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1 Ministère de l'Éducation de la République de Biélorussie Établissement d'enseignement « Polotsk université d'état» OUTILS TECHNIQUES D'AUTOMATISATION ET D'ÉQUIPEMENT INFORMATIQUE DANS LES SYSTÈMES CVC COMPLEXE ÉDUCATIF ET METHODOLOGIQUE pour les étudiants de la spécialité « Alimentation en chaleur et en gaz, ventilation et protection de l'air » Compilation et édition générale N.V. Chepikova Novopolotsk 2005

2 UDC (075.8) BBK 34.9 i 73 T 38 RÉVISEURS : A.S. VERSHININE, Ph.D. technologie. Sciences, ingénieur en électronique chez JSC Naftan ; A.P. GOLUBEV, Art. Maître de conférences, Département de Cybernétique Technique Recommandé pour publication par la commission méthodologique de la Faculté de Génie Radio T 38 Moyens techniques d'automatisation et informatique dans les systèmes DVT : Manuel-méthode. complexe pour étudiants spécial / Comp. et général éd. N.V. Chepikova. Novopolotsk : Établissement d'enseignement "PSU", p. ISBN X Correspond au cursus de la discipline « Moyens techniques d'automatisation et informatique dans les systèmes DVT » pour la spécialisation de la spécialité « Alimentation en chaleur et en gaz, ventilation et protection de l'air ». L'objectif des systèmes de contrôle automatique est pris en compte ; principes de fonctionnement et de conception des instruments, des régulateurs automatiques et des dispositifs de contrôle, largement utilisés dans l'automatisation des systèmes d'alimentation en chaleur et en gaz, de ventilation et de climatisation, d'approvisionnement en eau et d'assainissement. Les sujets du cours étudié, leur volume en heures de cours et de cours pratiques sont donnés, les fondements théoriques et pratiques des moyens techniques d'automatisation et de la technologie informatique utilisés dans les schémas d'automatisation des systèmes DVT sont exposés. Des tâches pour les cours pratiques, des recommandations pour organiser le contrôle de notation de l'étude de la discipline et des questions à tester sont présentées. Destiné aux enseignants et aux étudiants des universités de cette spécialité. Peut être utilisé par les étudiants spécialisés dans la spécialité « Alimentation en eau, assainissement et protection des ressources en eau ». UDC (075.8) BBK 34.9 i 73 ISBBN X UO "PSU", 2005 Chepikova N.V., comp., 2005

3 BUTS ET OBJECTIFS DU CONTENU DE LA DISCIPLINE, SA PLACE DANS LE PROCESSUS ÉDUCATIF... 5 INSTRUCTIONS METHODOLOGIQUES POUR L'ÉTUDE DE LA DISCIPLINE... 8 STRUCTURE DU COURS DE FORMATION Module Module Module Module Module MATÉRIEL DE FORMATION Chapitre 1. OBJECTIF ET FONCTIONS DE BASE DU SYSTÈME A CONTRÔLE AUTOMATIQUE Mesure des paramètres technologiques du processus. Principes et méthodes de mesures Erreurs de mesure. Types et groupes d'erreurs Chapitre 2. INSTRUMENTS DE MESURE ET CAPTEURS Classification des équipements de mesure et des capteurs Système étatique des instruments industriels. Standardisation et unification des équipements d'automatisation Détermination des erreurs des appareils Chapitre 3. MÉTHODES ET MOYENS DE MESURE DES PARAMÈTRES DE BASE DANS LES SYSTÈMES DVT Méthode de mesure de température par contact Mesure de température par méthode thermoélectrique Méthode de mesure de température sans contact Méthodes et moyens de mesure de pression Calcul du liquide -manomètres mécaniques Méthodes et moyens de mesure de l'humidité Méthodes et moyens de mesure du débit et de la quantité d'une substance Mesure du débit à l'aide de débitmètres à pression-vitesse Méthodes et moyens de détermination de la composition et des propriétés physiques et chimiques d'une substance Méthodes et moyens de mesure du niveau Mesure du niveau de liquide non agressif dans un réservoir ouvert à l'aide de manomètres différentiels Chapitre 4. DISPOSITIFS INTERMÉDIAIRES DES SYSTÈMES Dispositifs amplificateurs-convertisseurs

4 4.2. Organismes de régulation Calcul de l'organisme de régulation pour la régulation du débit d'eau Actionneurs Régulateurs automatiques Sélection des régulateurs sur la base de calculs Chapitre 5. MÉTHODES DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION DANS LES SYSTÈMES Classification et fonction des systèmes télémécaniques Systèmes de télémesure, de télécontrôle et de télésignalisation Désignation graphique symbolique des instruments et équipements d'automatisation Principes de construction de complexes informatiques de contrôle Objectif et caractéristiques générales des contrôleurs industriels Règles de positionnement des appareils et équipements d'automatisation Annexe LITTÉRATURE

5 BUT ET OBJECTIFS DE LA DISCIPLINE, SA PLACE DANS LE PROCESSUS ÉDUCATIF 1. BUT ET OBJECTIFS DE LA DISCIPLINE 1.1. Le but de l'enseignement de la discipline L'objectif principal de l'enseignement de la discipline « Moyens techniques d'automatisation et de technologie informatique dans les systèmes DVT » est de permettre aux étudiants d'acquérir un ensemble de connaissances sur les moyens techniques d'automatisation et de technologie informatique utilisés dans l'alimentation en chaleur et en gaz et la ventilation. systèmes. Objectifs de l'étude de la discipline Les principaux objectifs de la discipline : les étudiants étudient la finalité et la conception de l'automatisation technique et des équipements informatiques ; acquisition par les étudiants de compétences dans la sélection et le calcul d'équipements techniques d'automatisation utilisés pour construire des systèmes de contrôle de processus, des systèmes de contrôle automatisés pour les processus technologiques d'approvisionnement en chaleur et en gaz et de ventilation. Pour atteindre l'objectif fixé et résoudre les problèmes assignés à la suite de l'étude de la discipline « Moyens techniques d'automatisation et technologie informatique dans les systèmes DVT », l'étudiant doit : avoir une idée : sur les principes et tâches de base contrôle automatisé processus dans les systèmes DVT ; sur la classification des sous-systèmes d'automatisation ; sur les principes de construction de circuits fonctionnels de contrôle automatique ; connaître : le principe de fonctionnement, la conception, les caractéristiques des équipements techniques de base de l'automatisation, y compris la technologie des microprocesseurs ; méthodes, principes, moyens de surveillance des principaux paramètres des processus technologiques dans les systèmes DVT ; solutions de conception fondamentales pour les systèmes d’automatisation. 5

6 être capable d'utiliser : une méthodologie d'analyse des données initiales lors de l'élaboration d'une spécification technique étendue pour la conception de circuits d'automatisation pour les systèmes DVT ; les avancées modernes dans le choix des outils d'automatisation ; documents sur le respect des exigences de normalisation et le support métrologique des équipements techniques d'automatisation ; progiciels de conception assistée par ordinateur pour la sélection et le calcul de moyens techniques; propres méthodes de sélection des moyens techniques parmi l'ensemble des moyens existants en relation avec tâche spécifique; avoir de l'expérience dans le travail avec des instruments de mesure Place de la discipline dans le processus pédagogique Le cours est une discipline de spécialisation dans la formation d'un ingénieur en construction dans la spécialité « Alimentation en chaleur et en gaz, ventilation et protection de l'air » et fait partie de la discipline « Contrôle automatisé des processus dans les systèmes DVT ». Les connaissances acquises grâce à l'étude de cette discipline sont nécessaires pour compléter la section automatisation du projet de diplôme. Liste des disciplines requises pour que les étudiants étudient cette discipline : mathématiques supérieures (calcul différentiel et intégral, équations différentielles linéaires et non linéaires). physique (hydraulique, mécanique) ; génie électrique et équipement électrique; informatique et sciences de l'information; 2. CONTENU DE LA DISCIPLINE La discipline « Moyens techniques d'automatisation et informatique dans les systèmes DVT », selon le programme de la spécialité, se lit en 5ème année d'études, au semestre d'automne (18 semaines académiques) et comprend : 36 heures de cours (2 heures par semaine) ; 18 heures de formation pratique (neuf cours pratiques de 2 heures). La dernière forme de contrôle des connaissances pour ce cours est un test. 6

7 PROGRAMME DE TRAVAIL Noms des sections et sujets des cours Nombre d'heures 1. Objet et principales fonctions du système de contrôle automatique 2 2. Instruments de mesure et capteurs 4 3. Méthodes et moyens de mesure des paramètres de base dans les systèmes DVT Dispositifs intermédiaires des systèmes 8 5. Méthodes de transmission d'informations dans les systèmes 8 LEÇONS PRATIQUES DANS LA DISCIPLINE Nom du travail Nombre d'heures 1. Détermination de la classe d'erreur et de précision de l'appareil 2 2. Mesure de température par méthode thermoélectrique 2 3. Calcul de manomètres fluido-mécaniques 2 4. Mesure de débit à l'aide de débitmètres à pression-vitesse 2 5. Mesure de niveau à l'aide de manomètres différentiels 2 6. Calcul et sélection d'un organisme de réglementation 2 7. Sélection du type de régulateur automatique 2 8. Désignation graphique symbolique des instruments et moyens d'automatisation sur diagrammes fonctionnels 2 9. Règles de désignation de la position des appareils et équipements d'automatisation sur les schémas fonctionnels 2 7

8 INSTRUCTIONS METHODOLOGIQUES POUR L'ÉTUDE DE LA DISCIPLINE Pour étudier la discipline « Moyens techniques d'automatisation et technologie informatique dans les systèmes DVT », un système modulaire est proposé. L'ensemble du matériel est divisé en cinq modules thématiques à utiliser dans les cours magistraux et les cours pratiques, et chaque module contient un certain nombre d'éléments pédagogiques (ET). Chaque UE est conçue pour 2 heures académiques de cours. Les éléments pédagogiques contenant des exercices pratiques dans la discipline sont conçus pour 2 heures de cours. Toutes les UE contiennent un guide d'apprentissage, constitué d'un objectif global montrant les exigences en matière de compétences, de connaissances et d'aptitudes que les étudiants doivent maîtriser dans le cadre de l'étude de cette UE. A la fin de chaque module se trouve une UE de contrôle, qui est un ensemble de questions, de tâches et d'exercices qui doivent être réalisés après l'étude du module. Si l'étudiant est convaincu qu'il possède des connaissances, des compétences et des capacités suffisantes, il est alors nécessaire de se soumettre à la forme de contrôle prévue. En cas d'échec du test de sortie, l'étudiant sera amené à reprendre le module dans son intégralité. SYSTÈME DE CONTRÔLE DES CONNAISSANCES Pour évaluer le travail des étudiants dans ce cours, un système de notation permettant de suivre les progrès est proposé. Ce système est cumulatif et implique la somme des points attribués pour tous les types d’activités d’apprentissage au cours du cours. Le montant final accumulé par l'étudiant pendant le cours est la note individuelle de l'étudiant (ISR). Les règles d'attribution des points sont discutées plus en détail dans les sections pertinentes du contenu. PARTIE CONFÉRENCE DU COURS Le but des cours magistraux est de maîtriser l'essentiel de la matière théorique du cours. Le contrôle intermédiaire de la maîtrise de la partie théorique du cours s'effectue sous forme de tests, deux fois par semestre, lors des semaines de certification. Le test comprend des questions sur la matière couverte. Une réponse correcte à une question vaut 5 points de notation. La date des tests est annoncée à l'avance. 8

9 PRATICUM L'objectif de l'atelier est de maîtriser les calculs des instruments de mesure et des équipements d'automatisme, qui permettent d'établir la signification physique des méthodes de mesure par rapport à des conditions précises. Le résultat de chaque leçon vaut 10 points de notation. CERTIFICATION (contrôle intérimaire des progrès) Pour une certification positive, la note individuelle de l'étudiant pour tous travail éducatif au moment de la certification doit être d'au moins 2/3 de l'IRS moyen du groupe. TEST (contrôle de progression final) Le test est un test écrit d'une durée de 45 minutes. Le test comprend 18 questions avec des réponses sélectives ; au moins 12 réponses correctes sont nécessaires pour recevoir un crédit. Pour être admis au test, vous devez obtenir au moins 70 points de notation pour l'atelier. Le test a lieu pendant la semaine du test ; l'heure et le lieu du test sont annoncés à l'avance. Le test est réalisé sur un formulaire spécial délivré par l'enseignant. L'utilisation de notes est interdite. Les étudiants dont la note cumulée individuelle à la fin du semestre est supérieure ou égale de 50 % à la moyenne du groupe reçoivent automatiquement des crédits. 9

