cuve sous pression (régulation pression niveau) · rm11: option capteur de pression...

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1/8 Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) Système d’étude (Maintien sous pression) de régulation de pression, niveau et instrumentation Cuve sous pression (Pression/Niveau) en un clin d’œil Sections Electrotechnique, Maintenance industrielle, Automatismes, Régulation. Activités pédagogiques : Etude des différents principes de mesures (Pression, niveau lame vibrante) Etalonnage du matériel utilisé Identification du système en BO, en BF Etude de la vanne de régulation (Sens d’action, caractéristique intrinsèque, caractéristique installée) Régulation simple de pression (Etude des actions PID) Régulation partage d’étendue (split-range) Etude d’un fonctionnement séquentiel, remplissage, vidange Composants spécifiques Mesures de niveau ( Lame vibrante) Mesures de pression ( Relative) Vannes ( Vanne de régulation avec positionneur analogique, Electrovannes) Stockage ( Cuves inox sous pression) Contrôle de procédés ( Régulateur, Automate Industriel PID, SNCC) Points Forts Trois types de commandes utilisables Produit idéal pour l’étude de l’instrumentation industrielle et la régulation de pression et niveau Système basé sur une application réelle (Cuve sous pression avant embouteillage d’une ligne de fabrication de sodas) Références: RP10: Cuve sous pression (Pression/Niveau) RL10: Coffret Alimentation et Sécurité des systèmes (Utilisable avec un ou plusieurs systèmes) RL11: Option Pompe d'alimentation hydraulique sous pression et bâche pour utilisation autonome du module RM10: Option Organe déprimogène (Diaphragme) pour mesure de pression et débit RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart RM12: Option Coupleur Profibus PA pour capteur de pression différentielle Produits associés RC10: Module Régulateur industriel RC11: Module Automate Industriel avec PID RC12: Module SNCC RC13: Pupitre tactile & Logiciel de supervision pour Modules Automate et SNCC (Avec application Regulflex) RC14: Cartes E/S analogiques supplémentaires pour RC11 RO10: Banc Etalonnage capteurs (Niveau, Pression, Température) Caractéristiques L/ I/ H: 800 x 800 x 1800mm Énergie électrique : 240Vac -50 Hz monophasé (RL10 - Coffret Alimentation et Sécurité des systèmes) Masse: 150kg Ce système est accompagné d'un dossier technique et pédagogique (sur CD) Regulflex 5 Plus d’informations sur www.erm-automatismes.com MàJ: 20100713

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Page 1: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

1/8

Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) Système d’étude (Maintien sous pression) de régulation de pression, niveau et instrumentation

Cuve sous pression (Pression/Niveau) en un clin d’œil

SectionsElectrotechnique, Maintenance industrielle, Automatismes, Régulation….

Activités pédagogiques :Etude des différents principes de mesures (Pression, niveau lame

vibrante)Etalonnage du matériel utiliséIdentification du système en BO, en BFEtude de la vanne de régulation (Sens d’action, caractéristique

intrinsèque, caractéristique installée)Régulation simple de pression (Etude des actions PID)Régulation partage d’étendue (split-range)Etude d’un fonctionnement séquentiel, remplissage, vidange

Composants spécifiquesMesures de niveau ( Lame vibrante)Mesures de pression ( Relative)Vannes ( Vanne de régulation avec positionneur analogique,

Electrovannes)Stockage ( Cuves inox sous pression)Contrôle de procédés ( Régulateur, Automate Industriel PID, SNCC)

Points FortsTrois types de commandes utilisablesProduit idéal pour l’étude de l’instrumentation industrielle et la régulation

de pression et niveauSystème basé sur une application réelle (Cuve sous pression avant

embouteillage d’une ligne de fabrication de sodas)

Références:RP10: Cuve sous pression (Pression/Niveau)RL10: Coffret Alimentation et Sécurité des systèmes (Utilisable avec un

ou plusieurs systèmes)RL11: Option Pompe d'alimentation hydraulique sous pression et bâche

pour utilisationautonome du moduleRM10: Option Organe déprimogène (Diaphragme) pour mesure de

pression et débitRM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/HartRM12: Option Coupleur Profibus PA pour capteur de pression

différentielle

Produits associésRC10: Module Régulateur industrielRC11: Module Automate Industriel avec PIDRC12: Module SNCCRC13: Pupitre tactile & Logiciel de supervision pour Modules Automate et

SNCC (Avec application Regulflex)RC14: Cartes E/S analogiques supplémentaires pour RC11RO10: Banc Etalonnage capteurs (Niveau, Pression, Température)

CaractéristiquesL/ I/ H: 800 x 800 x 1800mmÉnergie électrique : 240Vac -50 Hz monophasé (RL10 - Coffret

