Description
Nombre de pages : 448
Date de parution : 07/04/2014
ISBN : 978-2-36233-135-0
Ce guide aborde tous les aspects théoriques, pratiques des systèmes de contrôle-commande industriels. Les chapitres y sont richement illustrés avec des exemples industriels et complétés avec des exercices pratiques. La documentation pour chaque chapitre est synthétisée (en moyenne entre 15 et 30 pages).
Ce guide décrit les aspects des systèmes de contrôle-commande industriels avec la plus grande simplicité qui rend son contenu accessible à la plus grande partie des techniciens.
Parce que l’instrumentation, les automatismes industriels, les réseaux locaux industriels, la régulation et la supervision ne peuvent être dissociés dans les systèmes industriels, le lecteur de cet ouvrage trouvera les informations essentielles pour en aborder également les problématiques de conception.
A la lecture de ce guide de référence, le lecteur peut être en mesure de mettre en oeuvre une solution pour répondre à une problématique de système de contrôle-commande industriel.
Un guide particulièrement destiné aux :
• Professionnels de l’industrie dans les domaines de l’instrumentation, les automatismes, l’informatique industrielle, la gestion de projets industriels de contrôle.
• Etudiants des classes de BTS CIRA (Contrôle Industriel et Régulation Automatique), MAI (Mécanismes et Automatismes Industriels), des IUT pour les filières Génie Electrique et Informatique industrielle et en Master/écoles d’ingénieur Automatique, Informatique Industrielle.
Ce guide est complété aux éditions Lexitis par l’ouvrage du même auteur :
Les systèmes intégrés de contrôle commande et de sécurité – Cas pratiques.
En y ajoutant notamment :
– Un tutoriel d’utilisation du DCS de ABB, l’AC800F du système Freelance (initiation à CONTROL BUILDER F).
– Un chapitre complémentaire sur la cyber sécurité des systèmes de contrôles industriels.
– Un chapitre complémentaire qui parle des évolutions technologiques dans l’instrumentation et les systèmes de contrôle commande (marshalling électronique et virtualisation).
– Neuf applications sous formes de cas pratiques dont les thèmes portent essentiellement sur la programmation, la conception des systèmes de contrôle commande et de sécurité (acquisition mesure analogique, architectures DCS, détection gaz sur automate de sécurité, programmation des faceplates, programmes types sur automate et sur DCS, mise en œuvre d’une boucle de régulation sur DCS).
I. Chapitre 1 : Structure des systèmes automatisés
I.1 Objectifs
I.2 Définitions
I.2.1 Partie opérative.
I.2.2 Partie commande.
I.2.3 Notions de chaines d’action et chaines d’acquisition.
I.3 Notions d’automatismes
II. Chapitre 2 : L’analyse fonctionnelle du besoin
II.1 Objectifs
II.2 Définitions
II.3 Outils d’analyse.
II.3.1 Les boites fonctionnelles
II.3.2 L’analyse fonctionnelle descendante.
II.3.2.1 Représentation d’un actigramme ou module.
II.3.2.2 Règles de numérotation et décomposition des niveaux.
II.4 Exercices du chapitre 2.
II.4.1 Exercice 1.
II.4.1.1 Enoncé.
II.4.1.2 Correction.
III. Chapitre 3 : Représentation de l’information.
III.1 Objectifs
III.2 Système de numération de base a.
III.3 Le système binaire.
III.3.1 Principe de conversion de la base 10 vers la base 2.
III.3.2 Opérations arithmétiques en binaire pur
III.3.3 Complément à UN d’un nombre en base 2.
III.3.4 Complément à DEUX d’un nombre en base 2.
III.3.5 Codage des nombres négatifs
III.3.6 Principe de conversion base 2 vers base 10.
III.4 Codage.
III.4.1 Code binaire pur
III.4.2 Code binaire réfléchi ou code GRAY.
III.4.3 Binaire codé décimal (BCD)
III.4.4 Code ASCII
III.5 Le système hexadécimal
III.6 Exercices du chapitre 3.
III.6.1 Exercice 1 : Codage.
III.6.1.1 Enoncé.
III.6.1.2 Correction.
III.6.2 Exercice 2 : Codage.
III.6.2.1 Enoncé.
III.6.2.2 Correction.
III.6.3 Exercice 3 : le système hexadécimal
III.6.3.1 Enoncé.
III.6.3.2 Correction.
III.6.4 Exercice 4.
III.6.4.1 Enoncé.
III.6.4.2 Correction.
IV. Chapitre 4 : Eléments d’électronique numérique pour les systèmes
IV.1 Objectifs
IV.2 Logique combinatoire.
IV.2.1 Algèbre de Boole.
IV.2.2 Définitions
IV.2.2.1 Etats
IV.2.2.2 Variable logique.
IV.2.2.3 Fonction logique.
IV.2.2.4 La table de vérité.
IV.2.2.5 Logigramme.
IV.2.3 Schémas électriques ou à relais
IV.2.4 Opérateurs logiques élémentaires
IV.2.4.1 La fonction logique OU (+)
IV.2.4.2 La fonction logique ET (.)
IV.2.4.3 La fonction NON.
IV.2.5 Les autres opérateurs logiques
IV.2.5.1 La fonction NON ET (NAND)
IV.2.5.2 La fonction NON OU (NOR)
IV.2.5.3 La fonction OU exclusif
IV.2.6 Axiomes d’une algèbre de Boole.
IV.2.7 Définitions d’un système combinatoire.
