1056 Schéma TI

Universit du Qubec (UQ) cole de technologie suprieure Matrise en Technologie de Systme

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MODLISATION ET AUTOMATISATION

DES PROCDS INDUSTRIELS

SYS-823

INTERPRTER UN SCHMA

DINSTRUMENTATION

Rdig par : France Ladouceur

T 1999

Rsum du chapitre 7 du volume Introduction linstrumentation et la rgulation de procd, de lauteur Michel Ruel.

Laboratoire n2 premire partie Instrumentation industrielle

cole de technologie suprieure page 2

TABLE DES MATIRES

1.0 Schmas, diagrammes, plans.page 3

1.1 Introductionpage 3

1.2 Normes I.S.A..page 3

1.3 tiquette.page 5

1.4 Emplacement des appareils. page 10

1.5 Lignes de liaison...page 12



1. Schmas, diagrammes, plans 1.1 Introduction Pour reprsenter les fonctions, les quipements, les systmes pour la mesure et la rgulation, il existe plusieurs types de diagrammes, de schmas et plusieurs types de symboles. En milieu industriel, on retrouve les plans suivants : Schmas de principe : appels aussi P&ID ( Piping and Instrument Diagram ) ; un schma

de principe peut tre peu dtaill afin dexpliquer par exemple le principe de fonctionnement dune usine (diagramme dcoulement) ou tre trs dtaill pour illustrer toutes les fonctions des appareils ;

Schmas de raccordement : appels aussi Instrument Loop Diagram ; un schma de

raccordement illustre les branchements des appareils entre eux ; habituellement on regroupe sur un mme plan les raccordements des divers appareils dune boucle de rgulation, soit les boucles de courant, les raccordements pneumatiques, les raccordements numriques ;

Schmas de localisation : un schma de localisation est un plan reprsentant les quipements

mcaniques de lusine sur lequel on trace les bulles des appareils afin de permettre au personnel technique de reprer et localiser lemplacement des appareils ; pour simplifier la reprsentation, les bulles sont dessines mais ne sont pas relies entre elles ;

Schmas reprsentant les stratgies de commande : il existe plusieurs types de schmas,

les principaux tant : diagrammes en chelle (LADDER), GRAFCET, GEMMA, etc. Autres diagrammes : plomberie, lectricit, architecture, ventilation/chauffage, etc. 1.2 Normes I.S.A. Les symboles les plus utiliss pour reprsenter les fonctions, les quipements, les systmes pour la mesure et la rgulation sont ceux dfinis par I.S.A. ( Instrument Society of America ). Ces symboles sont utiliss partout dans le monde. Ces symboles sont utiliss pour les : Dessins ; Esquisses ; Documents techniques, manuels ; Schmas de principe ; Schmas de raccordement ; Schmas de localisation ; Plans dingnierie, du procd, de plomberie, dinstrumentation, de raccordement, des

diffrents systmes ; Diagrammes dcoulement (permettant de visualiser lcoulement des produits et de dcrire

ainsi le fonctionnement dune usine ou dune portion de cette usine) ;



Dessins et plans de construction ; Listes de matriel ; Descriptions dquipement. Le reste du document prsente les points essentiels permettant la comprhension et linterprtation de ces symboles ; le lecteur dsireux dapprofondir davantage ce sujet peut se procurer les documents relatifs aux standards S5.1 S5.5 publis par I.S.A. Les standards labors par I.S.A. sont : S5.1 : Instruments symbols and identification ; (ce document dcrit la mthodologie

gnrale, quipements conventionnels) ; S5.2 : Binary logic diagrams for process operations ; (ce document dcrit les fonctions

logiques, squences dentrebarrage et squentielles ; S5.3 : Graphic symbols for distributed control shared display instrumentation, logic and

computer; (ce document dcrit les fonctions ralises par un systme de commande rparti ou ordin) ;

S5.4 : Instrument loop diagrams ; (ce document dcrit les diagrammes de raccordement et

de branchement) ; S5.5 : Graphic symbols for process displays ; (ce document dcrit les quipements de

procd : pompes, convoyeurs, rservoirs, etc.). Chaque symbole est compos : Dune tiquette alphanumrique, de lettres dsignant la grandeur en jeu et les fonctions des

appareils, de chiffres (parfois suivis dune lettre suffixe) ; Dun symbole graphique ; De liens avec les autres symboles. Lobjectif de ces symboles est de mettre en vidence le rle, la fonction, le but des quipements dinstrumentation et leurs interrelations. Chaque symbole reprsente la ou les fonction(s) dun appareil par rapport la grandeur en jeu, et non lappareil lui-mme. Ainsi, un enregistreur ayant trois plumes sera illustr par trois symboles puisque chacune des plumes enregistre une grandeur diffrente. Une vanne permettant de manipuler le dbit de vapeur afin de rguler la temprature sera codifie comme tant une vanne de temprature plutt que de dbit.



