Vitrine de la RDC
INTRODUCTION
Le domaine de la science ne cesse de s’élargir ; d’où l’acquisition des nouvelles connaissances s’avère importante. C’est dans ce même ordre d’idée que nous avons eu à faire des recherches dans le cadre du cours d’automatique industrielle.
Tout au long de ce travail, nous allons expliciter le fonctionnement d’un système de contrôle dans le procédé de raffinage du sucre, on définira les grandeurs, les capteurs nécessaires et les actionneurs intervenant dans le procédé. Ensuite nous allons présenter le flow-sheet avec schéma d’instrumentation. Enfin nous allons dessiner le GRAFCET du procédé et donné son logigramme.
Outre l’introduction et la conclusion, ce projet tournera autour de 7 points à savoir :
Ø CAHIER DE CHARGE ; Ø DEFINITION DES CAPTEURS ET ACTIONNEURS A UTILISER ; Ø FLOW-SHEET AVEC SCHEMA D’INSTRUMENTATION ; Ø LES EQUATIONS DES ETAPES ET ACTIONS DU GRAFCET ; Ø LES EQUATIONS D’ENCLENCHEMENTS ET DECLENCHEMENTS ;
Ø LE GRAFCET DU PROCEDE ; Ø LE LOGIGRAMME DU GRAFCET.
I. CAHIER DE CHARGE
Les unités de traitement représentées sur la figure ci-dessous font partie d’un processus de raffinage du sucre. Le sucre brut est introduit dans le processus à l’aide d’un convoyeur à vis. De l’eau est pulvérisée dessus pour former un sirop de sucre. Le sirop est chauffé dans le bac de dilution. À partir du réservoir de dilution, le sirop s’écoule dans le réservoir de préparation où d’autres opérations de chauffage et de mélange sont effectuées. Du réservoir de préparation, le sirop s’écoule dans le réservoir de mélange. L’acide phosphorique est ajouté au sirop lorsqu’il s’écoule dans le réservoir de mélange. Dans le réservoir de mélange, de la chaux est ajoutée. Ce traitement à l’acide, à la chaux et à la chaleur a deux objectifs. Le premier est celui de la clarification ; c’est-à-dire que le traitement provoque une coagulation et une précipitation les matières organiques sans sucre. Le deuxième but est d’éliminer la coloration du sucre brut.
Les variables suivantes sont considérées comme importantes à contrôler.
Ø Température dans le bac de préparation ;
Ø Densité du sirop sortant du bac de préparation ;
Ø Niveau dans le bac de préparation ;
Ø Niveau dans le bac à acide rempli à 75 ;
Ø Débit du sirop et de l’acide ;
Ø pH de la solution dans le réservoir de mélange ; Ø Température dans le réservoir de mélange.
II. DEFINITION DES CAPTEURS ET ACTIONNEURS A UTILISER
II.1 Vanne régulateur de débit
Dans le cas de notre projet nous utiliserons un régulateur de débit de type SEH qui permet de faire varier en continu la vitesse de travail de récepteurs hydrauliques, indépendamment de la pression. Ces régulateurs de débit (ouvert ou fermé au repos), disponibles comme régulateurs 2 voies ou 3 voies, peuvent être équipés de diaphragmes de régulation à commande électrique proportionnelle directe ou à pilotage électrohydraulique proportionnel il permettent d’obtenir des cycles de travail entièrement automatiques. Différents éléments additionnels sont disponibles, comme par exemple un limiteur de pression piloté et une valve de mise à vide à commande électrique (régulateur à 3 voies ou un clapet anti retour bypass et un pont redresseur à clapet anti retour permettant un sens d’écoulement quelconque).
La figure ci-dessous montre une vanne motorisée.
Figure 1- vanne motorisée
II.2 Capteur de température
Pour notre procédé nous avons choisi un PT100, qui est une sonde de température résistive, il mesure la force électromotrice pour déterminer la température. La sonde de température
PT100 est constituée d’un filament de platine (Pt), entourant une tige de verre ou non, dont les caractéristiques sont de changer de résistance en fonction de la température. Leur résistivité est de 100 ohms pour 0°C, elle augmente en même temps que la température. Il existe plusieurs taille et forme en fonction de l’utilisation. Cas de la figure ci-dessous.
