Sur mesure - Introduction à l'instrumentation et à la régulation de procédé

Objectifs généraux

• Acquérir une vue d'ensemble des systèmes automatisés
• Développer quelques concepts parmi les plus importants : boucle ouverte et fermée, rétroaction, régulateur PID, transmetteur, vanne pneumatique, masse, poids, vélocité, chaleur, débit, température, chaleur, énergie, etc.
• Situer la régulation de procédé dans un contexte industriel par rapport aux autres champs de l'usine
• Distinguer les rôles et fonctions des différents équipements
• Décrire le fonctionnement des principaux transmetteurs et éléments terminaux
• Utiliser les appareils : transmetteurs, enregistreurs, calibrateurs, régulateurs, vannes, etc.
• Expliquer le fonctionnement des appareils et des circuits d'entrée/sortie des appareils
• Dépanner une boucle simple
• Installer et raccorder les appareils d'une boucle de régulation
• Utiliser les éléments terminaux et les actionneurs rencontrés en milieu industriel
• Régler itérativement les paramètres P, I, et D d'un régulateur industriel
• Lire et interpréter des plans, des schémas et des diagrammes-blocs

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Objectifs particuliers

Généralités

• Énoncer les principes de base
• Distinguer boucle ouverte, boucle fermée
• Choisir le critère de performance approprié
• Décrire les objectifs de la régulation, les types de procédé
• Reconnaître les défauts des procédés et les modèles de procédé
• Alarmes

Signaux

• Distinguer le rôle des appareils, standards, symboles
• Calculer et convertir les signaux standard
• Signaux pneumatiques, électriques (I, V et F), numériques
• Expliquer le fonctionnement des circuits d'entrée/sortie des appareils analogiques et numériques
• Calculer les impédances permises dans des boucles de mesure utilisant des transmetteurs conventionnels (transmetteur actif, transmetteur 4 fils) ou de type autoalimenté (transmetteur passif, transmetteur 2 fils).

Lecture de plans et symboles

• Normes ISA 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 et 5.5
• Autres types de plans : raccordement, SAMA, etc.
• Diagrammes-blocs

Métrologie

• Expliquer les caractéristiques statiques et dynamiques de la mesure, les grandeurs d'influence et les erreurs systématiques
• Comparer les méthodes de transduction mécanique -> électriques
• Énumérer les sources de bruit
• Expliquer le principe du blindage des câbles
• Décrire les principes de fonctionnement des appareils mesurant la masse, le poids, la pression, le niveau, le débit et la température
• Énumérer les techniques de mesure de la masse, du poids, de la pression, du niveau, du débit et de la température
• Utiliser les techniques de mesure dans des boucles de régulation
• Comparer les méthodes de mesure
• Connaître les techniques d'installation, de raccordement, d'entretien et d'étalonnage des appareils utilisés pour la mesure en milieu industriel

Éléments terminaux

• Classer les vannes de régulation selon : l'actionneur, la relation déplacement/débit, position au repos, la sécurité, le nombre de voies, la caractéristique, type (guillotine, obturateur, etc.), etc.
• Justifier la pertinence d'installer un positionneur sur une vanne de régulation
• Énumérer les composantes d'une vanne et expliquer sa construction
• Définir le coefficient volumétrique C.V.
• Tracer le diagramme bloc des positionneurs électropneumatiques, pneumatiques, électriques
• Expliquer le fonctionnement d'un convertisseur I/P et déterminer les caractéristiques nécessaires à une application
• Utiliser une vanne munie d'un positionneur dans une boucle de régulation et effectuer les réglages appropriés
• Utiliser des modulateurs de puissance électrique

Régulation

• Modéliser un procédé simple par des tests échelons
• Distinguer les types de procédé : autorégulateur, intégrateur, emballement
• Reconnaître les défauts des procédés
• Définir les actions tout/rien, proportionnelle, intégrale et dérivée
• Distinguer les fonctions P, I et D dans un régulateur et reconnaître les effets de chacune
• Convertir les unités des réglages des régulateurs d'un modèle à un autre (standard, série, parallèle)
• Régler la constante de temps du filtre du régulateur
• Choisir l'action directe ou inverse
• Régler itérativement les paramètres P, I, et D d'un régulateur industriel
• Connaître les principales méthodes de réglage des régulateurs PID
• Dépanner et diagnostiquer les problèmes des boucles simples
• Mettre en route une boucle simple
• Interpréter la documentation technique (française et anglaise) des manufacturiers

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Horaire

• La formation sera dispensée dans vos locaux
• Les dates exactes seront déterminées après entente entre les parties impliquées
• Les participants auront besoin d'un micro-ordinateur chacun (ou par groupe de 2)
• La durée est idéalement prévue pour 4 jours; il est toutefois possible d'éliminer ou de couvrir plus rapidement certains éléments et de réduire le cours à 3 jours

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Contenu

Introduction

• Boucle de régulation
• Bruit, perturbations, charge
• Critères de performance
• Objectifs de régulation
• Alarmes et autres fonctions dans les systèmes automatisés

Signaux

• Signaux standard : 4-20mA, 1-5V, 0-5V, 0-10V, fréquence, 3-15PSI, 20-100kPa, autres
• Avantages et inconvénients
• Unités d'ingénierie
• Conversions
• Calculs

Symboles

• Symboles ISA normes 5.1 à 5.5
• Bulles
• Étiquettes
• Schémas de principes
• Schémas de raccordement
• Raccordement des transmetteurs 2 fils et conventionnels
• Symboles SAMA

Métrologie

• Chaîne de mesure
• Mesure de pression, niveau, température et débit
• Masse et poids
• Vélocité
• Débit (volumétrique, massique, vélocité) liquide et gaz
• Pression
• Température
• Calibrateurs, étalonnage
• Transmetteurs
• Convertisseurs

Éléments terminaux

• Aspects économiques
• Importance de l'élément terminal
• Bruit, vaporisation, cavitation
• CV
• Performances et caractéristiques
• Spécifications
• Normes
• Actuateurs
• Positionneur
• Installation et entretien
• Autres éléments terminaux

Régulation

• Modèle simple de procédé
• Types de procédés
• Défauts des procédés

Régulateur

• Proportionnel
• Intégral
• Dérivé
• Filtrerôle, unités, effets de chacun

Réglages

• Réglage intuitif
• Méthodes de réglage traditionnelles : test échelon, fréquence naturelle, intuitive par itérations
• Avantages et désavantages de chacune des méthodes
• Importance du délai
• Limites des méthodes traditionnelles

Conclusions

• Rôle des appareils
• Installations en usine
• Tâches du personnel technique
• Étalonnages
• Sécurité

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Manuels utilisés

• Ruel, Michel, Introduction à l'instrumentation et à la régulation de procédé, Lévis, publié à compte d'auteur, 1993, 552 p.
• Documentation des manufacturiers
• Plans industriels

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Laboratoires

• Exercices avec les appareils en votre possession : régulateurs, indicateur de débit et de température, thermocouple, transmetteurs, calibrateurs, automate programmable, etc.
• Exercices avec le logiciel Régulation PID
• Exercices avec le logiciel Stratégies de contrôle évoluées
• Exercices avec un procédé simulé par un circuit électronique

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Formateur

• Expérience de formation à des techniciens expérimentés
• Expérience de travail dans une papeterie
• Solide formation théorique et pratique
• Utilisera un manuel adapté à la formation
• Choisira des exercices sur les équipements de vos laboratoires
• Crédible, souple, compétent
• Conscient des objectifs de la formation