1.3 tiquette Ltiquette de chaque bulle est compose de chiffres et de lettres. Exemple :

2 LT 227 signifie transmetteur de niveau ; 2 LC 227 signifie rgulateur de niveau ; 2 LY 227 signifie convertisseur, dans ce cas I/P ;

2 LV 227 signifie vanne de rgulation de niveau.

Chaque symbole est compos : Dune tiquette alphanumrique, ici le chiffre 2 (facultatif) ; De lettres dsignant la grandeur en jeu, ici L et les fonctions des appareils ici T, V, C, Y ; De chiffres ici 227 (parfois suivis dune lettre suffixe) correspondant au numro de la boucle; Dun symbole graphique.

Le standard 5.1 de I.S.A. recommande une foule de symboles, mais cette liste nest pas exhaustive. Il est dusage courant dajouter des notes explicatives loccasion pour prciser le sens dun symbole ou pour spcifier un dtail, par exemple la gamme dun appareil. Premire lettre La premire lettre dune tiquette identifie la grandeur.

LETTRES DE PREMIRE POSITION (1) LETTRES VARIABLE MESURE OU DE

COMMANDE MODIFICATION

A Analytique (3) B Brleur C Choix de lutilisateur (4) D Choix de lutilisateur (4) E Tension lectrique F Dbit (flow) Rapport (fraction) (6) G Choix de lutilisateur (4) H Manuelle (hand) I Intensit de courant lectrique J nergie Scrutation (9) K Temps ou chrono Vitesse de variation (6) L Niveau (level) M Choix de lutilisateur (4) Momentan (6) N Choix de lutilisateur (4) O Choix de lutilisateur (4) P Pression ou dpression Q Quantit Intgration Totalisation (6) R Radiation S Vitesse (speed) frquence Scurit (10) T Temprature (temperature) U Multivariable (7) V Vibration, analyse mcanique W Poids (weight) Force X Non class (5) Axe des X



Y tat ou prsence, vnement (14) Axe des Y Z Position, dimension Axe des Z

Autres lettres Les autres lettres qui suivent dsignent des fonctions.

LETTRES DE POSITIONS SUIVANTES (2) LETTRES FONCTION PASSIVE OU

INDICATION FONCTION DE SORTIE MODIFICATION

A Alarme B Choix de lutilisateur (4) Choix de lutilisateur (4) Choix de lutilisateur (4) C Rgulation (control) D E Capteur, lment primaire F G Verre (glass) H Haut (9) I Indicateur J K Station de contrle (13) L Lumire (11) Bas (9) M Intermdiaire, au milieu (9) N Choix de lutilisateur (4) Choix de lutilisateur (4) Choix de lutilisateur (4) O Orifice restriction P Point de test Q R Enregistreur (recorder) (12) S Contacteur, relais (switch) T Transmetteur U Multifonctions (8) Multifonction (8) Multifonction (8) V Vanne, volet, registre (valve) W Puits (wells) X Non class (5) Non class (5) Non class (5) Y Relais convertisseur (14) Z lment final non class,

actionneur, commande

Dans les tableaux prcdents les chiffres entre parenthses font rfrence aux explications qui suivent. 1. La premire lettre dsigne la variable mesure ou la commande ; ainsi un transmetteur de

pression est reprsent par PT ; notons que la premire doit dsigner la variable quon veut dterminer et non pas la grandeur mesure ; cest ainsi que le capteur qui mesure la pression diffrentielle PD pour en dduire le dbit est symbolis par FE (lment primaire de dbit) et non par PDE.

Aprs la lettre dsignant une variable, on peut rencontrer des lettres modificatrices qui changent la signification de la lettre qui prcde ; lensemble de ces deux lettres est alors



considr comme une nouvelle variable appartenant la premire position ; PD, par exemple, est une pression diffrentielle.

