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SCNV'IV^ m-P

Fnfaae

par La fin du 20meside rstrasansdoute caractrise la naissance de disciplinesscientifiques telles que l'lectronique, l'informatique, l'automatique aussi par l'explosion et des besoinsd'informations toute de nalure exigs par notre socitmoderne.Ces informations doiventtre structures,concises ; leur accs doit tre rapide. L'information est galement assislance la dcision, mtierque l'on exerce; une au celuide "rgleur en Instrumentation" pour lequel cet ouvrage ost conu, est certainmsnt l'exemple profession l'assistance permanente de o n'estplus saulement utile,mds ncessaire. Passerde la conception d'un document, d'un ouvrageou d'un outil sa ralisation n'estpas vident. Celle-cj implique moinstroisqualit son au de auteur : la comptence, que l'on retrouvera l'exprience, pdagogie, la implicitement le CABNET RGLEUR. dans DU J'ai eu personnellement l'oppoitunil d'apprcier qualits ces chez mon c o l l g u e s t a m i J e a n - M a r i e A L A N C Eq u i , d a n s l e d o m a i n ed e V l'inslrumentation de la rgulationindustrielles, et m'a aid btir l'infrastructur la formation de continue, commence ARLESen |967, et en que nousdveloppons l'insitut INTERFORA. Nombreux qui sontles rgleurs ont suiviI'enseignement J-MValance je de et tmoigne sansrisquequ'iln'ajamaislaiss indiffrent auditeurs. ses Cer-lx-ci retrouveront aisment, dans le Carnetdu Rqleur l'essentiel cours des animspar I'auteur, quaiit maisaussison humour, rarement nomme, mais combien apprcie loimation en continue.

DanielDindeleuxr d'Universit Docteu Chef du dpartement l.A.A. Instut RFORA. INTE

F r o l o g u eet H o m m a g e sj'6tais, pendantles C'taitdans les anns50 ;lve do l'nsignment techniqu, vacancas produiEcimiques lravaillait scohirs, en stagedans ou rnonpre 'Nous noussonmes aJp6s da lal'usino dg 'a-t'il dit sn padanl de gnration,'/a . pui3stncr sa ve lee le systmeneNeux de tout cell elle s'o7!pee l'inlor:n',tion '. de Aprsl diplme, CoMstp m'a prmisde drnarrr dansle mtjercommsje le souhaitais : en dplacsmnt, oulils la rnain.En '1969. rncon les i'ai DanielDindeleux dansuns baraque chantie(n Arls.l'lnstitd d Roution d drnarran. O. Dirluxm'a appris cornment d'un drl6orie mmecompliqu, put tirsr une o.t p(atiqu simpl quotidinn. quin,13 ans aprs,l'l.R.As( Lofsqu nousl'avons 6tait connuun peu partoutdansle rnonds.L torrnation continus taitdvenue une ncssit poursuivrel'volution technologique. D.D. avec d nouvuxmoyenslance un cenlre puissantpour rpondr c6ne drnand accruo(l.A.A.lnrERFoRA6 rue JanMa - 69190St Fons) Et a continu Vit,trs vits ... ! Do temps en tmps,il taut fair le point,crifec qui est acquis.Voil la gensdu "CARNETD{-J RGLEUR..

J'ssp.squ'il rendraservics tous csux qui dans lour mlirctointl'apparillag de mesurel de rgulation. A tous csux-l: Boncourage.Cordialement 1rJuillt 984 1 Jean-Mari Valancsignr{.r ENSCI/ENSr/r

Rglsur, anirnalsur lofrnrion, ds auteur.ditur. ...

Prologue l' dition format ; novembre988 au A5 1volLrlion: - accroissemenl considrabl l'utilistjon miqo-procasseurs d dsd no.nbrslx c:rpturs :ront di "intellignts'c t lls prennnl on compl crlarng veriaonsd eur enyronnoment,le tmpd{anirpr ermplo ( le ter o!1 plutt 3!rpreant : I n est p utilispolr los plantsqui lon! csla doplis ioulo{rrs ) le muitpliclbn ds mrcro-ordlnatoufs pflntd Ealer, en grand no.nbreet q!a3i rnslanlanmni. lout6s snes d inlo.mto.jg. ca alofirel pelt ! tlectrof p.aqumonl irnpo.laoii orc arJrdsaaur (ycD.npns n trs grandosdisl.lcJs awc la lddynati?ue ) ... t b3 dileurs unlisanldas lrailennts d lert aLgmnlentsnsrblomont qualil le o reursouvrage3...

- dveloppmnl important msurage du direcldes masssd fluidesdbites. consouoncgs: l'-8sp.if du CARNEI pas chang(t n'availpas angr ) mais il tallait n'a - insistr les lacitniques qui sur existanles demgurgntutilss, - rduireI'jmportancs call8squi sonln void'obsolsscsncs, d

1

Fr6sentatlonCONTENU

Pourconstruire boude de rgulation une (cidessus,rgulalion temprature produit de de sortantd'unfour)il faut : . Obtenirdes informations l'td du procd(pression, sur dbit,tmprarre, niveau,elc ...) et cs informalions devronttre envoyes autresappareils la boude. C,est u,tx de la partiMEsuREs : pRESstoNs page 43 , rnlNsuerrruRs 59 , oBlTs75 , TEMPMTURES et NIVEAUX ._ 111 131 . Indiquer. enregistrer, lransformer signaux, les toutescas toncliongsont tudis dans fe chapitre g'e147. AccESsolREs . Agirsur le'nroc#.Apourrnoditior tt,cest le rledes aclionneurs, son page165: VANNES .

. C,omo?rer valeur la grandeur la de par mesure la valeursouhait6e l.exploitant (coosigne) commander et l'tionneur fonction l'cartentreces deuxvaleurs, en dec't l rledu RGULATEUR 1 . page

4

5

D T .C A R N E T !. Pourmodifier granda.rr la ll mesure, laut conna'rre aon b dontdle rcluequandm agit sttrla grandeur r6glage, de Cestl'Jde pnocDpage195. du .Qbgldl le (oules ) r6gubteu(s), psmettantd'obrenir quelles dierles rglages que loaent prturbdon3,unegrandanr les r6gl6estaue et pfochde la consigne, dt fart dela RcutAnonpage207. page . Ler PRLtMtNAlREs I paralont lasddleux, malsll est Indlspensable tee de pourcomperreles erpllcadong cafi qul 3ulvnt connalre des . Desindications complmentaireequelques et chiffteg, souvent utiles,sontdonns en ANNEXES la page24il la pge ?g2. de . Un INDEX fin d'o{twage en donne dassernent le alphablique mdires. des

COMMENT LE UTILISER CARNET1/ ll est possible lirEle czunet de comm6un cot 13(de la page 1 h page236)dansce pr6voirplugieurssernainesI un texte lechniqu n'est pas un roman I cas, 2/ L accs un zujetprcisestlile en utilisant - la tabledes matires - ou l'indexpage305 3 Vouspouvezprocder commbon vous semble... aprstout c'estvousqui lisez I C carntne peut pas tre un cataloguede solutionsimmdiates aux problmes de Mesureset Rgulation, peut aider le rgleuren instrumentation cirercherdes mais il solutions il doit servird'outil,parmid autres,pour I'acquisition connaissances et de dans la pratique de l'instrumentation, dans l'art du mesurage gt dans les techniquesde fgulation. Cee lorme a 1chc,isie pour qu'il puisetreansport, crayonn, modili,complt6... A cet etfet, des pages blanchesont t rserv6eset represdans l' tHDExpour y inscriredes notes personnelles appareils ( ditlrents, lechniquespartictrlires, astuces de rnontage, ...) etc Rernarque dansce livre,cornmedansla pratique : industrielle, y a des chosessimples il et des choses compliques.ll n'est pas ncessaired'avoii compris les choses pourutiliseravec profitles chosessimplesI compliques Les paragraphes dont la marge6st borded'un trait noir sont des exemples des calculsou des dtailsqu'il n'est pas indispensable lire lorg de la de 'premire leciure'. lls seronttrs utlles quand il sera ncessaire faire un de cabul similaire. 5

7

REIIAROUESRt Certaines mthodel de celcul paraissent longueset fastirJieuses, fait ce sontles en explications trs dtailtes sont longus; les m6rhodes'etts-s qui - - sont simples, raideset stlres,sinonellesne seiraient dansle CARNET... pas I Re Normalisation: nousreconnaissons llmportance la nornralisdimdans noe tors de activit professionnelle.comme. dans la vie'quotidienne(si la vissiie eair pas normalis6e Quelcaucfremar ). ? !nabttjds pour cgile ncessit ?

jl9l:11rlguoi n9 pai parricii,er creflorrcoilectif modiliant peu)nos en (un

utifiser les unitsS.l. ou dye ll'ajultaged'un trdtsmetteur,0mttreau juste l) ne complique pas trop le travail,et quel avantagd'utilisor vdcabulaire ce intmaionaf dfinipar les normesI .'talonnage' est en principe rserv cauxqui disposent d'un .taion-otficiel. '(comme t,l4ustage.' n'est pas facile d'emploipour cetlx qui "miseau just d'un instrumnt l'auteur)"n rt tait a h rrme,.pourtant I'expression de mesuie-ne rnlnque pas de charme. Rs capteur+trensmotturs dansles appareils mesurage, y a gnralement : de il une partiecapteurel une partietransmetieur. est scuventimpoanfdedistinouer ll cas dux parties.L'appellation ces appareils de dewait tre 'captsur-transmeur mais c'e.st peu long ;en pratique st utilisun szul de cei termes,tantentendu un il qu'un capteurqui ne transmt rin,n'intresse personne rgulation, plus en pas qu'untransmttzur ne capterien I qui Rl Electronique/N.umriq : la technologie matriel ue du numrique appartient au -mais domainetrs gnralde l'lectronique, la ditfrence entr Les rtstrumenrs "analogiques"..(mA, "numriques' mV) er.les instruments (chiflres) tll6m6nt Bst importante seraconsidr qull deuxfamilles distincies 'la rfuulatioir : lectroneue. danslaquelleI'information circulesous la formed,uncourantitandard 1+z m) et la 'rgulationnumrique'o la transmission taite par des'imfulsins esl reprsentant nombres. des Bs choir der unitr poyf ul calcul : lorsqu'il a quedeuxgrandeurs prsnco, n'y en m peutchoisir units pluscommodes les les pourle calcul;vectrcisorandzurs og plus,il n'ya plusle oix : il fututiliser units . les Sl Ro 10 s, 1O- s, tc ('dix puissance cinq,dix moinssix, elc -) : le. puitrancer de dir sont un rnoyencommode d'crireles nombres compoftant bear.rcorJp zros,mais de elles prsentent peu d'intrtdans l'utilistion des clculens. Elles no sront prliquemnt rJilises pas dansl CARNET.

