AFM020P Équipement pédagogique et didactique : Banc de formation à la régulation multivariable et au contrôle de processus1 Aperçu du produit
1.1 Présentation générale
Le « contrôle de processus » est l'abréviation de « contrôle automatique des processus de production » ; il constitue une composante essentielle de la technologie de l'automatisation. Ce terme désigne généralement les processus de production dans des secteurs tels que le pétrole, la chimie, l'énergie électrique, la métallurgie, l'industrie légère, les matériaux de construction, l'énergie nucléaire, etc. Dans les processus de production industrielle modernes, la technologie de contrôle de processus joue un rôle de plus en plus important pour atteindre des indicateurs technico-économiques optimaux, accroître les bénéfices économiques et la productivité du travail, améliorer les conditions de travail et protéger l'environnement écologique.
En plaçant l'automatisation et les systèmes d'information au cœur de l'industrie de transformation, nous avons conçu et fabriqué un équipement pédagogique complet destiné aux laboratoires spécialisés en contrôle de processus. Cet équipement intègre les technologies clés et les systèmes matériels essentiels, constituant ainsi une base pratique majeure pour la formation en ingénierie de laboratoire.
La conception de cette unité de formation est rationnelle et polyvalente. Elle permet non seulement de répondre aux exigences de l'enseignement expérimental pour des matières spécialisées telles que l'automatisation industrielle et le contrôle automatique, mais elle convient également aux étudiants de cycles supérieurs menant des travaux de recherche et développement sur des sujets connexes.
1.2 Caractéristiques
1. Structure : L'équipement repose sur un châssis industriel en profilés d'aluminium, offrant une conception à structure transparente et une interface ouverte. Ce système est conçu pour une installation de type « sur table » (desktop), permettant un positionnement flexible ; il est doté d'un plan de travail intégrant un emplacement dédié pour un ordinateur.
2. Modularité : Le produit adopte une structure de type paillasse avec un châssis en alliage d'aluminium. Les modules de l'objet à contrôler et du système de contrôle sont dissociables : ils peuvent être assemblés et placés ensemble sur le poste de travail, ou utilisés séparément selon les besoins. Par exemple, en associant le système de contrôle à différents modules de charge simulée (présentés sous forme de boîtiers suspendus), l'équipement peut être transformé en banc de formation aux automates programmables (PLC), augmentant ainsi considérablement la flexibilité d'utilisation du matériel.
3. Interfaces : Les interfaces d'entrée/sortie de l'appareil offrent une excellente compatibilité. Les unités de commande (drivers) et les unités de contrôle PLC se présentent sous forme de modules suspendus interchangeables. Ces modules peuvent servir de charges pour des circuits électroniques ou agir comme objets d'exécution pour le système de contrôle PLC ; ils permettent également des extensions et des mises à niveau selon les besoins.
4. Composants industriels : L'équipement intègre des composants industriels couramment utilisés pour la mesure de la température, du débit, du niveau de liquide et de la pression. Il permet ainsi de réaliser des exercices de détection et de caractérisation des différents capteurs et sondes.
5. Contrôle par partage de temps : Le principe du contrôle par partage de temps peut être mis en œuvre pour acquérir simultanément deux ou trois paramètres. Par exemple, il est possible de coupler un ensemble de mesure de débit avec un ensemble de mesure de température. L'ensemble du système est fabriqué en alliage d'aluminium et intègre des concepts d'ingénierie alliant fonctionnalité et esthétique. Conçu comme un véritable équipement de laboratoire professionnel, il constitue un laboratoire de démonstration moderne et performant.
6. Le dispositif de commande de base permet de réaliser des programmes de formation au contrôle de processus ; il assure la régulation de cinq paramètres — débit, température, pression, niveau de liquide et composition — ainsi que la mise en œuvre de fonctions de régulation PID, permettant ainsi d'atteindre divers objectifs de travaux pratiques pédagogiques.
7. L'équipement est doté d'une pompe à eau basse pression dont la sortie est équipée d'une double boucle : une boucle de régulation et une boucle directe, sélectionnables selon les exigences de l'expérience en cours.
8. Le câblage de tous les capteurs et instruments est centralisé sur un bornier de raccordement. Les circuits de capteurs peuvent être sélectionnés en fonction des données requises, permettant ainsi d'associer de manière flexible capteurs et instruments selon le contenu pédagogique de l'expérience.
9. Les interfaces d'entrée/sortie de l'équipement offrent une excellente compatibilité. Les unités d'actionnement et l'unité de commande principale se présentent sous forme de boîtiers suspendus aisément interchangeables ; ils peuvent servir de charges pour des circuits électroniques, d'objets d'exécution pour des systèmes de commande par automate programmable (PLC), et permettent des extensions ou des mises à niveau selon les besoins.
10. La commande électrique repose sur un automate programmable (PLC) de type AB 2080-LC50. Équipé de modules d'extension analogiques et d'autres dispositifs associés, il représente une configuration standard et largement répandue pour le contrôle de processus au sein de petits équipements industriels.
5 Expériences complètes
(1) Expérience de mesure du niveau de liquide
(2) Expérience de régulation de la pression
(3) Expérience de régulation de la température
(4) Expérience de régulation du débit
(5) Expérience de régulation PID des paramètres de débit
(6) Expérience de régulation PID des paramètres de température
(7) Expérience de régulation PID des paramètres de qualité de l'eau
(8) Expérience de régulation PID des paramètres de pression
(9) Expérience de régulation PID des paramètres de niveau de liquide
(10) Expérience d'acquisition de signaux de température et de boucle de comparaison
(11) Expérience de boucle de comparaison pour l'acquisition de signaux de débit
(12) Expérience de boucle de comparaison pour l'acquisition de signaux de pression
(13) Expérience de boucle de comparaison pour l'acquisition de signaux de niveau de liquide
(14) Mise en pratique d'un système de régulation à boucle unique
(15) Expérience de régulation du niveau de liquide dans un réservoir
(16) Expérience de détermination de la régulation de la température de l'eau en régime statique
(17) Expérience de détermination de la régulation de la température de l'eau en régime dynamique
(18) Détermination du débit d'une vanne électrique
(19) Expérience de régulation du débit de refoulement d'une pompe à vitesse variable
(20) Expérience de détermination de la régulation de la pression dans un réservoir
(21) Expérience de protection contre les fuites et la surpression du réservoir d'eau
(22) Expérience de compréhension, d'élaboration de schémas de régulation et de câblage de la structure matérielle du dispositif de détection et de contrôle de processus
(23) Expérience de réglage du fonctionnement, de configuration des paramètres des instruments, de remplacement d'instruments, etc.
(24) Étalonnage des capteurs (décalage du zéro et ajustement de la plage de mesure)