2. Les lettres qui suivent la lettre de la premire position, modifie ou non, dsignent des

fonctions daffichage ainsi que des fonctions passives ou des fonctions signal de sortie. Ainsi les squences suivantes dsignent ;

FT : un transmetteur (T) de dbit (F) (flow) ; TT : un transmetteur de temprature ; FQT : un transmetteur de dbit totalis ; FIT : un transmetteur indicateur de dbit ; FIR : un enregistreur indicateur de dbit ; TDRC : un rgulateur enregistreur de temprature diffrentielle ; FIC : un rgulateur indicateur de dbit ; FCV : une vanne de rgulation de dbit.

Notons que la lettre modificatrice C prcde la lettre V de la vanne et celle-ci devient donc la vanne de commande ou de rgulation.

EN RSUM Dune faon gnrale, la premire lettre est donc toujours la variable concerne et les suivantes reprsentent :

Une modification la premire lettre, Les fonctions de linstrument.

3. La lettre A en premire position couvre toutes les variables analytiques non spcifi dans les

tableaux et non dfinies par lutilisateur. Le type de lanalyse doit tre mentionn lextrieur de la bulle dans le coin en haut droite.

ATpH : Dsigne un transmetteur de pH ; AIturb : reprsente un indicateur de turbidit.

4. Les lettres B, C, D, G, M, N, O choisies par lutilisateur dsignent, quelle que soit leur

position, un terme non mentionn dans la liste des tableaux. Le terme doit tre dfini dans une lgende clairement prsente avec le schma.

5. Tout comme les lettres choisies par lutilisateur, le terme dsign par X doit tre indiqu

lextrieur de la bulle dans langle suprieur de droite. 6. Les lettres modificatrices des lettres de premire position mentionne indiquent une variable

particulire ; ainsi P signifie une pression tandis que PD signifie une pression diffrentielle ; T dsigne une temprature et TK signifie la vitesse de la variation de temprature.

7. La lettre U en premire position est utilise lorsque le nombre de variables concernes est

important, ou lorsque des variables peuvent tre modifies volont. Cest le cas de lenregistrement de plusieurs signaux de 4 20 mA. Il faut alors identifier les variables choisies.



8. La lettre U est utilise pour dsigner des instruments multifonctions ; elle peut indiquer un indicateur, un enregistreur et un contacteur dalarme, etc. Il faut dfinir ces fonctions multiples lextrieur de la bulle.

9. De telles dsignations modificatrices : scrut, haut, bas, intermdiaire, sont optionnelles. 10. Le terme scurit S au sens de la protection des capteurs et des lments finals est utilis

si cest le seul rle des dispositifs concerns. Cest le cas des vannes PSV qui dsignent une vanne de scurit pour le personnel ou pour les quipements qui souvrent une pression prtablie.

11. L est une lumire tmoin qui indique un vnement, comme la fin dune priode de temps :

cest KQL. 12. Lenregistrement R comprend toute forme de stockage permanent dinformation rutilisable

par nimporte quels moyens. 13. La lettre K en position suivante (ou successive) dsigne une station locale qui permet

lintervention manuelle ou toute station oprateur qui fait partie des systmes distribus. 14. La lettre Y en premire position est utilise surtout dans la commande squentielle lorsque la

commande est effectue daprs un vnement ou un tat et non pas daprs un temps chronomtr. Ainsi, YR est un enregistreur dtats ou dvnements, et YIC est un automate indicateur qui assure les commandes daprs un tat prtabli.

La lettre Y (en position suivante) dsigne un dispositif dont la fonction est un calcul mathmatique, une conversion ou toute autre fonction des relais ou des rgulateurs ; dans ces cas, il faut prciser cette fonction dans un petit carr lextrieur de la bulle.