10 STRUCTURE DU COURS DE FORMATION Composition modulaire du cours « Moyens techniques d'automatisation et informatique dans les systèmes DVT » M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-R M-K M-1 Objectif et principales fonctions de l'automatisme système de contrôle (SAC). M-2 Instruments de mesure et capteurs. M-3 Méthodes et moyens de mesure des paramètres de base dans les systèmes DVT. M-4 Dispositifs intermédiaires des systèmes. M-5 Méthodes de transmission d'informations dans les systèmes. Généralisation MR par discipline. Week-end MK contrôle final. QUESTIONS ÉTUDIÉES DANS LES COURS DE CONFÉRENCE (PAR MODULES) Module 1. OBJECTIF ET FONCTIONS DE BASE DU SYSTÈME DE CONTRÔLE AUTOMATIQUE Paramètres de base des processus technologiques dans les systèmes DVT. Mesure des paramètres des processus technologiques dans les systèmes DVT (concept de mesure). Contrôle automatique des médias dans les systèmes DVT. Objectif et principales fonctions du système de contrôle automatique (ACS). Principes et méthodes de mesure. Précision des mesures. Erreur de mesure. Types et groupes d'erreurs. Module 2. INSTRUMENTS DE MESURE ET CAPTEURS Classification des équipements de mesure et des capteurs. Mètre. Transducteur primaire (concept et définition de capteur). Caractéristiques statiques et dynamiques des capteurs. Système étatique des appareils industriels. Appareils SAC secondaires. 10

11 Module 3. MÉTHODES ET OUTILS DE MESURE DES PARAMÈTRES DE BASE DANS LES SYSTÈMES DVT Thermomètres à expansion de liquide. Thermomètres à expansion solides. Thermomètres manométriques. Thermomètres thermoélectriques. Thermomètres à résistance. Pyromètres à rayonnement optique. Pyromètres à rayonnement. Manomètres à liquide, cloche, ressort, membrane, soufflet. Transducteurs à jauge de contrainte. Méthode de mesure psychrométrique. Principe de fonctionnement d'un psychromètre. Méthode du point de rosée. Méthode de mesure électrolytique. Capteurs d'humidité électrolytiques. Principe de fonctionnement et conception ces capteurs. Débitmètres à pression différentielle variable. Types de dispositifs de constriction. Débitmètres à pression différentielle constante. Conceptions, principe de fonctionnement. Méthode par ultrasons mesures de débit. Compteurs de quantité. Débitmètres vortex. Débitmètres électromagnétiques. Méthodes électriques d'analyse des gaz. Analyseur de gaz électrique. Méthode de mesure conductométrique. Principe de fonctionnement d'un analyseur conductométrique de gaz. Méthode de mesure thermique et magnétique. Oxymètre thermomagnétique. Analyseur de gaz chimique. Jauges de niveau à flotteur, hydrostatiques, électriques et acoustiques. Module 4. DISPOSITIFS INTERMÉDIAIRES DES SYSTÈMES Amplificateurs. Comparaison des amplificateurs hydrauliques, pneumatiques et électriques. Relais. Amplification à plusieurs étages. Actionneurs hydrauliques, électriques et pneumatiques. Caractéristiques des organismes de distribution. Principaux types d'organismes de distribution. Appareils de régulation. Classification des régulateurs automatiques. Propriétés de base des régulateurs. Sélection du type de régulateur. Sélection des valeurs optimales des paramètres du régulateur. Module 5. MÉTHODES DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION DANS LES SYSTÈMES Classification et finalité des systèmes télémécaniques. Systèmes de télécommande, télésignalisation, télémesure. 11

12 Principes de construction de systèmes informatiques de contrôle. Caractéristiques du fonctionnement d'UVK dans les systèmes. Objectif et caractéristiques générales des contrôleurs industriels. Module R. GÉNÉRALISATION DE LA DISCIPLINE Résumer les connaissances les plus essentielles de la discipline, l'exprimer sous la forme d'une courte synthèse. Pour ce faire, répondez les questions suivantes: 1. Quelles sont les principales fonctions du système de contrôle automatique ? 2. Énumérez les principales exigences relatives aux équipements techniques d'automatisation. 3. Quel est le principe, la méthode de mesure ? 4. Comment est déterminée la classe de précision d'un appareil ? 5. Comment les instruments et équipements d'automatisation sont-ils classés ? 6. Qu'est-ce qu'un « capteur » ? 7. Énumérez les principales caractéristiques statiques et dynamiques des capteurs. 8. Qu'est-ce que SHG ? Expliquer le but et les conditions préalables à la création de SHG. 9. A quoi servent les dispositifs secondaires dans un système de contrôle automatique ? 10. Énumérer les méthodes et moyens de mesure de la température, de la pression, de l'humidité, du débit, du niveau, de la composition et des propriétés physiques et chimiques d'une substance. 11. Nommez l’objectif principal des amplificateurs dans ATS. 12. Qu'est-ce que l'amplification à plusieurs étages ? 13. Quel est le but d’un organisme de réglementation ? 14. Nommez les principales caractéristiques du RO. 15. Quels types d'actionneurs connaissez-vous ? 16. Énumérez les principales exigences relatives aux actionneurs. 17. Nommez les principales caractéristiques des servomoteurs. 18. Comment classer moteurs électriques? 19. Qu'est-ce qu'un régulateur ? 20. Selon quels critères les régulateurs sont-ils classés ? 21. Quelles propriétés de base des régulateurs connaissez-vous ? 22. Énumérez les fonctions exécutées par les appareils télémécaniques utilisés dans les systèmes DVT. 12

13 23. Pourquoi la télémétrie est-elle utilisée dans les systèmes DVT ? 24. Qu'est-ce qui permet le télécontrôle ? 25. A quoi sert la téléalarme ? 26. Qu'est-ce qu'UVK ? 27. Nommez les différences entre UVK et les ordinateurs centraux. 28. Pourquoi est-il nécessaire d'utiliser des contrôleurs industriels ? 29. Nom tendances actuelles construire des contrôleurs industriels. 30. Énumérez les fonctions de base d'un contrôleur industriel. Module K. CONTRÔLE FINAL DE SORTIE Vous avez donc étudié la discipline « Moyens techniques d'automatisation et technologie informatique dans les systèmes DVT ». Après avoir étudié cette discipline, vous devez : avoir une compréhension des principes et des tâches de base du contrôle automatisé des processus dans les systèmes DVT ; connaître les méthodes et moyens de mesure des principaux paramètres des processus technologiques dans les systèmes DVT ; connaître le principe de fonctionnement, la conception, les caractéristiques des équipements techniques d'automatisation de base, y compris la technologie des microprocesseurs ; être capable d'utiliser les réalisations modernes lors du choix des équipements techniques d'automatisation, les documents sur le respect des exigences de normalisation et le support métrologique des équipements techniques d'automatisation ; propres méthodes de sélection des moyens techniques parmi l'ensemble des moyens existants en relation avec une tâche spécifique. À la fin de vos études dans la discipline « Moyens techniques d'automatisation et technologie informatique dans les systèmes DVT », vous devez réussir le test. 13

14 Module 1. Objectif et fonctions principales du système de contrôle automatique UE-1 UE-K UE-1 Objectif et fonctions principales du système de contrôle automatique. Erreur de mesure. Types et groupes d'erreurs. UE-K Contrôle de sortie par module. Module 1. Objectif et principales fonctions du système de contrôle automatique Manuel de formation UE-1. Objet et principales fonctions du SAC. Principes et méthodes de mesure. Types et groupes d'erreurs Objectifs d'apprentissage UE-1 L'étudiant doit : avoir une idée des paramètres de base des processus technologiques dans les systèmes DVT ; connaître : - l'objet et les principales fonctions du système de contrôle automatique, - les principes et méthodes de mesures, - les définitions de la précision et de l'erreur de mesure, - les principaux types et groupes d'erreurs, - les notions de classe de précision de l'appareil, vérification et réglage de l'appareil ; maîtriser la méthodologie de calcul des erreurs et de détermination de la classe de précision de l'appareil ; être capable de sélectionner un appareil à l'aide de la littérature de référence. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-1, vous devez étudier les paragraphes du matériel pédagogique du matériel pédagogique. UE-K. Contrôle de sortie par module Après avoir étudié ce module, vous devez tester vos connaissances en répondant aux questions et en effectuant des tâches de test : 1. Nommez les principaux paramètres des processus technologiques dans les systèmes DVT. 2. Quelles sont les principales fonctions du système de contrôle automatique ? 3. Énumérez les principales exigences relatives aux équipements techniques d'automatisation. 4. Qu’entend-on par « mesure » ? 5. Quelles sont les mesures ? 6. Quel est le principe, la méthode de mesure ? 7. Définir la précision et l’erreur de mesure. 8. Quels types d’erreurs connaissez-vous ? 9. Comment est déterminée la classe de précision d'un appareil ? 10. Qu'appelle-t-on vérification de l'appareil ? 11. Pourquoi les instruments sont-ils calibrés et ajustés ? 14

15 Tâche de test : 1. L'appareil de mesure appartient à la classe de précision 2.5. Quelle erreur caractérise cette classe : a) systématique ; b) aléatoire ; c) impoli ? 2. Quels types d'erreurs doivent être attribués à l'erreur qui se produit lorsque la résistance change ? lignes de connexion pour les thermomètres électriques en raison des fluctuations de la température de l'air atmosphérique : a) systématique, basique ; b) systématique, supplémentaire ; c) aléatoire, basique ; d) aléatoire, supplémentaire ? 3. Quelle méthode de mesure doit être considérée comme mesure de niveau à l'aide d'un tube de verre mesurant l'eau (vase communicant) : a) évaluation directe ; b) zéro ? 4. Le réglage des instruments de mesure est-il inclus dans l'ensemble des opérations de vérification : a) inclus ; b) ne s'allume pas ? 15

16 Module 2. Instruments de mesure et capteurs UE-1 UE-2 UE-3 UE-K UE-1 Classification des équipements de mesure et des capteurs. Système d'instrumentation d'État UE-2. Appareils SAC secondaires. UE-3 Leçon pratique 1. UE-K Contrôle de sortie par module. Module 2. Instruments de mesure et capteurs Manuel de formation UE-1. Classification des appareils de mesure et des capteurs Objectifs d'apprentissage UE-1 L'étudiant doit : avoir une idée : - de la fonction des instruments et des équipements d'automatisme, - de la classification des instruments de mesure ; connaître : - la notion d'« appareil de mesure », - la définition de « transducteur de mesure primaire », « transducteur de mesure intermédiaire », « transducteur émetteur », - la notion d'« élément sensible », - la classification des capteurs, - les bases statiques et caractéristiques dynamiques des capteurs ; maîtriser la méthodologie de calcul des caractéristiques statiques et dynamiques du capteur ; pouvoir sélectionner les capteurs en fonction de leurs caractéristiques. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-1, vous devez étudier le paragraphe 2.1 du matériel pédagogique du complexe pédagogique. UE-2. Système d'instrumentation de l'État. Appareils secondaires SAC Objectifs d'apprentissage UE-2 L'étudiant doit : avoir une idée de : - la standardisation et l'unification des appareils, - les prérequis à la création d'un GSP, - la fonction des appareils secondaires dans un automatisme ; savoir : - objet du SPG, - classification des appareils par type de support d'information, - classification des appareils par base fonctionnelle, 16