IV.2.8 Formes normales des fonctions logiques
IV.2.8.1 Forme normale disjonctive.
IV.2.8.2 Forme normale conjonctive.
IV.2.8.3 Synthèse d’une fonction logique à partir de la table de vérité.
IV.2.9 Théorème d’une algèbre de Boole.
IV.2.10 Identités remarquables
IV.2.11 Simplification des fonctions logiques
IV.2.11.1 Méthode algébrique.
IV.2.11.2 Tableaux de Karnaugh.
IV.3 Logique séquentielle.
IV.3.1 Définition d’un système séquentiel
IV.3.2 Etude de quelques circuits séquentiels
IV.3.2.1 La bascule RS asynchrone.
IV.3.2.2 La bascule RS synchrone.
IV.3.2.3 La bascule JK.
IV.4 Exercices du chapitre 4.
IV.4.1 Exercice 1 : une alarme.
IV.4.1.1 Enoncé.
IV.4.1.2 Corrigé.
IV.4.2 Exercice 2.
IV.4.2.1 Enoncé.
IV.4.2.1.1 Partie A.
IV.4.2.1.2 Partie B.
IV.4.2.2 Correction.
IV.4.2.2.1 Partie A.
IV.4.2.2.2 Partie B.
IV.4.3 Exercice 3 : Utilisation d’une mémoire pour un auto-maintien.
IV.4.3.1 Enoncé.
IV.4.3.2 Correction.
IV.4.4 Exercice 4 : Régulation TOR
IV.4.4.1 Enoncé.
IV.4.4.2 Correction.
IV.4.5 Exercice 5 : Réalisation des mémoires à effacement prioritaire et à inscription prioritaire
IV.4.5.1 Enoncé.
IV.4.5.2 Correction.
IV.4.6 Exercice 6 : Etude d’un chronogramme.
IV.4.6.1 Enoncé.
IV.4.6.2 Correction.
IV.4.7 Exercice 7 : simplification des fonctions logiques
IV.4.7.1 Enoncé.
IV.4.7.2 Correction.
IV.4.8 Exercice 8.
IV.4.8.1 Enoncé.
IV.4.9 Exercice 9 : remplissage de cuve.
IV.4.9.1 Enoncé.
IV.4.9.2 Correction.
IV.4.10 Exercice 10.
IV.4.10.1 Enoncé.
IV.4.10.2 Correction.
V. Chapitre 5: Outils de modélisation des systèmes automatisés de production.
V.1 Objectifs
V.2 Généralités
V.2.1 Intérêt de la modélisation.
V.2.2 Types de procédés
V.2.2.1 Les processus continus
V.2.2.2 Les processus discontinus
V.2.2.3 Les processus discrets
V.3 Outils de modélisation.
V.3.1 Le schéma-bloc.
V.3.2 L’analyse par ordinogramme.
V.3.3 Modélisation des systèmes continus et systèmes à événements discrets
V.3.3.1 Le grafcet
V.3.3.1.1 Une étape.
V.3.3.1.2 Une transition.
V.3.3.1.3 Des liaisons orientées
V.3.3.1.4 Différents points de vue.
V.3.3.1.5 Les types d’action.
(i) Les actions continues
(ii) Les actions conditionnelles
(iii) Les actions retardées et les actions limitées dans le temps
(iv) Les actions mémorisées
V.3.3.1.6 Les réceptivités
(i) Fronts
(ii) Réceptivité temporelle.
(iii) Réceptivité toujours vraie.
V.3.3.1.7 Les différentes règles d’évolution du grafcet
V.3.3.1.8 Evolution fugace.
V.3.3.1.9 Séquences et structures-types
(i) Sélection d’une séquence.
(ii) Séquences simultanées
(iii) Renvois et liaisons orientées
(iv) Reprise de séquence.
(v) Sauts d’étapes
(vi) Etapes et transitions sources
(vii) Etapes et transitions puits
V.3.3.1.10 Caractéristiques d’une modélisation par grafcet
V.4 Exercices du chapitre 5.
V.4.1 Exercice 1 : grafcet des deux palans
V.4.1.1 Enoncé.
V.4.1.2 Correction.
V.4.2 Exercice 2 : Gestion d’un chariot
V.4.2.1 Enoncé.
V.4.3 Exercice 3 : Gestion d’un chariot avec obstacle.
V.4.3.1 Enoncé.
V.4.3.2 Correction.
V.4.4 Exercice 4 : télérupteur
V.4.4.1 Enoncé.
V.4.5 Exercice 5 : Mélangeur
V.4.5.1 Enoncé.
V.4.5.2 Correction.
V.4.6 Exercice 6 : Transporteur à benne.
V.4.6.1 Enoncé.
V.4.6.2 Correction.
V.4.7 Exercice 7 : Industrie de produits verriers
V.4.7.1 Enoncé.
V.4.7.2 Correction.
V.4.8 Exercice 8 : Dosage et chauffage de liquide.
V.4.8.1 Enoncé.
V.4.8.2 Correction.
VI. Chapitre 6: Approche structurée des systèmes automatisés
VI.1 Objectif
VI.2 Généralités
VI.3 Notions de tâches et grafcet de tâches
VI.4 Structuration et coordination des tâches
VI.5 Macro-étape.
VI.6 L’encapsulation.
VI.7 Etude des modes de marche et d’arrêt
VI.7.1 Le GEMMA.
VI.7.1.1 Concepts de base du GEMMA.
VI.7.1.1.1 Concept N°1 :
VI.7.1.1.2 Concept N°2 : le critère production.
