦ Constitution: Pour élaborer un signal normalisé à partir du signal généré par le capteur, le transmetteur comprend globalement un amplificateur, un filtre, et un traitement du signal. II) Capteurs 1) Définitions Structure de type "Capteur et Transmetteur": Capteur-transmetteur de pression Corps d'épreuve Transducteur D Amplificateur Traitement du signal E3 Filtre Alimentation Alimentation E2E1P I Capteur Transmetteur
  • 18. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 18/70 Capteur : Organe chargé de prélever une grandeur physique à mesurer et de la transformer en une grandeur exploitable. Capteur Mesurande e s Processus physique Affichage Variable physique Variable signal Mesure s = f(e)Lois physiques régissant le capteur Mesure de s Connaissance de e La grandeur physique à mesurer, souvent appelée mesurande, n'est en général pas directement utilisable. Elle constitue la variable d'entrée (ou stimulus) du capteur. 2) Caractéristiques: Mesurande II) Capteurs
  • 19. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 19/70 e(t) t s(t) t Capteur e(t) s(t) Courbe d’étalonnage ou calibration d ’un capteur e s → Inconnu → Connu ee2e1 s2 s1 ei si s Etablissement ⇒⇒⇒⇒ étalons de m Exploitation 2) Caractéristiques: Etalonnage Correspondance entre s(t) et e(t): fonction de transfert II) Capteurs
  • 20. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 20/70 Etalonnage Validité d’un étalonnage: s e s = f(e) La répétabilité est la qualité du capteur qui assure l’utilisateur de l’identité de la grandeur de sortie dans des limites spécifiées, chaque fois que ce même capteur est utilisé dans des conditions identiques: même mesurande et mêmes paramètres additionnels. L’interchangeabilité d’une série de capteur d’un même type est la qualité de cette série qui garantie à l’utilisateur des résultats identiques, aux tolérance près, chaque fois qu’un quelconque capteur de cette série est utilisé dans des conditions identiques. l’interchangeabilité résulte de la rigueur des procédés de fabrication et des contrôle en fin de fabrication. 2) Caractéristiques: Etalonnage II) Capteurs
  • 21. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 21/70 Sensibilité d’un capteur ee0 s ∆e ∆s - réponse linéaire pour e < e0 - sensibilité: ds s S de e ∆ = = ∆ Domaine de mesure du capteur Contrainte: constance de la sensibilité dépend de: - la valeur de e (linéarité) - la fréquence de variation de e (bande passante) - temps (vieillissement) - grandeurs physiques parasites (grandeurs d’influence) 2) Caractéristiques: Sensibilité Domaine de saturation du capteur ds S de = 0 ds S de = → - réponse faible pour e > e0 - sensibilité: II) Capteurs
  • 22. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 22/70 2) Caractéristiques: Définitions II) Capteurs T (°C) −200 −10 …. 70 260 340 530 610 800 R (Ω) 18,53 96,07 …. 127,07 197,7 226,18 290,87 316,86 375,61 ♦ Application: 1) Déterminer la sensibilité de la sonde sur chaque tronçon. 2) La sensibilité est-elle linéaire ? Sensibilité d'une sonde Pt100: S ( ) ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… …………
  • 23. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 23/70 Grandeur à mesurer Grandeurd’influence Domaine Nominal d’Utilisation Etendue de Mesure (EM) DNU : Répétabilité sans que les caractéristiques du capteur soient altérées 2) Caractéristiques métrologiques II) Capteurs
  • 24. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 24/70 Grandeur à mesurer Grandeurd’influence Domaine de Non Détérioration DNDétérioration : plage de surcharge que le capteur peut supporter Domaine Nominal d’Utilisation Etendue de Mesure (EM) 2) Caractéristiques métrologiques II) Capteurs
  • 25. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 25/70 Domaine de Non Destruction DNDestruction : les caractéristiques sont irréversiblement altérées >étalonnage Grandeur à mesurer Grandeurd’influence Domaine de Non Détérioration Domaine Nominal d’Utilisation Etendue de Mesure (EM) 2) Caractéristiques métrologiques II) Capteurs
  • 26. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 26/70 • Erreur de mesure: Ecart entre valeur mesurée et valeur vraie: - Erreur systématique (corrigée ou non), - Incertitude de mesure (estimée). • Erreurs systématiques (causes systématiques que l’on peut calculer et éventuellement corriger): - de zéro, d’étalonnage, - provoquées par les grandeurs d’influence, - dues aux sources d ’alimentation, dérives, offset, - de linéarité. • Incertitudes (causes accidentelles non répétitives non corrigibles) liées: - indéterminations intrinsèques au système (hystérésis), - signaux parasites (nature aléatoire), - grandeurs d’influence non contrôlées. 2) Caractéristiques: Erreurs et incertitudes II) Capteurs