17 - classification des appareils secondaires, - conception et principe de fonctionnement des appareils de conversion directe et des appareils d'équilibrage ; maîtriser la méthodologie de sélection des instruments secondaires en fonction de la méthode de mesure ; être capable de travailler avec de la littérature de référence. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-2, vous devez étudier pp. 2.2 matériel pédagogique du complexe pédagogique. UE-3. Leçon pratique 1 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec la clause 2.3 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (détermination des erreurs instrumentales). UE-K Contrôle de sortie par module Après avoir étudié ce module, vous devez tester vos connaissances en répondant à des questions et en effectuant des tâches de test : 1. En quoi l'appareil de mesure diffère-t-il des autres transducteurs de mesure ? 2. A quoi servent les convertisseurs intermédiaires ? 3. Comment les instruments et équipements d'automatisation sont-ils classés ? 4. Définissez « transducteur primaire » - c'est 5. Continuez « l'élément sensible est 6. Énumérez les principales caractéristiques statiques et dynamiques des capteurs. 7. Quelles sont les exigences opérationnelles des capteurs ? 8. Qu'est-ce que SHG ? Expliquer le but et les conditions préalables à la création de SHG. 9. A quoi sont-ils destinés ? différents types des signaux unifiés ? 10. A quoi servent les dispositifs secondaires dans un système de contrôle automatique ? 11. Comment les appareils secondaires sont-ils classés ? 12. À quoi servent les ponts automatiques dans les systèmes DVT ? 17

18 Module 3. Méthodes et moyens de mesure des paramètres de base dans les systèmes UE 1 UE 2 UE 3 UE 4 UE 5 UE 6 UE 7 UE 8 UE 9 UE 10 UE 11 UE K UE-1 Méthode de contact de mesure de température. UE-2 Leçon pratique 2. UE-3 Méthode de mesure de la température sans contact. UE-4 Méthodes et moyens de mesure de la pression. UE-5 Leçon pratique 3. UE-6 Méthodes et moyens de mesure de l'humidité des gaz (air). UE-7 Méthodes et moyens de mesure du débit et de la quantité. UE-8 Leçon pratique 4. UE-9 Méthodes et moyens pour déterminer la composition et les propriétés physico-chimiques d'une substance. UE-10 Méthodes et moyens de mesure de niveau. UE-11 Leçon pratique 5. UE-K Contrôle par module. Module 3. Méthodes et outils de mesure des paramètres de base dans les systèmes DVT Manuel de formation UE-1. Méthode de mesure de température par contact Objectifs pédagogiques UE-1 L'étudiant doit : avoir une idée : - des méthodes de base de mesure de température, - des caractéristiques des thermomètres à contact ; savoir : - basique spécifications techniques, dispositif et conception des capteurs à valeurs de sortie mécaniques, - principales caractéristiques techniques, dispositif et conception des capteurs à valeurs de sortie électriques, - plage de mesure de ces capteurs, circuits de commutation, - erreurs de mesures de température avec capteurs de contact ; avoir les compétences nécessaires pour calculer des mesures de température par la méthode thermoélectrique ; être capable de sélectionner des capteurs de température dans des catalogues et des ouvrages de référence. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-1, vous devez étudier la clause 3.1 du matériel pédagogique de l'UMK (méthode de mesure de température par contact). 18

19 UE-2. Leçon pratique 2 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec l'article 3.2 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (mesure de la température par la méthode thermoélectrique). UE-3. Méthode de mesure de température sans contact Objectifs pédagogiques UE-3 L'étudiant doit : avoir une idée : - des principales méthodes de mesure de température par méthode sans contact, - des caractéristiques des thermomètres sans contact ; connaître : - les caractéristiques techniques de base, la conception des pyromètres, - la plage de mesure, - les erreurs de mesures de température à l'aide des pyromètres, les méthodes pour les réduire ; être capable d'utiliser ses connaissances pour sélectionner des pyromètres en fonction de leurs caractéristiques à partir de catalogues et d'ouvrages de référence. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-3, vous devez étudier la clause 3.3 du matériel pédagogique de l'UMK (méthode de mesure de la température sans contact). UE-4. Méthodes et moyens de mesure de pression (vide) Objectifs d'apprentissage UE-4 L'étudiant doit : avoir une idée : - des méthodes de mesure de pression, - des unités de mesure de pression ; connaître : - la classification des appareils de mesure de pression en fonction de la valeur mesurée, - la classification des appareils de mesure de pression en fonction du principe de fonctionnement, - la conception, le principe de fonctionnement, la plage de mesure des capteurs de pression, - les avantages et les inconvénients de ces appareils ; propres méthodes de sélection de capteurs de pression parmi un ensemble de capteurs existants en relation avec une tâche spécifique ; être en mesure d'utiliser les avancées modernes lors du choix des capteurs de pression dans les schémas d'automatisation des systèmes DVT. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-4, vous devez étudier la clause 3.4 du matériel pédagogique UMK (méthodes et moyens de mesure de la pression) UE-5. Leçon pratique 3 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec l'article 3.5 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (calcul des manomètres fluido-mécaniques). UE-6. Méthodes et moyens de mesure de l'humidité des gaz Objectifs pédagogiques UE-6 L'étudiant doit : avoir une idée de : - l'humidité comme paramètre physique, - l'humidité relative, absolue, - l'enthalpie, - la température du point de rosée ; 19

20 connaître : - les méthodes psychrométriques, électrolytiques de mesure de l'humidité, - la méthode du point de rosée, - le principe de fonctionnement et de conception des capteurs utilisés pour mesurer l'humidité, la plage de mesure, - les avantages et inconvénients des capteurs d'humidité ; être capable d'utiliser les avancées modernes lors du choix des capteurs d'humidité dans les schémas d'automatisation des systèmes DVT ; propres méthodes de sélection de capteurs d'humidité parmi un ensemble de capteurs existants, en relation avec une tâche spécifique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-6, vous devez étudier la clause 3.6 du matériel pédagogique de l'UMK (méthodes et moyens de mesure de l'humidité). UE-7. Méthodes et moyens de mesure du débit Objectifs pédagogiques UE-7 L'étudiant doit : avoir une idée : - des méthodes de mesure du débit, - des unités de mesure du débit, - des groupes de débitmètres ; connaître : - les types de dispositifs de restriction, - la conception, le principe de fonctionnement, la plage de mesure des débitmètres à pression différentielle variable, des débitmètres à pression différentielle constante, des débitmètres à ultrasons, des compteurs de chaleur, - la conception et le principe de fonctionnement des débitmètres, - les erreurs de mesure de ceux-ci appareils; être capable d'utiliser les avancées modernes lors du choix des débitmètres dans les schémas d'automatisation des systèmes DVT ; propres méthodes de sélection des dispositifs de restriction et des débitmètres parmi un ensemble de dispositifs existants, en relation avec une tâche spécifique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-7, vous devez étudier la clause 3.7 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (méthodes et moyens de mesure du débit et de la quantité). UE-8. Leçon pratique 4 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec la clause 3.8 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (mesure du débit à l'aide de débitmètres vitesse-pression). UE-9. Méthodes et moyens pour déterminer la composition et les propriétés physiques et chimiques d'une substance Objectifs pédagogiques UE-9 L'étudiant doit : avoir une compréhension des méthodes physiques et chimiques d'analyse des gaz ; connaître : - les types de méthodes de mesures électriques, - sur quoi repose le fonctionnement des analyseurs de gaz électriques, conductométriques, coulométriques, - la méthode de mesure thermique, - la méthode de mesure magnétique, - le principe de fonctionnement des instruments basés sur ces méthodes de mesure, - le fonctionnement principe des analyseurs de gaz chimiques ; être capable d'utiliser les avancées modernes lors du choix des instruments permettant de déterminer la composition et les propriétés physiques et chimiques d'une substance ; 20

21 méthodes propres pour sélectionner ces appareils parmi l'ensemble de ceux existants en relation avec une tâche spécifique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-9, vous devez étudier la clause 3.9 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (méthodes et moyens de détermination de la composition et des propriétés physiques et chimiques d'une substance). UE-10. Méthodes et moyens de mesure de niveau Objectifs d'apprentissage UE-10 L'étudiant doit : avoir une idée de ce qui détermine le choix de la méthode de surveillance du niveau de liquide ; connaître : - les méthodes de mesure de niveau, - les schémas de mesure de niveau de liquide, - la conception et le principe de fonctionnement des indicateurs de niveau, des commutateurs de niveau, - la plage de mesure, - les erreurs de mesure ; être capable d'utiliser les avancées modernes lors du choix des jauges de niveau et des commutateurs de niveau dans les schémas d'automatisation des systèmes DVT ; propres méthodes de sélection de ces appareils parmi l'ensemble de ceux existants en relation avec une tâche spécifique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-10, vous devez étudier le matériel pédagogique du complexe pédagogique (méthodes et outils de mesure du niveau). UE-11. Leçon pratique 5 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec le matériel pédagogique du matériel pédagogique (mesure du niveau d'un liquide non agressif dans une cuve ouverte à l'aide de manomètres différentiels). UE-K Contrôle de sortie par module Après avoir étudié ce module, vous devez tester vos connaissances en répondant à des questions ou en accomplissant des tâches. Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-1 : 1. Comment sont conçus les thermomètres à expansion ? 2. À quoi servent les thermomètres à résistance et les thermistances ? 3. Expliquer la méthode de mesure de la température à l'aide d'un thermocouple. 4. Quand les thermomètres en verre sont-ils utilisés dans des cadres métalliques ? 5. Quelle est la caractéristique d’étalonnage d’un thermomètre thermoélectrique ? 6. Quels appareils secondaires sont utilisés lors de la mesure de la température avec des thermomètres à résistance ? 7. En quoi le cadre des thermomètres en verre de type A diffère-t-il de celui du type B ? 8. Pourquoi dans les thermomètres à liquide, le bulbe thermique doit-il être situé au même niveau que le ressort de la jauge ? Tâches de testà UE-1 : 1. Dans quels thermomètres manométriques le thermocylindre est rempli de liquide à bas point d'ébullition et de sa vapeur : a) dans les gaz ; b) en condensation ; c) dans un liquide ? 2. Lequel des appareils suivants ne peut pas mesurer la température moins 80 ºС : a) les thermomètres à liquide, b) les thermomètres manométriques, c) les thermomètres à résistance ? 21

22 3. Lequel des appareils suivants ne peut pas mesurer une température de 800 ºС : a) thermomètres thermoélectriques, b) thermomètres à résistance ? 4. Quels thermocouples (quel étalonnage) sont les plus corrects à utiliser pour mesurer la température 900 ºС : a) étalonnage PP-1 ; b) étalonnage CA ; c) Diplômes HC ? 5. Quels thermocouples (quel étalonnage) peuvent être utilisés pour mesurer une température de 1200 ºС : a) étalonnage PP-1 ; b) étalonnage CA ; c) Diplômes HC ? 6. Dans quels cas la thermopuissance peut-elle se produire dans un thermocouple : a) avec deux thermoélectrodes identiques (homogènes) et des températures différentes des extrémités actives et libres ? b) avec deux thermoélectrodes différentes et les mêmes températures des extrémités actives et libres ? c) avec deux thermoélectrodes différentes et des températures différentes des extrémités active et libre ? 7. Quels thermomètres à résistance sont les plus rationnels à utiliser pour mesurer la température moins 25 ºС : a) cuivre, b) platine, c) semi-conducteur ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-3 : 1. Quelle température corporelle les pyromètres optiques mesurent-ils ? 2. Quelle méthode de mesure de la température est à la base du fonctionnement d'un pyromètre ? 3. Lesquelles des longueurs d'onde suivantes sont perçues lors de la mesure de la température avec des pyromètres optiques : a) 0,55 µm, b) 0,65 µm ; c) 0,75 micron ? 4. Quelle température les pyromètres photoélectriques indiquent-ils : a) la luminosité, b) le rayonnement, c) la réalité ? 5. Comment les pyromètres à rayonnement sont-ils calibrés ? Questions pour le contrôle préliminaire pour l'UE-4 : 1. Qu'est-ce que l'excès, le vide et la pression absolue ? 2. Est-il possible de mesurer la pression avec un manomètre différentiel ? sous pression ? 3. Comment la pression mesurée est-elle convertie dans les instruments de mesure de pression à ressort et à membrane ? 4. Pourquoi le ressort du manomètre se redresse-t-il sous la pression ? 5. Qu'est-ce qu'une membrane d'étanchéité ? 6. Quelle est la différence entre un manomètre monotube et un tube en U ? 7. Quelles sont les principales sources d'erreur lors de la mesure avec un manomètre à tube en U ? 8. Qu'est-ce qu'une jauge de contrainte ? 9. Quel est le principe de fonctionnement du capteur de type Saphir ? 10. Quel est l'élément sensible de ce capteur ? Questions pour le contrôle préliminaire pour l'UE-6 1. Définir « humidité ». 2. Continuez la phrase « L’humidité de l’air est évaluée ». 3. Énumérez les méthodes de mesure de l'humidité de l'air. 4. Où est utilisée la méthode de mesure hygroscopique ? 22