VI.7.1.1.3 Concept N°3 : Famille des modes de marches et d’arrêt
(i) Famille A.
(ii) Famille F.
(iii) Famille D.
VI.7.1.1.4 Les rectangles états
(i) Exemple et utilisation d’un rectangle-état
(ii) Définition des états de marche et d’arrêt
1. F1 : Production normale.
2. F2 : Marche de préparation.
3. F3 : Marche de clôture.
4. F4 : Marche de vérification dans le désordre.
5. F5 : Marche de vérification dans l’ordre.
6. F6 : Marche de test
7. A1 : Arrêt dans l’état initial
8. A2 : Arrêt demandé en fin de cycle.
9. A3 : Arrêt demandé dans un état déterminé.
10. A4 : Arrêt obtenu.
11. A5 : Préparation pour remise en route après défaillance.
12. A6 : Mise de la partie opérative dans un état initial
13. A7 : Mise de la partie opérative dans un état déterminé.
14. D1 : Arrêt d’urgence.
15. D2 : Diagnostic et ou traitement de défaillance.
16. D3 : Production tout de même.
VI.7.1.2 Mise en œuvre du GEMMA.
VI.7.1.2.1 Exemples de quelques configurations-types du GEMMA.
(i) GEMMA minimal d’une machine semi-automatique.
(ii) GEMMA minimal d’une machine automatique.
(iii) GEMMA d’une machine automatique ou semi-automatique avec marche de préparation.
VI.8 Hiérarchisation des grafcets
VI.8.1 Ordres de forçage et de figeage.
VI.8.2 Hiérarchisation des automatismes
VI.9 Exercices du chapitre 8.
VI.9.1 Exercice 1 : Automatisation du lavage des filtres
VI.9.1.1 Enoncé.
VI.9.1.2 Exercice 2 : Lavage de voiture.
VI.9.1.2.1 Enoncé.
VII. Chapitre 7 : L’automate programmable industrie
lVII.1 Objectifs
VII.2 Généralités
VII.2.1 Définition.
VII.2.2 Constitution d’un automate programmable industriel
VII.3 Principes de fonctionnement
VII.3.1 L’unité centrale.
VII.3.2 Les bus de données
VII.3.2.1 Le coupleur d’entrées
VII.3.2.1.1 Principe d’acquisition d’une entrée analogique.
VII.3.2.1.2 Principe d’acquisition d’une entrée TOR.
VII.3.2.1.3 Principe d’acquisition d’une entrée numérique.
VII.3.2.2 Le coupleur de sortie.
VII.3.2.2.1 Principe d’une interface de sortie TOR.
(i) Sortie à relais
(ii) Sortie à transistor NPN.
(iii) Sortie à transistor PNP.
(iv) Sortie à triac.
VII.3.2.2.2 Principe d’une interface de sortie analogique.
VII.3.2.3 La mémoire image d’entrées/sorties
VII.3.2.4 Les cartes de communication.
VII.3.2.5 Les modules spécialisés
VII.3.2.5.1 Les cartes d’axes
VII.3.2.5.2 Les cartes de comptage rapide.
VII.3.2.5.3 Les entrées/sorties analogiques
VII.3.2.5.4 Les modules d’entrées/sorties déportés
VII.3.2.6 Les périphériques et les auxiliaires
VII.3.2.6.1 La console de programmation.
VII.3.2.6.2 L’alimentation électrique.
VII.3.2.6.3 Le ventilateur
VII.3.2.6.4 Les indicateurs d’état
VII.4 Cycle de fonctionnement d’un automate.
VII.5 Raccordement d’un automate programmable industriel
VII.5.1 Notions de logique positive et négative sur les cartes d’entrées
VII.5.2 Raccordement des capteurs TOR (Tout Ou Rien)
VII.5.2.1 Capteurs à deux fils
VII.5.2.2 Capteurs à trois fils
VII.5.2.3 Capteurs numériques
VII.5.3 Raccordement des sorties TOR.
VII.5.3.1 Sorties à relais (TOR)
VII.5.3.2 Sorties à transistor
VII.6 Temps caractéristiques de l’automate.
VII.6.1 Temps de cycle.
VII.6.2 Temps de transfert du système d’entrée.
VII.6.3 Temps de transfert du système de sortie.
VII.6.4 Temps de scrutation.
VII.6.5 Temps de réponse totale.
VII.7 Les gammes d’automates
VII.7.1 Les micro-automates
VII.7.2 Les automates compacts
VII.7.3 Les automates modulaires
VII.8 Choix et spécifications d’un automate programmable.
VII.9 Contrôle du fonctionnement de l’automate.
VII.10 Différences entre automate programmable et systèmes numériques de contrôle-commande
VII.11 Exercices du chapitre 7.
VII.11.1 Exercice 1 : Exploiter une documentation technique.
VII.11.1.1 Enoncé.
VII.11.1.2 Correction.
VII.11.2 Exercice 2
VII.11.2.1 Enoncé.
VII.11.2.2 Correction.
VIII. Chapitre 8 : Programmation des API
VIII.1 Objectifs
VIII.2 Généralités
VIII.2.1 Composantes d’un projet pour API
VIII.2.2 Configurations
VIII.2.2.1 Configuration matérielle.
VIII.2.2.2 Configuration logicielle.
VIII.2.3 Sections
VIII.2.4 Fonctions d’un logiciel de programmation.
VIII.3 Langages de programmation.