Figure 2- Capteur de température
II.3 Détecteur de rotation
Concernant le détecteur de vitesse nous avons opté pour un détecteur de rotation de type XSAV. Les détecteur inductif XSAV pour le contrôle de rotation ont la particularité de réunir, dans un même boitier, les fonctions de prises d’information associées à celles d’un traitement par comparateur d’impulsions permettant ainsi de réaliser un contrôleur de rotation intégré.
Cas de la figure suivante.
Figure 3- Détecteur de rotation
II.4 Capteur de niveau
Pour le capteur de niveau nous avons choisi une sonde à
ultrasons. Le principe est basé sur l’émission d’une onde ultrasonore réfléchie
sur la surface de l’eau. On capte l’écho et on mesure le temps de parcours. Le
temps de parcours est indépendant de la nature du fluide et de la pression. Il
faut toutefois respecter une zone dite ‘’morte ‘’ à proximité du capteur (30 à
60 cm selon les sondes).
Figure 4- Capteur de niveau
L’amplitude de l’écho peut être sensiblement plus faible (rapport de 10) dans le cas d’un liquide dont la surface est agitée.
II.5 Le densimètre
Pour déterminer la densité dans notre procédé nous avons choisi un densimètre de marque densicheck qui est basé sur le principe de la propagation du son. Dans un liquide, la vitesse du son est fonction de la concentration du produit mesuré.
Les impulsions ultrasoniques sont générées au travers du liquide. Le temps de transit est mesuré par des électroniques à grande vitesse et la variation est convertie par un microprocesseur en un signal. Ce dernier est le reflet de la concentration du liquide.
La sonde de température incorporée compense automatiquement tout changement et la valeur qui en résulte est transmise via un signal analogique ou numérique à un affichage approprié ou à un système de contrôle.
Figure 5- Le densimètre
III. FLOW-SHEET AVEC SCHEMA D’INSTRUMENTATION
La figure 6- ci-dessous, nous montre le flow-sheet de notre procédé
Figure 6- le flow-sheet de notre procédé
̅
V. LES EQUATIONS DES ETAPES ET ACTIONS DU GRAFCET
Dans le tableau ci-dessous, nous allons donner les équations des étapes et actions du grafcet.
Tableau 1 : les équations des étapes et actions du grafcet
|
Equations des étapes |
Equations des actions |
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𝑋1 = [(𝑋26. 𝑡2) + 𝑚1]𝑋ത2 |
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𝑋2 = [(𝑋1. ℎ𝑣1. 𝐶𝑣̅ 4) + 𝑚2](𝑋തത3തത.ത𝑋തത4ത.തത𝑋ത7ത) |
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𝑋3 = [(𝑋2. 𝑟1) + 𝑚3]𝑋ത4 |
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𝑋5 = [(𝑋2. 𝑟1) + 𝑚5]𝑋ത6 |
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𝑋7 = [(𝑋2. 𝑟1) + 𝑚7]𝑋ത8 |
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𝑋8 = [(𝑋7. 𝐶𝑣2) + 𝑚8]𝑋ത9 |
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𝑋9 = [(𝑋8. 𝑡1) + 𝑚9]𝑋ത10 |
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𝑋10 = [(𝑋9. ℎ𝑣1) + 𝑚10]𝑋ത11 |
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𝑋11 = [(𝑋10. 𝐶𝑣̅ 3) + 𝑚11]𝑋ത12 |
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𝑋12 = [(𝑋4. 𝑋6. 𝑋11) + 𝑚12]𝑋ത13. 𝑑̅ |
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𝑋13 = [(𝑋12. ℎ𝑡1) + 𝑚13](𝑋തത14തതത.ത𝑋തത15തത)
|
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𝑋17 = [(𝑋16. 𝑋14) + 𝑚17]𝑋ത19 |
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|
𝑋18 = [(𝑋17. 𝐶𝑟3) + 𝑚18]𝑋ത19 |
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|
𝑋19 = [(𝑋18. 𝑟4) + 𝑚19](ത𝑋ത20തതത.ത𝑋തത22തതത.ത𝑋തത24തത) |
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𝑋20 = [(𝑋19. 𝐶𝑟4) + 𝑚20]𝑋ത21
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𝑋26 = [(𝑋21. 𝑋23. 𝑋25) + 𝑚26]𝑋ത1 |
|
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|
VI. LES EQUATIONS D’ENCLENCHEMENTS ET DECLENCHEMENTS
Le tableau 2 ci-dessous, nous donne les équations d’enclenchements et déclenchements du grafcet.