23 5. Qu'est-ce que la méthode du point de rosée ? 6. Quels sont les inconvénients des capteurs basés sur cette méthode ? 7. Expliquez la signification de la « méthode électrolytique » pour mesurer l’humidité de l’air. 8. Nommez le principal inconvénient des capteurs de chauffage. Questions pour le contrôle préliminaire pour l'UE-7 1. Continuez la phrase « La consommation de la substance est ». 2. Comment s'appellent les appareils permettant de mesurer le débit d'une substance ? Mesurer la quantité d’une substance ? 3. Répertoriez les groupes de débitmètres. 4. Quels types de dispositifs de constriction connaissez-vous ? 5. Pourquoi le flotteur flotte-t-il dans un rotamètre en verre ? 6. Quelle est la différence entre la pleine pression et la haute vitesse ? 7. En quoi la chute de pression à travers un dispositif de restriction diffère-t-elle de la perte de pression ? 8. Comment la différence de pression est-elle mesurée dans un manomètre différentiel annulaire ? 9. Énumérez les avantages et les inconvénients des débitmètres à ultrasons. 10. Sur quoi repose le principe de fonctionnement des débitmètres électromagnétiques ? 11. Comment les compteurs de quantité sont-ils répartis selon leur principe de fonctionnement ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-9 1. Nommer les méthodes physiques et chimiques d'analyse des gaz ? 2. Qu'est-ce que c'est ? méthode électrique des mesures ? 3. Sur quoi repose le principe de fonctionnement des analyseurs de gaz conductométriques et coulométriques ? 4. Continuez la phrase « La méthode de mesure thermique est basée sur… ». 5. Dans quels cas la méthode de mesure magnétique est-elle utilisée ? 6. Quel est le principe de fonctionnement des analyseurs de gaz chimiques ? 7. Pourquoi le contrôle de la qualité de la combustion est-il effectué à l'aide d'oxygène ? 8. Quel est le principe de fonctionnement des oxymètres thermomagnétiques ? 9. En quoi les analyseurs de gaz automatiques diffèrent-ils des analyseurs portables et quels sont leurs avantages et inconvénients ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE Qu'est-ce qui détermine le choix de la méthode de mesure de niveau ? 2. Comment les appareils de mesure de niveau sont-ils classés ? 3. Pourquoi un manomètre différentiel est-il utilisé dans les systèmes de mesure de niveau ? 4. La surpression dans le réservoir affectera-t-elle les lectures de la jauge à flotteur ? Jauge de niveau capacitive ? 5. Quelles propriétés du liquide mesuré influencent le résultat de mesure d'une jauge de niveau hydrostatique ? 6. Quelles sont les différences entre les jauges de niveau et les commutateurs de niveau ? 7. Comment fonctionne une jauge de niveau à flotteur ? 8. Pourquoi la capacité entre les électrodes change-t-elle en fonction du niveau ? 9. Où se trouvent la source et le récepteur des ondes ultrasonores lors de la mesure du niveau ? 10. Pourquoi un récipient d'égalisation est-il nécessaire lors de la mesure de niveaux avec des manomètres différentiels ? 23

24 Module 4. Dispositifs intermédiaires des systèmes UE-1 UE-2 UE-3 UE-4 UE-5 UE-6 UE-K UE-1 Dispositifs amplificateurs-convertisseurs. UE-2 Autorités de régulation. UE-3 Leçon pratique 6. UE-4 Mécanismes d'actionnement. UE-5 Régulateurs automatiques. UE-6 Leçon pratique 7. UE-K Contrôle par module. Module 4. Dispositifs intermédiaires des systèmes Manuel de formation UE-1. Appareils amplificateurs-convertisseurs Objectifs pédagogiques UE-1 L'étudiant doit : avoir une idée de la fonction de l'amplificateur dans le système de contrôle automatique ; connaître : - la classification des amplificateurs, - les exigences relatives aux amplificateurs, - les types d'amplificateurs hydrauliques, pneumatiques, électriques, - les dispositifs de commande à relais, - le principe de fonctionnement des amplificateurs électroniques, - la nécessité d'utiliser une amplification multi-étages ; maîtriser les méthodes de sélection des amplificateurs et des relais parmi un ensemble d'amplificateurs existants en relation avec une tâche spécifique ; être capable d'utiliser les avancées modernes lors du choix des amplificateurs dans les circuits d'automatisation ; Pour maîtriser avec succès le matériel UE-1, vous devez étudier la clause 4.1 du matériel pédagogique UMK (appareils amplificateurs-convertisseurs). UE-2. Organismes de régulation Objectifs d'apprentissage UE-2 L'étudiant doit : avoir une compréhension du rôle des organismes de distribution ; connaître : - les principaux types d'organismes de régulation, - les caractéristiques des organismes de régulation, - la finalité des appareils de régulation ; posséder la méthodologie de calcul des autorités de régulation ; être capable d'utiliser la littérature de référence et les calculs lors du choix des autorités de régulation. Pour maîtriser avec succès le matériel de l'UE-2, vous devez étudier la clause 4.2 du matériel pédagogique de l'EMC (organismes de réglementation). 24

25 UE-3. Leçon pratique 6 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec l'article 4.3 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (Calcul de l'organisme de régulation du débit d'eau). UE-4. Mécanismes d'actionnement Objectifs d'apprentissage UE-4 L'étudiant doit : avoir une idée du rôle des mécanismes d'actionnement ; connaître : - le principe de classification des servomoteurs, - les principales caractéristiques des servomoteurs, - les schémas structurels des servomoteurs électriques, - la fonction des actionneurs hydrauliques, pneumatiques, - la classification des moteurs électriques, - les exigences relatives aux actionneurs ; propres méthodes de sélection d'actionneurs parmi un ensemble d'actionneurs existants en relation avec une tâche spécifique ; être capable d'utiliser la littérature de référence lors du choix des actionneurs. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-4, vous devez étudier la clause 4.4 du matériel pédagogique UMK (actionneurs) UE-5. Régulateurs automatiques Objectifs d'apprentissage UE-5 L'étudiant doit : avoir une idée de la finalité des régulateurs automatiques dans le processus technologique ; connaître : - la structure d'un régulateur automatique, - la classification des régulateurs automatiques, - les principales propriétés des régulateurs, - les caractéristiques des régulateurs discontinus et continus, - la sélection des valeurs optimales des paramètres du régulateur, - les critères de sélection d'un régulateur par type d'action; propres méthodes de sélection d'un régulateur sur la base d'informations indicatives sur l'objet ; être capable d'utiliser la littérature de référence lors du choix d'un régulateur automatique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-5, vous devez étudier la clause 4.5 du matériel pédagogique UMK (Contrôleurs automatiques). UE-6. Leçon pratique 7 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec la clause 4.6 du matériel de formation du matériel pédagogique (Sélection d'un régulateur sur la base de calculs utilisant le schéma de contrôle donné). UE-K. Contrôle des résultats pour le module Après avoir étudié ce module, vous devez tester vos connaissances en répondant à des questions ou en effectuant des devoirs. Questions pour le contrôle préliminaire pour l'UE-1 1. Quel est le but principal des amplificateurs dans ACS ? 2. Comment les amplificateurs sont classés, comparez-les. 25

26 3. Quelles sont les exigences pour les amplificateurs ? 4. Comment s’appelle la sensibilité de l’amplificateur ? 5. Où sont utilisés les surpresseurs pneumatiques ? 6. Que sont les surpresseurs hydrauliques à tiroir ? 7. Comment s’appellent les amplificateurs opérationnels ? 8. Quand utilise-t-on des amplificateurs électroniques ? 9. Qu'est-ce que l'amplification à plusieurs étages ? 10. Où l'amplification à plusieurs étages est-elle utilisée ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-2 1. Quel est le but de l'organisme de réglementation ? 2. Qu'est-ce qui détermine les caractéristiques fonctionnelles et de conception des organismes de réglementation ? 3. Quels organismes de réglementation sont appelés organismes de limitation, que représentent-ils ? 4. Nommez les principales caractéristiques du RO. 5. Qu'exprime la caractéristique de conception du RO ? 6. Dans quelles conditions la caractéristique de débit du RO est-elle construite ? 7. Énumérez les inconvénients des vannes à siège unique. 8. Nommez les conditions d'installation du RO. Questions pour le contrôle préliminaire pour l'UE-4 1. Quels types d'actionneurs connaissez-vous ? 2. Énumérez les exigences de base pour les actionneurs. 3. Nommez les principales caractéristiques des servomoteurs. 4. Comment les moteurs électriques sont-ils classés ? 5. A quoi servent les entraînements électromagnétiques ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-5 1. Selon quels critères les régulateurs sont-ils classés ? 2. Définissez « un régulateur automatique se compose de ». 3. Répertoriez les régulateurs intermittents. 4. Quels régulateurs sont classés comme régulateurs continus ? 5. Comment distingue-t-on les régulateurs selon le type d’énergie externe utilisée ? 6. Quelles propriétés de base des régulateurs connaissez-vous ? 7. Pourquoi un amplificateur est-il utilisé dans les régulateurs ? 26

27 Module 5. Méthodes de transmission d'informations dans les systèmes UE-1 UE-2 UE-3 UE-4 UE-5 UE-6 UE-K UE-1 Classification et finalité des systèmes télémécaniques. UE-2 Systèmes de télécontrôle, télésignalisation, télémesure. UE-3 Leçon pratique 8. UE-4 Principes de construction de l'UVK. UE-5 Objectif et caractéristiques générales des contrôleurs. UE-6 Leçon pratique 9. UE-K Contrôle de sortie par module. Module 5. Méthodes de transmission d'informations dans les systèmes Manuel de formation UE-1. Classification et finalité des systèmes télémécaniques Objectifs d'apprentissage UE-1 L'étudiant doit : avoir une compréhension des modes de transmission de l'information ; connaître : - la classification et la finalité des systèmes télémécaniques, - les tâches de la télémécanique, - les concepts de base de la conversion de l'information, - les fonctions des dispositifs télémécaniques utilisés dans les systèmes, - les concepts de « canal », « signal », « immunité au bruit », « modulation » ; être capable d'utiliser les connaissances acquises dans la pratique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-1, vous devez étudier la clause 5.1 du matériel pédagogique du complexe pédagogique (classification et finalité des systèmes télémécaniques). UE-2. Téléconduite, télésignalisation, systèmes de télémesure Objectifs d'apprentissage UE-2 L'étudiant doit : avoir une compréhension des systèmes de télémesure, téléconduite et télésignalisation ; connaître : - la finalité des systèmes de télémesure, - les schémas de télémesure à courte et longue portée, - la finalité des systèmes de téléconduite et de télésignalisation, - la classification des appareils de téléconduite, - la fonction des répartiteurs dans les systèmes de téléconduite ; être capable d'utiliser les connaissances acquises dans la pratique. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-2, vous devez étudier la clause 5.2 du matériel pédagogique du complexe pédagogique (télécommande, télémesure et systèmes de télé-alarme). 27

