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Capteur-transmetteur
3) Transmetteur
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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.
U (mV) I (mA) I (mA)
43,2 20 20
II) Capteurs
Capteur-transmetteur de température
T (°C)
500 900
17,6 U (mV)
17,6 43,2
4
Capteur Transmetteur
T (°C)
500 900
Capteur-Transmetteur
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 2/70
4
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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
Transmetteur intégré Transmetteur déporté
 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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 3/70
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 4/70
II) Capteurs
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 5/70
II) Capteurs
II) Capteurs
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 6/70
Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils
 Alimentation électrique:
Elle est directement liée et dépend de la résistance interne vue par la
sortie du transmetteur.
II) Capteurs
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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".
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 7/70
Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 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.
Présentation d’un débit nul
Présentation d’un débit de 50%
Présentation d’un débit de 100%
II) Capteurs
3) Transmetteur
Ð 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 = ……….
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 11/70
3) Transmetteur
Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":
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
Valeur maximale mesurable:
Valeur minimale mesurable:
Étendue de mesure:
Valeur du zéro:
Décalage négatif si:
Décalage positif si:
Équation de correspondance:
MAX
MIN
EM = MAX-MIN
VZ = MIN
EM < MAX
EM > MAX
Pente a et ordonnée à l'origine:
a = …………………. b = ……………………
.(Y Y
MAX MIN ) MIN
Y 
X VZ
Y
EM
Y
X
0 MIN
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 12/70
MAX
YMIN
YMAX
3) Transmetteur
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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
Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...)
Équation de correspondance:
…………………………………………………………......
………………………………………………....................
I (mA)
20
T (°C)
4
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
0 20 80
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 36/70
Étendue d'échelle: EE = …. °
C
Valeur maximale
mesurable: Valeur minimale
mesurable: Étendue de
mesure:
MAX
MIN
EM
= …. °
C
= …. °
C
= …. °
C
Valeur du zéro: VZ = …. °
C
3) Transmetteur
Structure de type "Capteur et Transmetteur":
 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
I (mA)
T (°C)
30 0 90
4
20
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications
Page 14/70
Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...)
Équation de correspondance:
…………………………………………………………......
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
………………………………………………....................
Étendue d'échelle: EE = …. °
C
Valeur maximale
mesurable: Valeur minimale
mesurable: Étendue de
mesure:
MAX
MIN
EM
= …. °
C
= …. °
C
= …. °
C
Valeur du zéro: VZ = …. °
C
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 15/70
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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 16/70
Raccordement d‘un transmetteur à protocole HART
II) Capteurs
3) Transmetteur: Réseau bus de terrain
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
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 17/70
IV) Régulation
Contrôle de Commande Automatique
Boucle Ouverte (BO): (Open Loop Control):
Ø Processus de Commande:
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 18/70
 Pas de mesure de la grandeur de sortie et absence de correction.
Ø Exemples:
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
IV) Régulation
Contrôle de Commande Automatique
Boucle Fermée (BF): (Closed Loop Control):
Ø Processus de Commande:
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.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 19/70
Ø Exemples:
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
…… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
IV) Régulation
Contrôle de Commande Automatique
Ð Application:
Ø Régulation de niveau d'eau:
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 20/70
Ð Schéma fonctionnel:
IV) Régulation
Type de Régulation
Ð Asservissement:
Ø Rejet des perturbations pouvant affecter la mesure.
Ð Poursuite:
Ø Suivi de trajectoire imposée à une mesure.
Ð Continue:
Ø La commande peut prendre toutes les valeurs possibles.
Ð Discontinue:
Ø Tout ou rien (TOR):
 la commande ne peut prendre que deux valeurs.
Ø Modulée (discrète):
 la commande prend des créneaux de largeur variable.
C
Cmax
t (s)
Cmin
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 21/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Ð En cascade:
Ø Imbrication d'un régulateur "esclave" dont la consigne est la
sortie d'un régulateur "maître".
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 22/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Ð Prédictive:
Ø Compensation de perturbation principale.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 23/70
IV) Régulation
Type de Régulation
Ð Auto-adaptative:
Ø Calcul et application d'un modèle de processus en temps réel.
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 24/70
Chaîne de mesure
Ð Performance d'une chaîne de mesure:
Ø Caractéristiques:
Etendue de mesure (range), décalage du zéro (offset), temps de réponse (time
response), sensibilité (sensitivity)…
Pa6
ge
262/70
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications
II) Capteurs
IV) Régulation
Structure d'un régulateur industriel
Ð Type de Commande:
Ø Régulation: Consigne, Mesure, Commande:
 Commande "Tout Ou Rien" (TOR)
 Commande "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID)
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 26/70
IV) Régulation
Performance d'un régulateur industriel
Ð Performance d'une Commande:
Ø Dépassement, erreur statique…
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 27/70
IV) Régulation
Performance d'un régulateur industriel
Ð Performance d'une Commande:
Ø Temps de réponse, amortissement…
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 28/70
Régulation "Tout Ou Rien" (TOR)
Ð Régulation TOR:
Ø Réponse Y = f(W-X) à hystérésis:
Régulateur TOR
IV) Régulation
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 29/70
Capteur
IV) Régulation
Régulation "Tout Ou Rien" (TOR)
Ð Régulation TOR:
Ø Réponse Y = f(W-X) à hystérésis:
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 30/70
IV) Régulation
Régulation "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID)
Ð Régulation PID:
Ø Structures possibles:
Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 31/70
Notes
Quelques notes:
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
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………………………………………………………………………………….
