PCS-F équipement de formation aux systèmes de contrôle de processus

I. Présentation :
Le système de formation au contrôle de processus PCS-F est un ensemble d’équipements expérimentaux basé sur la commande par bus de terrain PCS. Il s’agit d’un dispositif expérimental multifonctionnel intégrant les technologies d’instrumentation d’automatisation, d’informatique, de communication et de contrôle automatique. Le système comprend des paramètres thermiques tels que le débit, la température et le niveau de liquide, et peut mettre en œuvre diverses formes de contrôle, notamment la mesure des paramètres du système, le contrôle en boucle simple, le contrôle en cascade, le contrôle prédictif et le contrôle de rapport. Il utilise des transmetteurs de niveau de liquide, des transmetteurs de pression, des débitmètres à turbine, des convertisseurs de fréquence, des vannes de régulation électriques, des transmetteurs de température et des modules d’E/S distribués, tous basés sur le bus de terrain. Cet équipement expérimental peut être utilisé comme dispositif expérimental pour les cours de contrôle de processus de niveau licence, BTS et université, ainsi que comme objet de simulation physique et méthode d’implémentation pour les étudiants de master et les chercheurs travaillant sur les systèmes de contrôle complexes et avancés. Il peut également servir de méthode expérimentale pour l’apprentissage du contrôle de processus par bus de terrain.
Le système de contrôle de processus PCS-F utilise le système de commande par bus de terrain Siemens et le logiciel de supervision SIMATIC WINCC. Le bus de terrain est un système basé sur le principe de l’automatisation entièrement intégrée. Son intégration repose sur une base de données de processus unifiée et un logiciel de gestion de base de données unique. Toutes les informations système sont stockées dans une base de données et ne nécessitent qu’une seule saisie, ce qui renforce considérablement l’intégrité du système et la précision des informations. La communication utilise un logiciel de programmation et une bibliothèque d’équipements de terrain conformes à la norme internationale IEC 61131-3, offrant un contrôle continu, un contrôle séquentiel et des langages de programmation de haut niveau. La bibliothèque d’équipements de terrain fournit une grande quantité d’informations et de blocs fonctionnels pour les équipements de terrain couramment utilisés, simplifiant ainsi considérablement la configuration et raccourcissant le cycle d’ingénierie. Doté d’interfaces standard telles que ODBC et OLE, et utilisant des réseaux ouverts comme Ethernet et PROFIBUS, il offre une grande ouverture et peut se connecter facilement aux systèmes de gestion et de contrôle d’autres fabricants.
II. Structure et caractéristiques du produit :
1. Configuration à trois réservoirs d’eau ; système d’alimentation en eau bidirectionnel.
2. L’armoire expérimentale est entièrement ouverte, permettant la visibilité de tous les dispositifs internes et facilitant ainsi l’apprentissage et la maintenance.
3. Conception ergonomique, avec réservoirs d’eau et dispositifs de contrôle automatique des entrées et sorties d’eau, afin de réduire la pénibilité du travail du personnel expérimental.
4. Les instruments et composants de l’appareil sont des produits industriels modernes et intelligents, d’une grande précision et disponibles en diverses spécifications. Ils favorisent un enseignement intuitif et enrichissent les connaissances des étudiants dans le domaine industriel. Ils constituent une base solide pour leur future insertion professionnelle. 5. Sécurité renforcée : le système est équipé d’une protection contre les fuites et le boîtier de contrôle de température empêche le chauffage automatique à sec, etc., afin de garantir la sécurité du personnel et du matériel. 6. Grande flexibilité : sous la supervision des enseignants, les étudiants peuvent observer, participer aux opérations, programmer eux-mêmes le système pour vérification et réaliser une analyse théorique à partir des courbes enregistrées en temps réel.
III. Configuration de l’équipement
1. Alimentation électrique
Alimentation monophasée : 220 V CA ±10 %, 50 Hz ±5 %, 16 A. Le système doit être correctement mis à la terre.
2. Le laboratoire doit être équipé d’une source d’eau ainsi que d’une entrée et d’une sortie. La distance entre ces entrées/sorties et l’équipement doit généralement être inférieure à 10 mètres.