6 llerci les sponsors I

pour e Lditiontraditionnelle CARNET auraitlait un outilcorlteux. du en "sponso accessible tous (et joliment illustr) est il ris' par quelques enepdses la profession. d

AOIP

page 129 page 58 page 1z16 page 221 page 242 page152 page 147 page 75 page 178 page 179 page 57 p a g e1 1 0 page 74 page 126

BURKERTENDRESS HAUSER + FISHERCONTROLS FOXBORO GEORGIN KELATRON KROHNE MASONEILAN

MECIOTIC FISCHER PORTER PYRO CONTROLE SAMSON THERI/O.EST

b, NtaottrttLE CAANET NGLEUR DU e.ur.. . RguLtiol

SOUMAIRE( 1 ^ a l E D Es t A T r E r E s avat ta pFFcE t ta pasrf' roN ou cilNFr, )

Pllmlnaires---9 Presslon...43 TransmotleuB . . .59 Dbits'--75 . Tehpralu.es-. 111 Niveaux---131 Accessoir5...147 Irnplanlatlon...161 Vannes...165 Rgulaleur..-179 Procd...195 Rgulation..-207 " Annex pneunratique-..- 239. al,llitExEs-.243 -.. INDEX alphablique page3 dehires

-sbrirdfabrhddBn$e

3i

.Lgryssd']!sl.6n.$qsdgF6#

-cddd.k'qu..114 'M&'.o.qdqu.d5lsp.fu6..127

. Appr.{. urilistn d.. plong.lrt . M6uf. d. niv.dJr ps m.('. do p...lon . Af.. e(|ldqlo. d. m$r!.

. ...3!rr@ dlnddldo p.rnrndqu . C6v.nl*dlr l/P.P/|...t53 . hnM.in. d. ldr. ... 157

lmpl'ritln capr.u|! ,,. 16! d..

. autt .cdonur!... 175 . Fo.Elio. Prcpo.omll.... 180 . Fo.t!r' rngraL ... 1 . FoE{r.'D*iv. ..- 18

. S.t'.na! londonolt

. Mie s !rvic. duno rlultk 1P.l.O. . Rgulid mm&iqr. . R.O.O -.. Amsl' P.rourdqu.' 239 ^mx. : r.bl. d.. - - - 2/r3 Indd alDtrabdioue n'.ri... : d.rlrc. p9.. do.

PR.IMINAIRES 9

PRELIMINAIRESUn pzu de calo.rl L'entrstiendes instrumntsde mesure et rgulationn'exige pas des connaissances de mah6rratiques importantss,par conte il faut savoir elteciuer rapidemntet srement ff mbrux petits calculs. il et, Comptetefiu de l'tatd'nervement, ou de fatiguedurantune intervention, est bon "automatisme infaillible" ... pources calculs,un d'acriurir d'units et Les unitscomooses le chanoement '144kmlh = combiende m/s ? de Exemples conversion: de I l/ s = combien m3/h ? sousleurformerelle. composes les ll y a un truc : 6crire units par = (ou 144krn l'heure par heure) 144km diviss uneheure' simples 144km = 144 000m : puischanger units les th=3600s 144km 1440 --f-=Tdds 0 0 m 1 4 4 0 m =s : et annoncer 144km/h -- 40 m/s . = combien m3l h ? de L'autreexempl: I I / s . e 8 | = ffi5 ms beauctup plus sreque des fractions, nobz I'utilisation 1 nf =1 000 I ( 8l =0,008nf ) av des 0 !'criture . 1 1t=fr66h I 1 t= ijd-o ffP8| '1 000"'

]s=: 3600":_.:

lractionde kactions,mais rappelezvous : lmoressionnante pASPAR PAR oN UNE FRAcrtoN, tluLTlPLlE or\iNEDrvtsERSE, UINVE

3 6 Y 1 s - 1 0 "- - I

a t

a

28,8 m3/h

vousavc : entrainez 25kg/mn = ?tonne/h 60rn/s = ?km/h 2 4 t o n n d h= ? k g / s2 1 6)b,bo )

1,s )

ll la denire virgule. serait fop donnebeaucoup de chitfres : Remarque La calculene le reprsente dixime chiffre kg/s:le dernier ridicule d'crire 6,66666I de milligrammeJ. M VALANCE L E C A R N E TO U R E G L = U RI

't0L rgle de lrois :

Type de questlon: un capteur-lransmtteur niveaudonneun signalde sortie de va|a5t99 4 20 mAquand niveau le varied 0 10 m. euel estle nivi'ausi le signal stde 14mA ? ce genrede question po! constammnt s pourtoutesles grandeurs converties on (4 standards 20 mA,3 15 PSt,2OO' 000mbar) 1 $Sn?!rr sont"dcals'le zrode la mesure correspond : pas ne !1nie^11gue cessignaux 0 mA,0PSl,ou0 mbarI Le truc consiste utiliser une reprsentation graphique c'est--dire un,.papier, un crayon un croquis et lutiliserdirectement calulette unerreur: le rsuitar une est sera certainement faux. ll vautmieuxcommencer un croquis. parVOIR REtt'tAROtJE 1 page 7 R Dessiner : (awc fhabirude, peut contenlr on s dimaginr atatigue l) ptus mais

0m4mA

10m 20mA

Cettereprsenlation l'information reprise chapitre de est au Transmeneurs maisil faut "d'chelles djremarquer notions les d'entre" "d'chelle sortie,. et de :

oE----r___

10 m --...-Jg16 mA__.-

-

4 rn

--

2o rnA

Pourle signalde sorlieles nombres utiliser dansles calculs sont oas les valeurs ne du signal

r'--"-'--U

Puisque "zro" 4 mA,20 mA surl'cfrelle le est reprsentent mA danslescalculs I6 (20' 4). La moiti l'chelle 12mA (12 - 4 = danslescalculs) 1/4 I mA (8 de esr le - 4 = 4 pourlescalculs), tc....d'ol'intrt faire croouis de un I Prparr une rgle de trois

I x511,

! On recherctre mtres, des par commencar la pleinechelle m (-l0m) en par 2 Diviser l'autre cfretle 16 mA) (ici par 5 Muhiplier la donne la quesrion - 4 = t 0 mA) de (14

10

PREL /IIIIAIRES

11

En givant les units,on vrifie,en 'simplifianfqu'il restedes m (c,estce que lbn cherche) 1o m -TF x l Q S = 5,25, Vrificalim immdiae: n sirant le croquis rsultat vientd'tre qui wr le trouv.

0m4mA

5m

7,5m

10m

14mA 6,25_ apparait meilleure m position les 7 m ou 8,7Sm qu,on en que auraitpu trouver en oubliant dcalage le d'chelle. Autre_ exemple mmecaptur-transmttur ci-dessus. niveau : que Le est de g m, combien mAdoit-ily avoiren sortie? de 0 l0m 20 mA16mAx 8 m 1 0m

ml z'o

21 On chercfre mA,on commence l'chelle mA par des en 2 On divisepar l'utrechell 3 la donne .1 o m A x 8 m= 1 2 , E m A -6 m Attention signaldal: + 4 mA 16,8 mA Vritication :

8 m

l0 rn 20 mA

1 6 , 6m A

Surle croquis I m correspond slgnal : un entre16 et 20 mA,les 12,gmA ne collent pas,c'estl qu'on rappelle + 4 mA, nouveau se de l.intrt croquis du Ichelle de 28 32 bar {remarquez si la velurnormale lonctionnement situeaux environs quo do se de 30 bar, lo fail dutiliset un chellerduitoautourde cotto valeurrond lo cagteur-transmetbut plus sensible). ntlement

de pression leclronique - 20 mA)a une (4 Pqr!|" {Oq]Eg; un capteur-transmnur1/ Ouelleest la valeurdu signalpourune pression 30 bar ? de Z Quelleest la pression le signalest 16 mA ? si

} M VAIIA]CE

. L OTR\FT OU REGLAJR .

ll

12 Rponses : 2a .f{ f 1112mA21 31 bt Aulre exemole:

i or

29

30 t2(sarc*;rtalall

!t t'6

t2br 2omA

50'c

150'c

200

I ooombar

1/ Quelleesl la.temprature le signalest g20 mbar ? si 2l/QJd est !e signalpour 90"c ?

'l00'c x 620mbar .c 77,5 800mbar + 5 0 dcalage des.c 127,5.c90'c _ 50'c 800mbarx 40 .c

820mbar - 200 mbar dcalage signal du

' 1 0 0c

r

320mbar + 200mbar dcahgedusiTnal 520mbar

La rglede trois est videmment plussimplesi la sortieest exprime pourcenrag en de variation. Exemple : 0m 10m

o%

F_{

1oo%

c'est--dire quand la valeurd'entrevarie du mini au maxi. la sorlivarie d 0 : 10O'/".

5m

15m100% 32bar

o%28bar 0%

100%

Celarevient dire4 mA,3 pSl ou 200mbar= @/. y" 20 mA,t5 PSIou 1 000mbar- 1OO La pleinechelle 100% est 't2

PREL|MT.| TFES

'13

[a demi-chelle 50 9 est Le quart d'chelleest 25% tc... Dans- cas,.le dcalagedu signal disparaitdes calculs. L'instrumentisls ge devra toutfoisretenirqu oolc corrspond 4 mA, 3 pSl, ou 200 mbar.Autrsmntdit, 0% le signalde sortie n'l pas nul (e signalde sortie st nul sulementsi l,alimeniation du capleur-transmefiour sa liaisonost coupe!). ou

varie de 0 10070, signalde sortievarielui auside tOUo le I Maisatntion, on putvoirdeux cas :

capt^u{-qT:qrgqqq qu'aux (Stalg9ur.me.su.re) variarions signat sorrie 20 du (4 de m 3 15Psl,200 1 000mbar) touts quand de faons, tout-va si la mesure bien,

Flemarque l'utillsation % s'applique : de aussi bien aux variations de l,entredu

9 _ r 2 3 4o 1 2 3 4

s 6 7 A 9 1 05 6 7 A 9 1 0

comme lesenregistreurs 20,30,... 1OO% sur lire10, q 1 2 3 4 . 5 6 7 A s 1 0 0 3 s 7 1 0 I

FONCTION LINEAIRE : Lorsqu'on : a

q 1 . ? 3 4 s 6 ? A s 1 0o 1 2 3 4 5 6 7 8 s l O On dit : "la relalionentrel'entre la sortiest linaire" "la sortieest linaire et ou avec l'entre'oule signalde sortieest proportionnella grandeur mesure. S io n a :

q 1 2 3 9 . s 6 7 'A 9 1 0 -r l--ri------ -r---!- --J I lo 3 5 7 1 0 ILa sortiest une tonction quadratique, est proportionnelle carrde I'entre lle au (c'slsouvent cas des dbits, le maisce n'estpas le seulcas de fonction non tinaire). Pourquoi dit-on'linaire" parceque la reprsentation ?: graphique la rlation de entre I'entre la sortiesst un lignedroite. et

s17l5l

t 4..|

a r 2 3 4 5 6 7 I 9rB.F M VINCE LE CARNET OU RGLAJF .

13

14 Pourune fonctlonquadraque, aurail on

8 1 ? 3 4 5

graphique un parabole. La reprsentation stLa fonction linaire est la lonction mathmarique plus utilise en msur6 et la rgulation. conentdonc de bien en connatre proprits. ll les Mathmatioue: la reprsntation graphique d'unedroitecorrespond la relation: s = k x e o k est uneconstante c'est--dir nombre un quelconqu maisconnu(oufacile connatre). Exemple:s=2xe (k=2) pour e Tracdu graphiquese donner : des valeurs et calctller s s ie = 0 s = 2 x 0 = 0 s ie = 1 s-2x'l =2 s ie = 2 s = 2 x 2 = 4 s ie = 3 s = 2 x 3 = 6 elc ... (1 Avecles couples ,2) (2,4) (3,6) etc...tracer ds points commela" bataille navale"g ! 1t-r

Remarquetousles graphiques : reprsntant relation une entredeuxgrandeurs sonl facile.s construire prendre pour une des grandeurs : l'initiative d'inventer valeurs des t calculr valeurs l'autre les de avecla relalion. Ouandil y a assezde points, tracerla courbe. Exemole :

e= ! e z

soil

n=frrxrt

pourrait renconlreren mesurede dbit (F) par pression Cenerelalion se (P) diffrentielle

PRELIMINAIRES 15

F=0 F =2 F=4 F=6

----> P = 0 ----> P = 1 ----> P = 4 ----> P = 9

P rsj

C'e:n ?^5 ?FUT ETR,E,-..?