Tableau 2 : les équations d’enclenchements et déclenchements du grafcet.
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N° étape |
Enclenchements
|
déclenchements |
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1 |
𝐸 = 𝑄26. 𝑡2 |
|
|
2 |
𝐸 = 𝑄1. ℎ𝑣1. 𝐶𝑣̅ 4 |
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3 |
𝐸 = 𝑄2. 𝑟1 |
|
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4 |
𝐸 = 𝑄3. 𝑐𝑟1 |
|
|
5 |
𝐸 = 𝑄2. 𝑟1 |
|
|
6 |
𝑄5. 𝑐𝑟2 |
|
|
7 |
𝐸 = 𝑄2. 𝑟1 |
|
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8 |
𝐸 = 𝑄7. 𝑐𝑟2 |
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9 |
𝐸 = 𝑄8. 𝑡1 |
|
|
10 |
𝐸 = 𝑄9. ℎ𝑣1 |
|
|
11 |
𝐸 = 𝑄10. ത𝑐𝑟തതത3ത |
|
|
12 |
𝐸 = 𝑄4. 𝑄6. 𝑄11 |
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|
13 |
𝐸 = 𝑄12. ℎ𝑡1 |
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|
14 |
𝐸 = 𝑄13. ℎ𝑡2. 𝑑𝑟 |
|
|
15 |
𝐸 = ℎ𝑡1. 𝑄12 |
|
|
16 |
𝐸 = 𝑄15. 𝑟3 |
|
|
17 |
𝐸 = 𝑄16. 𝑄14 |
|
|
18 |
𝐸 = 𝑄17. 𝑐𝑟3 |
|
|
19 |
𝐸 = 𝑄18. 𝑟4 |
|
|
20 |
𝐸 = 𝑄19. 𝐶𝑟4 |
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|
21 |
𝐸 = 𝑄20. 𝑐𝑟6 |
|
|
22 |
𝑄19. 𝐶𝑟4 |
|
|
23 |
𝐸 = 𝑄22. 𝑟5 |
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|
24 |
𝐸 = 𝑄19. 𝐶𝑟4 |
|
|
25 |
𝐸 = 𝑄24. ℎ𝑡3. 𝑝ℎ |
|
|
26 |
𝐸 = 𝑄21. 𝑄23. 𝑄25 |
VII. LE LOGIGRAMME DU GRAFCET
CONCLUSION GENERALE
Voilà
en tout la programmation depuis la création du projet avec le logiciel step 7
jusqu’à la programmation en logigramme. Cette programmation reprend toutes les
fonctionnalités de notre système
de contrôle dans le procédé de raffinage du sucre décrites dans ce travail.
Tout au long de ce travail nous avons eu à comprendre le fonctionnement d’un système de contrôle dans le procédé de raffinage du sucre, on a défini les grandeurs, les capteurs nécessaires et les actionneurs intervenant dans le procédé. Ensuite nous avons dessiné le GRAFCET du procédé et donné son logigramme.
Nous nous estimons heureux d’avoir pu travailler sur ce sujet car il nous a apporté de nouvelles connaissances ; des connaissances qui nous aidera dans notre vie académique tout comme active.
i
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
I. CAHIER DE CHARGE .......................................................................................................... 2
II. DEFINITION DES CAPTEURS ET ACTIONNEURS A UTILISER ................................. 2
II.1 Vanne régulateur de débit ............................................................................................................. 2
II.2 Capteur de température ................................................................................................................. 3
II.3 Détecteur de rotation ..................................................................................................................... 3
II.4 Capteur de niveau ......................................................................................................................... 4
II.5 Le densimètre................................................................................................................................ 4
III. FLOW-SHEET AVEC SCHEMA D’INSTRUMENTATION ............................................ 5
IV. LE GRAFCET DU PROCEDE ............................................................................................ 6
V. LES EQUATIONS DES ETAPES ET ACTIONS DU GRAFCET ...................................... 7
VI. LES EQUATIONS D’ENCLENCHEMENTS ET DECLENCHEMENTS ........................ 8
VII. LE LOGIGRAMME DU GRAFCET ................................................................................. 8
CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 15
TABLE DES MATIERES .......................................................................................................... i
LISTE DE FIGURES ET TABLEAUX ..................................................................................... ii
ii
LISTE DE FIGURES ET TABLEAUX