  • 27. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 27/70 • Fidélité: Aptitude d ’un instrument à donner des indications exemptes d ’erreurs systématiques (faible écart-type). • Justesse: Aptitude d ’un instrument à donner des indications exemptes d ’erreurs systématiques. Pas juste Juste Pas fidèle Fidèle Le centre représente la valeur vraie 2) Caractéristiques: Fidélité, justesse et exactitude • Exactitude: Un système exact est juste et fidèle. II) Capteurs
  • 28. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 28/70 ♦ Exemple: Capteur-transmetteur de température à entrée thermocouple type K de 500 °C à 900 °C, et sortie courant 4-20 mA . Ce capteur n’est pas linéaire, et c’est le transmetteur qui rend la relation linéaire: I = 0,04 × T − 16. II) Capteurs 3) Transmetteur Structure de type "Capteur et Transmetteur": Capteur-transmetteur de température U (mV) T (°C) 500 900 17,6 43,2 I (mA) U (mV) 17,6 43,2 4 20 I (mA) T (°C)4 20 500 900 Capteur Transmetteur Capteur-Transmetteur
  • 29. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 29/70 ♦ Transmetteur universel: intégré ou déporté Le capteur est fixé sur le procédé et il délivre un signal de mesure de faible intensité, qui ne peut être transmis sur de grandes longueurs. Le transmetteur universel, est soit intégré dans le boîtier du capteur, soit déporté et monté sur rail dans un coffret d’instrumentation distant. II) Capteurs 3) Transmetteur Structure de type "Capteur et Transmetteur": ♦ Les transmetteurs actuels s’adaptent à un très grand nombre de capteurs industriels par configuration numérique. Elle permet notamment le réglage de la nature de l’entrée et de son étendue, du temps de réponse souhaité, de la linéarisation éventuelle, et de la nature de la sortie et de son étendue. Ils peuvent être de type universel ou bien spécifique à un capteur comme pour les thermocouples ou les sondes RTD. Transmetteur intégré Transmetteur déporté
  • 30. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 30/70 ♦ Signaux universels: – Un capteur délivre un signal de faible intensité désigné par l’appellation « signal bas niveau ». Pour l’étendue de mesure du capteur, les signaux « bas niveau » sont : potentiomètrique, thermocouple, RTD (Resistor Thermometer Detector), tension (exemples : – 20 mV à + 20 mV, 0 à 100 mV), ou courant. – Un transmetteur délivre un signal appelé « signal haut niveau » puisque son énergie permet la transmission de la mesure à une grande distance (plusieurs centaines de mètres) du point de mesure. Ces signaux « haut niveau » sont : 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V, 0-20 mA et 4-20 mA. ♦ Malgré un signal « bas niveau », un capteur peut être relié à l’entrée de mesure d’un dispositif de contrôle tel qu’un automate programmable industriel (API) ou un régulateur. Dans ce cas, la carte d’entrée se substitue au transmetteur absent et réalise par exemple l’amplification et le traitement de linéarisation du signal délivré par un thermocouple. II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": 3) Transmetteur
  • 31. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 31/70 ♦ Le standard 4-20 mA: Les avantages du signal analogique en courant 4-20 mA: – il n’est pas affecté par les chutes ohmiques de tension; – les tensions parasites ne l’influencent pas, grâce à l’impédance interne du générateur de courant en série dans la boucle; – il autorise la transmission de la mesure sur une longue distance (>1 km); – il possède une bonne immunité aux parasites de type magnétique; – il est économique, puisque deux fils par instrument suffisent pour l’alimentation en tension et la transmission de la mesure; – la valeur 4 mA permet de différentier le zéro de mesure de la rupture de la transmission, et d’alimenter le transmetteur dans le cas d’un « 2 fils »; – il admet la superposition d’un signal de communication HART. ♦ En instrumentation industrielle, le signal 4-20 mA est maintenant un standard, et tous les fabricants d’instruments proposent ce signal. II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": 3) Transmetteur