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373351653-Instrumentation-Et-Regulation.pptx

  • 1. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 1/70 Capteur-transmetteur
  • 2. 3) Transmetteur Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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. U (mV) I (mA) I (mA) 43,2 20 20 II) Capteurs Capteur-transmetteur de température T (°C) 500 900 17,6 U (mV) 17,6 43,2 4 Capteur Transmetteur T (°C) 500 900 Capteur-Transmetteur Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 2/70 4
  • 3. 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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 Transmetteur intégré Transmetteur déporté  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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 3/70
  • 4. 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur": 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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 4/70 II) Capteurs
  • 5. 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur": 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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 5/70 II) Capteurs
  • 6. II) Capteurs 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 6/70 Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 4 fils  Alimentation électrique: Elle est directement liée et dépend de la résistance interne vue par la sortie du transmetteur.
  • 7. II) Capteurs 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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". Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 7/70 Transmetteur 2 fils Transmetteur 3 fils Transmetteur 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.
  • 11. II) Capteurs 3) Transmetteur Ð 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 = ………. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 11/70
  • 12. 3) Transmetteur Ð Structure de type "Capteur et Transmetteur": 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 Valeur maximale mesurable: Valeur minimale mesurable: Étendue de mesure: Valeur du zéro: Décalage négatif si: Décalage positif si: Équation de correspondance: MAX MIN EM = MAX-MIN VZ = MIN EM < MAX EM > MAX Pente a et ordonnée à l'origine: a = …………………. b = …………………… .(Y Y MAX MIN ) MIN Y  X VZ Y EM Y X 0 MIN Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 12/70 MAX YMIN YMAX
  • 13. 3) Transmetteur Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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 Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...) Équation de correspondance: …………………………………………………………...... ……………………………………………….................... I (mA) 20 T (°C) 4 ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... 0 20 80 Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 36/70 Étendue d'échelle: EE = …. ° C Valeur maximale mesurable: Valeur minimale mesurable: Étendue de mesure: MAX MIN EM = …. ° C = …. ° C = …. ° C Valeur du zéro: VZ = …. ° C
  • 14. 3) Transmetteur Structure de type "Capteur et Transmetteur":  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 I (mA) T (°C) 30 0 90 4 20 Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 14/70 Décalage ……….. car : EM (…) …… MAX (...) Équation de correspondance: …………………………………………………………...... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... ……………………………………………….................... Étendue d'échelle: EE = …. ° C Valeur maximale mesurable: Valeur minimale mesurable: Étendue de mesure: MAX MIN EM = …. ° C = …. ° C = …. ° C Valeur du zéro: VZ = …. ° C
  • 15. 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 15/70
  • 16. 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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 16/70 Raccordement d‘un transmetteur à protocole HART
  • 17. II) Capteurs 3) Transmetteur: Réseau bus de terrain 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 Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 17/70
  • 18. IV) Régulation Contrôle de Commande Automatique Boucle Ouverte (BO): (Open Loop Control): Ø Processus de Commande: Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 18/70  Pas de mesure de la grandeur de sortie et absence de correction. Ø Exemples: …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
  • 19. IV) Régulation Contrôle de Commande Automatique Boucle Fermée (BF): (Closed Loop Control): Ø Processus de Commande: 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. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 19/70 Ø Exemples: …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ……
  • 20. IV) Régulation Contrôle de Commande Automatique Ð Application: Ø Régulation de niveau d'eau: Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 20/70 Ð Schéma fonctionnel:
  • 21. IV) Régulation Type de Régulation Ð Asservissement: Ø Rejet des perturbations pouvant affecter la mesure. Ð Poursuite: Ø Suivi de trajectoire imposée à une mesure. Ð Continue: Ø La commande peut prendre toutes les valeurs possibles. Ð Discontinue: Ø Tout ou rien (TOR):  la commande ne peut prendre que deux valeurs. Ø Modulée (discrète):  la commande prend des créneaux de largeur variable. C Cmax t (s) Cmin Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 21/70
  • 22. IV) Régulation Type de Régulation Ð En cascade: Ø Imbrication d'un régulateur "esclave" dont la consigne est la sortie d'un régulateur "maître". Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 22/70
  • 23. IV) Régulation Type de Régulation Ð Prédictive: Ø Compensation de perturbation principale. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 23/70
  • 24. IV) Régulation Type de Régulation Ð Auto-adaptative: Ø Calcul et application d'un modèle de processus en temps réel. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 24/70
  • 25. Chaîne de mesure Ð Performance d'une chaîne de mesure: Ø Caractéristiques: Etendue de mesure (range), décalage du zéro (offset), temps de réponse (time response), sensibilité (sensitivity)… Pa6 ge 262/70 Instrumentation et Régulation  Normes et Applications II) Capteurs
  • 26. IV) Régulation Structure d'un régulateur industriel Ð Type de Commande: Ø Régulation: Consigne, Mesure, Commande:  Commande "Tout Ou Rien" (TOR)  Commande "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID) Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 26/70
  • 27. IV) Régulation Performance d'un régulateur industriel Ð Performance d'une Commande: Ø Dépassement, erreur statique… Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 27/70
  • 28. IV) Régulation Performance d'un régulateur industriel Ð Performance d'une Commande: Ø Temps de réponse, amortissement… Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 28/70
  • 29. Régulation "Tout Ou Rien" (TOR) Ð Régulation TOR: Ø Réponse Y = f(W-X) à hystérésis: Régulateur TOR IV) Régulation Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 29/70 Capteur
  • 30. IV) Régulation Régulation "Tout Ou Rien" (TOR) Ð Régulation TOR: Ø Réponse Y = f(W-X) à hystérésis: Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 30/70
  • 31. IV) Régulation Régulation "Proportionnelle / Intégrale / Dérivée" (PID) Ð Régulation PID: Ø Structures possibles: Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 31/70
  • 32. Notes Quelques notes: …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. Instrumentation et Régulation  Normes et Applications Page 32/70