28 UE-3. Leçon pratique 8 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec la clause 5.3 du matériel pédagogique du matériel pédagogique (désignation graphique symbolique des appareils et équipements d'automatisation). UE-4. Principes de construction de systèmes informatiques Objectifs pédagogiques UE-4 L'étudiant doit : avoir une idée du rôle des ordinateurs dans le contrôle des procédés technologiques ; connaître : - les prérequis à la création d'UVK, - les fonctions d'UVK en contrôle de procédé, - la différence entre UVK et ordinateurs centraux, - le schéma fonctionnel d'inclusion d'UVK en boucle fermée processus technologique; être capable d'utiliser la littérature de référence sur la technologie des microprocesseurs. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-4, vous devez étudier la clause 5.4 du matériel pédagogique du complexe pédagogique (les principes de construction du complexe pédagogique). UE-5. Objectif et caractéristiques générales des contrôleurs industriels Objectifs d'apprentissage UE-5 L'étudiant doit : avoir une idée de la nécessité d'utiliser des contrôleurs dans un système de contrôle de procédé ; connaître : - les fonctions et le but des contrôleurs industriels, - les tendances modernes dans la construction de contrôleurs industriels, - le matériel des contrôleurs industriels ; être capable d'utiliser la littérature de référence sur les contrôleurs industriels. Pour maîtriser avec succès le matériel UE-5, vous devez étudier la clause 5.5 du matériel pédagogique du CMD (objectif et caractéristiques générales des contrôleurs industriels). UE-6. Leçon pratique 9 Pour réaliser ce travail, vous devez vous familiariser avec la clause 5.6 du matériel pédagogique du manuel pédagogique (règles de désignation de l'emplacement des appareils et moyens techniques d'automatisation). UE-K. Contrôle de sortie par module Après avoir étudié ce module, vous devez tester vos connaissances en répondant aux questions : Questions de contrôle préliminaire pour l'UE-1 1. Quel est le rôle des systèmes télémécaniques dans le système de contrôle ? 2. Énumérez les fonctions exécutées par les appareils télémécaniques utilisés dans les systèmes DVT. 3. Énumérez les principales tâches de la télémécanique. 4. Pourquoi la télémétrie est-elle utilisée dans les systèmes DVT ? 5. Que permet la téléconduite ? 6. A quoi sert la téléalarme ? 7. Définir les concepts suivants : Canal de communication Signal Immunité au bruit 28

29 Questions de modulation d'impulsions pour le contrôle préliminaire de l'UE-2 1. À quoi servent les systèmes de télémétrie à courte et longue portée ? 2. Expliquer le principe de fonctionnement du circuit de télémétrie longue portée. 3. Quelle est la différence entre les systèmes de télécommande et les systèmes à distance et gouvernement local? 4. Qu'est-ce que la sélectivité ? 5. Comment les appareils de télécommande sont-ils classés ? 6. A quoi servent les distributeurs ? 7. Qu'est-ce qui est utilisé comme distributeurs ? Questions de contrôle préliminaire pour l'UE-4 1. Dans le cadre de quoi est née l'idée d'utiliser un ordinateur avec un système de contrôle de processus ? 2. Qu'est-ce qu'UVK ? 3. Nommez les différences entre UVK et les ordinateurs centraux. 4. Par quels dispositifs l'UVK interagit-il avec l'environnement extérieur ? 5. À quoi servent les ADC et les DAC ? 6. Quelles fonctions remplit un périphérique d'entrée de signal discret ? 7. Nommez la fonction d'un périphérique de sortie de signal discret. 8. Pourquoi un système d'interruption est-il nécessaire ? 9. Quelles sont les règles de fonctionnement d'un ordinateur ? Questions pour le contrôle préliminaire de l'UE-5 1. Pourquoi est-il nécessaire d'utiliser un PC ? 2. Nommez les tendances actuelles dans la construction de PC. 3. Répertoriez les fonctions de base d'un PC. 4. Qu'est-ce que le matériel informatique ? 5. Que fournit la mémoire du PC ? 6. Que mettent en œuvre les outils de communication sur PC ? 7. Quelle fonction remplissent les périphériques d'E/S ? 8. Quelle fonction remplissent les écrans du PC ? 29

30 MATÉRIEL DE FORMATION CHAPITRE 1. OBJECTIF ET FONCTIONS DE BASE DU SYSTÈME DE CONTRÔLE AUTOMATIQUE 1.1. Mesure des paramètres du processus technologique. Principes et méthodes de mesure Pour la gestion de la qualité de tout procédé technologique, il est nécessaire de contrôler plusieurs grandeurs caractéristiques, appelées paramètres du procédé. Dans les systèmes d'approvisionnement en chaleur et en gaz et de conditionnement du microclimat, les principaux paramètres sont la température, les flux de chaleur, l'humidité, la pression, le débit, le niveau de liquide et quelques autres. À la suite du contrôle, il est nécessaire d'établir si l'état réel (propriété) de l'objet de contrôle satisfait aux exigences technologiques spécifiées. La surveillance des paramètres du système est effectuée à l'aide d'outils de contrôle des mesures. Des processus simples et parfois très complexes dans les systèmes automatisés commencent par le processus de mesure, et le résultat d'une transformation ultérieure dans les éléments ultérieurs du système dépend de la précision avec laquelle la valeur initiale est mesurée. L'essence de la mesure consiste à obtenir des informations quantitatives sur les paramètres en comparant la valeur actuelle d'un paramètre technologique avec une certaine valeur prise comme unité. Le résultat de la mesure est une idée des caractéristiques qualitatives des objets contrôlés. Dans les mesures directes, la valeur X et le résultat de sa mesure Y sont trouvés directement à partir des données expérimentales et exprimés dans les mêmes unités, Χ = Υ. Par exemple, la valeur de température mesurée par un thermomètre en verre. En mesures indirectes quantité requiseΥ est fonctionnellement lié aux valeurs des grandeurs mesurées par des méthodes directes : Υ = f (x1, x2,... x n). Par exemple, mesurer le débit de liquide ou de gaz par la chute de pression à travers un dispositif de restriction. Le principe de mesure s’entend comme l’ensemble des phénomènes physiques sur lesquels reposent les mesures. Instruments de mesure mesures, instruments de mesure, appareils et convertisseurs. 30

31 La méthode de mesure est un ensemble de principes et d'instruments de mesure. Il existe trois principales méthodes de mesure : l'évaluation directe, la comparaison avec une mesure (compensatoire) et le zéro. Dans la méthode d'évaluation directe, la valeur de la grandeur mesurée est déterminée directement à partir du dispositif de lecture de l'appareil, par exemple un thermomètre en verre, un manomètre à ressort, etc. Dans le deuxième cas, la méthode de compensation, la grandeur mesurée est comparée avec une mesure, par exemple, de la force électromotrice d'un thermocouple avec la force électromotrice connue d'un élément normal. L'effet de la méthode nulle est d'équilibrer la quantité mesurée avec la quantité connue. Il est utilisé dans les circuits de mesure en pont. Selon la distance entre le lieu de mesure et l'appareil indicateur, les mesures peuvent être locales ou locales, à distance et télémesures. La surveillance des paramètres du système est effectuée à l'aide de divers appareils de mesure. Il s'agit notamment d'instruments de mesure et de transducteurs de mesure. Un instrument de mesure conçu pour générer un signal d'informations de mesure sous une forme accessible à la perception directe par un observateur est appelé appareil de mesure. Un appareil de mesure qui produit un signal sous une forme pratique pour la transmission, la conversion ultérieure, le traitement et (ou) le stockage, mais ne permet pas à l'observateur d'effectuer une perception directe, est appelé transducteur de mesure. L'ensemble des dispositifs à l'aide desquels les opérations de contrôle automatique sont effectuées est appelé système de contrôle automatique (ACS). Les principales fonctions du SAC sont : la perception des paramètres contrôlés à l'aide de capteurs, la mise en œuvre d'exigences spécifiées pour l'objet contrôlé, la comparaison des paramètres avec des normes, la formation de jugements sur l'état de l'objet contrôlé (sur la base de l'analyse de cette comparaison), délivrance des résultats de contrôle. Avant l’avènement des dispositifs de contrôle automatique et des ordinateurs numériques (DC), le principal consommateur d’informations de mesure était l’expérimentateur, le répartiteur. Dans les ACS modernes, les informations de mesure provenant des instruments sont directement transmises aux dispositifs de contrôle automatique. Dans ces conditions, on utilise principalement 31

Expansions, thermomètres manomètres. Convertisseurs thermoélectriques, théorie de base des thermocouples. Matériaux thermoélectriques. Convertisseurs thermoélectriques standards. Correction de température

1. Informations générales sur la mesure. Équation de mesure de base. 2. Classification des mesures selon la méthode d'obtention du résultat (directe, indirecte, cumulative et conjointe). 3. Méthodes de mesure (directe

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MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET NAUKERF Établissement d'enseignement public d'enseignement professionnel supérieur "UNIVERSITÉ D'ÉTAT DU PÉTROLE ET DU GAZ DE TYUMEN" INSTITUT NOYABRSKY DU PÉTROLE ET DU GAZ

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1. Objectifs de maîtrise de la discipline Etude des concepts, définitions et termes de la discipline, de la conception et du principe de fonctionnement des actionneurs d'automatisation dans les systèmes à contrôle à la fois matériel et logiciel.

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N / A. Popov

AUTOMATISATION DES SYSTÈMES

FOURNITURE DE CHALEUR ET DE GAZ

ET VENTILATION

Novossibirsk 2007

ÉTAT DE NOVOSSIBIRSK

UNIVERSITÉ D'ARCHITECTURE ET DE CONSTRUCTION (SIBSTRIN)

N / A. Popov
AUTOMATISATION DES SYSTÈMES

FOURNITURE DE CHALEUR ET DE GAZ

ET VENTILATION
Tutoriel

Novossibirsk 2007

N / A. Popov

Automatisation des systèmes d'approvisionnement et de ventilation de chaleur et de gaz

Guide d'étude. – Novossibirsk : NGASU (Sibstrin), 2007.
ISBN
Le manuel de formation examine les principes de développement de schémas d'automatisation et de solutions d'ingénierie existantes pour l'automatisation de systèmes spécifiques d'alimentation et de consommation de chaleur et de gaz, de chaufferies, de systèmes de ventilation et de systèmes de climatisation à microclimat.

Le manuel est destiné aux étudiants qui étudient dans la spécialité 270109 dans le sens « Construction ».

Réviseurs :

– P.T. Ponamarev, Ph.D. professeur agrégé du département

génie électrique et technologies électriques SGUPS

– D.V. Zedgenizov, Ph.D., chercheur principal laboratoire d'aérodynamique des mines IGD SB RAS

© Popov N.A. 2007

INTRODUCTION
Les bâtiments industriels et publics modernes sont équipés de systèmes d'ingénierie complexes pour répondre aux besoins en matière de microclimat, d'économie et de production. Un fonctionnement fiable et sans problème de ces systèmes ne peut être assuré sans leur automatisation.

Les problèmes d'automatisation sont résolus plus efficacement lorsqu'ils sont résolus au cours du processus de développement du processus.

Création des systèmes efficaces l'automatisation prédétermine la nécessité d'une étude approfondie du processus technologique non seulement par les concepteurs, mais également par les spécialistes des organismes d'installation, de mise en service et d'exploitation.

Actuellement, le niveau de technologie permet d'automatiser presque tous les processus technologiques. La faisabilité de l'automatisation est décidée en trouvant la solution la plus rationnelle solution technique et déterminer la rentabilité. Avec l'utilisation rationnelle des moyens techniques d'automatisation modernes, la productivité du travail augmente, le coût de production diminue, sa qualité augmente, les conditions de travail s'améliorent et la culture de production s'améliore.

L'automatisation des systèmes TG&V comprend les questions de surveillance et de régulation des paramètres technologiques, de contrôle des entraînements électriques des unités, des installations et des actionneurs (AM), ainsi que les questions de protection des systèmes et équipements en modes d'urgence.

Le didacticiel couvre les bases de la conception de l'automatisation des processus technologiques, des schémas d'automatisation et des solutions d'ingénierie existantes pour l'automatisation des systèmes TG&V à l'aide de matériaux. projets standards et les développements individuels des organisations de conception. Une grande attention est accordée à la sélection d'équipements techniques d'automatisation modernes pour des systèmes spécifiques.

Le manuel comprend du matériel pour la deuxième partie du cours « Automatisation et contrôle des systèmes TG&V » et est destiné aux étudiants qui étudient dans la spécialité 270109 « Alimentation et ventilation de chaleur et de gaz ». Il peut être utile aux enseignants, aux étudiants diplômés et aux ingénieurs s'occupant d'eux. avec l'exploitation, la régulation et l'automatisation des systèmes TG&V.