  • 32. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 32/70 II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils ♦ Raccordement électrique d'un transmetteur: – Les transmetteurs 2 fils (dits passifs) ne sont pas alimentés en direct. – Les transmetteurs 3 fils sont des transmetteur 4 fils, avec les entrées moins reliées. – Les transmetteurs 4 fils (dits actifs) sont alimentés et fournissent le courant I. Leur schéma de câblage est identique à celui des régulateurs. ♦ Alimentation électrique: Elle est directement liée et dépend de la résistance interne vue par la sortie du transmetteur. 3) Transmetteur
  • 33. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 33/70 II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils ♦ Raccordement électrique d'un transmetteur: Le raccordement électrique d’un transmetteur au dispositif d’exploitation de la mesure, dépend de la nature du signal de mesure et de son alimentation. Il existe des transmetteurs à "2 fils", "3 fils" ou "4 fils". La résistance de charge Rc correspond à la résistance comprenant celle du ou des récepteurs (API, régulateur, indicateur ou bien centrale d’acquisition) et de la ligne de transmission. ♦ Standard "2fils": En instrumentation industrielle, par économie et souci de standardisation, les transmetteurs à "2 fils" en signal 4-20 mA sont les plus répandus. 3) Transmetteur
  • 34. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 34/70 II) Capteurs Caractéristiques métrologiques des instruments de mesure: ♦ Étendue d’échelle: L’échelle de mesure (EIS=[INF; SUP]) est donnée par les limites inférieure (INF) et supérieure (SUP) de mesure de l’instrument. L’étendue d’échelle (EE) est la différence algébrique entre les valeurs extrêmes du mesurande qui peuvent être appliquées à l’instrument, et pour laquelle les caractéristiques métrologiques sont garanties. ♦ Exercice: Déterminer les échelle de mesure et étendues d’échelle : 1) Débitmètre : de 1 à 10 m3.h–1. EIS = [………; ...……] et EE = ………. 2) Sonde de température : de –100 à +300°C. EIS = [………; ...……] et EE = ………. 3) Transmetteur de pression différentielle : de –20 à +40 hPa. EIS = [………; ...……] et EE = ………. 3) Transmetteur
  • 35. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 35/70 ♦ Configuration: Un transmetteur est un élément permettant de configurer la plage de mesure et de compenser les éventuelles non-linéarités du capteur. ♦ Équation de correspondance du transmetteur: Caractéristique de sortie (Y) en fonction de celle d'entrée (X): II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": Valeur maximale mesurable: MAX Valeur minimale mesurable: MIN Étendue de mesure: EM = MAX-MIN Valeur du zéro: VZ = MIN Décalage négatif si: EM < MAX Décalage positif si: EM > MAX Équation de correspondance: Pente a et ordonnée à l'origine: a = …………………. b = …………………… 3) Transmetteur .( )MAX MIN MIN X VZ Y Y Y Y EM − = − + Y X 0 MIN MAX YMIN YMAX
  • 36. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 36/70 ♦ Exemple: Caractéristiques obtenues par deux réglages d’un transmetteur de température d’échelle –100 °C à 300 °C délivrant un signal de mesure normalisé 4-20 mA proportionnel à la température. II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": Étendue d'échelle: EE = …. °C Valeur maximale mesurable: MAX = …. °C Valeur minimale mesurable: MIN = …. °C Étendue de mesure: EM = …. °C Valeur du zéro: VZ = …. °C Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...) Équation de correspondance: …………………………………………………………...... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... 3) Transmetteur I (mA) T (°C) 0 20 80 4 20
  • 37. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 37/70 ♦ Exercice: Caractéristiques obtenues par deux réglages d’un transmetteur de température d’échelle –100 °C à 300 °C délivrant un signal de mesure normalisé 4-20 mA proportionnel à la température. II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": 3) Transmetteur I (mA) T (°C) 0−30 90 4 20 Étendue d'échelle: EE = …. °C Valeur maximale mesurable: MAX = …. °C Valeur minimale mesurable: MIN = …. °C Étendue de mesure: EM = …. °C Valeur du zéro: VZ = …. °C Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...) Équation de correspondance: …………………………………………………………...... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ………………………………………………....................