Alimentation et Sécurité des systèmes)Masse: 150kg

Ce système est accompagné d'un dossier technique etpédagogique (sur CD)

Regulflex 5

Plus d’informations sur www.erm-automatismes.comMàJ: 20100713

Page 2: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Description fonctionnelleDans un système industriel de fabrication et de production de soda, il est

nécessaire d’adapter le procédé de carbonatation à l’unité d’embouteillage(Fabrication, conditionnement, gestion des lots,…). Pour ce faire, il estnécessaire de mettre en place une cuve de stockage du produit carbonatésous pression de C02. Ceci afin de garantir un produit parfaitementcarbonaté lors de l’embouteillage.Par conséquent, la régulation de pression à l’intérieur de cette cuve

tampon doit être contrôlée précisément pour ne pas laisser le produit sedé-gazéifier ou pour ne pas sur-carbonaté le produit avant la mise enbouteille.

Produits utilisés : CO2 + Mélange Eau/Sirop/CO² (ou éventuellement air en cas de

régulation de pression simple)

Grandeur réglée : Pression dans la cuve

Grandeur réglante : Débit de CO2 (ou d’air en cas de

régulation de pression simple)

Grandeurs perturbatrices : Niveau d’eau dans la cuveTempérature ambiante

Principe de fonctionnement : Régulation simple de pression sans liquide dans la cuve :

• On alimente la cuve en air depuis le réseau de l’établissement via lapremière vanne de régulation de débit (Alimentation). Cette vannepermet de régler le débit d’air en entrée de la cuve.

• La seconde vanne de régulation de débit ou la vanne de fuite sontutilisées pour perturber la régulation de pression dans la cuve encontrôlant le débit de sortie du gaz (Event).

Régulation de pression avec liquide dans la cuve :• La cuve est alimentée en liquide de façon continu. Lorsqu’un niveau

de liquide suffisant dans la cuve est atteint (Seuil réglable), larégulation de pression dans la cuve démarre avec pour objectif lemaintenant de la consigne de pression définie.

• Une simulation d’embouteillage est assurée par l’ouverture/fermeturecyclique d’une électrovanne de puisage placée en sortie de la cuve(cycle de fonctionnement paramétrable).

• Dans ce cas, la régulation de pression mise en oeuvre correspond àun pilotage des deux vannes de régulation de débit(Alimentation/Event) avec « partage d’étendue » (Split range).

A Noter :• Ce module peut fonctionner « seul » simplement à partir d’air et d’eau

ou bien fonctionner avec du CO2 +mélange Eau/Sirop lorsque lesystème est associé aux autres modules de la ligne Regulflex.

• La sécurité de pression et de niveau sur la cuve est assurée par descontacts d’alarmes intégrés aux différents capteurs de mesure(Niveau/Pression) ainsi que par une soupape de sécurité directementplacé sur la cuve.

Principe de la régulation « Split range »La sortie du régulateur commande deux actionneurs analogiques en

partageant le même signal.Lorsque le niveau dans la cuve augmente la pression dans la cuve

augmente également, on doit alors fermer la vanne d’alimentation et ouvrir

la vanne d’évent. Inversement lorsque le niveau dans la cuve diminue ilfaut ouvrir la vanne d’alimentation et fermée la vanne d’évent.Par exemple, si on fixe une consigne de pression à 33% de l’étendue de

mesure:

Piquages et Raccords libres :Des piquages « libres » sont mis à disposition afin de pouvoir installer

différents capteurs de mesure sur le système. Les élèves peuvent doncétalonner, mettre en place et tester différents capteurs sur le process.

Alimentation en électricité, en eau et en air :L’alimentation électrique est réalisée à l’aide du coffret d’alimentation

électrique RL10 (Un coffret RL10 peut alimenter jusqu’à 5 systèmes de laligne Regulflex).L’alimentation en air et en eau doit être réalisée à partir du réseau d’eau et

du réseau d’air (Pmax 6bar) de l’établissement.

Alimentation en CO2 : Ce module s’alimente en CO2, depuis une bouteille de stockage standard

(Bouteille « CarboPub »), la pression en sortie de la bouteille varie entre80 et 50 bar. Un détendeur et un réchauffeur sont intégrés sur cettebouteille de CO2.

Communication : Les différents appareils du système transmettent les informations à la

platine de commande via une liaison 4-20 mA. Les capteurs sontéventuellement équipés du protocole HART ou Profibus.