"F M VAI.AAJCE . LE CAR\T OU REGLEUF.

15

16 Dcalage zro : du

lorsqu'il a dcalage zro,exemple y du :

o,m4mALa relations'critsous la lorme : g=kxe+b

6m20mA

b est aussiune constante. Ainsih relationene e en m 9t s en mA s,crit:

s=2xe+4 k =2 b=4( 2 = 1 6n a l S n l

Le point(0,0)n'estpas sur la droite +4 indique dcalage le +Les six grandeurs sont. qui intsr_itesen Francesont indiques pour permettre -- --' ici ra comprhension ventuelle vieilles de ni"". . Toutesces conversions sont d,ailleurs faciles retrouver avec p = h p g sauf les expressions S o il faut retenir: .l pSl = ur U pa 6 900 t L'inventeur est Evangelista sn Torricelli, hatie, 160g- 1647. 2 Le mercureest xtrmm.enr pratiquepour les mesuresde pression,nrais ir s,en est fait dans tes pays industriatissl il t;t;;-.;#,,ion tqrip".rri'ir.". egoutr, ooncdians rivires) l,alarme Ot les que " O*n','in ,r"g" st maintenant prohib. 48

PRESSION 49

N/mr Pa ll{/mr

N/mn, Mil/mr MPAt0-i

bar daN/cmI

lplcml mDatttm

To.a mmHg

mmCE

psi lb,/inl0.4015 t0:

t0r

l0.r

t . 0 r 9 r 6 0.986 7 923 0.750 062 1 , 09 7 r 6 I . 1 5 0 7 7 t 3 .l0.t .10.! .10.t 10., .l0-lr 0 . 1 9 76 l 9.869 23 0.750 9 062 1 , 0 1 7 t 6 1.450 377 t0r .10.

I N/nrmr I MN/mt ,l MPI bat ! dN/cml

lcr.10. 'r 0?|0 . 1

to

lg

0.40t5 t0' 0.40t 5 t0r0.d05 t

l0r

r . 0Ir 7 1 6 0.986 923 0,750 77 062 t , 0 t 97 1 6 r4,503.10! .t01

I mbaf

10..

10.t

I

r . 0 17 r 6 0.986 9 | 0 923 0.750 062 t 0 . 9 7r 6 r . 4 53 7 7l0.l

t0-i

l0,r

I tplcml

98.066 5 t0rl alnr

98.066 5 t0 _ r 10r.325 t0l

0,980 665 0.980 665 .10!

I

0.967 841 0.735 559 .l0rI

t0l

r 1 . 2 23 4

0.3937 10,

t0t 325 t0l

t.0r 3 25

1 . 0 12 5 r . 0 3 3 2 7 3 2101

760

5 to.3x2 t d . 6 9 9 5 0 0.4068 21 t0, t0. t r 3 . 5 9 50 r . 9 3 3 7 8 6 t0.rI 0.5354

I lor. I mm Hg

r33.32 4 0 . r 3 3 2 2 4 1 . 3 3 2 2 4 | . 3 3 3 2 4 3 2 3 2l0-l .l0_!

t0-r

r . 3 t 57 8 9 l0.r

I

I m mC

9.806 65

9.806 65 0,980 665 0,980 665 .t0.6 .10_l .l0-l

t0.

0.967 559 841 0.937 l0r .t0,1

| .42233 l0-r

0.393t 10.,0 27 . 6 8 |

1 psi I lb/rnl

4 696 6.894757 6.894757 6.894 757 6 8 . 9 45 7 7,030 696 6.804 596 5r . 7 1 9 2 7,030 7 !0? I Crr 1 0? . l0-r l0,l l0-r 2.4 909 l0r 2.{909 l0| 2.1909 t0.r 2.4909

2.5,r0 10,,

2.4583 10.!

r.8676

25.4

0.361 7 2 |0 . '

} M VAIJCE

qJ LE CARNET FrcLEUFI

50

Lesmoyens d'aiustaoe mesurage pression: en deCommepourtous ls inslruments mesurage sontprsents qui de dans le CARNET, "talonnage") juste, anciennement l'opration d'ajustag(miseau consiste : 1/ SIMULER : gn6rerla grandeur que l'appareilaura mesurer dans l'unitde (de fabrication prlrence avcun lluidepratique de l'air,de l'eau,de : l'huile, ...). 2|/MSURER: la grandeur prcis(s'il est fragile,ce n'est simule avec un appareil pas grave,a s pass l'atelier) AJUSTER : l'insument pourqu'ilfoumisse 3V une informatlon correspondantcelle prcis, de l'appareil c'est--dire certainnombre mbarou de mA un de qu'ilaurafallucalculer pralable. au jusqu'7 bar, au-del Simuler avec l'aircomprimde l'atlier uns presse, groupe un " poidsmorts"(page52) compressur une balance ou manomtrique dite Mesurer avac un manomtrs prcision disait"talon" "de vrification' (on de ou mais ces deux termes doiventtre rservs aux services olficiels), superbeappareil mcanique dont la prcision atteintt 0,06%.Les manomtres lectroniques, moins lragiles de moinsen moinscherssontencore plusprcis. apparsil qualit et Un de doit galement tre utilis pour msurerla sorlie du transmeneur lectronique ou pneumatique l'on va aiuster. que Ajuster c'est une aflaire de tournvissur les rglagesde "zro","d'chelle', ventuellsment "linarit". explications de Des sont donnes dans les notics des constructeurs, mmespour les manomtres, mais la pratique indispensable, est elle peut tre acquisepar apprentissag l'atelir. Ouandau calculdes milliampres ou desmillibars la sortie transmneur. CARNET REGLEUR faitoourcara du le DU est (rgle ois,page11) de

'

l'anention j'ai des ancirrns mtier: biensr,moi aussi pens"6talonnage du des mesures prssion'maisfalsons etforl, langage de un le !voir R2 page7 volue 50

SIMULER

MESURER

AJUSTER

A LIM ENTATION

toa2

r\

^o

3T1T LROUSSE : SIHULERfrir. n:rrrr une naL ad:..: ' i : _ i r ' : l o v c n , . 1u n e n : t s r : : ' : 'l( n: -: .ANE'i- AJ REGLEUFI I irirccirose qui ne l'.'st

i simuLet

UESURER AJUSlER

,-litrr-i^o.

rend re

. j u st e , } M VATAICE

adaPacr '

:)r

52 La balencemanomtrique ,dite poids morts est la foisun gnrateur pression de et un appareil mesurede prcision i 0,01%). de ( A piston:S=0,5cm2 B cylindre C & E plateaux recevant masses ne pas les ; oublierleurmasse. F masses; ellessont gradus dirsctement en bar ( Pression Uar= en $ )

-:--*lH 0

Doc.

K cabestan compress-eurmain du L piston gnrateur pression, fait, du de en la vis elle-mme BOURDON^ ; u corpsdu comprsseur R & S pointeau coupelle remplissage et de en liquide H

active piston du ,,G surface huite 'r I l'instrument laut qu'il duster

porratifs appareils comporranr gnrateur pression de le de ou !1,:ll.,t"de merveilleux prcision,, t,alimenrarion transmetteur t,afTichage signal du et du Ii"l,^9AT9T^9tr_e-cte de sortie pneumatiqu en

et enlectronique de quoiiu.ii ir-l;;";l ......

Dac.

SCANDUR

Remarque :

a consciencieux, veiller ce que personne e sousprtexteque I'indication lournie par I'instrument mesure, est dillrentede'!'tat du procd.Le de rgleu1doit d'abord tre absolumentcertainque !'tat du'procd ist effectivement diflrentde ce qu'indique l,in&rument de'mesue (ce contrle n'est pas toujours vident,it est quelqueloisncessire . d'improviser moyensde vrilicatian) des

Lorsqu'ona lait un

52

PRESSTON 53

Voir page 161

PRESSOSTATSLes appollationsen "stat" (pressostat, manostat,thorrnostat, dsiqnentdes ...) appareilsdclenchant contact une valeur pr6rglede la grandei.rr un meure.ce n sont pas des instuments de mesurage mais des appareils scurir, d'alarmeou de "Iout-Otr-Rien' de rgulationRessorl

S o uft l e l

a./-

CAS DU VIDE

Doc Georgin, page152 voir

comprise sntrao et la pression atmosphriqus s'appelle vlDE. le !? zonede pression c'est un domaine part,ls matriaux ont des comportment! y panibi.rliers, bien et sr,plus..l.vide pouss(proche zro)plus ls comportmts particuliers est de sont (ce qui d'ailleurs.justilie que les nationsportentaux laboratoires l,espace, l'intrt d genre"Spacelab"). on utilisindustriellement, particulier en dans I'agro-alimentaire, videsde prusen des pluspousss : pour les vidscouranls ces videsse mesurent av6c un appareillage spcial. trs les transmgneurs lectroniques conviennnt.

.I- M VAIINCE

.

t CAFINET J Rtr: A.jR

53

54

MANOM ETRES ELECTRON ES IOU .fBugg-gle contr.ainterpar La.-pression I'intermdiaire d'une membrane dformeune 6ice sur laquellesont jauges de contraintesassociesen pont de Wheatstone colles ou "diffuses",des (assmbleoe,connu, rsistances mesur dnolles) pour s d l'un . Uneleclronique prmetd'obtenir signalde sortib4 -20 mA. associe un Cellulecaoecitive La menbrane soumise la pression(parcontactdirectou par l'intermdiaire d'unehuile d profection) une das "pl4ues' d'uncondensatour st (pags ) . 144 Lesvariations pression de entrainent variations la capitdu condensateur des de . C.ristalde quarfde ;sonance ( la kqncde rsonnanc dun quare so mesureessz tilement en jr.rge der millions montres de qui numriques sonttebriqus chaque annl) .