VIII.3.1 Les types et les constantes
VIII.3.2 Les variables
VIII.3.3 Les bits et les mots systèmes
VIII.3.4 Traitement des entrées et sorties analogiques
VIII.3.5 Les langages
VIII.3.5.1 Le langage LADDER.
VIII.3.5.1.1 Généralités sur les blocs fonctions prédéfinis
(i) Le bloc fonction compteur
(ii) Le bloc fonction temporisation.
VIII.3.5.1.2 Transcription d’un grafcet en équations logiques
VIII.3.5.2 Le langage FBD.
VIII.3.5.3 Le langage SFC.
VIII.3.5.3.1 Dessin du graphe.
VIII.3.5.3.2 L’initialisation des graphes
VIII.3.5.3.3 Bits système associés au GRAFCET.
VIII.3.5.3.4 Programmation des réceptivités
VIII.3.5.4 Le langage IL.
VIII.3.5.5 Le langage ST.
VIII.4 Le modèle numérique du grafcet
VIII.5 Exemple de mise en œuvre sur automate GE FANUC 90-30.
VIII.6 Exemple de mise en œuvre sur automate programmable SIEMENS.
VIII.6.1 Structure du programme.
VIII.6.2 Les objets
VIII.6.2.1 Les blocs d’organisation (OB)
VIII.6.2.2 Les fonctions (FC)
VIII.6.2.3 Les blocs fonctionnels (FB)
VIII.6.2.4 Les blocs de données (DB)
VIII.6.3 La programmation structurée.
VIII.6.4 Les variables
VIII.6.5 Instructions du langage de programmation.
VIII.6.5.1 Instructions sur bits
VIII.6.5.1.1 Fonction ET.
VIII.6.5.1.2 Fonctions mémoires bascules RS et SR.
VIII.6.5.1.3 Inversion du RLG et du connecteur
VIII.6.5.1.4 Gestion des fronts montant et descendant
VIII.6.5.1.5 Instructions de gestion de programme.
VIII.6.5.2 Instructions sur mots
VIII.6.5.2.1 Le chargement
VIII.6.5.2.2 La comparaison.
VIII.7 Exercices du chapitre 8.
VIII.7.1 Exercice 1 : Programmation en FBD.
VIII.7.1.1 Enoncé.
VIII.7.1.2 Correction.
VIII.7.2 Exercice 2 : transcription d’un grafcet en LADDER.
VIII.7.2.1 Enoncé.
VIII.7.2.2 Correction.
VIII.7.3 Exercice 3
VIII.7.3.1 Enoncé.
VIII.7.3.2 Correction.
VIII.7.4 Exercice 4
VIII.7.4.1 Enoncé.
VIII.7.4.2 Correction partielle de l’exercice 4.
VIII.7.5 Exercice 5.
VIII.7.5.1 Enoncé.
VIII.7.5.2 Correction.
VIII.7.6 Exercice 6.
VIII.7.6.1 Enoncé.
VIII.7.7 Exercice 7.
VIII.7.7.1 Enoncé.
VIII.7.7.2 Correction.
VIII.7.8 Exercice 8.
VIII.7.8.1 Enoncé.
VIII.7.8.2 Correction.
IX. Chapitre 9 : Détection, chaine de mesure et instrumentation.
IX.1 Objectifs
IX.2 La détection.
IX.2.1 Interrupteurs de position électromécaniques
IX.2.2 Détecteurs de proximité.
IX.2.2.1 Détecteurs de proximité capacitifs
IX.2.2.2 Détecteurs de proximité inductifs
IX.2.3 Applications de la détection.
IX.3 La mesure.
IX.3.1 Définitions et généralités sur la chaine de mesure.
IX.3.1.1 Définitions
IX.3.1.2 Transmission du signal
IX.3.1.3 Raccordements électriques des transmetteurs
IX.3.1.3.1 Montage 4 fils
IX.3.1.3.2 Montage deux fils
IX.3.2 Mesure de pression.
IX.3.2.1 Définitions
IX.3.2.2 Unités
IX.3.2.3 Principes de mesure.
IX.3.2.3.1 Le tube de bourdon.
IX.3.2.3.2 Le soufflet
IX.3.2.3.3 La membrane.
IX.3.2.4 Règles et préconisations de montage et installation.
IX.3.2.5 Utilisation d’une console de communication pour la calibration.
IX.3.2.6 Spécifications d’un transmetteur de pression.
IX.3.3 Mesure de niveau.
IX.3.3.1 Définitions
IX.3.3.2 Unités
IX.3.3.3 Principes de mesure.
IX.3.3.3.1 Mesure de niveau par mesure différentielle.
IX.3.3.3.2 Mesure de niveau par ultrasons
IX.3.3.3.3 Mesure de niveau par plongeur
IX.3.3.3.4 Autres techniques de mesure de niveau.
IX.3.3.4 Spécifications d’un transmetteur de niveau.
IX.3.4 Mesure de température.
IX.3.4.1 Définitions
IX.3.4.2 Unités
IX.3.4.3 Principes de mesure.
IX.3.4.3.1 Mesure de température par sonde PT100.
(i) Raccordements électriques de la sonde.
1. Montage 2 fils
2. Montage 3 fils
3. Montage 4 fils
IX.3.4.3.2 Mesure de température par thermocouple.
(i) Principe.
(ii) Les types de thermocouples
(iii) Raccordements électriques thermocouples
IX.3.4.4 Spécifications d’un transmetteur de température.
IX.3.5 Mesure de débits
IX.3.5.1 Définitions et rappels de la mécanique des fluides
IX.3.5.1.1 Equation de continuité.