Connexion aux autres systèmes de la ligne de fabrication de sodas Regulflex:Il est possible de connecter ce système à l’ensemble de la ligne Regulflex

ou directement à l’un des systèmes ci-dessous afin de mettre en œuvreune partie de la fabrication de soda:

• Régulflex1 Cuve tampon (Niveau/Débit): Système d’étude (Cuvetampon) de régulation de niveau, débit et instrumentation

• Régulflex2 Dosage (Débit/Rapport): Système d’étude (Process dedosage) de régulation de débit, rapport et instrumentation

• Régulflex 3 Réfrigération alimentaire (Cascade Débit Température):Carbonatation d’un liquide avec mesure de débit, pression ettempérature.

• Régulflex4 Carbonatation (Débit Pression): Système d’étude(Carbonatation) de régulation de débit, pression et instrumentation

Il peut être piloté par trois types de commandes:• Module Régulateur industriel communicant: Module d’étude des

régulateurs industriels• Module Automate avec PID: Module d’étude des automates Industriel

en régulation PID• Module SNCC: Module d’étude des Systèmes Numériques de

Contrôle CommandeUne supervision du process et possible à partir de l’environnement

WinnCC Flexible.

Regulflex 5

Description technique

Page 3: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

Regulflex 5

Description technique

Page 4: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Activités pédagogiques :Etude des différents principes de mesures (Pression, niveau lame

vibrante)Etalonnage du matériel utiliséIdentification du système en BO, en BFEtude de la vanne de régulation (Sens d’action, caractéristique

intrinsèque, caractéristique installée)Régulation simple de pression (Etude des actions PID)Régulation partage d’étendue (split-range)Etude d’un fonctionnement séquentiel, remplissage, vidange

Exemples de Travaux Pratiques proposés par ERM

Automatismes :TP1 Générique Regulflex: Méthodes d'identification des systèmes

"Stables" et des systèmes "Intégrateur" (Instables)• Méthode de BROIDA• Méthode de ZIEGLER NICHOLS• Méthode empirique ou méthode dite du régleur (approches

successives)

TP2 Générique Regulflex: Mesure et régulation de débit "Volumique" et"Massique«

• Type de mesure• Méthode, Calculs...

TP3 Générique Regulflex: Dimensionnement et mise en œuvre desorganes déprimogènes

TP4 Générique Regulflex: Régulations complexes réalisables sur lesystème (Cascades, Prédictives...)

TP5 : Etude de la régulation de Pression

Regulflex 5

Approche pédagogique

Page 5: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Module Régulateur industriel communicantModule d’étude des régulateurs industriels PID

Le Module Régulateur industriel communicant

en un clin d’œil

SectionsToutes sections ayant à étudier les automatismes, la régulation et la

communication

Points Forts & Activités Clés :Mise en oeuvre de régulation PID simple avec gestion des alarmes.Programmable manuellement en façade ou par PC (Liaison Ethernet)Fonction graphique permettant de tracer les courbes et les relevés avec

l’imprimante du PC (Echantillonnage élevé du système pour permettre untracé propre et une analyse correct dans le cadre des méthodes de Broïdaet Ziegler-Nichols).Façade avant permettant:

• Le changement de tous les paramètres (Seuils, K, Td, Ti, Sortie,Consigne…)

• Le passage Auto/manu.• La visualisation de la mesure et de la consigne en continue

Transfert des données vers Excel possibleFonction autoréglage pour recherche des paramètres P, I, D

Composants Particuliers :Régulateur simple boucle Honeywell UDC3500 avec:

• 3 entrées analogique 4-20mA• 4 entrées TOR• Consigne interne• Blocs de calcul interne• 2 sorties analogique 4-20 mA• 3 sorties TOR (NO ou NF) • Logiciel de configuration de données pour PC

Références :RC10 : Module Régulateur industriel communiquant

Caractéristiques L/ I/ H : 300x200x300 mmEnergie électrique : 230 V monophaséMasse : 3 kg

Ce système est accompagné d'un dossier technique (sur CD)

Régulateur numérique

Honeywell UDC3500

Prises double-puits

pour raccordements

des entrées TOR

Prises BNC pour

raccordements des

sorties analogiques

Prises BNC pour

raccordements des

entrées analogiques

Prises double-puits

pour raccordements

des sorties TOR

Connecteur RJ45 pour connexion

réseau Ethernet

Port infrarouge

Touche de Sélection

Mode Auto ou

Manuel

Touche de sélection

des fonctions

Affichage des

paramètres

sélectionnés

Affichage des

valeurs des

paramètres

Touche d’accès aux

configurations

Touche d’incrémentation Touche de décrémentation

Touche d’accès aux

valeurs de Setpoint

Touche de retour

écran d’acceuil

Touche d’activation

rampe ou

temporisation

Page 6: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Module Automate avec PIDModule d’étude des automates de régulation PID