1. LES BASES DE LA CONCEPTION

SYSTÈMES AUTOMATISÉS

ALIMENTATION EN CHALEUR ET GAZ ET VENTILATION

1. 
   Étapes de conception et composition du projet

Conformément au SNIP 1.02.01-85, la conception des systèmes d'automatisation des processus technologiques s'effectue en deux étapes : conception et documentation de travail ou en une seule étape : conception de travail.

La documentation de base suivante est en cours de développement dans le projet : I) schéma fonctionnel de gestion et de contrôle (pour systèmes complexes gestion); 2) schémas fonctionnels d'automatisation des processus technologiques ; 3) les plans d'implantation des standards, des consoles, du matériel informatique, etc. ; 4) listes d'applications d'instruments et d'équipements d'automatisation ; 5) exigences techniques pour le développement d'équipements non standardisés ; 6) note explicative ; 7) mission auprès du concepteur général (organismes liés ou client) pour les développements liés à l'automatisation de l'installation.

Au stade de la documentation de travail, sont élaborés : 1) un schéma structurel de gestion et de contrôle ; 2) schémas fonctionnels d'automatisation des processus technologiques ; 3) circuits électriques, hydrauliques et pneumatiques de base pour la surveillance, la régulation automatique, le contrôle, la signalisation et l'alimentation électrique ; JE) types courants tableaux et consoles; 5) schémas de câblage des cartes et des consoles ; 6) schémas de câblage électrique et de tuyauterie externe ; 7) note explicative ; 8) spécifications personnalisées des instruments et équipements d'automatisation, équipements informatiques, équipements électriques, tableaux de distribution, consoles, etc.

Dans la conception en deux étapes, les schémas structurels et fonctionnels au stade de la documentation de travail sont élaborés en tenant compte des évolutions de la partie technologique ou des décisions d'automatisation prises lors de l'approbation du projet. En l'absence de telles modifications, les dessins mentionnés sont inclus dans la documentation de travail sans révision.

Dans la documentation de travail, il est conseillé de fournir des calculs des corps de papillon de régulation, ainsi que des calculs pour la sélection des régulateurs et la détermination des valeurs approximatives de leurs réglages pour différents modes de fonctionnement technologiques de l'équipement.

La conception détaillée pour la conception en une étape comprend : a) la documentation technique élaborée dans le cadre de la documentation de travail pour la conception en deux étapes ; b) devis local pour l'équipement et l'installation ; c) une mission auprès du concepteur général (organismes liés ou client) pour des travaux liés à l'automatisation de l'installation.
1.2. Données initiales pour la conception
Les données initiales pour la conception sont contenues dans les spécifications techniques pour le développement d'un système de contrôle automatique des processus. Les termes de référence sont établis par le client avec la participation d'un organisme spécialisé chargé de l'élaboration du projet.

La mission de conception d'un système d'automatisation contient les exigences techniques qui lui sont imposées par le client. De plus, il est livré avec un ensemble de matériaux nécessaires à la conception.

Les principaux éléments de la tâche sont une liste des objets d'automatisation des unités et installations technologiques, ainsi que les fonctions remplies par le système de contrôle et de régulation, qui assure l'automatisation de la gestion de ces objets. La tâche contient un certain nombre de données qui déterminent exigences générales et les caractéristiques du système, ainsi que la description des objets de contrôle : 1) base de conception ; 2) les conditions de fonctionnement du système ; 3) description du processus technologique.

La base de la conception contient des liens vers des documents de planification qui déterminent la procédure de conception d'un processus automatisé, les délais de conception prévus, les étapes de conception, le niveau de coûts acceptable pour la création d'un système de contrôle, une étude de faisabilité pour la faisabilité de la conception de l'automatisation et une évaluation de l'état de préparation de l'installation à l'automatisation.

La description des conditions de fonctionnement du système conçu contient les conditions du processus technologique (par exemple, la classe de risque d'explosion et d'incendie des locaux, la présence de substances agressives, humides, poussiéreuses environnement etc.), les exigences relatives au degré de centralisation du contrôle et de la gestion, au choix des modes de contrôle, à l'unification des équipements d'automatisation, aux conditions de réparation et de maintenance du parc d'appareils de l'entreprise.

La description du processus technologique comprend : a) des organigrammes technologiques du processus ; b) dessins des locaux de production avec placement équipement technologique; c) des dessins d'équipements technologiques indiquant les unités de conception pour l'installation de capteurs de contrôle ; d) les schémas d'alimentation électrique ; e) schémas d'alimentation en air ; f) les données pour le calcul des systèmes de contrôle et de régulation ; g) les données permettant de calculer l'efficacité technique et économique des systèmes d'automatisation.

1.3. Objet et contenu du schéma fonctionnel
Les diagrammes fonctionnels (schémas d'automatisation) sont le principal document technique qui définit la structure des blocs fonctionnels des unités individuelles de surveillance, de contrôle et de régulation automatiques du processus technologique et équipant l'objet de contrôle d'instruments et d'équipements d'automatisation.

Les diagrammes fonctionnels d'automatisation servent de matériau source pour le développement de tous les autres documents de projet d'automatisation et établissent :

a) le degré optimal d'automatisation du processus technologique ; b) les paramètres technologiques soumis à un contrôle, une régulation, une signalisation et des verrouillages automatiques ; c) basique moyens techniques automation; d) placement des équipements d'automatisation - appareils locaux, appareils sélectionnés, équipements sur les tableaux et consoles locaux et centraux, les salles de contrôle, etc. e) relation entre les outils d'automatisation.

Sur les schémas d'automatisation fonctionnelle, les communications et les canalisations de liquide et de gaz sont représentés par des symboles conformément à GOST 2.784-70, et les pièces de canalisations, les raccords, les appareils et équipements de chauffage et sanitaires - conformément à GOST 2.785-70.

Les instruments, équipements d'automatisation, appareils électriques et éléments de technologie informatique sont représentés sur des schémas fonctionnels conformément à GOST 21.404-85. Dans le standard, les convertisseurs primaires et secondaires, les régulateurs, les équipements électriques sont représentés par des cercles d'un diamètre de 10 mm, actionneurs- des cercles d'un diamètre de 5 mm. Le cercle est divisé par une ligne horizontale lorsqu'il représente des appareils installés sur des tableaux et des consoles. Dans sa partie supérieure, la grandeur mesurée ou contrôlée et les caractéristiques fonctionnelles de l'appareil (indication, enregistrement, régulation, etc.) sont inscrites dans un code conventionnel ; dans la partie inférieure - le numéro de position selon le schéma ;

Les désignations les plus couramment utilisées pour les grandeurs mesurées dans les systèmes DVT sont : D- densité; E- toute grandeur électrique ; F- consommation; N- influence manuelle ; À- heure, programme ; L- niveau; M.- humidité; R.- pression (vide) ; Q- qualité, composition, concentration du milieu ; S- vitesse, fréquence ; T- température; W- poids.

Lettres supplémentaires précisant les désignations des grandeurs mesurées : D- différence, différence ; F- rapport; J.- commutation automatique, course partout ; Q- intégration, sommation dans le temps.

Fonctions assurées par l'appareil : a) affichage des informations : UN-système d'alarme; je- indication ; R.- inscription; b) formation d'un signal rentable : AVEC- la réglementation ; S- activer, désactiver, commuter, alarme ( N Et L- respectivement les limites supérieure et inférieure des paramètres).

Supplémentaire désignations de lettres, reflétant les caractéristiques fonctionnelles des appareils : E- élément sensible (conversion primaire) ; T - transmission à distance(conversion intermédiaire); À- poste de contrôle. Type de signal : E- électrique ; R.- pneumatique ; G- hydraulique.

DANS symbole L'appareil doit refléter les fonctionnalités utilisées dans le circuit. Par exemple, PD1- un appareil de mesure de pression différentielle, comportant un manomètre différentiel, PIS- un appareil de mesure de pression (vide), indiquant avec un appareil à contact (manomètre à contact électrique, vacuomètre), LCS-régulateur de niveau à contact électrique, TS- un thermostat, CEUX- capteur de température, Q1- un appareil de mesure de débit (diaphragme, buse, etc.)

Un exemple de schéma fonctionnel (voir Fig. 1.1),
Riz. 1. 1. Exemple de schéma fonctionnel

automatisation d'une unité de réduction-refroidissement

où l'équipement technologique est représenté dans la partie supérieure du dessin, et ci-dessous dans les rectangles les dispositifs installés localement et sur le panneau de commande (d'automatisation). Sur le schéma fonctionnel, tous les appareils et équipements d'automatisation portent des désignations alphabétiques et numériques.

Il est recommandé de tracer les contours des équipements technologiques sur des schémas fonctionnels avec des lignes de 0,6 à 1,5 mm d'épaisseur ; communications par pipeline 0,6-1,5 mm ; instruments et équipements d'automatisation 0,5-0,6 mm ; lignes de communication 0,2-0,3 mm.