IX.3.5.1.2 Théorème de Bernoulli pour un écoulement permanent d’un fluide parfait incompressible
IX.3.5.1.3 Caractérisation des régimes d’écoulement
IX.3.5.2 Unités
IX.3.5.3 Principes de mesure.
IX.3.5.3.1 Utilisation d’un organe déprimogène.
IX.3.5.3.2 Débitmètres à effet électromagnétiques
IX.3.5.3.3 Débitmètres à effets Coriolis
IX.3.5.4 Règles d’installation des organes déprimogènes
IX.4 Représentation de l’instrumentation.
IX.4.1 Principes du système d’identification.
IX.4.2 Symbole des lignes de transmission des signaux.
IX.4.3 Identification des sources d’alimentation.
IX.4.4 Symboles généraux des instruments ou des fonctions
IX.5 ExercicesIX.5.1 Exercice 1 : capteur angulaire.
IX.5.1.1 Enoncé.
IX.5.1.2 Correction partielle.
IX.5.2.2 Correction.IX.5.3 Exercice 3 : choix d’un capteur et calcul de la rangeabilité.
IX.5.3.1 Enoncé.
IX.5.4 Exercice 4
IX.5.4.1 Enoncé.
IX.5.5 Exercice 5
IX.5.5.1 Enoncé.
IX.5.6 Exercice 6 : Mesure de débit sur une chaudière.
IX.5.6.1 Enoncé.
IX.5.6.2 Correction.
IX.5.7 Exercice 7 : Mesure de température.
IX.5.7.1 Enoncé.IX.5.7.2 Correction.IX.5.8 Exercice 8.
IX.5.8.1 Enoncé.
IX.5.8.2 Correction.
IX.5.9 Exercice 9 : Mesure d’un niveau sur réservoir à pression de ciel
IX.5.9.1 Enoncé.
IX.5.9.2 Correction.
X. Chapitre 10 : Régulation et instructions de régulation sur automates
X.1 Objectifs
X.2 Généralités
X.2.1 Types de systèmes de commande.
X.2.2 Définitions d’un système linéaire.
X.2.3 Modélisation d’un système linéaire.
X.2.4 Linéarisation d’un processus de commande industrielle.
X.2.5 Boucle ouverte.
X.2.6 Boucle fermée.
X.3 Boucle de régulation.
X.3.1 Composition d’une boucle de régulation.
X.3.1.1 La sortie x.
X.3.1.2 Le retour r
X.3.1.3 La consigne w.
X.3.1.4 Le comparateur
X.3.1.5 Le régulateur
X.4 Différences entre régulation et asservissement
X.5 Entrées types
X.5.1 Impulsion de Dirac.
X.5.2 Echelon unitaire.
X.5.3 Rampe.
X.5.4 Harmonique.
X.5.5 Réponse d’un système.
X.6 Caractérisation des performances d’un système.
X.6.1 La précision.
X.6.2 La rapidité.
X.6.3 L’amortissement et la stabilité.
X.6.3.1 1er cas : Réponse insuffisamment amortie.
X.6.3.2 2e cas : Réponse correctement amortie. 237
X.6.3.3 3e cas : Réponse bien amortie sans dépassement
X.7 Etudes des systèmes linéaires du premier et du second ordre.
X.7.1 Systèmes linéaires du 1er ordre.
X.7.2 Systèmes linéaires du 2nd ordre.
X.8 Schémas blocs ou fonctionnels
X.8.1 Manipulations pratiques
X.8.1.1 Fonctions de transfert en série.
X.8.1.2 Fonctions de transfert en parallèle.
X.8.1.3 Déplacement d’un point de prélèvement
X.8.1.4 Déplacement d’un soustracteur
X.8.2 Principales de fonctions de transfert des systèmes physiques et électriques
X.9 Fonction de transfert d’un système bouclé.
X.10 Identification des processus
X.10.1 Principes de l’identification.
X.10.2 Exemples de détermination de fonctions de transfert
X.10.3 Modèle de BROIDA.
X.10.4 Modèle de Strejc.
X.10.4.1 Tableau de STREJC.
X.10.4.2 Détermination de K.
X.10.4.3 Détermination de n.
X.10.4.4 Détermination de la constante de temps T.
X.10.4.5 Détermination du temps de retard fictif τ
X.11 Etude fréquentielle des systèmes asservis
X.11.1 Courbe ou lieu de Nyquist
X.12 Etude de la stabilité des systèmes asservis
X.12.1 Conditions de stabilité.
X.12.2 Critères de stabilité.
X.12.2.1 Critère isochrone.
X.12.2.2 Critère géométrique ou graphique.
X.12.3 Marges de stabilité.
X.13 Etude de la correction des systèmes
X.13.1 Représentation d’un régulateur sur un schéma P&ID (Pipe & Instrumentation Diagram)
X.13.2 Structure du régulateur
X.13.3 Sens d’action d’un régulateur
X.13.4 Etude du correcteur PID (Proportionnel Intégré Dérivé)
X.13.4.1 L’action proportionnelle.
X.13.4.2 L’action dérivée.
X.13.4.3 L’action intégrale.
X.13.4.4 Synthèse du correcteur PID.
X.13.4.4.1 Nécessité d’un enregistreur ou de courbes de tendance sur système numérique de contrôle-commande
X.13.4.4.2 Calcul des actions après identification suivant le modèle de BROIDA.
X.13.4.4.3 Méthode de ZIEGER et NICHOLS en boucle fermée.