La pression mesurer cr6e une compression cristalde qmru nrodiliant frquence du sa

Cerabar.. manorntr+transmetteur presslon .Le de . Compact avec sansindication ou locale LCD . Letransmetteur manomtre aiguille, baind'huile. sans ni

. Cellule ramique principe . capacitf . prcision % 0,2 68330 HUNINGUE . tenue exceptjonnelle 3 ruedu Rhin T 1 . g6 90 08 5 T l e x . 8 15 1 1 B 8 aux surpressions et Tlcopieur. 6948 02 pulsatlons. 89

Endress Hauser +

+ que la mesure

Endress Hauser +

54

TRANSilENEJRS

s

TRANSNETTEURSE ET TRANSMILes hommesou.les appareilsqui ont pour tche d'assurerle fonctionnement d,un proceoeIndustrieldoiventtre informsdu comportemnt ce procJ. de c,est_-dire qu'il faut.mesurer,sinon toutes les granders, au moins uelquesoiandeurs caractristiques ce procd; voir mhe se contenter capier i-vaiations oe de de cellesque l'on sait mesurer. Les hommespourraient put-trese contnterd'une indication sur place mais les appareils imposnt que l,information transmise jusqu'eux. soit ou en JlansfoS.er une grandeurcommera temprature ra pression, une information pouvant circuler dans des tuyaux,des cbles,des fibres'optiques par ondesradio ou est mare rflexions : - Rflexions sur les mesursindustrielles pour assurerI'asservissement : d,un grandeur, fautcommencer la msursr, ou ses efiets. il pa.r elie - Re,flexion l'aspect thrrique" ces technologies sur de qu'une qrandeur : comprendre pnyslqumenl puissetretraduit ne information concrte en quaii immtrielle, ne relve pas du simprebon sens, ir raut rorcer son esprii effectuer une gymnastique intellectuellec'est cela que nousappellerons ! l,aipectthorique . - Rflexion le lutur : l'volution la rgulalion, sur de c'est--dire fonctionnemenr du automatique procds production des de industrielle trs lie l'volution est des tecflniques mesurage de transmission. de st DEFINII-IONS: capteurs ' lransmetteurs:commeir est remarqu page7 (R3)dansresappareirs de mesurage y a gnralement partiecapteuret u-n grtietransmetteur. est il une e I souvenlrmportantde distinguer ces deux parties.L'appellation ces appareils de devraient. cpteur- transmetteur, tre maisc'elt un peu long ; en pratique est utilis il un seulde ces termes, tantsnlendu qu'uncpteur ne transmet qui rienn'intresse personn, plusqu'untransmetteur ne capterien ! pas qui dun.capteur y.a ra grandeur mesurer. mesure cenegrandeur ii La de varre l lItr!: o une vareur mini une valeurm-axi. est usuelde parleren pourcntag variation ll de : le mini esr 07", le maxi est 1oo%.La valeurde e pourcntage l,iniormation st ansmenrs. Pourtrecomprise les appareils par rcepteurs, cen-e information tre doit mise sous forme prciseappetesigt et,, |occurrenc;, tig;;i;; sortiedu en tansmeneur. Transmission: La signal sorliepeutavoirdes formes de trsditJrenres, aures : nrre 1/ un prsssion d'airmodule

mesure 0t.

signol 200 mbor

* - l

50t600 mbor

I

lootI OOO bor mr

standard = 3 15 PSI (- 208 t 030mbar) u.s

60 lectrique 2/ un courant

mesure ot signol 4 mA

50: 12mA

lo0r 20mA

ont d'aufiesstandards t utiliss: 1 '5 mA, 10 - 50 mA, 0 - 5 mA,0 - 20 mA,0 - 5OmA. par numriques, exemple avecdes indicateurs en 3 des signaux tension: utitiss 02Vpour2000points. ils. 4/ les signaux numriques: (on dit aussi sorties digita.les) sont relativement les d'emploi destine supplanter qu'ilssoient trs commodes maisle fait nouveux toutesles autresformesde transmission. pneumatique) provoqu.le a par d'airmodul(transmission La lransmission pression demandeun savoir-faire l'ntretien dont mcaniques dveloppement dtinstruments "rgleuren instrumentation" "instrumentiste rgleuf' ont ou particuiier. appellations Les de ncessaire, et il pourorigine svoirJaire, c'e!t pourquoi st intressant souvnt ce pnumatiques. des prendret'abord de connaissance la tectrnologie instruments

IE9-H.N9.p.EI.E-,,p.,F..S-.INS..T.RU-M.FN.IS,P-N.EUMAJTQ!J.E-qque lui port un grand nombre Cetle lechnologie malgr tout I'attachment est n trs ntteprts de vitessepour diverses et d'instrumentistes d'utilisateurs raisons: aux accessibles sagnaux sont de 1/ les puissants moyens l'informatique directement de n une lectriques, pneumatique conversion signalst ncessairs. peu parfois avec des distances compatibles entrane des 2/ La centralisation mesures par ir comprim la lransmissionpnumatiqueest Jorte consommatrico 3 D,une faon gnrale, l'instrumentalion pices mcaniques constituantl'appareil comme d'nergie : l'uiinage des I'utilisation.

tantpieumatiqus, vrins) (vannes automatiques, des actionneurs Maisla plupart possible. pastoujours production comprim Dansce cas il n'est d'air l'conomie la de par peu sensible construction pneumatique simple, y a des installations un matriel o qui lectronique est d'environnement, prfrable l'instrumntation ux conditions devrailfairela mmechosedansles mmesconditions.

60

TMISr/ETTAJRS

6l

puvent fournir: Leslments capteurs associs transmtteurs aux - un dplecement tubde Bourdon, czrpsule, soufflet ressort, ... + etc : - unoforor : souftlt mmbran, etc... seul,tubede Bourdon,Remarque : les lubas de Bourdon sont utiliss dans certains appareils pour le qu'ils lournissent(tubes en C, hlicoldes, spirales)et dans d'autreg dplacement appareils,pour la lorce qu'ils fournissent(tub en C seulement): la torce exercar pour mainteniren position l'extrmit lube quand la pressionaugmnte,est du proportionnlle la pression. I'extrmit libre,c'est son dplacement est qui est Si proportionnl la pression. de Les membranssont aussi utilises deux fapns,dans le cas du dplacement, n'est plus proporlionnel la celui-cidsvre tre trs petit, sinon le dplacement pression.

PNEUMATIOUE DETECTION AMPLIFICATION et Syrtme buse . palette prmtde transformer trs faiblesdplacements Le systme buse-palette de pression. en d'importantes variations de par un orificede luite (la buse)plus ou moinsobturpar la ll est constitu proximit (la d'uneplaquette palette). Une restriction de diamtreplus plit que celui de la buse fait que I'alimentation peut pas compnser fuile,donc la pression la avantla buse ne (P6) varie avec I'importanca la fuile, c'est--dire de avec l'cartement la de palette = epsilon) (e . Ouandla palette lermela buse (e = 0), la fuitest nulle,Pp prendla valeurde I'alimentation bar. : 1,4 ,, = O, diamtre avec un cartement faiue ( e i La fuitemaximale obtenuo est la de de la buse) ;au del de ct cartement, fuits est limitepar la surface plus. sortie la buse,la distance n'intsrvient d P6 La pression ne peut pas descndre zro car il n'y auraitplus de fuiteI d'ole choixd'un signal d=l : 3 - 15 PSI ou 200 - 1 000mbar! l'volution la pression de de Commel'indique courbede la page suivante la buseen fonction la distance n'estpas linaire : de buse- palette

r le dcalage t conserv (4 a sur les signauxlectriques mA) car il prsente l'avantage consid6rable entre0 mA = absencs signalet de d'lnlroduire distinction une @/"= 4 mA = signalexiste, est sa vajeur plusbasse. il la+ M vAl-ANc - LE c,eFNT cGLRJRoua l

62

( 1 , .I s ) r

"restriction" Al irncntiltio

t,{),2dl -

l l IPb

ve rb u t i l i s a t i o n buse restri ction 2 0,5 d

0 6

si d =

I fiEn

1 e maxi = i i m n

0,I

o,2

0,3

0,4

(nm)

Le systme buse- palene putpas treutilis ne seul: a) parcequ'iln'estpas "linair6" b) parce que la prssionde buse dpend de la pressiond'alimentation comme l'indique courbeen pointills la correspondant une alimntation 1,2 bar. de c) parcqu les dbits travers buseou la restriction lrop faibles pourque les la sont variations pression fassentrapidemnt de se dans l'enregistreur le rgulateur ou plac distance. d'air pour la transmission la oression de Ellq : dlivrersuffisamment module aux appareils aval en Relais fuitcontinu tranglement) (ou consommation200 1000mg/s(0,5 3 ms/h : TpN) la membraneM et le ressort R travaillentensemblepour donnr aux clapts un proportionnel la pression dplacement buse. La chambro4 reoitla pression d'alimentation. chambre est I'atmosphre. pression iortie Ps, de la La 2 La de chambre peutdoncvarierde 0 1.4bar. 3

HpLais..dlampli.lieti.qn .de.dhil...i

/r ltrod f,rJ.ltctr

I

" "i":"",:::,.t rL raNrrlior E^.r

2I

li

Relais luilediscontinus contre-raction (ou interne) Consommalion mg/s (:0,1 m3/h : 50 TpN)

62

TMNSTCTTAJRS

69

--+

I,il

at

Dansce relaison n mesurepas sulement pression buse (membrane mais la de M1) aussila pression sortie(membrane de M2). c'est la diffrence entre ces deux pressions commande clapets.si les deux qui les pressions sont 6gales,il n'y a pas de fuite et pas de consommation d'ir. si la.pression buse augmente, l'ensemble deux membranes ds descend, passage le vers l'atmosphre reste ferm mais le passaged'alimentaon s'ouvre : p" auimente ; lorsqu'elle de nouveaugale p6, les membranes est reprnnent leui poiltion, te passage d'alimentation reterm. la pression est si busediminue, l,ensembl deux des membranesse soulve :P5diminue : iorsqu'elleest de nouveaugale p6, le passage l'atmosphre referme. se Relaistiroir-t--

tJ--t

l l

et d'arnplilication. Dplacement quelqus de diximes de millimtres. consommation rgimepermanenisemblable eiledes relais en ' fuite continuemais plus forte en transiloire.

l* Runiles lonclions dtection de

.r-ra vall.JcE

- LE C F\ar J ncLE'JR-

q,

64

Scisre. de..B.rincip ei.'un..tr.ansmnsr*..heta!.cp-.d-e*!q.resCe sma est galement utilispour des appareils hydrauliques. a permis(il permi ll toujour-s) .construction la particulirement des instrumnts robusteset liables qui marqurent Mesure et la Rgulation la pendantune grande partie du indusielle vingtime sicle.

Thorie(explication schma): du La bafance en 6quilibre Fxlr =RxlZavecR= P6 (pressrbn est si nodute\1x surface du t. soutflet d'oPm = 51S-fu soitPm= k x F La pression modulePm est une fonc{ion (k quandl1 et 12 linaire st une constante ont tfixes) la forcefournie l'lment par de capteur. pas nullelorsque paltt dqlage,ce dispositif peut La pression busen'tant la st ne pas dliwerun signal vrai zro. Un ressortprmetd'amener dcalage 200 mbar. le

I , 4 b .l'-

Equation d'{uilibre: F x 11= P6 x S x12 - F,"".o n

Xlz

rm=rxE-re+ Frxi;= dcalage choisi: 200mbar 3= tr" ( gainde l'amplificarion mcanique ) r S=d'otr l'quationlinaire :lr 1

t.

t^

Pm = c.F + 200 mbar

64

TRANSTTTBJFS

6

ce basepourcomprandre qu'estun simpleest une excellente ce sma mcaniqueappareits numerrque ,t';i;-*J leclronique, lsemule de la boude'

'"' 0".'.Y".t!T"-..:,:::L',",':,;p:lf:,,I?'o1lS ( pneumatique' ;fi:li#"t:T#ilr"n,a" so.it-ieui'tctrnologi'e d.une boucte o"'eg-"itiil'lue.lque

D t i n i t i o n : L o r s q u . u n s y s t m e s t a s t r e i n t d on dit r U n ce3 o l t i e ' qeste s t u n e cette fonction,| i v r e que e ' systme u i prciseoe r'end!;l'"irrt""nt fonction asservi. pour dlivrerun signal conu. .de forces, -est Exemple: un transmtreur barance reoil' c'est un systrnassewr' p.opon,onn"i io' q''it pneumatique (F) produitedans le souffletou sur la - Le signal l'entredu.systme-est11j.9:f mesuree' par de membran mesure, la pression - Le signalde sortieest la pressionmodule(Pt1) proportionnerre pm ra fonc*ion - La sortieest un fonctionde r,entre = kF. C,est DE FONCTION TRANSFERT Lerapportentrs|asortiest|.entred.unsystmeasservigstappe||onctio ' transfert de ce sYsteme exemPle: Pt=kF ' sorlie Pm enlree r est uneconstante' Danscet ",etpt",-t" lonaionde translert DE BOUCLE REACTION dont on riniecte amplilicateur un disposirif on obtenirun asservissement' ulilise Pour raction tEenrde Par i";;" l'ntre une boucle decoPAEArson a I iloedta! ion