MJ VSh-1986, 304 p.
Les fondements physiques du contrôle des processus de production, les fondements théoriques du contrôle et de la régulation, les équipements technologiques et d'automatisation, les schémas d'automatisation sont pris en compte. divers systèmes Tgv, données techniques et économiques et perspectives d'automatisation.
Table des matières du livre Automatisation et automatisation des systèmes d'alimentation en chaleur et en gaz et de ventilation.
Préface.
Introduction.
Bases de l'automatisation des processus de production.
Informations générales.
L'importance du contrôle automatique des processus de production.
Conditions, aspects et étapes de l'automatisation.
Caractéristiques d'automatisation des systèmes TGV.
Concepts et définitions de base.
Caractéristiques des processus technologiques.
Définitions de base.
Classification des sous-systèmes d'automatisation.
Fondements de la théorie du management et de la régulation.
Fondements physiques du contrôle et structure des systèmes.
Le concept de gestion de processus simples (objets).
L'essence du processus de gestion.
Le concept de rétroaction.
Régulateur automatique et structure système automatique règlement.
Deux méthodes de contrôle.
Principes de base de la gestion.
Objet de contrôle et ses propriétés.
Capacité d'accumulation de l'objet.
Autorégulation. L’influence du feedback interne.
Décalage.
Caractéristiques statiques de l'objet.
Mode dynamique de l'objet.
Modèles mathématiques des objets les plus simples.
Gérabilité des objets.
Méthodes de recherche typiques pour Asr et Asu.
Le concept de lien dans un système automatique.
Liens dynamiques typiques de base.
Méthode opérationnelle en automatisation.
Enregistrement symbolique des équations de la dynamique.
Schémas structurels. Connexion de liens.
Fonctions de transfert d'objets typiques.
Équipements et équipements d'automatisation.
Mesure et contrôle des paramètres des processus technologiques.
Classification des grandeurs mesurées.
Principes et méthodes de mesure (contrôle).
Précision et erreurs de mesures.
Classification des équipements de mesure et des capteurs.
Caractéristiques du capteur.
Système étatique d'appareils industriels et d'équipements d'automatisation.
Moyens de mesure des paramètres de base des systèmes TGV.
Capteurs de température.
Capteurs d'humidité du gaz (air).
Capteurs de pression (vide).
Capteurs de débit.
Mesurer la quantité de chaleur.
Capteurs de niveau entre deux fluides.
Détermination de la composition chimique des substances.
Autres mesures.
Circuits de base pour connecter des capteurs électriques de grandeurs non électriques.
Ajout d'appareils.
Méthodes de transmission du signal.
Appareils amplificateurs-convertisseurs.
Surpresseurs hydrauliques.
Amplificateurs pneumatiques.
Amplificateurs électriques. Relais.
Amplificateurs électroniques.
Amplification à plusieurs étages.
Appareils exécutifs.
Actionneurs hydrauliques et pneumatiques.
Actionneurs électriques.
Appareils maîtres.
Classification des régulateurs selon la nature de l'influence du réglage.
Principaux types d'appareils maîtres.
Acr et micro-ordinateurs.
Autorités de régulation.
Caractéristiques des organismes de distribution.
Principaux types d'organismes de distribution.
Appareils de régulation.
Calculs statiques des éléments du régulateur.
Régulateurs automatiques.
Classification des régulateurs automatiques.
Propriétés de base des régulateurs.
Régulateurs continus et intermittents.
Systèmes de contrôle automatique.
Statique de régulation.
Dynamique de régulation.
Processus transitoires dans Asr.
Stabilité de la régulation.
Critères de stabilité.
Qualité de la régulation.
Lois fondamentales (algorithmes) de régulation.
Réglementation connexe.
Caractéristiques comparatives et choix du régulateur.
Paramètres du contrôleur.
Fiabilité Asr.
Automatisation des systèmes d'alimentation en chaleur et en gaz et de ventilation.
Conception de schémas d'automatisation, installation et fonctionnement de dispositifs d'automatisation.
Bases de la conception de circuits d'automatisation.
Installation, réglage et exploitation d'équipements d'automatisation.
Automatique télécommande moteurs électriques.
Principes de contrôle des contacteurs de relais.
Contrôle moteur électrique asynchrone avec un rotor à cage d'écureuil.
Commande d'un moteur électrique à rotor bobiné.
Inversion et contrôle des moteurs électriques de secours.
Équipement de circuit de télécommande.
Automatisation des systèmes d'alimentation en chaleur.
Principes de base de l'automatisation.
Automatisation des centrales thermiques urbaines.
Automatisation des unités de pompage.
Automatisation de la recharge des réseaux de chaleur.
Automatisation des dispositifs de condensats et d'évacuation.
Protection automatique du réseau de chaleur contre l'augmentation de pression.
Automatisation des points de chauffe collectifs.
Automatisation des systèmes de consommation de chaleur.
Automatisation des systèmes d'alimentation en eau chaude.
Principes de gestion thermique des bâtiments.
Automatisation de l'approvisionnement en chaleur aux points de chauffage locaux.
Régulation individuelle du régime thermique des locaux chauffés.
Régulation de pression dans les systèmes de chauffage.
Automatisation des chaufferies de faible puissance.
Principes de base de l'automatisation des chaufferies.
Automatisation des générateurs de vapeur.
Protection technologique des chaudières.
Automatisation des chaudières à eau chaude.
Automatisation des chaudières à gaz.
Automatisation des dispositifs de combustion du combustible des micro-chaudières.
Automatisation des systèmes de traitement de l'eau.
Automatisation des appareils de préparation de combustible.
Automatisation des systèmes de ventilation.
Automatisation des systèmes de ventilation par aspiration.
Automatisation des systèmes d'aspiration et de transport pneumatique.
Automatisation des appareils d'aération.
Méthodes de régulation de la température de l'air.
Automatisation des systèmes de ventilation d'alimentation.
Automatisation des rideaux d'air.
Automation chauffage de l'air.
Automatisation des installations climatiques artificielles.
Principes thermodynamiques de l'automatisation Eh bien.
Principes et méthodes de régulation de l'humidité à Wells.
Automatisation des puits centraux.
Automatisation des groupes frigorifiques.
Automatisation des climatiseurs autonomes.
Automatisation des systèmes d'approvisionnement en gaz pour la consommation de gaz.
Régulation automatique de la pression et du débit du gaz.
Automatisation des installations utilisant du gaz.
Protection automatique des canalisations souterraines contre la corrosion électrochimique.
Automatisation lorsque vous travaillez avec des gaz liquides.
Télémécanique et dispatching.
Notions de base.
Construction de circuits télémécaniques.
Télémécanique et dispatching dans les systèmes Tgv.
Perspectives de développement de l'automatisation des systèmes TGV.
Évaluation technique et économique de l'automatisation.
Nouvelles orientations pour l'automatisation des systèmes TGV.
application.
Littérature.
Index des sujets.

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Khabarovsk, 2005
Album n°1 typique solutions de conception
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Album n°2 de solutions de conception typiques

Matériel pédagogique à utiliser
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Guide d'étude. K. : Avant-poste-Prim, 2005. - 560 p.

Le manuel est une présentation du cours « Technologie spéciale » pour la formation des régleurs d'appareils, d'équipements et de systèmes automatiques de contrôle, de régulation et de contrôle dans le domaine de la ventilation et de la climatisation.
Le livre décrit les principes de base de la théorie de l'autom...

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Matériel méthodologique à utiliser. Aucun auteur.
dans le processus éducatif et dans la conception des diplômes pour les étudiants de la spécialité 290700 « Approvisionnement en chaleur et en gaz et ventilation » de toutes les formes d'enseignement.
Khabarovsk 2004. Sans auteur.

Introduction.
Système de ventilation avec contrôle de la température de l'air soufflé.
Système...

Paramètres technologiques, objets des systèmes de contrôle automatique. Notions de capteur et de transducteur. Transducteurs de déplacement. Circuits différentiels et ponts pour connecter des capteurs. Capteurs de grandeurs physiques - température, pression, forces mécaniques. Surveillance des niveaux environnementaux. Classification et schémas des jauges de niveau. Méthodes de surveillance de la consommation de milieux liquides. Compteurs de niveau et de pression variables. Rotamètres. Débitmètres électromagnétiques. Mise en œuvre de débitmètres et champ d'application.Méthodes de contrôle de la densité des suspensions. Manomètre, poids et densimètres à radio-isotopes. Contrôle de la viscosité et de la composition des suspensions. Granulomètres automatiques, analyseurs. Humidimètres pour produits d'enrichissement.

7.1 Caractéristiques générales des systèmes de contrôle. Capteurs et transducteurs

Le contrôle automatique est basé sur une mesure continue et précise des paramètres technologiques d'entrée et de sortie du processus d'enrichissement.

Il est nécessaire de distinguer les principaux paramètres de sortie d'un processus (ou d'une machine spécifique), qui caractérisent l'objectif final du processus, par exemple les indicateurs qualitatifs et quantitatifs des produits transformés, et les paramètres technologiques intermédiaires (indirects) qui déterminent le conditions de processus et modes de fonctionnement des équipements. Par exemple, pour le processus d'enrichissement du charbon dans une machine à jigger, les principaux paramètres de sortie peuvent être le rendement et la teneur en cendres des produits fabriqués. Dans le même temps, ces indicateurs sont influencés par un certain nombre de facteurs intermédiaires, par exemple la hauteur et le jeu du lit dans la machine à jigger.

De plus, un certain nombre de paramètres caractérisent l'état technique des équipements de traitement. Par exemple, la température des roulements des mécanismes technologiques ; paramètres de lubrification liquide centralisée des roulements ; état des unités de rechargement et des éléments des systèmes de transport de flux ; présence de matière sur le tapis transporteur ; la présence d'objets métalliques sur le tapis transporteur, les niveaux de matière et de pâte dans les conteneurs ; durée de fonctionnement et temps d'arrêt des mécanismes technologiques, etc.

Le contrôle opérationnel automatique des paramètres technologiques qui déterminent les caractéristiques des matières premières et des produits d'enrichissement, tels que la teneur en cendres, la composition matérielle du minerai, le degré d'ouverture des grains minéraux, la composition granulométrique et fractionnaire des matériaux, le degré d'oxydation de la surface des grains, etc. Ces indicateurs sont soit contrôlés avec une précision insuffisante, soit pas contrôlés du tout.

Un grand nombre de grandeurs physiques et chimiques qui déterminent les modes de traitement des matières premières sont contrôlées avec une précision suffisante. Ceux-ci incluent la densité et la composition ionique de la pâte, les débits volumétriques et massiques des flux de processus, des réactifs, du carburant, de l'air ; niveaux de produit dans les machines et appareils, température ambiante, pression et vide dans les appareils, humidité du produit, etc.

Ainsi, la variété des paramètres technologiques et leur importance dans la gestion des processus d'enrichissement nécessitent le développement de systèmes de contrôle fonctionnant de manière fiable, où la mesure opérationnelle des grandeurs physiques et chimiques repose sur une variété de principes.

Il convient de noter que la fiabilité des systèmes de contrôle des paramètres détermine principalement les performances des systèmes de contrôle automatique des processus.

Les systèmes de contrôle automatique constituent la principale source d'informations dans la gestion de la production, y compris dans les systèmes de contrôle automatisés et les systèmes de contrôle de processus.

Capteurs et transducteurs

L'élément principal des systèmes de contrôle automatique, qui détermine la fiabilité et les performances de l'ensemble du système, est le capteur, qui est en contact direct avec l'environnement contrôlé.

Un capteur est un élément automatique qui convertit un paramètre surveillé en un signal adapté à son entrée dans un système de surveillance ou de contrôle.

Un système de contrôle automatique typique comprend généralement un transducteur de mesure primaire (capteur), un transducteur secondaire, une ligne de transmission d'informations (signal) et un dispositif d'enregistrement (Fig. 7.1). Souvent, un système de contrôle ne comporte qu'un élément sensible, un transducteur, une ligne de transmission d'informations et un dispositif secondaire (d'enregistrement).

En règle générale, le capteur contient un élément sensible qui perçoit la valeur du paramètre mesuré et, dans certains cas, le convertit en un signal pratique pour la transmission à distance à un appareil d'enregistrement et, si nécessaire, à un système de contrôle.

Un exemple d'élément de détection serait la membrane d'un manomètre différentiel qui mesure la différence de pression à travers un objet. Le mouvement de la membrane, provoqué par la force de la différence de pression, est converti à l'aide d'un élément supplémentaire (transducteur) en un signal électrique, qui est facilement transmis à l'enregistreur.

Un autre exemple de capteur est un thermocouple, où les fonctions d'un élément de détection et d'un transducteur sont combinées, puisqu'un signal électrique proportionnel à la température mesurée apparaît aux extrémités froides du thermocouple.

Plus de détails sur les capteurs de paramètres spécifiques seront décrits ci-dessous.

Les convertisseurs sont classés en homogènes et hétérogènes. Les premiers ont des quantités d’entrée et de sortie de nature physique identiques. Par exemple, les amplificateurs, les transformateurs, les redresseurs convertissent les grandeurs électriques en grandeurs électriques avec d'autres paramètres.

Parmi les hétérogènes, le groupe le plus important est constitué de convertisseurs de grandeurs non électriques en grandeurs électriques (thermocouples, thermistances, jauges de contrainte, éléments piézoélectriques, etc.).

En fonction du type de valeur de sortie, ces convertisseurs sont divisés en deux groupes : ceux du générateur, qui ont une valeur électrique active en sortie - EMF, et les paramétriques - avec une valeur de sortie passive sous la forme de R, L ou C.

Transducteurs de déplacement. Les plus répandus sont les transducteurs paramétriques de déplacement mécanique. Il s'agit notamment des convertisseurs R (résistance), L (inductif) et C (capacitif). Ces éléments modifient la valeur de sortie proportionnellement au mouvement d'entrée : résistance électrique R, inductance L et capacité C (Fig. 7.2).

Le convertisseur inductif peut être réalisé sous la forme d'une bobine avec une prise partant du point médian et un piston (noyau) se déplaçant à l'intérieur.

Les convertisseurs en question sont généralement connectés à des systèmes de contrôle à l'aide de circuits en pont. Un transducteur de déplacement est connecté à l'un des bras du pont (Fig. 7.3 a). Ensuite, la tension de sortie (U out) extraite des pics Pont A-B, changera lors du déplacement de l'élément de travail du convertisseur et peut être estimé par l'expression :

La tension d'alimentation du pont (alimentation U) peut être un courant continu (à Z i = R i) ou alternatif (à Z i = 1/(Cω) ou Z i = Lω) de fréquence ω.

Les thermistances, jauges de contrainte et photorésistances peuvent être connectées à un circuit en pont avec des éléments R, c'est-à-dire convertisseurs dont le signal de sortie est un changement de résistance active R.

Un convertisseur inductif largement utilisé est généralement connecté à un circuit en pont AC formé par un transformateur (Fig. 7.3 b). La tension de sortie dans ce cas est attribuée à la résistance R, incluse dans la diagonale du pont.

Un groupe spécial est constitué de convertisseurs à induction largement utilisés - transformateur différentiel et ferrodynamique (Fig. 7.4). Ce sont des convertisseurs générateurs.