X.13.4.4.4 Méthode de ZIEGER et NICHOLS en boucle ouverte.
X.13.5 Notions de contrôle avancé.
X.13.5.1 Correcteur prédicitif de Smith.
X.13.5.2 Régulation cascade.
X.13.5.3 Régulation split-range.
X.13.5.4 Régulation de rapport ou « ratio-control ».
X.13.6 Choix d’une stratégie de contrôle.
X.13.6.1 Procédure.
X.14 Mise en œuvre des régulateurs PID (Proportionnel Intégral Dérivée) sur automates programmables
X.14.1 Présentation des instructions de régulation chez SCHNEIDER – TELEMECANIQUE.
X.14.2 Présentation des instructions de régulation chez GE FANUC.
X.15 Exercices du chapitre 10.
X.15.1 Exercice 1 : Régulation de niveau.
X.15.1.1 Enoncé.
X.15.2 Exercice 2 : Programmation d’une boucle de régulation PID.
X.15.2.1 Enoncé.
X.15.2.2 Correction.
X.15.3 Exercice 3 : Dérivée sur écart ou sur mesure.
X.15.3.1 Enoncé.
X.15.4 Exercice 4 : système hydraulique.
X.15.4.1 Enoncé.
X.15.4.2 Correction.
X.15.5 Exercice 5 : régulation de température.
X.15.5.1 Enoncé.
X.15.6 Exercice 6 : schémas blocs
X.15.6.1 Enoncé.
X.15.7 Exercice 7.
X.15.7.1 Enoncé.
X.15.7.2 Correction.
XI. Chapitre 11 : Les vannes
XI.1 Objectifs
XI.2 Généralités
XI.2.1 Définitions
XI.2.2 Rôle d’une vanne dans une boucle de régulation.
XI.2.3 Rôle d’une vanne de sécurité.
XI.3 Eléments technologiques d’une vanne de régulation.
XI.3.1 Le corps de vanne.
XI.3.2 L’obturateur
XI.3.3 Le siège.
XI.3.4 Le servomoteur
XI.3.5 La tige.
XI.3.6 Les types de vannes
XI.3.7 Les types de clapets
XI.4 Caractéristique de débit d’une vanne.
XI.5 Les actionneurs de vanne.
XI.5.1 Les électro positionneurs
XI.5.2 Les convertisseurs courant/pression.
XI.6 Position de sécurité des vannes
XI.7 Dimensionnement d’une vanne.
XI.7.1 Exemple d’application.
XI.8 Problèmes des vannes
XI.8.1 La cavitation.
XI.8.2 Le bruit des vannes
XI.9 Technologie de commande des vannes de sécurité.
XI.10 Quelques fabricants de vannes
XI.11 Exercice.
XI.11.1 Exercice 1.
XI.11.1.1 Enoncé.
XI.11.2 Correction.
XII. Chapitre 12 : Notions de base des réseaux locaux industriels
XII.1 Objectifs
XII.2 Généralités
XII.2.1 Nécessité des réseaux.
XII.2.2 Définitions du terme « réseau ».
XII.2.3 Historique des réseaux locaux industriels
XII.2.4 Le concept CIM (Computer Integrated Manufactured)
XII.3 Les différents bus de terrain.
XII.4 Notions de systèmes ouverts et privés
XII.4.1 Système ouvert
XII.4.2 Système privé.
XII.5 Le modèle OSI
XII.5.1 La couche physique.
XII.5.2 La couche liaison de données
XII.5.3 La couche réseau.
XII.5.4 La couche transport
XII.5.5 La couche session.
XII.5.6 La couche présentation.
XII.5.7 La couche application.
XII.6 Transmission des données
XII.6.1 Problèmes de la transmission des données
XII.6.2 La transmission en bande de base.
XII.6.3 La transmission en bande décalée.
XII.6.4 Types de liaisons
XII.6.4.1 Transmission parallèle.
XII.6.4.2 Transmission sérielle.
XII.6.5 Modes de transmission.
XII.6.5.1 Mode simplex.
XII.6.5.2 Mode semi-duplex.
XII.6.5.3 Mode duplex.
XII.6.6 Contrôle d’erreurs
XII.6.6.1 Codage de la parité.
XII.6.6.2 La somme de contrôle.
XII.6.6.3 Le contrôle de redondance cyclique CRC.
XII.6.7 Contrôle de flux.
XII.6.8 Efficacité d’une transmission de données
XII.7 Etude du modèle OSI réduit pour les réseaux locaux industriels
XII.7.1 La couche physique.
XII.7.1.1 Synchronisation.
XII.7.1.2 Transmission synchrone.
XII.7.1.3 Procédure de la transmission.
XII.7.1.4 Transmission asynchrone.
XII.7.1.5 Transmission asynchrone synchronisée.
XII.7.1.6 Les supports de transmission.
XII.7.1.6.1 Conducteurs métalliques
XII.7.1.6.2 Les lignes coaxiales
XII.7.1.6.3 La fibre optique.
XII.7.1.7 La norme RS232C.
XII.7.1.8 La norme RS 423.
XII.7.1.9 La norme RS 422.
XII.7.1.10 La norme RS485.
XII.7.1.11 Comparaison des différentes normes
XII.7.1.12 Les topologies
XII.7.2 La couche liaison de données
XII.7.2.1 La sous-couche MAC.
XII.7.2.1.1 Gestion par compétition.
(i) CSMA/CD.
(ii) CSMA/CA ou BA.
(iii) CSMA/DCR.
XII.7.2.1.2 Gestion par multiplexage temporel synchrone.