L | m e n t d e c o m p a r a i s o n e x c u t | a s o u s t r a c t i o l Poure . .omparer'il| d e r a c t s i g n a laut d-nature oifianie' n t r les e t | eest convertie -p"it"tpr" L'entreet la sortie p"uu"-i-t'" t'piettion d6 sorti l'uneou l'",r", Ji"tL-"' convortir

ilt,,ja;Hr:l

et de t'quation la ane d'action ,". s.e en dtermine crivant

f Oqu.rionde la boucle de radion'

} M VAANCE

- LE CAFNETDU RG-ruR '

65

66 EXEMPLE D'UNSYSTEME OELIVRANT UNE SORTIEPROPORTIONNELLE L'ENTREE:

1. Chalno d'ection :

lre qudon s = A(e - sJ

2. Bouclc dc raction :

2me quaion.'= t en rempbant par3avateur .lre quaton s' la devient s=A(e_6s)I

d b s = o " - fAs G-+s=Ae

'ffiy-r""

*-o"

=FG

e

Dans systmes ler asservis, gah A de ramp[ficdeuestgra^d. exempleI @0 par le : I c-5

t J#t#

e

oulbnrcirque + c elt por.r A dlrfr$r A det 'F0

AG

t - Gc a a r O

66

TnANSTTE'JRS

a

Cscllrsh:une 1/ pourobtenir tonction transfert une de fuale G, il fautplacer raction l/G fuale (0,5). (par 2), l/G 2/ si G estuneconstante exemple "e" estaussiuneconstante "s' pourobtenir proportionnel il tautqu la raction soit elle' s' Donc proportionnelle mme s.

.ENHNAIFAT..I9NLa fonction F, de la chane de raction pourratre une fonctionmathmatique quelconque; par exemple,une driv ou une intgrale; y a touiours thormo l il suivanl: transfertde la chanede raction

K J H

I

"Schcmrtic

Diegrrms of | 3A d p Ccll Trrnsmitter

T@EBi * - o ,i . o d e I ' p o q u e d e s p r e m i e r s l 3 A ! ( = 1 9 5 0 ) - C o l l e c t i o n d e I ' a u c e u r .

+ ravAJtrc

LE CARIT CU RCLBJR.

67

68

Les non - linarits possibles ne puvent provenir que de l,lmentcapteur (conversion pression mesureren une forca). Ces appareils comportent pas de rglagede linarit. ne Le ctrangement d'chelle mesureest obrenupar dplacement pivot O lrapporr de du l! Pour faciliter ctte. opration et obtenir une plage tendue de rglages, le! transmottours sont gnralement doubllviers. put tre modifie 1 10. Ainsiun transmeneur L'chelle de pouvant mesurer 0 de 20 bar pourra tre utilis pour mesurerde 0 2 bar. On dit le 'Rangeabilil.est de 10/1 .

mesure Q IE6'11-el-5Snl--'Zo -----tI moxl I I I

20 bar doombor2 bar

lEE]]t] mlnl

mesure 0

Cene plagede rglageest parfoismentionn6e la plaquesignaltique I'appareil sur de par la notationquivoque chelle2 - 20 6ar : Un dcalage l'originede l'chelleput tre obtenupar adjonc{ion de d'un ressort agissanten prconainte l'lment de captur. Le dcahgeest utilispour les mesuresde niveaupar P. ll p6ut galem.ent permenre une rgulation prcise autour d'un point de loflctronnemenl clonn. qx.emple Rgulation : d'unepression voisinage 27 bar. Capteur pression au de de chelle - 30 bar max.rglsur 5 bar pleine 0 elle, dcal 25 bar. de25 bd

30 bar 1 000 nar

0

Le dcalage6st limit par la chargemaximdedmissible de l'lment cpteur.

68

TMNSTTTAJRS Plvcr du lliou d'luillbrogrFlou d'qulllbrcgr

Rglo9r nricrontrlquo d. l'at.rdu. d'ichrlb

l{iconl rnrr v tto.l.f

Bea. at po l.tt. Aapllflcorrur trlolr )do raitcllott

tattt . orrfflol t. l'iatirhur grond) Yonar pour tal.Gllon d. lo gonarr

9logr rrtrrnr du riroSo'ti' Ienrbronr houia paatt lo

Alimcntotioa

f liqu de f ccr T igrr d'ortloge dlr mnrlronor

I t ,4< VIcmbrqnot d'ronchir

rr

Icobronc boaa prat aio

Fluldr oarortlrrrurVonnr mcmbrcno

-'

' , L om c r f l c r i b l c r v a r l i c ol a a

L ignc dc flox i on

F lo'

dc loccr

Riglogo dr l'onrortlrrrmrnl

(ou " quilibre de fl s,est construitaussi des transmetteurs dplacement de entrele dplacem_ent la mouvementsl,dans ces appareilsil y avaitasservissement fourniun dplacement cptur cas, l'lment paleneet la piessionde srtie.Dani ce Les + h la raaio (soufflet rssort)opposs un autre dplacement. non - linarits prises on compte par provenanl de t'amplification mcaniquen. sont -pas prws. taient de des l'asservissement, Tglages linarits'

} M VAIJIICE

. LE C RNET OU RGLSJR

69

70

L'INSTRUMENTATION ELECTRONIQUE (4 numriouel

20 mA et

Comme a t remarqu il .R4 page.2. la technologig matriel qu numrique appartient domaineri_s.gen6r t,dtectnique au o'e mais ra diff6rence entre leg 'enarogiquer' insrrumnb 1fu, q "i t iit"nts .numriquer- (cfriffres; esr tllement qu'il importante seraconsi-d_r plusieures familles dlsdnaes ia r6guladon t :

le plus gnral .

*l^os ue._dans ''f !lf191ic,9_' p iq '" taue' orma6;;,; ; iJ Trf r_, tr qal , rsurion numrique'raranJisli"Jirii oaroes oo :gglg_ !4 rmpursio.rs reprsentanr nombres deset , tienitr , te moiang rdii'i , r" "."

ra pneurnatique dcrite. dans res pagesprcdentes -En mesurage, transmission s'applique. presque exclusivemenioes.cpreurs a orrvrant dplacemenr une un ou torcerprsanratifs ra grandeur de mesuroe.-s-pteurs ;6;rii:"oli uiri.o" ianr,

tr6transmise ti. ii, o" l" .u-, rsutation.. t,ihsirumenratin Avec roniquq-i*i.iirii'r" ,onr lPul,g d. considrablementacques,les objectifs ar.rssi : ' augmntef diversit appareils ra des mesurant grandeurs les industrielles - augmentgr leursperformances, 'obtenirdessignaux cornpatibres respuissants avec rnoyens |inforrnatique, de - et mme le llmatique. de

refrobrme aJirn-tioi; " ets apJfrfi'r'lli" roro !L.._d_":lnai:"teurs, en unepression. modur.e, d'air, pouvant

A ce niveau.ir n'est prus d'avoir une comprte -question de lonctionnemenr... ta ionctn qrriri",rt "i*rii". connaissance c'esr

ll flut aavoirce qul ene,ce qur sort, mair entrerer deur r,rrnage 'oe d,une pulsque'ra rparation t'insirument, r" e3tpossiue,ne peutboiteest ,ri :uftisatp re ,aite que te pr

.onsrrudeur ruimme triuutarr hd;;;L'Jiirlir our est oJ ur*, aussivrifier rononn-e-nrc"i-aparSirrdfi,qusti re o" ;3:"'|r:;;ffilur

70

TR^I.ISTTTzuRS

n

La'mise au juste"ou 'mise l'chelle'se lait commeil est indiqupage 91. La plupart d'e ces instrumentssont deux fils. Le transmetteurst alimentpar la continu' d'alimentation extrieur tn;io (12 55 V) fourniepar un sous ensemble du courantest le signal(4 20 mA). l'intensit put tre choisieentre 12 st qulletensiond'alimentation n'importe Gnralement, 'charge' (rsistcetotale de la ligne, en 55 V (voir notice ds l'instrument)mais la en ohmsi que supportol transmtleurdpend du niveau d'alimentation volts : par O exemple2 5OO avec 55 V et seulement500 O avec 20 V. Ced est indiqudans la notice. 4 du Mesure sional - 20 mA : ce on Pourune mesurde courant, ponsenaturellement un ampremtre, n'9stpag sa numrique, prcision solution: si ce n'est pas un appareil la forcement meilleure est Mesureravec un voltmtre moins6vident,mais insutfisante. sera probablement prliminaires). prfrable. (Voir U = Rl dansles souvent de (0,1%) dornla valeurseravrifie temps de ll faut biensr une r$sistance prcision en temps. : de Exemoles montage

mi | | iYoltt

o%PRESStOn

5boirnl

u"t 50*12mA

looz rbor, (t uea) tgol2OmA 20.nV

SIGNAL

I

r

l

1 0 2 r m C EI l 0 k P r l 0

} M VAIJI.}CE - LE CARNETOU RGLBJR .

71

72 Contrlede fonctionnement : L'ajustage ds.transmieurs lectroniques de plus en plus simple, cone,il est par sora souvent demand contrle fonctionnement un du conlirmant l'exactitudo la de valeur (contrle site). indique sur putprendre lormes des trsdiffrentes suivant l'imponance la me$rr, de 9e contrle l'implantation l'instrument, de l'quipement contrle de donton dispose, qualifrcation la qui du personnel va l'eftectuer, proximitde l'atlierd'lnstrumentatin bien la et paramtres apparaltront l'tude chaque d'aues qui de cas. ll seraitsouhaitable soitjoint la ficfrede I'insument que (lorsqu'elle existset qu'elle est utilise, qui n'estpas le cas gnral) ptitdescripril la mthode ge un pi6vue de pourle contrle sontonctionnemont de priodique renduimmdiat un par ou ; contrle doulesur la validit6 l'information de Cetteremarque biensr,valable pourtouslesinstruments mesure. 6st de Exemple pourun contrle : rapide, serait il qui, indiqu appareils dansle mme les sectur,mesurent peu prs la mme chose, l,emplacment (ventuel) d,un . possible branchement pourun appareil contrle dansle cas du remplacement de et, de l'appar.eil douteux, taonde procder la (passage manuel tel autmatisme, en de couper ligne telendroit, la ...) Roaration : La recherche sous-ensemble dfaut fait par substitution du en se par (remplacemenr un ulredonton est srdu lonclionnement). treprudnt ll taut dansl'utilisation de cettemthod6, exemplevrifier ligned'alimentation de "griller' par : la avant tousles sous-ensembles disponibles !

nologe interm i diair e) ppalgils-,Eies(tech Transmeneur {4 - 20 mA)assist microoroesseur analogjque oar A fintrieur corpsde mesuresont placsdiverscapteurs prnnnt compre du qui en (microprocsssur) atfetsd6 la temprature, la pression les de statique, Ce corpsde ... msureest prprogramm usineet les "miss l'ctrelle" font distance en so depuis quel pointde la ligne. n'importe Grce la stabilitet la prcision des caractristiquss stocksssous la forme 'talon'pourajuster numrique n'estplus ncessaire il d'appliquer pression une le lran,smne_ur, opralion des simulations signaux cene et de (pourrglerles alrmes ou vrilier lonctionnement I'asservissement) le peuve-nt de tre'iaites d-epuis conforlde lela salle de commande ! (ertrait d'undocumnt Honeywll)

t AUTO ne doit pas produire 'en de variation de la sortie. Si c'est le cas, la remise 6tat est indispensable. AUTO/MANU: la sortie doit prendre immdiatement valeur aflie par la la commandemanuelle.

