ETUDE DE LA COMMANDE ET DU FONCTIONNEMENT D`UN

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Essais de systèmes T.Langevin
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EXEMPLE DE STRUCTURE D’UN SYSTÈME
INDUSTRIEL Á COMMANDE DÉLOCALISÉE.
But : Etude de la structure générale d’un système industriel (Système ERD.004 +
ERD.010.000 de DMS). Etude de la réponse en boucle ouverte pour une commande
en flux.
On dispose pour cela d’un système de régulation de débit et de température d’air
composé :
- d’un module représentant un processus industriel de chauffage et de
ventilation, équipé de deux transmetteurs de mesure (température et débit
d’air) et de deux actionneurs (résistance chauffante à puissance
commandée et moteur avec ventilateur à vitesse de rotation commandée).
- d’un module de commande et d’alimentation.
- d’un module d’interface pour la régulation de processus industriels.
- d’un ordinateur sur lequel est installé la console de commande du système.
Vous disposez d’un accès au Web pour la recherche d’information liée aux capteurs
et transmetteurs industriels.
Raccorder la colonne de séchage au module de commande et d’alimentation, mettre
les interrupteurs 3 et 4 en position INT.
1- Module de processus industriel (partie opérative)
Sur ce module, les informations de débit et de température d’air sont obtenues à
l’aide de deux transmetteurs de mesure. Identifier ces deux transmetteurs.
1-1- Expliquer brièvement la structure générale et les standards liés aux
transmetteurs industriels (entrées/sorties numérique/analogique, protocoles de
communication...). Exposer plus particulièrement le cas de nos deux
transmetteurs. Note : Le constructeur annonce que le transmetteur de
température fonctionne sur une plage de 25 à 75°c et que le transmetteur de
pression (qui donne une image du débit d’air) fonctionne sur une plage de 0 à
50mm d’eau.
1-2- Quels types de capteurs de flux et de température peut-on associer aux
transmetteurs (trois exemples pour chaque cas) ?

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2- Module de commande et d’alimentation
2-1- Quel est l’intervalle des valeurs du courant de sortie du transmetteur F pour
une commande interne en flux allant de 0% à 100% ? (mettre la commande
en température à 0%).
2-2- Quel est l’intervalle des valeurs du courant de sortie du transmetteur T pour
une commande interne en température allant de 0% à 100% ? (mettre la
commande en flux à 50%).
2-3- A quelle température correspond la valeur maximale du courant en sortie du
transmetteur de température ?
2-4- A quelle différence de pression ΔP en Pascal (Pa) correspond la valeur
maximale du courant en sortie du transmetteur de flux ? En déduire le débit
d’air maximum dans la colonne en litres par seconde.
→ voir l’annexe2 qui traite de la mesure de débit avec un tube de Venturi
3- Module d’interface pour la régulation de processus industriels (I.R.P.I)
Eteindre le module d’alimentation et mettre les interrupteurs 3 et 4 en position EXT.
Remplacer les ampèremètres liés aux bornes 9 et 10 par les entrées de mesure en
« boucle de courant » M1 (bornes 9) et M2 (bornes 10) du module I.R.P.I. Relier les
bornes 7 et 8 aux sorties par « boucle de courant » Sc1 (bornes 7) et Sc2 (bornes 8).
Relier le module I.R.P.I au pc portable avec le câble série RS232. Mettre le module
I.R.P.I sous tension, démarrer le pc puis lancer le logiciel D_reg. Mettre le module
d’alimentation sous tension.
→ voir l’annexe3 pour le schéma et les repères en face avant du module I.R.P.I
3-1- Etude du convertisseur courant / tension (entrées analogiques)
Schéma de principe d’une entrée de mesure en « boucle de courant » - document DMS -
Effectuer le câblage ci-contre pour relever les
informations en sorties de chaque
transmetteur (bornes 10 pour le transmetteur
de température et bornes 9 pour le
transmetteur de débit) et appeler le professeur
avant la mise sous tension.
→ voir l’annexe 1 pour le schéma et les repères en
face avant du module d’alimentation

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Cette interface permet de convertir le courant de sortie 4-20mA d’un transmetteur en
une tension comprise dans l’intervalle 0-10V compatible avec la carte d’acquisition
du pc.
On observe que R14=R15=R17=R18>>R16 ce qui implique que le courant
1
Ie
circule
dans la résistance R16. Le composant noté U10 est un amplificateur de différence de
gain K2=5. On suppose tous les composants parfaits.
3-1-1- Quels noms peut-on donner aux deux montages réalisés à partir du TL082 ?
3-1-2- Quel est le gain K1 de chaque montage ?
3-1-3- En déduire l’expression de la tension
1
Vs
à la sortie de l’amplificateur de
différence en fonction de K1, K2, R16 et
1
Ie
.
3-1-4- Quelle est alors la valeur de
1
Vs
pour
1
Ie
=20mA ? conclure.
3-2- Etude du convertisseur tension / courant (sorties analogiques)
Schéma de principe d’une sortie analogique par « boucle de courant » - document DMS -
Cette interface permet une commande en courant du processus industriel, elle
réalise un générateur de courant dont l’intensité est proportionnelle à la tension Usc
délivrée par la sortie analogique du pc. Cette tension reste dans l’intervalle 0-5V. On
suppose tous les composants parfaits.

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3-2-1- Exprimer l’intensité du courant
Is
en fonction de la tension Usc.
3-2-2- Quelle est la valeur de
Is
pour Usc=4V ? conclure.
4- Transmission des données entre le module I.R.P.I et la console de commande
décentralisée
Cette transmission se fait par un câble série RS232.
4-1- Expliquer brièvement comment s’effectue le transfert de données lorsque l’on
utilise ce type de câble.
4-2- Citez au moins deux autres protocoles de transfert n’utilisant pas de câble
électrique. Citez l’intérêt majeur de chacun de vos exemples par rapport au
transfert par RS232.
5- Console de commande du système
Le logiciel D_REG est installé sur le pc portable, il permet de commander et de
contrôler l’asservissement ou la régulation du système. Ce logiciel est bien sûr une
interface didactique qui permet de tester le réglage des correcteurs, d’appliquer des
consignes de type échelon, rampe, sinusoïde…etc…, de tracer et d’exploiter les
différentes réponses, mais il représente vraiment le type d’interface que vous
trouverez dans l’industrie.
Citez au moins deux atouts allant dans le sens du choix d’une interface
décentralisée.
Pendre rapidement en main l’interface informatique et placez vous dans le cas d’un
essai en boucle ouverte.
6- Essai avec perturbation par clapet en boucle ouverte
On étudie la partie commande de débit d’air.
Démarche à suivre :
Commutateurs sur EXT.
Sortie transmetteur F sur entrée M1.
Sortie Sc1 sur commande F.
Echelon 60%.
Valeur de repos 15%.
K1=1
Visualisation des signaux MD (sortie de transmetteur) et de la consigne (il suffit de
cliquer sur le nœud correspondant).
6-1- Appliquer l’échelon, fermer le clapet et attendre le régime permanent. Lancer
l’acquisition de la consigne et du signal MD puis ouvrir le clapet. Calibrer les
signaux avec zoomBT et rangeY.
6-2- Identifier l’ordre du système en boucle ouverte.
6-3- Déterminer sa constante de temps. On utilisera les outils de traitement présent
sur D_Reg.

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ANNEXE 1
Repères en face avant du module d’alimentation