XII.7.2.1.3 Gestion par droit de parole explicite ou consultation.
(i) Jeton sur anneau.
(ii) Jeton sur bus
XII.7.2.1.4 Scrutation.
XII.7.2.1.5 Trame circulante.
XII.7.2.2 La sous-couche LLC (Logical Link Control)
XII.7.2.2.1 Service de type 1 : LLC1.
XII.7.2.2.2 Service de type 2 : LLC2.
XII.7.2.2.3 Service du type 3 : LLC3.
XII.7.3 La couche application – Messagerie.
XII.7.3.1 MMS.
XII.7.3.2 MPS.
XII.8 Etude des protocoles TCP/IP.
XII.8.1 Généralités
XII.8.2 Types de données
XII.8.3 Encapsulation des protocoles
XII.8.4 Rôle des protocoles TCP IP.
XII.8.5 Adresse IP.
XII.8.5.1 Classe d’adresse.
XII.8.5.2 Masques de sous-réseaux.
XII.9 Exercices du chapitre 12.
XII.9.1 Exercice 1.
XII.9.1.1 Enoncé.
XII.9.1.2 Correction.
XII.9.2 Exercice 2.
XII.9.2.1 Enoncé.
XII.9.2.2 Correction.
XII.9.3 Exercice 3.
XII.9.3.1 Enoncé.
XII.9.3.2 Correction.
XII.9.4 Exercice 4.
XII.9.4.1 Enoncé.
XII.9.4.2 Correction.
XII.9.5 Exercice 5.
XII.9.5.1 Enoncé.
XII.9.5.2 Correction.
XIII. Chapitre 13 : Les réseaux et les bus de terrain.
XIII.1 Objectifs
XIII.2 Généralités
XIII.3 Le bus ASI
XIII.3.1 Couche physique du bus
XIII.4 Le bus CAN.
XIII.4.1 Couche physique.
XIII.5 MODBUS (Modicon Bus)
XIII.5.1 Principe des échanges MODBUS.
XIII.5.2 Adressage MODBUS.
XIII.5.3 Echange maître vers esclave.
XIII.5.4 Echange maître vers tous les esclaves
XIII.5.5 Configuration du réseau.
XIII.5.5.1 Liaison point à point
XIII.5.5.2 Liaison multipoint
XIII.5.6 Trame d’échange question-réponse.
XIII.5.6.1 La question.
XIII.5.6.2 La réponse.
XIII.5.7 Format général d’une trame.
XIII.5.8 Caractéristiques générales du réseau.
XIII.6 Modbus TCP IP.
XIII.7 Profibus
XIII.7.1 Architecture et présentation générale de PROFIBUS.
XIII.7.2 Couche physique.
XIII.7.3 Couche liaison de données
XIII.7.3.1 Medium Access Control ou gestion d’accès au bus
XIII.7.4 LLC.
XIII.7.5 Profibus FMS.
XIII.7.6 Profibus DP.
XIII.7.7 Profibus PA.
XIII.7.8 Structure des télégrammes Profibus DP et FMS.
XIII.7.9 Caractéristiques techniques du réseau.
XIII.7.10 Configuration d’un réseau PROFIBUS.
XIII.8 Exemples de fabricants d’équipements réseaux.
XIII.9 Exercices du chapitre 13.
XIII.9.1 Exercice 1 : communication avec un variateur de vitesse.
XIII.9.1.1 Enoncé.
XIII.9.1.2 Correction.
XIII.9.2 Exercice 2.
XIII.9.2.1 Enoncé.
XIII.9.3 Exercice 3.
XIII.9.3.1 Enoncé.
XIII.9.4 Exercice 4.
XIII.9.4.1 Enoncé.
XIV. Chapitre 14 : La supervision des procédés industriels
XIV.1 Objectifs
XIV.2 Notions de base et généralités
XV. Fonctions d’acquisition de données d’une application de supervision.
XV.1 Définition des composants matériels et logiciels de base pour une supervision industrielle.
XV.1.1 Le réseau de communication.
XV.1.2 Les cartes réseaux.
XV.1.3 Les équipements réseaux.
XV.1.4 Les câbles réseaux.
XV.1.5 Les postes de supervision et l’application de supervision.
XV.1.6 Les serveurs de supervision.
XV.2 Les caractéristiques d’un superviseur
XV.2.1 Fonction communication – OPC.
XV.2.2 La table des variables
XV.2.3 Les unités engineering et les unités physiques
XV.2.4 Animation graphique des objets
XV.2.5 Les boutons de commande.
XV.2.6 Les faceplates
XV.2.7 Les alarmes
XV.3 Mise en œuvre d’une application de supervision.
XV.4 Les systèmes numériques de contrôle-commande.
XV.5 Les interfaces homme-machine.
XV.6 Exemples de produits et fabricants
XV.7 Exercice.
XV.7.1 Exercice 1.
XV.7.1.1 Enoncé.
XV.7.1.2 Correction.
XVI. Chapitre 15 : Systèmes de câblage structuré.
XVI.1 Objectifs
XVI.2 Boucle-type de mesure analogique.
XVI.3 Les composants d’un système de câblage structuré.
XVI.3.1 L’armoire système.
XVI.3.2 L’armoire marshalling.
XVI.3.2.1 Cross-wiring.
XVI.3.3 Equipement électronique dans les armoires marshallings
XVI.3.4 Dimensionnement des alimentations
XVI.3.5 Les boites de jonction.
XVI.3.6 Les câbles en instrumentation.