: ..e...narticu.fi ..r..

certainsrfuulateurscomportent des dispositils permettant transferts spciaux ls sans--coups. Le.passage MANU---> AUTOavec Mesure Consign alors possible r est sans variation brutal la sortiemaisseulement le rguleur boud sur lui-mme de si est (ouen rgulation). Ccipeuttreobtenu,par exemple avecune suppression provisoire la de tonction La sortivarielenternent l'action l,intgrale la mesure, P. sous de et boucle la sortie, sur reioint doucemnt consigne. la

Pour que le passage AUTO --> MANUse fasse sans-coups,il suffitque la sortiede la commandoMANU soit gale la sortie Y du rgulateur AUTO. Ce qui est en obtenu en o.bligeant comm.MANU suivrela valeurde y (seulement uro, la sur videmment !).

La fonction drive Dfinition: la driven un pointd'unefonction temgs,est la vitessde variation du de cttefonclionen c point..

h drive la lonction tempsx de du .dx

s'ecrn af

t , en rgulation s'exprime 7o en ,

^ f comme * fr l..a Jt (En)

x er+

sont dos symboles d'oprations mathmatiques

188

189 RGULATEUR

.tracrla tangntgen cs Point

aroite.: de la .msurrpnte cstte frau exemole: tangente pointA , la droiteva de 19% 41% en 2 mn 61=41 -19=22T" t=2mn oJ = ZztZ= 11yopar mn ^t

S = r rz .lrna u p o i a 't $ = $ = o n a u p o i c :t l 3 # " = = ' $ = t o " z " / t n n

du au exercic: calculerles drives point A , B et C de la fonction tempscidessous:

0

I

t (I'III)

A S=o

f=o9/"-= -

t

S=-co

0 par chosec'estencore 0 divis quelque par contrediviseroar un nombretrs oelil (ft-it') c'stmultiplir comme0,00001 (1 oarl'inverse 0 000)et a donneun nombre grand. trs ( - estle symbole infini de )I

C

: Orivsdrclchehn

J. M VALANCE

LE CARNET OU FGLEUR

189

190T(q/o)

t(nn)

La drived'un chelon( 0 , " , 0 ) est une fonctionmathmatique complique connu sousl'appellation Ionction de DIRAC".

" n o ,$ = o , e n r # = - , " n c: $ =o ,e n D , * = - Bd'ole graphique :

1(En)

Dans la pratique,l'infini ( oo ) ne dpasse pas 1,4 bar ou quelques dizaines mA ! de

Drive.d'ung fonction lin?ire :

x(o/o

3020 t0

3

l(ttur)

Reprsentation oraohique des.!'ariatio0s la dfive de :

190

I91 NGU.ATEUR

@ RgulateurP+l+D aux D Lalonction s'ajoute deuxautres not en Ta : coefficlentde dosage de la d&ive' il s'exprime mn (quelqufois Tv)

dr tff rKp(x-w) Jtx-wl + Kp.rd{$JryI Y=Yo

K p . r.a ' * ' # #* Y =Y s* a K p x F , I t d r + K p . t #le crindiqueque la drivernodifie gain. maisce n'estpastoujoursle cas. en thorie, o = 1*

c. souvent cofficient P Un d'un : RemarqueDansl'quation rgulateur + | + D apparait

de Vrification Td: de il La drived'une rampetant un constanle, est commode gnrerune ramp mesure. sur l'entre

yry

gain par intgrale limin T1 plusgrandque 50 mn (ou 0 Repimn)..Le est L lonction le seulment sensde la variation. change Direa ou Inverse Kp putfa qubonque. P un consiste utiliser rgulatzur + | la Pourgnrer une rame,la mthode plussimple intgrantun 6chelon.

ni La pente (volution trop lente, ni trop rapide) par est rglable : de . l'arnplitud l'cart(X - W) gainKp . le .Ti en P+D en le passant AUTO sur La pointede DIRACpeul tre limine le rgulatarr seulement aprsl'chelon.

.t- M VAI.ANCE . LE CAFNTOU FGI-ELN.

191

192

ldaielJaliem:

.aee,tltcer'r.re

pXoRre.Lbci c.jt..

- afficherle T6 vrifier, - faire un chelonsur l'enfe du rgulateur P+l - enregiser sortiede P+D la - taireTd = 0 - mesurrle.tempsque met la sortiepour retrouver valeurqu'elle la = 0. Ce temps doit tre gal au T6 avait au momnt o on a fait T6 quel que soit le gain et en affichquel que soit la pentede la rampe, Directcommeen Inverse.Schma:

t

192

PROCD 195

Fnoqdun la le Normalenrent trmeprocd dsigne mthOde suivrepourobtenir rsuliat anecle teme anglaisiprccess' brd de fabrietiott'd'unprduit), ais par analogie a que pr d1nstal6tion l rgulateur dsigent procqd.lanartie lsgensde rguldion dfinition : notre db pouimission conduire automatiquement, d et Procd : lout ce qui se touve entre I'eotrg-deJ3cliqmetJ[ la sgidll-capleuL' la grandeur r91er. lransmetteur ms{rftnt en Etudedu orocri vue de la rculation 1.@:FOUA!rJ

r,xi

!

;

,

de des Schma el : circr.llation fluidec Schmafonctionnel : circulation I'infoIm$.tion et pour le choix du transmettur son et Pour le choix de I'actionneur son implantation, dtails(les dansles moindres le de il imgantation, est indispensable conaitre procd de du , ei 'rnais,t,tu:de'di tprieiOi pirysiques chimiques produit les caractristiques la tuyaderie'...) tudier,con:f_e11-Uqe proc peftJrbatiorrs

gxfndf : Sch6rna fmcrionnd lour duaoh q)+.1 'f{

!c

o'd! 'CJ li

o .-tl{

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ol{ '-l N

E

o ( o EOor]

|t|+J rr'-l

o'!

>bl ar!

+l O{

Vanne fuef

Tempratute ptoduit

Question: mtfe sousformed'un schmafonctionnel procd"niveau,, le ci-dessousdbit d'entte

n l veati

Bpp.ne:dbit dtentre

Vanne dbit de sorie

jusqu'o Remarquer put allerla ditfrence entrolos schmas I,ENTREE : sur le schma tonctionnel la commande sortiesur le scfrma est de rel. 2. Roonsedu orocd Pourtudier le comportement d'un rgulateur, nous avonsprovoqudes variationsde I'ente X et cbsenr qui se passaitsur la sortiey ( page179) ce 196

.v_tguTateut

197 PmmmmmmmmD

d'un procd,il iaut provoquerdes variations De mme pour tudierle comportement "rponse'du procd,Cest-direles variations la sonie. d d'entreet analyserla Attention: - Entreprocd= sortiergulateur - Sortieprocd= entrergulateur mais Donc il est commods d'observerle procddepuis le rgulateur, MANU. SUR REGULATEUR POSTnON QlR9 Si le rgulateurest sur AUTO.,la boucle est boucleet la rponsedu globalde la rgulation! procdlisparait dns le forrctionnement 3 . :\'/

trouve de lui-mmeune nouvelleposition Si un procd la suite d'une perturbation stable". que c'est un proced'naturellement on d'quilibre, dit pour relrouvr une nouvslle procJa besoind'une actionXtrioure Par contrsi le 'naturellment instabl". position d'quilibre, dit qu'ilest on il et Pour illustrer ces notionsd'quilibre d stabilit, faut imaginerl'qgiliblgd'une billedans.ou SIJLun bol.STABLE\"/ INSTABLE La bille a trouv "naturellemenE" n o u v e l l e p o si t i o n d ' q u i l i b r e une

(-

a\

La biLle ne Erouvera pas "naurellemen" une nouvelle position d' qui I ibre. )

du un esl exemple Dansun four o la temprature en quilibre, petiteaugmntation : qui limitede temprature va entraneilne augmentation OOOif combustible Oe 'stabiliser' une valeur plus leve.De mme,aprs une petitediminution du 'stabiliser' une valeurplus taible.Ce procd6est la va combustible, temp6ratur tturellementsta e. la esl de Noterl'utilistion 'petite' : si la pfturbation trs importante, bille sort du bol ...! mmeptite conig, une augmentation Aulre exemole: Dans le 'niveau' de l'exercice par du pas compnse la mmeaugmentation dbit si du dbitae-artie, ellesn'est d'entro(lion extriarre) entraneraune baisserguliredu niveauiusqu' ce que instabl. le bac soit vije : ce proc6dest nturllment

.F M VAI.ANCE

. LE CAiIET OU RG.AJR .

197

198 4. Obtention des roonses des procds ;

importantes, c'esl I'oprateur' aura la responsabilit qul !r_l !?. installations. provoquer vadation le.signalde coftmandede factionnaur-dariaiion de une sur sur la commande manueile) re rre-durgreurest d'observe;-pb';-inr", ,t ; chronomtrer, enregistrer, variation-s h mesure). ou les de

zl U-

+-l-J-

proc.NaE. Stable

,T-

proc,Nat.InstabIe

5. ludedes rponses des prods naturellement stables:

.rpcnp.....d.u...Ip.r.mi.r..p.r.C..r..ll:Vawr-

Y(t)

(rr...) exglication math, page 253

c'estla rponse idale : prmet d'esprer rguration une parfaite cefle que, et TF^.q-ri biensr, ne rencontre on iamals. pour formes rponses procds de des F!:::n de.rrrence toutesres aurres naturellemnt stables. commeun cercle connu on donne centre re rayon, rponse premier est si re et ra du ordre entiremenl est dlinie on connait si deux nombres :- le gain statiqueKs - la constant temps0 (thta) d

gain staliaue

du par il lgt9.5.,.le..gain.statique procM est re nombre requer faul murliprier ra variation l'enlre icjaYcar de ( l'onre l'aconneur polr obtenir varitlon sorrie de esr v) la 'e(aX puisque sortieest la mourr). la

'

oprateur, exploitant, fabricant, : prsonnes ... appartnant service au responsable de la produaion. 198

PRoo199^*i: :::.:. : . ^v.:.:.:

X - Ks

AY

d'ou

. . . i , . . . 1

: KS :-..:i:.:.: ' : : : : : : . :: : . . l r . . : . :

{ l

, .

glglnllg : le procd est "stabilis".La mesure (X) sst la valeur 587" en (valeursrelevessur les indicatsursen taadedu roulateur manuel ). On fait un variation sur la commandemanuelle,pr xemple, + 57o en passantde 47A" 5?/". AY = 5/" 'un cortaintemps' la valeur 6.4plo. La mesureaugmenteet stabiliseaprs AX=64o/o-58P/"=6/"

,r."F,

r"=!=r,z

Constnl de lemos est L constantede temps 0 ("thta") 16temps mis pour que la varialionde X atleigne math.pago 253) 63% de sa valeurfinale. (explication

le totalede X estde 6%. ci-avant, variation Dansl'exemde g srale temps pourquX varie de misAfl

frx6%-3,6/"sur au le Enclencher chronomtre momentde l'chelon Y et le dclencher quandX passe la valeur(58%+ 3,6%)= 61,6%.Le tempscomptest gal 0. te : Remarq.ue 0 6st appelconstan de tempscar sur un proc# du premierordre,ce des : temps st le mrnequelleque soit I'amplitud variations si les elons sur Y de les sont plus ou rnoinsimportants, variations X serontplus ou moinsimportantes mais0 rest6le mme.