  • 38. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 38/70 Sonde de température PT100 Transmetteur II) Capteurs 3) Transmetteur: Chaîne de mesure Structure de type "Capteur et Transmetteur": Exemple:
  • 39. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 39/70 II) Capteurs 3) Transmetteur: Réseau bus de terrain Structure de type "Capteur et Transmetteur": ♦ Signal de communication HART: Le protocole HART (Highway Addressable Remote Transducer) permet la communication simultanée de données analogiques et numériques. Ce protocole de communication de type série est spécifique au contrôle industriel et compatible avec les boucles de courant analogique 4-20 mA. Le protocole est basé sur une modulation FSK (Frequency Shift Key): f = 1,2 kHz pour l’état logique 1, et f = 2,2 kHz pour l’état logique 0. Raccordement d‘un transmetteur à protocole HART
  • 40. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 40/70 II) Capteurs Structure de type "Capteur et Transmetteur": ♦ Bus de terrain: Le principe d’un bus de terrain est de relier tous les transmetteurs, actionneurs et dispositifs de contrôle, d’un secteur industriel en un réseau où tous les instruments communiquent les uns avec les autres. – Fieldbus Fondation FF-H1, – Profibus PA, – FIP WorldFip. Ils sont reconnus par la norme internationale IEC 61158-2. La liaison unique sert au dialogue, à la configuration, et à l’alimentation. La structure en réseau permet la liaison de 32 instruments par bus linéaire. Bus de terrain FF-H1 3) Transmetteur: Réseau bus de terrain
  • 41. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 41/70 Plan I) Introduction ♦ Contrôle des procédés ♦ Grandeurs physiques ♦ Métrologie II) Capteur ♦ Type de capteur: passif, actif, intégré ♦ Caractéristiques ♦ Transmetteur III) Normes ♦ Schéma fonctionnel ♦ Fonction de transfert ♦ Norme NF E 04-203 ♦ Schéma PCF ♦ Schéma TI IV) Régulation ♦ Instrumentation ♦ Contrôle ♦ Correction Instrumentation et Régulation
  • 42. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 42/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Représentation libre et personnelle d'un procédé industriel: Exemple d’application: Echangeur thermique
  • 43. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 43/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Représentation d'un procédé industriel: Schéma fonctionnel: Exemple général (W) (Y) (X) Régulation: Réponse Y = f(W-X). + - A B (E) (S)(E') Fonction de transfert: ………………………………………………………………………………
  • 44. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 44/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Contexte international: ♦ "Fonction de régulation, de mesure et d'automatisme des processus industriels: Représentation symbolique". ♦ Elle a des correspondances internationales (ISO 3511/1-1977), allemande (DIN 19227 blatt 1-1973), ou encore américaine (ISA- S5.1-1984) traitant du même sujet. ♦ Elle est articulée en quatre parties : • E 04-203-1 : Principes de base, • E 04-203-2 : Capteurs, signaux, dispositifs réglants, • E 04-203-3 : Transducteurs et dispositifs de traitement des signaux, • E 04-203-4 : Symboles détaillés complémentaires pour les schémas d’interconnexion d’instruments.