Les principales abrviations des fonctions de calcul et de conversion sont : SYMBOLE DESCRIPTION Sommation algbrique /n Valeur algbrique moyenne (n = nombre de variables) La sortie gale la diffrence algbrique de deux entres 1-0 ON-OFF ; ouvert-ferm, etc. K Directement proportionnel ; dans le cas des boosters K est remplac par 1:1,

2:1, etc. Intgration (amplitude et dure) d/dt Drive Multiplication Division n Racine (1) Xn Exposant () Terme gnral, la sortie est une fonction non identifie en relation linaire ou

non avec lentre (t) Terme gnral, la sortie est une fonction quelconque relie lentre par le

temps



> Slection de la plus grande valeur < Slection de la plus basse valeur

Limiteur suprieur

Limiteur infrieur -K Inversement proportionnel ; on peut le remplacer par : Rev ou Limiteur de vitesse une valeur donne (rampe par exemple) + -

La sortie est gale lentre augmente, diminue (ou les deux) dune certaine valeur

E / S Conversion de lentre E en une sortie S de forme diffrente (2) H, L Valeurs limites prtablies (high, low) Notes concernant le tableau 1. n est la valeur de racine. Le symbole simple signifie racine carre. 2. Les E et S (entres et sorties) peuvent tre :

E : tension lectrique O : lectromagntique ou acoustique P : pneumatique D, N : digital, numrique B : binaire I : intensit de courant R : rsistance lectrique H : hydraulique A : analogique



1.4 Emplacement des appareils Tant sur un schma de raccordement que sur un schma de principe, les bulles de fonction reprsentant les appareils sont cods diffremment selon lemplacement de lappareil ralisant ces fonctions : Appareil dans lusine, Appareil dans un panneau de commande, Appareil sur un panneau de commande secondaire gnralement dans lusine, Appareil dans la salle de commande. Le type de bulle utilis renseigne donc quant lemplacement de lappareil contenant la fonction dcrite par la bulle. Si une fonction correspond une squence programme (par exemple dans un automate programmable) ou cble, la bulle est remplace par un losange. Ce losange porte alors le numro de la boucle dans laquelle la squence intervient, et un renvoi sur le plan indique o se trouve la description de cette squence. Si la fonction est ralise par des appareils autonomes mais que linformation est reprsente sur un cran, les bulles ou les losanges sont entours dun carr. Ce carr signifie que laffichage (cran) est partag entre plusieurs fonctions et que les informations ne peuvent pas toutes tre disponibles la fois. Un tel ensemble porte le nom de Systme de rgulation rparti ("D.C.S." ou "Distributed control system"). Un systme de rgulation rparti permet un oprateur de communiquer avec des centaines dappareils via un cran, un clavier, un clavier, une souris, un cran tactile, etc. Le comportement du procd est affich sur lcran sous forme de graphiques, de tendances ("trends", cest--dire, lquivalent de ce que reprsenterait une plume denregistreur graphique sur une charte de papier), de valeurs numriques, etc. Pour simplifier les schmas, il arrive que les fonctions de conversion ou de calcul ne soient pas reprsentes par bulle, mais par un carreau de faible dimension situe entre le signal et la fonction. Enfin, si la fonction est ralise par un systme ordin ddi, la bulle est remplace par un hexagone. Le tableau suivant illustre les divers cas possibles. Fonctions ralises par des appareils.

Installation au tableau principal

Installation locale

Installation au tableau local



Fonctions ralises par un systme de commande rparti ; informations partages.

Information accessible Information non accessible

Appareillage de relve (back-up)

Fonctions ralises par un systme de commande rparti ; informations partages.

Information accessible Information non accessible

Appareillage de relve (back-up)

Entrebarrage, fonctions logiques ou squentielles ralises par des appareils.

Installation au tableau principal

Installation locale

Installation au bureau local

Entrebarrage, fonctions logiques ou squentielles ralises par un systme ordin ou un systme de commande rparti ; informations partages.

Fonction de conversion ou de calcul.



1.5 Lignes de liaison Les lignes reliant les symboles et les quipements entre eux sont dessines selon le type de signal ou en trait plein pour les lignes de connexions et les liaisons mcaniques. Conduites dalimentation, raccordements au procd

Signal lectrique

ou

Signal pneumatique

Conduit capillaire

Signal hydraulique

Liaisons informatises

Signal pneumatique binaire

Signal lectrique binaire

ou

Signal non dfini

Conduites des fluides

Liaison mcanique

Gnralement, les alimentations ne sont illustres que sur les diagrammes de raccordement ; les abrviations suivantes sont alors utilises :

AS air, ES lectrique, GS gaz, HS hydraulique, NS azote,



SS vapeur (steam), WS eau (water),

(S signifie alimentation, supply).

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