Le Module Automate avec carte PID en un clin d’œil

SectionsToutes sections ayant à étudier les automatismes, la régulation et la

communication

Points Forts & Activités Clés :Ce module comprend un automate avec fonctions avancées. Programmation par un PC Communication via une liaison Ethernet Intégration de 6 boucles PID Echelle de temps de l’interface graphique relativement faible

(échantillonnage élevé du système) permettant un tracé propre etdonc une analyse correcte (Méthode de Broïda, Ziegler-Nichols)Fonction autoréglage pour recherche des paramètres P, I, D

Composants Particuliers :Automate avec carte PID intégrant 6 boucles PID avec:

• des variables de consignes internes et externes• une sortie recopie de consigne• une entrée Feed-forward sur le PID• des blocs de calculs (rapport, Split range, blocs avance/retard

(lead/lag), gain , exponentielle).Des modules du type : E/S TOR, E/S analogique 4-20 mA module de

communication Profibus DP.

Caractéristiques L/ I/ H : 520x510x310 mmEnergie électrique : 230 V monophaséMasse : 20 kg

Références :RC11: Module Automate avec PIDRC13: Pupitre tactile & Logiciel de supervision pour Modules Automate et

SNCC (Avec application Regulflex)RC14: Cartes E/S analogiques supplémentaires pour RC11 (Pour gérer

plus de 2 systèmes Regulflex)RC15: Option Bus de terrain AS-i pour RC11

Ce système est accompagné d'un dossier technique sur CD

Architecture fonctionnelle

Principaux composantsL’automate utilisé est une CPU S7-315 DP/PN de la gamme SIMATIC

S7-300 de Siemens. Il intègre un coupleur Profibus et Ethernet. Sont associées à cette CPU des cartes entrées-sorties TOR et

analogiques via une interface de décentralisation des modules. On trouveégalement un coupleur AS-Interface (Option RC15).Le coffret électrique comprend aussi une alimentation 24 V à courant

continu destinée à l’alimentation de la partie commande, ainsi que d’unealimentation AS-Interface (Option RC15).

Vue de côté 2Vue de côté 1

Pupitre tactile

(Option RC13)

CPU S7-315

Page 7: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Module SNCCModule d’étude des Systèmes Numériques de Contrôle Commande

Le Module SNCC en un clin d’œil

SectionsToutes sections ayant à étudier les automatismes, la régulation et la

communication

Points Forts & Activités Clés :Ce module comprend un système industriel numérique de contrôle

commande (SNCC / DCS).Communication via une liaison EthernetIntégration multiples de boucles PID, de contrôles moteur…Echelle de temps de l’interface graphique relativement faible

(échantillonnage élevé du système) permettant un tracé propre et donc uneanalyse correcte (Méthode de Broïda, Ziegler-Nichols)Fonction autoréglage pour recherche des paramètres P, I, D

Composants Particuliers :Automate avec carte PID intégrant 6 boucles PID avec:

• des variables de consignes internes et externes• une sortie recopie de consigne• une entrée Feed-forward sur le PID• des blocs de calculs (rapport, Split range, blocs avance/retard

(lead/lag), gain , exponentielle).Des modules du type : E/S TOR, E/S analogique 4-20 mA module de

communication Profibus DP/PA.

Références :RC12: Module SNCCRC13: Pupitre tactile & Logiciel de supervision pour Modules Automate et

SNCC (Avec application Regulflex)

Caractéristiques L/ I/ H : 520x510x310 mmEnergie électrique : 230 V monophaséMasse : 20 kg

Ce système est accompagné d'un dossier technique (sur CD)

Page 8: Cuve sous pression (Régulation Pression Niveau) · RM11: Option Capteur de pression différentielle 4-20mA/Hart ... Schéma TI du système Cuve sous pression (Pression/Niveau)

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Banc Etalonnage capteursBanc d’étalonnage de capteurs de niveau, température, pression

Le Banc Etalonnage capteurs en un clin d’œil

SectionsElectrotechnique, Maintenance industrielle, Automatismes, Régulation….

Points Forts & Activités Clés :Ce banc permet d’étalonner les capteurs de température, pression et

niveau présents sur la ligne RegulflexIntégration sur un établi fonctionnel avec rangements et distribution

électrique 230V et 24V

Composants Particuliers :Générateur de courantGénérateur de mVBoîte à décadeManomètre de précision avec pompeCircuit pneumatique de test

Références :RO10: Banc Etalonnage capteurs (Niveau, Pression, Température)

Caractéristiques L/ I/ H : 1500x750x1000 mmEnergie électrique : 230 V monophaséMasse : 100 kg

Ce système est accompagné d'un dossier technique (sur CD)

280, rue Edouard Daladier - 84973 Carpentras cedex - France - Tél. + 33 (0) 4 90 60 05 68 - Fax + 33 (0) 4 90 60 66 26

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