  • 45. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 45/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Objet et domaine d’application: ♦ La présente norme expérimentale présente la symbolisation des dispositifs de traitement des signaux émis par un capteur ou reçus par un organe de réglage. ♦ Elle comporte des symboles destinés à la communication des fonctions de mesure, de régulation et d’automatisme entre spécialistes des instruments et autres techniciens impliqués dans la conception (réservoirs, conduites, machines tournantes...) de leur disposition et de leur mise en oeuvre. ♦ Les symboles sont utilisés pour la représentation de l’instrumentation sur les schémas suivants : – plan de circulation des fluides (PCF) Process Flow Sheet (PFS), – plan de tuyauterie et d’instrumentation (TI) Piping and Instrument Diagram (PID)
  • 46. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 46/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Objet et domaine d’application: ♦ Le Plan de Circulation des Fluides (PCF) est un schéma de représentation symbolique avec: – les cuves, les réacteurs chimiques, les échangeurs thermiques ; – les conduites, représentées par un trait continu épais ; – la nature, gaz ou liquide, et le sens d’écoulement des fluides ; – les organes de puissance: pompes, agitateurs, résistances de chauffage ; – l’indication des grandeurs physiques utiles: débit, pression, température... ♦ Le PCF peut aussi faire apparaître les boucles de régulation sans préciser le détail des instruments ou des stratégies de régulation complexes.
  • 47. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 47/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Exemple d’application: Echangeur thermique PCF brut PCF avec régulations incluses
  • 48. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 48/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Objet et domaine d’application: ♦ Le plan de Tuyauterie et d'Instrumentation (TI) complète le plan de circulation des fluides en lui ajoutant : – les appareils de mesure ; capteurs, transmetteurs, indicateurs ; – les appareils de contrôle ; régulateurs et opérateurs de calcul ; – les actionneurs comme les vannes de réglage ; – les liaisons d’information entre ces appareils. ♦ Le TI fait apparaître toutes les boucles de régulation en précisant le détail des instruments et des liaisons de régulation.
  • 49. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 49/70 III) Normes 1) Représentations normalisées Norme Française NF E 04-203 (août 1987): Exemple d’application: Echangeur thermique TI [avec boucles de régulations]
  • 50. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 50/70 III) Normes Norme Française NF E 04-203: Exemple: Régulation de température d'un échangeur thermique. 2) Schéma TI
  • 51. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 51/70 III) Normes Norme Française NF E 04-203: Éléments de normalisation. 2) Schéma TI
  • 52. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 52/70 III) Normes TCV SCV PCV LCV KCV HCV Norme Française NF E 04-203: Catalogue: 2) Schéma TI
  • 53. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 53/70 III) Normes Norme Française NF E 04-203: Application: 2) Schéma TI
  • 54. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 54/70 Plan I) Introduction ♦ Contrôle des procédés ♦ Grandeurs physiques ♦ Métrologie II) Capteur ♦ Type de capteur: passif, actif, intégré ♦ Caractéristiques ♦ Transmetteur III) Normes ♦ Schéma fonctionnel ♦ Fonction de transfert ♦ Norme NF E 04-203 ♦ Schéma PCF ♦ Schéma TI IV) Régulation ♦ Instrumentation ♦ Contrôle ♦ Correction Instrumentation et Régulation
  • 55. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 55/70 IV) Régulation Boucle Ouverte (BO): (Open Loop Control): Processus de Commande: Contrôle de Commande Automatique ♦ Pas de mesure de la grandeur de sortie et absence de correction. Exemples: …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