3. Le système fournit une alimentation électrique linéaire régulée 24 V CC / 1 A.
4. Logiciel de configuration pour ordinateur : logiciel de configuration largement utilisé.
5. Dimensions : objet : 1 600 mm × 750 mm × 1 850 mm ; armoire de commande : 830 mm × 750 mm × 1 900 mm.
6. Poids : armoire de laboratoire, environ 200 kg ; table de laboratoire + rack de laboratoire, environ 250 kg.
7. Pompe magnétique triphasée en acier inoxydable : MP-55RM-380, sans fuite, faible niveau sonore, triphasée 220 V CA, 50 Hz.
8. Pompe magnétique biphasée en acier inoxydable : MP-55RM, sans fuite, faible niveau sonore, triphasée 220 V CA, 50 Hz.
9. Module de régulation de température et de tension + radiateur : module de régulation de tension à thyristors monophasé entièrement isolé ; signal de commande : 4-20 mA ;
10. Sonde de température Pt100 et transmetteur de température : Pt100 : classe A ; transmetteur de température : précision de 0,5 niveau, 0-100 °C.
11. Électrovanne de régulation intelligente : signal de commande 4-20 mA ;
12. Transmetteur de pression (niveau de liquide) en silicone diffusé : sonde d’isolation en silicone diffusé, précision de 0,5 niveau ; signal de sortie : sélectionnable 4-20 mA CC (système à deux fils) ;
13. Débitmètre et transmetteur de débit : plage : sélectionnable 0-800 L/h ; signal de sortie : 4-20 mA CC ; précision : 0,5 niveau ;
14. Processeur Siemens S7-1200, 1215C, mémoire de 125 Ko ;
15. Convertisseur de fréquence ≥ 0,75 kW ; facteur de puissance ≥ 0,9 ; fréquence de sortie : 0-550 Hz, précision : 0,01 Hz ;
16. Instrument de mesure de température Profibus-PA, avec sortie PA ;
17. Instrument de mesure de niveau de liquide Profibus-PA, avec sortie PA ;
18. Câble de programmation.
19. Réservoir d’eau en acrylique : Trois réservoirs d’eau ronds en plexiglas ;
20. Boîtier de test de régulation de température en acier inoxydable
21. Dispositif de test d’hystérésis pure
22. Réservoir d’eau en acier inoxydable
23. 2 électrovannes
24. 4 contacteurs
25. 4 relais
26. 2 sondes de niveau de liquide
27. Table et banc d’essai
IV. Éléments expérimentaux du matériel de formation aux systèmes de contrôle de processus
(I) Expériences de caractérisation
1. Expérience de caractérisation à capacité unique du réservoir d’eau
2. Expérience de caractérisation à double capacité du réservoir d’eau
3. Expérience de caractérisation à double capacité des réservoirs d’eau supérieur et inférieur
4. Expérience de caractérisation du débit de l’électrovanne
5. Expérience de caractérisation du débit du convertisseur de fréquence
6. Expérience de caractérisation de la température
7. Expérience de caractérisation à trois capacités
(II) Expérience de contrôle en boucle unique
1. Expérience de contrôle du niveau de liquide à capacité unique de la branche de l’électrovanne
2. Expérience de contrôle du niveau de liquide à capacité unique de la branche du convertisseur de fréquence
3. Expérience de contrôle du niveau de liquide à double capacité du réservoir d’eau supérieur
4. Expérience de contrôle du niveau de liquide à double volume des réservoirs d’eau supérieur et inférieur
5. Expérience de régulation de niveau de liquide à trois volumes
6. Expérience de régulation de débit dans une branche de vanne de régulation électrique
7. Expérience de régulation de débit dans une branche de convertisseur de fréquence
8. Expérience de régulation de température d’un réservoir de chaudière
(III) Expérience de régulation en cascade
1. Expérience de régulation en cascade à double volume
2. Expérience de régulation en cascade du niveau de liquide du réservoir supérieur et du débit dans une branche de vanne électrique
3. Expérience de régulation en cascade du niveau de liquide du réservoir supérieur et du débit dans une branche de convertisseur de fréquence
4. Expérience de régulation en cascade du niveau de liquide à trois volumes en trois boucles fermées
(IV) Expérience de régulation de rapport
1. Expérience de régulation de débit en boucle fermée simple
2. Expérience de régulation de rapport de débit avec suivi
(V) Expérience de régulation par rétroaction directe
1. Expérience de régulation par rétroaction directe du débit du niveau de liquide du réservoir supérieur
(VI) Expérience de régulation par découplage
1. Expérience de régulation par découplage du niveau de liquide à double volume du réservoir supérieur