LomnsJggense.:"stabiliser" Le temps de rponse 6st le temps ncessaire la mesure X pour la nouv6au.En thorie,l temps mis pour atteindre valeurfinaleest infini,mais en T pratique put stimerqu'aprs un tmpsT, la mesurea cessd'voluer. sera on en T d valeurapproximative 0 seraobtenu divisant de aggel'temps rponse..'Une gar 5.

l s =r Il 5 |

t ..m.9.r..t te..C.u..1.er..c.r.C.re...e.v9....Ig.mp In.cnpas immdiatement au La rponsest du prmisrordre mais elle n commenca 'tempsmon'. Le momentde l'chelon. tempsde retardt (tau)ost apgel

OU } M VA-ANCE . LE CARNET RECLzuR.

199

200

(^^)

Ro-onses re_lles Les rponses reilesrsssembrent prusou moins la rponse ci-avant, maii sont en fait des S plusou moinsgrononcs.

(^

sur ces rponses, fait une 'approximation, on c,est--dire |on cherche vareurs que des de 1 et de g qui donneraient courbedu premier une ordraavec t.rp. ,oi "..", proche la courbe de relle. 0f:!?fb3!!raleeid, : r.esr mesurentrere momentde r,cfrelon r momento ra er mesure commence varier.nsuite mesure temps ra du lusqu ce qui'iariation soittermine donnele tempsde rponse ; 0 estca.lorl T par e =l hoortanr : Pendant|observation d'une rponsede procd, ne doit pas y avoir il d'aueperturbation r'cfreron ( rarponse procd que ay du ay * aruc * Amachin,no permtpas de calculerK. 0 et ! , t ). C,estpourquoi la 200

PNOCD 1

prsnced'un op6rateursachantconduirele procden manuelest prsqu touiour indispensaUe.

Egnarqrs:K. connaissnt , 0 et I sousla lormeglivante'.si on lait expriments Lesoprateurs 'p'de plussw la vanne, y awa'' de plus la meswedans mineset il fan&a sr ... il se Le rglzurastucieux fait uneide attendr... sndes avanique la meswed&oile. 'F'W par de indiqu' t de Kr en divisant ta'et do 0 en divisant 5 le tmPs r6ponse de le estUensOr temps retard. par conduisent ptite3retoucheg Touteloisil faut 3e rappelerque les oprateurs une id6e comrnandes la fois,ce qui pan donner sowent sui plusieurs lmccessives grandeurs ercfies. rech des tausse on de d'un bon nregistremnt la meeure, Peut line Aooroximation : si on dispose de la appliquer mthode v. BRoIDA'

Lx/

l de 28Vo &/o de la variation X. Refever tmpst1 et t2 mis pouratteindre fs que la coue "1erordre+ tempsmort'la plusproche de a Monsieur BROIDA calcul6 cettecourberellea pourvalarrs : 1 T=2'8tr-1,82 0=5,5(te-tr) t AX se le Dansles deuxapproximations, gain statique calotle Pa5 6 . :

dont la rponse un chelonest une rarnpesont dils"intgteurs' Les procds '

de Internationale de Victor Broda (f) tait, entrs autre, Prsident la Fdration hommage ce grand J-M.V. et D.D. sont mus et fiers de rendre l'Automatique. qui et de ingnieur a bienvoulules honorer gaconfiance de son amili.J. M VALANCE . LE CARNET RGLEUR OU

201

20209019 :l = +

X (7o)

at (mn)

xemde : la msurealmente de 107o mn, a = 10 par elfrcient d'intgration : a "=Tr i-

Le coefficient d'int6gration compte I'amplitr.rde l'cfrelon un tint de de car, str, la penteest plusou moinsfortesi l.6cfrelon t importarfi. dst ntrele rnomnt l,cfielon de d len ps tr'o,tt t (*tau')est le tempsqui s,coule le mornont h mesure o commenoe voluer. Les .grandeurs et t 3ont sutfisantgs k pour calcrrlerles coefiicients-de rgulation, il ne teutpasoublle qu,une mais drciteet un tsnps nnn: J constituent approxirnation h r6ponse une de relle: a/

. 7. ldentificationde orocd:

chercher obtenirdes courbes rponse de prcises dans les conditions de lonclionnement plusdiverses, unopration'trs les est qui dlicate dcrit associer les automaticiens, instrumentistesls exploitants. les 6l C'ejt "l'identi.ticatign p|ogd", permet du elle d,tablir ,mod!e. procd, un du c,est.'dire un quation mathmatique la courbereprsentative dont rssemble la rponsa procd. duLe modleest plus ou moinsressemblant l Rponse procd du

D.indeleux, p.ag n'exig.enr gue la rponse roote rigodreusement'ienfiqLe du soit |a rpons procd (lespremiers du parcequ'llsn'ontquotrolsrqlaoes il et Td rel rglages Kp, Ko. et les.scondes_parce sonttdi$iour). Lapfioximation-le? + retard quieltes ordie est alors satistaisante, l'6tablissement modltrg ressemblant d'un tanl une opration complexe. trs8. ldentificationen automatioue : ctte mthoddue M. est du 'doigt' ==> rserveaux_ Dindeleux simpleet rapide,mais elle demande instrumentistes ayani une boneoratiouede la roulatlon ou accomoagns d'un ooraleurcapabte reprendffi d moment.

''l L'approximation er ordre avc.temps mort"fournitun rnod16 assezgrossierrnaisles P.l.D et los techniquesde rgulationnumriquedveioppes par M. 1gulateurs

ProcqC.$Jnatur.eltefl : lsnl slablQ.s

. stabiliser mesure la consigne la dsire . rgulateur AUTO.avec T1=!g, TC - Oot Kp , une valurau cfioix du rgleur en (le'doigt'fera choisirun K-.,-l donnedebons reultasgur une lnstalllon s e m b l a b l e) . . dtermination gainstatique ) : du (Ks

202

PROCo

- faireun celon consigne % u de - enregisirer rel6/ersur l'lndicateur ou

= x - W aprs srabilisation

' pompage'etrecheredu gaincritique (Kpc) Kp sur faire de petitsvariations la consigneen augmntant entre chaque - pour restraulourde la (les sontlalts en + et en nouvelcfrelon chelons d'exoloitation). consione enen oscillations. la de g critiqu'e Kpc eit la valeur Kp Quand mesure t_e- cJt c lo'. W

RJ-p.,,.t"t

___J("..",

--L_

-aL -\----w '

_f\R .c ." -)

__J(R. e.".) -u .=: ; r K p c 'b .:..:..

:

.r'.::::. t

ctitiqueKPc' puis lo et releverla p6riodet 9n minutesou en seconds relever- g.ain (par exemple: Kp = Kpc/4) de revenir uhe naler.rr Kp plus raisonnable des variations la Rernarque: il est hatite d'obsenrer gortiedu rgulatanr: l'amplitude de des 1399-6;V .t Kp bis plus grandeque I'amplitude variations la mesreX.' -r-M v^l-ArcE - LE C^$lEr 0u REGLAJF

203

204

8.2Rr.#.s..natpreltsment.i0qk$les :

, pas de recherche K3 qui n'existepas de . recfierchede Kpc comme indigueci-avant.

e llmillr:Lesmthodes d'essais prods en MANU. en AUTO., de ou expos6es dansce chapilre,donnentdee rguhats satisfaisants pour neul procde dix. Restele sdr qui dixime ne sera ni waimentstable,nl waimentinstabb'... dansce cas ne prs hsiter.. laire pppel aux comptences suprieurea lt y a des probles I d'i Y - Yo valeur , : frxe de Dggtlg|{eg-jgg3qfC poaidone la vanne,ll taut X * W, atesure dlft6rente la conelgne. ne putobtenlr varlatlona de On deg lmportantea la sur yanneayec dea cartaptltsque al le gain du r6gulateur grand (ou la bande est tropordmnde ptlte). Plur Kp estgrand,plueles carts - W peuvent petits,maisl'augmentation X e du gginestllmt le procd. par Surun pocd'1er ordre+ tenlpsmgrf/alqLe_dgggln estdonne : paf pdnatwellrnntrtebb:

f

1xe r "

. = a x r Il ' 7 - l*"= :""-:k .

procdneJrellrnefit Inrtebb : . .' KD

0.8T

Kp : gaindu rgulateur e : constante temps de du ft : gain statique procd I : ,"mps mort (proc6d. dlntgralion k : coeticient Instab.) l dd de ceevalanrs,le procdn6n pompage d'un procd naturellemnl stablea touml le6 ilgndg : La rponse lndlcallons suivantes : Ko= 9'6 0=2mn otrelle sera la valeurthoriqr" ;# l, g,,indu rgutatur ?

Kpmd

1(0)

propordonnelle' - ]$ - e,ere ou 'en bande :&

ffir

1 _ 6p - 15

210

211 RGrJr-ATror.l

A[eo]ien:

. Pr.emirementcette valeur de gain est calculepour une rponsedu 1'r : ordre + temps mort , c'estune approrimation de la rponse relle Le gain calcul risque de mettre la rgulationen pompage- En pralique,on essayeraprudemment moiti du la gain calcul(pourterminerpeut-tre double... a anive). au il une sur . .DeuljOenlgn! avant d'afficher un rgulateur, valeurcalcule, laut : tre sr que le repragedes valeurs sur le rgulateurest correcl. exemple : un rgulateurpeut donner un gain de 20 sur la PositionBP= 1Vh

2 . 4 A c t i o nP + l

(continue).I

Y= : L ' q u a t i o n d ' u n r { T u l a t e u r P + lY o + K p ( X - w )t f f. t ) / t X - W lA

rnontre:

d'avoir * Ys avec Y la 1/ que la lonctionintgrale donneau rgulateur possibilit X = W de fait Y 2l quela loncton intgrale varier tantque X est diffrente W si (page183 : la sortie seulement X = W). cessed'voluer Donc une rgulation P + | p-g9!-9!-!9$-g!19 stabiliseravec X = W : l'action de la est la l'intgrale d'obliger mesure rejoindre consigne. voluedans le temps.La vitesse Rglage: l'intgrale que la sortiedu rgulateur fait T1 d'volution -peut tre dose par le coeflicient (en mn), elle doit tre vitesse d'volution proci. du adapte-t "1erordre+ tempsmort"on aflichera : Pourun procd

frj=ol: ll faut diminuer peu le gain,la valeurlimitedevient un

eR l-e l-l; l laOn intgraturs. instables sont eux-mmes naturellement Les procds pourraatficher'. _

4 tri= T

2 . 5A c t i o n d r i v e de La lonctiondrivetient complede la vitessede variation la mesure.Elle par pas si la mesurevarie lenlemenl, contreelle donnede tortos n'intervient varieraoidement : variations la vannesi la mesure

} M VA.ANCE

. LE CARNET OU NGIAJR

2't 1

212

actiondrivelorte (les variations sont petites mais brusques)

actiondrivefaible (variations importantes mais lntes)