  • 56. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 56/70 IV) Régulation ♦ Mesure de la grandeur de sortie (capteur) et correction de l'action pour que la sortie ait le comportement souhaité… ♦ Asservissement : Sortie fidèle à l’entrée de consigne (poursuite). ♦ Régulation : Pour une entrée de consigne donnée, on souhaite que la sortie reste insensible aux perturbations. Exemples: …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… Boucle Fermée (BF): (Closed Loop Control): Processus de Commande: Contrôle de Commande Automatique
  • 57. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 57/70 IV) Régulation Contrôle de Commande Automatique Application: Régulation de niveau d'eau: Schéma fonctionnel:
  • 58. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 58/70 IV) Régulation Type de Régulation Asservissement: Rejet des perturbations pouvant affecter la mesure. Poursuite: Suivi de trajectoire imposée à une mesure. Continue: La commande peut prendre toutes les valeurs possibles. Discontinue: Tout ou rien (TOR): • la commande ne peut prendre que deux valeurs. Modulée (discrète): • la commande prend des créneaux de largeur variable. C t (s)Cmin Cmax
  • 59. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 59/70 IV) Régulation Type de Régulation En cascade: Imbrication d'un régulateur "esclave" dont la consigne est la sortie d'un régulateur "maître".
  • 60. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 60/70 IV) Régulation Type de Régulation Prédictive: Compensation de perturbation principale.
  • 61. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 61/70 IV) Régulation Type de Régulation Auto-adaptative: Calcul et application d'un modèle de processus en temps réel.
  • 62. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 62/7062 Etendue de mesure (range), décalage du zéro (offset), temps de réponse (time response), sensibilité (sensitivity)… II) Capteurs Chaîne de mesure Performance d'une chaîne de mesure: Caractéristiques:
  • 63. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 63/70 IV) Régulation Structure d'un régulateur industriel Type de Commande: Régulation: Consigne, Mesure, Commande: ♦ Commande "Tout Ou Rien" (TOR) ♦ Commande "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID)
  • 64. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 64/70 IV) Régulation Performance d'un régulateur industriel Performance d'une Commande: Dépassement, erreur statique…
  • 65. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 65/70 IV) Régulation Performance d'un régulateur industriel Performance d'une Commande: Temps de réponse, amortissement…
  • 66. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 66/70 Régulateur TOR IV) Régulation Régulation "Tout Ou Rien" (TOR) Régulation TOR: Réponse Y = f(W-X) à hystérésis: Capteur
  • 67. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 67/70 IV) Régulation Régulation "Tout Ou Rien" (TOR) Régulation TOR: Réponse Y = f(W-X) à hystérésis:
  • 68. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 68/70 IV) Régulation Régulation "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID) Régulation PID: Structures possibles:
  • 69. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 69/70 Références Quelques ouvrages pour approfondir [1] "Instrumentation et régulation en 30 Fiches", Patrick Prouvost, Edition Dunod. [2] "La métrologie en PME-PMI", Michel Vallès, Edition AFNOR. [3] "Les bus de terrain", Guy Farges , Editions techniques Schneider. [4] "Les capteurs en instrumentation industrielle", Georges Asch, Edition Dunod. [5] "La mesure et l'instrumentation", G.Prieur et M.Nadi, Edition Masson. [6] "Le Carnet du régleur", J.M.Valance, p.253-264, p.265-277, p.312 Edition Valance. [7] "Guide d'instrumentation contrôle commande automatique", F.M.Després, Kirk Editions Collection industries. [8] "Systèmes asservis : Commande et régulation", Collection Eyrolles Mentor Sciences, Edition Eyrolles. [9] "Aide-mémoire de régulation et automatisme des systèmes frigorifiques", P.Prigent, M.Auclerc, p.5-17, p.171-184, p.185-194, Edition Dunod. http://btscira.perso.sfr.fr/page3/page3.html
  • 70. Instrumentation et Régulation − Normes et Applications Page 70/70 Notes Quelques notes: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………….