XVI.3.6.1 Signification du code.
XVI.3.6.2 Les couleurs des fils conducteurs
XVI.3.6.3 L’écran.
XVI.3.6.4 Ecran de type EI
XVI.3.6.5 Ecran de type EG..
XVI.4 Schémas de boucles
XVI.5 Raccordement des écrans des câbles
XVI.6 Exemple de fabricants
XVI.7 Exercices du chapitre 15.
XVI.7.1 Exercice 1.
XVI.7.1.1 Enoncé.
XVI.7.1.2 Correction.
XVI.7.2 Exercice 2.
XVI.7.2.1 Enoncé.
XVI.7.2.2 Correction.
XVI.7.3 Exercice 3.
XVI.7.3.1 Enoncé.
XVI.7.3.2 Correction.
XVII. Chapitre 17 : La documentation dans un projet de contrôle-commande.
XVII.1 Objectifs
XVII.2 Généralités
XVII.3 Plan de circulation des fluides
XVII.4 Les P&ID.
XVII.5 Les plans du site.
XVII.6 La liste instruments
XVII.7 La liste des vendeurs préférés et des technologies
XVII.8 La liste d’entrées/sorties
XVII.9 L’implantation des instruments et des boites de jonction.
XVII.10 Les feuilles de spécifications d’instruments
XVII.11 Architecture du système de contrôle-commande et réseau d’informatique industrielle.
XVII.12 Le schéma-bloc de câblage.
XVII.13 Les schémas de raccordement des boites de jonction.
XVII.14 Les schémas de montage et de raccordement instrumentation.
XVII.15 Le carnet de câbles
XVII.16 Les schémas de boucles
XVIII. Chapitre 18 : Sécurité des systèmes automatisés
XVIII.1 Objectifs
XVIII.2 Généralités sur les risques industriels
XVIII.3 Les systèmes de sécurité instrumentés
XVIII.4 Notions de redondance.
XVIII.5 Classification des systèmes de sécurité.
XVIII.6 Solutions technologiques mises en œuvre dans la sécurité.
XVIII.6.1 Les relais de sécurité.
XVIII.6.2 La surveillance de boucle ou de ligne.
XVIII.6.3 La boucle fusible.
XVIII.6.4 Le câble thermosensible.
XVIII.6.5 Le voting.
XVIII.7 Les automates de sécurité.
XVIII.8 Pratiques usuelles
XVIII.9 Exercice du chapitre 18.
XVIII.9.1 Exercice1.
XVIII.9.1.1 Enoncé.
XVIII.9.1.2 Correction.
XVIII.9.2 Exercice 2.
XVIII.9.2.1 Enoncé.
XVIII.9.2.2 Correction.
XIX. Chapitre 19 : Méthodologie de gestion d’un projet de contrôle-commande.
XIX.1 Objectifs
XIX.2 Types de projets de contrôle-commande.
XIX.2.1 Les projets de conception.
XIX.2.2 Le revamping d’installations existantes
XIX.2.3 Les travaux de modifications d’installation.
XIX.3 Notions de cycle de vie du produit
XIX.3.1 Les différentes phases de cycle de vie du produit
XIX.3.1.1 Définitions des objectifs
XIX.3.1.2 Définition des besoins
XIX.3.1.3 Définition du produit
XIX.3.1.4 Planification et gestion de projet
XIX.3.1.5 Conception globale.
XIX.3.1.6 Codage et tests unitaires
XIX.3.1.7 Intégration.
XIX.3.1.8 Qualification.
XIX.3.1.9 Maintenance.
XIX.3.2 Le cycle en V.
XIX.4 Méthodologie de spécifications d’un automatisme séquentiel
XIX.4.1 Etape 1.
XIX.4.2 Etape 2.
XIX.4.3 Etape 3.
XIX.4.4 Etape 4.
XIX.4.5 Etape 5.
XIX.4.6 Etape 6.
XIX.5 Proposition d’une méthodologie pour les procédés continus
XIX.5.1 Analyse des documents d’entrée et définition des traitements types
XIX.5.2 Analyse fonctionnelle des traitements types
XIX.5.3 Codage des traitements types ou blocs fonctions
XIX.5.4 Tests des traitements types
XIX.5.5 Rédaction de l’analyse fonctionnelle.
XIX.5.6 Développement de l’application.
XIX.5.7 Tests de l’application.
XIX.5.8 Mise en œuvre sur site.
XIX.6 Estimation budgétaire d’un projet de contrôle-commande industriel
XIX.6.1 Définition des grands postes budgétaires
XIX.6.2 Estimation du coût des études de détails
XIX.6.3 Estimation du coût de la fourniture.
XIX.6.4 Estimation du coût des travaux.
XIX.6.5 Estimation des coûts indirects
XIX.7 Exemple d’application.
XIX.7.1 Définition de l’architecture du système de contrôle-commande.
XIX.7.2 Définition du schéma-bloc de câblage.
XIX.7.3 Définition de la liste d’entrées/sorties
XIX.7.4 Définition des programmes types de l’application.
XIX.7.5 Analyse fonctionnelle de quelques fonctions types
XIX.7.5.1 Traitement d’une entrée TOR process (type NF : Normalement Fermé)
XIX.7.5.2 Traitement d’une vanne de sécurité de type SDV.
XIX.7.5.3 Analyse fonctionnelle du procédé.
XIX.8 Exercice du chapitre 19.
XIX.8.1 Exercice 1 :
XIX.8.1.1 Enoncé.
XIX.8.1.2 Correction.