L'acliondrive est intressante les procdsprsentant temps mort sur un important.On peut introduirela drive progressivement, il thoriquement, faudraitafficher sur procis naturellement stablset instables, mais en pratique,la drivedes parasites la mesuredevientgnante ("-coups' la vanne)bien avantque de zur cettevaleursoit atteinte. 3 . PASSAGES / MANU. AUTO.FTAUTO. MANU. / Pour que ces oprations courantes n'apportenl pas de perturbations supplmentaires la rgulation, est bonde se rappeler il dans : = 1/ Pourpasser manu. auto.,il fautconsigne rnsUre = X) (W de Z Pourpasser auto. manu., fautque la commande de il manu.soit la valeur de la sortieauto.du r{Tulateur. que, s'il voil un cart,le rgulateur C_efrnpqlelIe,.. : dans le cas 1/ il est vident agiraimmJiatement. rgulateurs actuelssont quipsd'un Ouand Z, de nombreux qui disposilif obligela commande manuelle suivrela valeurde la sortieautomatique, qui permet transfert ce un sans-coups.4. MISEEN SERVICE D'UNE RGULATIoII

4.1 instructions de mise en service d'une boucle simole1/ faire un schmafonctionnel

i

i

pour retrouver Un croquisest souvnt indispensable pour ne pas un endroiten villeou en rase campagne, faire se perdredans un ddaled'automatismes, un premirs pr:aution. les deuxcas, croquisest la Dans ne pas partiravantde savoir il ,autallerI o

"naturellement " stable? Z Observation- proc1 : "nalurellemenf -procd instable ? (la suile lant prvuepour un procd stable,il faudrala modifier lgrement le procd inslable. si st 3 Conduite manu.: en N vrilierle fonctionnement la vanne(en commande de manu.avec l'aided'un collgue) (200mbar, mA) Al vrifier lonctionnement lransmeneur le du 4 le Cl la pompe, dbit.etc ... 212

Rcul-ATlot{ 2'|'3 n chctisie, conduitg de aux D/ amener mesure enviroos la consigne la d'unoprateur avecl'aide rnanuelle etc tmprature, : charge, de les Et relever conditions fonclionnement tre par changent la suite,les rfulagesdvront Si ces conditions 217). rnodifi& ( Page faire un 'chelon' sur la vanneen Ft la mesureest stabilis, MANU. cornmande I ChronomtreretT de la msur Gl du le vrifier sensd'aclion rgulalur d'Air,ou Olvre par a t droisi Fermepar Manque L'actionneur (l'abserrce signal de du pourdesraisons scurit de Manque d'Air pasprovoquer catastrophe). une ne comrnande doh il Pour choisirle sensd'actiondu rgulatzur, taut se poser la faut-ilque le signalde quostion: Si la mesure pourla retenir, I (Y) commande l ou J ?

sur il tenude la scurit, y a 99 chances 100pour : compte B.gm.afgUg quele rgulateur INVERSE. soit Hl afficfrer Kp='ll2 Kpthorique Tt=0 (ouTn)(ouTv)

Ta=o

Faireconsigne (W) = mosur (X),passeren AUTO. en 4 Tests etfectuer AUTO. : la et Faireune petitevatiationsur la consigne observercomment mesure rejointla consigne: Si la mesur rejoint la consigne sans dpassemnt,K p st la avant de rejoindre probablement trop petit,un lger dpassement un indiquent Kp trop des oscillations indiqueun Kp correct, onsigne grand. de Faire les variations consigneen plus et en moinsautourde la valeur souhaite l'exPloitant Par Aprs cfraqueretouchede Kp, vrifierpar'un chelonque le nouveau gain n'est pas trop lort. (unevoie pour d'un enregistreur es essaissont lacilitspar l'utilisation X, unevcie PourY). du de I Recherche coefficient drive(fa ott Tv) : avctempsmortimportant(20 s el plus). Sulornnt les procds sur observsrla msureet de T6, Augmenter faire une variation consigne, si la suoutla vanne: si la mesureest parasite, sorlieva s'agiter, la s vito. elle s'usra s{ritle rnouvemenl. v'ann continuer augmentersinon retour sur S Ta apporteune amlioration, une naleurdus fiaible.J- M VAIIAICE - LE CAFUIET OU REGLEUR

213

214

4.2/M!Se.*gq..p..ty.i.c.-o__dlsne_rg u_!s..tj.n .mir.teLes schmas(relet fonctionnel) sontceux de la page 208

. Pourla scurit, vanne la lermeparmanque d'air ( F M A ) :

Y 2 Vanrn : fennc

100 nbar out

. Sens d'actiondu rfuulateur de temprature quand la temprature il taut fermer : 1 (un peu)la vanne,doncdiminuer signalde commande le Y, X YJ = lnverse

. Le sommateur doitpas modifier sens,ni la valeur gainafficfr. ne ce de L'entre Ee seradonc affectedu signe+ et k2sera rglgal 1.

M!s..e..e.n...Lvi.e.dp-.1..b-o..qdp..T-e..m.e.;Danscefie phaseet tant que k1 n'estpas calcul, dbitde produit seulement le est indiqu, n'intervient dans la rgulation pas il (l'entre est neutralise le E1 ou sommateur by-pass). miseen service donccelled'unesimple est La est bouoe. Rglage !a chane de ouverte : Le rlede cet aulomatism de fairevarierle dbitde combustible prooortion est en du dbitde oroduit chauffer. Le dbitde combustible command la sortie du r{;ulateurde temprature, par est Y le dbit de produitst indiqupar X1. Pour comprendre rle de l'automatisme, le que imaginons la temprature bienstabilise. relevnousdonneY = 50%et soit Un Xf=60%. ll apparat une perturbationXlpasse 67"/o. temprature diminuer, : La va pourla ramener la consigne, sortiedu r{Tulateur la volueet stabilise nouveau 59/". Donc pourcorriger7"/o >qil a tallu 9"/ode Y. de Si ds l'apparition des 7% de plui sur le dbit, il apparatg"/ode plus sur y, la temprature changera peut tre pas ?! C'estdans cet espoirque le sommateur ne est ulilis. Gnralement grandeur la rglevariequandmme(le tempsde rponse la grandeur perturbatrice rar8ment mmeque le tempsde rponse la grandeur est la de rglage), pourra maisla variaon danscertain re trsannue. cas

214

RGU.ANON 215

4.3 M!.-o_..en...-e.ry!.cs*..d..1p-n._.r..gs.[elio-n..eg_c..ed..eassez Les deux montagesde la page 208 sont sous l'aspect thorique, semblables ils sont constilus : d'uneboucle volution'rapide' pilote(consign xterne)par un boude voluantplus lentement. La boucfe interne (la plus"rapide) sera mise en service et teste la premire(sur intrne). consigne

Aprscommuttion consigneextern,elle sera vue par la boucleprincipale sur partiedu procC. boude principale comm faisant devientune bouclesimple. La

peuttrefaitesur R2 partielle Unereprise MANU. en par qu'unerepriseen MANU.sur R1 limine deux rgulateurs, Remarquer les (si la boucleR1 contresi elle est faite sur R2, le rgulateur reste en service R1 lourne'bien, ce seraitdommage s'enpriver!) de

5 - C a s o ar t i c u l i e r s que vous devez mettreen servicene Si le schmafonctionnel la rgulation de pas dansce chapife,soyeztrs prudent, prrt il figure s'agir: - d'uneerreurde vofe part, - d'uneerreurde c,onceplion bureau du d'tuds, - d'unergulalion mullivariable. Dans ces trois cas, n'hsitezpas laire appel des complences (voirpage 204). suprieures

"F M VAIINCE

. LE CAFINETDU REGLA.]F

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216 6 - Rgulationnumrioue

,\CTILr\Nf Ufis

, :-)2,

t

( r--------'t

-----E-------i=-

-

l

\

ff

= l.E.S. Interface Entres Sorties prmettent raliser Dansun premier numriques de temps, technologies systmes les et des rgulations I et D trs perfectionnes. eux-mmes P, nsembles identifient Certains !' le procC, ... calorlent coetficients T1etT6 les mieux les Kp, adapts et s'enservent Ces amliorations mais ce ne sont que des technologiques sont trs apprciables, recopies mieux! ... d'appareils basssur les tecfrnologies tradionnelles, a encore il y comme montrent extraits le de : ces d'uneconfrence Monsieur DINDELEUX B.Q.O.: Roulation Qualitative Ootimale 'Le dveloppement thnotogies systmes en numriques impliqueune remise des et ause des concepts dassiquesde rgulationlis l'utilistion des tedtnologieset de I'instrumentati analogiqu on es. Depuisque lesltoniciens, puisautomaticiens ou s'intressent I'asseruissement proportionnel(P), la rgulationdes systmes,les algorithmesfonaions) de type Noponionnel et intgrcl (P.l), propoftionnel+ intgrcle + drive (P.l.D) turent et demeurent enre lesplus utiliss.

Que le rgleurs rassure: de lels appareils lui retirentpas son travail... au ne contraire, facilitant rgulation, lui donnent dveloppement en la ils considrable, qui ce un signiliebeaucoup d'activits les mesureset les actionnurs sur ! 216

217 RGULATION La simplicit et la ctmprhension physique de cas algorithmesen sont les avantages princip.ux, ce qui expliquem grandepartie leur succs. Mais I'avnementdes technologiesnouvelles (systmes de conduite micro' processeurs et calculateurs numriques) nous Permet aujourd'hui d'ouvrir sensiblementle champ des possibilitset nous amne repenser certains concepts plus vastesaux proHmes posgsp1!4 de Ia rgulation,qui proposent des solutions conduite des procds industriels.Faut-il en dduire que les algorithmes Pl et PID serontafurdonns ? ceftainement ... " Fs classique, et les lci sont mentionns inconvnients les limitesde la rgulation Kp, le essentiellement fait que les coefficients T;, T6 sont calculsdanstoutesles avec les changent mthodes, d'aprsKr,0 et 1, ou k t 1, or ces grandeurs variations chargeou de consigne. de "L'effetle plus nfaste de ces variationsest sans doute celui qui modifie le gain statiquedu process. "pompage' si le gain statique Le calcul thoriquemontre que la rgulation entre en double. Ce phnomne est bien connu par les techniciensresponsablesde la conduitede procds arge vaiable. ll est atorsadmis en pratique qu'un ajustementdes actons de rgulation n'estvalable (en qu'autourd'un point de fonctionnement consigneet charge)puisqueI'identifrcation de dansI'hypothse linarit'. et lesrglagesd'actionssonteflecrus si elle est de Suit la prsentation la R.Q.O.... une rgulation q9..e!!!eli.v.. permet (X) un chelonde de la rponse la mesure certaines d'impossr "c*qlAqteristiqu*e"S de la consigne(W) et gpllgle si elle permetd'imposer l9gl6Les-tA@g-eg W (on rponse impose X unef4octoire pourrejoindre et uneseule)... sonttrs de numriques rgulation :les techniques ...quele lecteurme pardonne cet ouvragel de du sort simples utiliser maisles expliquer latgement cadreactuel "visuelle"en est faiteici car les ordinaleurs les supportent (du qui Une prsentation " d'un autre partiede l'environnement rgleur maisles " dtailler pourrafaireI'objet du ouvrage... que les inconvnients les limitesde la et Monsieur DINDELEUX dmontr a par rgulation sontestomps la R.O.O PID Avantaoes in@nvnients la R.Q.O. et de "Lesavantages la R.Q.O.peuventse rsumerainsi: de - obtantionde la rponse dsire de la variablede sortie (X) - meitleure stabilit(robustesse)de la r