Le signal de sortie (U out) de ces convertisseurs est généré sous forme de tension alternative, ce qui élimine le besoin d'utiliser des circuits en pont et des convertisseurs supplémentaires.

Le principe différentiel de génération du signal de sortie dans un transformateur-convertisseur (Fig. 6.4 a) est basé sur l'utilisation de deux enroulements secondaires connectés l'un en face de l'autre. Ici, le signal de sortie est la différence vectorielle des tensions qui apparaissent dans les enroulements secondaires lorsque la tension d'alimentation U est appliquée, tandis que la tension de sortie transporte deux informations : la valeur absolue de la tension est la quantité de mouvement du piston et la phase. est la direction de son mouvement :

Ū out = Ū 1 – Ū 2 = kХ in,

où k est le coefficient de proportionnalité ;

X in – signal d'entrée (mouvement du piston).

Le principe différentiel de génération du signal de sortie double la sensibilité du convertisseur, car lorsque le piston se déplace, par exemple vers le haut, la tension dans l'enroulement supérieur (® 1) augmente en raison d'une augmentation du rapport de transformation, et la tension dans l'enroulement inférieur (® 2) diminue du même montant.

Les convertisseurs à transformateur différentiel sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle et de régulation en raison de leur fiabilité et de leur simplicité. Ils sont placés dans des instruments primaires et secondaires pour mesurer la pression, le débit, les niveaux, etc.

Les convertisseurs ferrodynamiques (PF) de déplacements angulaires sont plus complexes (Fig. 7.4 b et 7.5).

Ici, dans l'entrefer du circuit magnétique (1), est placé un noyau cylindrique (2) avec un enroulement en forme de cadre. Le noyau est installé à l'aide de noyaux et peut être tourné d'un petit angle α dans une plage de ± 20 o. Une tension alternative de 12 à 60 V est fournie à l'enroulement d'excitation du convertisseur (w 1), ce qui entraîne un flux magnétique qui traverse la zone du cadre (5). Un courant est induit dans son enroulement dont la tension (Ū out), toutes choses égales par ailleurs, est proportionnelle à l'angle de rotation du cadre (α in), et la phase de la tension change lorsque le cadre tourne dans un sens ou dans l'autre à partir de la position neutre (parallèle au flux magnétique).

Les caractéristiques statiques des convertisseurs PF sont présentées sur la Fig. 7.6.

La caractéristique 1 a un convertisseur sans enroulement de polarisation activé (W cm). Si la valeur zéro du signal de sortie doit être obtenue non pas à la moyenne, mais à l'une des positions extrêmes du cadre, l'enroulement de polarisation doit être connecté en série avec le cadre.

Dans ce cas, le signal de sortie est la somme des tensions prélevées sur le châssis et l'enroulement de polarisation, ce qui correspond à une caractéristique de 2 ou 2", si vous changez la connexion de l'enroulement de polarisation en antiphase.

Une propriété importante d'un convertisseur ferrodynamique est la capacité de modifier la pente de la caractéristique. Ceci est obtenu en modifiant la taille de l'entrefer (δ) entre les pistons fixe (3) et mobile (4) du circuit magnétique, en vissant ou en dévissant ces derniers.

Les propriétés considérées des convertisseurs PF sont utilisées dans la construction de systèmes de contrôle relativement complexes avec la mise en œuvre d'opérations de calcul simples.

Capteurs industriels généraux grandeurs physiques.

L'efficacité des processus d'enrichissement dépend en grande partie des régimes technologiques, qui sont à leur tour déterminés par les valeurs des paramètres qui influencent ces processus. La variété des procédés d'enrichissement détermine un grand nombre de paramètres technologiques qui nécessitent leur propre contrôle. Pour contrôler certaines grandeurs physiques, il suffit de disposer d'un capteur standard avec un appareil secondaire (par exemple, un thermocouple - potentiomètre automatique), tandis que d'autres nécessitent des appareils et convertisseurs supplémentaires (densimètres, débitmètres, cendriers, etc.).

Parmi le grand nombre de capteurs industriels, nous pouvons souligner les capteurs largement utilisés dans diverses industries comme sources d'informations indépendantes et comme composants de capteurs plus complexes.

Dans cette sous-section, nous considérerons les capteurs industriels généraux les plus simples de grandeurs physiques.

Capteurs de température. La surveillance des conditions thermiques de fonctionnement des chaudières, des unités de séchage et de certaines unités de friction des machines permet d'obtenir des informations importantes nécessaires au contrôle du fonctionnement de ces objets.

Thermomètres manométriques. Ce dispositif comprend un élément sensible (ampoule thermique) et un dispositif indicateur, reliés par un tube capillaire et remplis d'une substance active. Le principe de fonctionnement est basé sur la modification de la pression de la substance active dans système fermé thermomètre en fonction de la température.

Selon l'état d'agrégation de la substance de travail, on distingue les thermomètres manométriques liquides (mercure, xylène, alcools), gazeux (azote, hélium) et vapeur (vapeur saturée d'un liquide à bas point d'ébullition).

La pression de la substance active est fixée par un élément manométrique - un ressort tubulaire qui se déroule à mesure que la pression dans un système fermé augmente.

Selon le type de substance active du thermomètre, les limites de mesure de température vont de – 50 o à +1300 o C. Les appareils peuvent être équipés de contacts de signal et d'un appareil d'enregistrement.

Thermistances (résistance thermique). Le principe de fonctionnement repose sur les propriétés des métaux ou des semi-conducteurs ( thermistances) change sa résistance électrique avec les changements de température. Cette dépendance pour les thermistances a la forme :

Où R. 0 – résistance du conducteur à T 0 =293 0 K ;

α T – coefficient de température de résistance

Les éléments métalliques sensibles sont fabriqués sous forme de bobines ou de spirales de fil, principalement à partir de deux métaux - le cuivre (pour les basses températures - jusqu'à 180 o C) et le platine (de -250 o à 1 300 o C), placés dans un boîtier de protection métallique. .

Pour enregistrer la température contrôlée, la thermistance, en tant que capteur principal, est connectée à un pont AC automatique ( appareil secondaire), cette question sera abordée ci-dessous.

Dynamiquement, les thermistances peuvent être représentées comme une liaison apériodique du premier ordre avec une fonction de transfert W(p)=k/(Tp+1), si la constante de temps du capteur ( T) est nettement inférieure à la constante de temps de l'objet de régulation (contrôle), il est permis d'accepter cet élément comme lien proportionnel.

Thermocouples. Pour mesurer les températures dans de larges plages et au-dessus de 1 000 °C, des thermomètres thermoélectriques (thermocouples) sont généralement utilisés.

Le principe de fonctionnement des thermocouples est basé sur l'effet de la force électromotrice. CC aux extrémités libres (froides) de deux conducteurs soudés différents (jonction chaude), à ​​condition que la température des extrémités froides diffère de la température de la jonction. L'ampleur de la CEM est proportionnelle à la différence entre ces températures, et l'ampleur et la plage des températures mesurées dépendent du matériau des électrodes. Les électrodes sur lesquelles sont enfilées des perles de porcelaine sont placées dans des raccords de protection.

Les thermocouples sont connectés à l'appareil d'enregistrement à l'aide de fils de thermoélectrodes spéciaux. Un millivoltmètre avec un certain calibrage ou un pont automatique à courant continu (potentiomètre) peut être utilisé comme appareil d'enregistrement.

Lors du calcul des systèmes de contrôle, les thermocouples peuvent être représentés, comme les thermistances, comme une liaison apériodique ou proportionnelle du premier ordre.

L'industrie produit différents types thermocouples (tableau 7.1).

Tableau 7.1 Caractéristiques des thermocouples

Capteurs de pression. Capteurs de pression (vide) et de pression différentielle sont largement utilisés dans l'industrie minière et de transformation, à la fois comme capteurs industriels généraux et comme composants de systèmes plus complexes pour surveiller des paramètres tels que la densité de la pâte, le débit du fluide, le niveau de liquide, la viscosité de la suspension, etc.

Les instruments de mesure de la surpression sont appelés manomètres ou manomètres, pour mesurer la pression du vide (inférieure à la pression atmosphérique, vide) - avec des vacuomètres ou des jauges de tirage, pour la mesure simultanée de la surpression et du vide - avec des manomètres et des vacuomètres ou des manomètres de tirage et de pression.

Les plus répandus sont les capteurs à ressort (déformation) avec des éléments sensibles élastiques sous la forme d'un ressort manométrique (Fig. 7.7 a), d'une membrane flexible (Fig. 7.7 b) et d'un soufflet flexible.

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Pour transmettre les lectures à un appareil d'enregistrement, les manomètres peuvent avoir un transducteur de déplacement intégré. La figure montre des convertisseurs transformateurs à induction (2) dont les plongeurs sont reliés à des éléments sensibles (1 et 2).

Les appareils permettant de mesurer la différence entre deux pressions (différentielles) sont appelés manomètres différentiels ou manomètres différentiels (Fig. 7.8). Ici, la pression agit sur l'élément sensible des deux côtés ; ces appareils disposent de deux raccords d'entrée pour fournir une pression supérieure (+P) et inférieure (-P).

Les manomètres différentiels peuvent être divisés en deux groupes principaux : à liquide et à ressort. Selon le type d'élément sensible, les éléments à ressort les plus courants sont la membrane (Fig. 7.8a), le soufflet (Fig. 7.8 b) et parmi les liquides - la cloche (Fig. 7.8 c).

Le bloc de membrane (Fig. 7.8 a) est généralement rempli d'eau distillée.

Les manomètres différentiels à cloche, dont l'élément sensible est une cloche partiellement immergée à l'envers dans l'huile de transformateur, sont les plus sensibles. Ils sont utilisés pour mesurer de petites différences de pression dans la plage de 0 à 400 Pa, par exemple pour surveiller le vide dans les fours des installations de séchage et de chaudière.

Les manomètres différentiels considérés sont sans échelle ; le paramètre contrôlé est enregistré par des dispositifs secondaires qui reçoivent un signal électrique des transducteurs de déplacement correspondants.

Capteurs de force mécanique. Ces capteurs comprennent des capteurs contenant un élément élastique et un transducteur de déplacement, des jauges de contrainte, piézoélectriques et plusieurs autres (Fig. 7.9).

Le principe de fonctionnement de ces capteurs ressort clairement de la figure. A noter qu'un capteur à élément élastique peut fonctionner avec un dispositif secondaire - un compensateur de courant alternatif, un capteur à jauge de contrainte - avec un pont à courant alternatif, et un capteur piézométrique - avec un pont à courant continu. Cette question sera abordée plus en détail dans les sections suivantes.

Un capteur à jauge de contrainte est un substrat sur lequel plusieurs tours de fil fin (alliage spécial) ou de feuille métallique sont collés comme le montre la Fig. 7.9b. Le capteur est collé à l'élément sensible qui perçoit la charge F, le grand axe du capteur étant orienté le long de la ligne d'action de la force contrôlée. Cet élément peut être toute structure soumise à l'influence de la force F et fonctionnant dans les limites de la déformation élastique. La jauge de contrainte est également soumise à la même déformation, tandis que le conducteur du capteur s'allonge ou se contracte le long du grand axe de son installation. Cette dernière entraîne une modification de sa résistance ohmique selon la formule R=ρl/S connue en électrotechnique.

Ajoutons ici que les capteurs considérés peuvent être utilisés pour contrôler les performances des convoyeurs à bande (Fig. 7.10 a), mesurer la masse des véhicules (voitures, wagons, Fig. 7.10 b), la masse de matériaux dans les bacs, etc. .

L'évaluation des performances du convoyeur est basée sur la pesée d'une section spécifique de la bande chargée de matériau à une vitesse constante. Le mouvement vertical de la plate-forme de pesée (2), installée sur des liaisons élastiques, provoqué par la masse de matériau sur le ruban, est transmis au piston du convertisseur transformateur à induction (ITC), qui génère des informations au dispositif secondaire (U dehors).

Pour peser les wagons et les véhicules chargés, la plate-forme de pesée (4) repose sur des blocs de jauges de contrainte (5), qui sont des supports métalliques avec des capteurs à jauges de contrainte collés qui subissent une déformation élastique en fonction de la masse de l'objet à peser.