La technologie HART-IP

En utilisant l'infrastructure de réseau existante, les utilisateurs peuvent désormais intégrer par tout dans le monde des informations de mesure et de diagnostic d'appareils intelligents à leurs applications de productivité, de planification, d'historique ou autres.

Pour répondre à la demande croissante du secteur pour l'accès aux données via Ethernet, HART Communication Fondation a ajouté une nouvelle fonctionnalité à la spécification du protocole HART.

La technologie HART-IP offre une autre option de communication HART pour fournir un accès aux informations sur les périphériques et les processus intelligents, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

1. La technologie HART-IP permet :

• 1     Déploiement normalisé à l'échelle de l'usine
• 2     Accès à distance au niveau de l'appareil depuis n'importe où dans le monde
• 3   Gestion intelligente des appareils via Ethernet ou WiFi
• 4      Intégration facile aux systèmes d'automatisation

HART-IP est une option de connexion supplémentaire qui permet aux systèmes de niveau hôte et aux applications de gestion des actifs d’accéder aux informations de mesure et de diagnostic des appareils à partir d’appareils de terrain compatibles HART et de les intégrer, à l’aide de l’infrastructure réseau existante de l’usine.

HART-IP transmet les informations aux applications de niveau supérieur (SCADA, GMAO, DCS, ERP, etc.) à partir d'appareils câblés et sans fil.

2. Comment ça marche

  HART-IP adapte la technologie HART au monde de l'Internet, permettant ainsi au même protocole HART de fonctionner sur une connexion IP, fournissant des informations précieuses à partir de périphériques compatibles HART à la vitesse d'Ethernet.

  Cela signifie que l'infrastructure Ethernet standard utilisée aujourd'hui dans la plupart des systèmes de contrôle est désormais capable d'exécuter la couche d'application HART et le protocole sur la même couche Ethernet et TCP / IP sans interférence ni besoin de câbles dédiés.

3. Aucun mappage de données

  Un réseau de liaison HART-IP permet aux applications logicielles d’avoir un accès direct aux informations de périphériques tels que des passerelles WirelessHART, des multiplexeurs, des E / S distantes et d’autres périphériques sans avoir à effectuer de mappage de données via des convertisseurs Modbus ou OPC intermédiaires.

Le protocole HART simple, fiable et facile à utiliser sur des réseaux IP tels qu’Ethernet et Wi-Fi. HART-IP fonctionne sur UDP et TCP en utilisant IPv4 ou IPv6. La couche applicative HART-IP est basée sur les mêmes commandes que la technologie HART 4-20 mA et WirelessHART, permettant un développement rapide du produit et une acceptation de l'utilisateur.

4. Pas de perturbation de la communication

  Ethernet Industrial offre un large éventail d'avantages par rapport à RS485. Par exemple, les données de processus et les données informatiques peuvent être transmises sur un support commun. HART-IP n'interfère ni ne perturbe la communication existante sur le canal Ethernet TCP / IP. Il existe un grand espace d'adressage avec un nombre presque illimité de participants disponibles et, en cascade de commutateurs, de vastes extensions réseau sont possibles.

  De plus, de plus grandes quantités de données peuvent être transférées efficacement et la combinaison de différents supports de transmission est possible (câble, fibre optique, radio).

5. HART-IP fonctionne sur 

• ·        Ethernet standard (IEEE 802.3), en cuivre et en fibre
• ·        Equipement Wi-Fi (IEEE 802.11), grand public et industriel :

·    Commutateurs LAN

·    Routeurs

·    Points d'accès

·    Câbles

·    Connecteurs

Système de contrôle distribué DCS

Système de contrôle distribué DCS

DCS est l'architecture de contrôle la plus couramment utilisée dans le contrôle des processus industriels.

DCS peut être défini comme une architecture dans laquelle les sous-systèmes sont répartis géographiquement et intégrés fonctionnellement. DCS est la solution la plus économique et la plus évolutive allant des petites installations aux grandes raffineries.

Composants d'un DCS

Les sous-systèmes typiques d'un DCS sont la station opérateur, la station d'ingénierie, les réseaux de contrôle de processus, les modules d'E / S et de contrôleur.

Poste opérateur

Le poste d’opérateur offre une vue intuitive du processus avec un accès facile aux graphiques de processus, aux historiques d’alarme, aux listes d’alarme, aux différents graphes, à la navigation sur écran. Les stations d’opérateur permettent de diagnostiquer à partir de la surveillance et du contrôle de processus traditionnels. Le diagnostic comprend la surveillance des appareils intelligents et la surveillance des machines, surveillance du cyber et réseau, augmentant ainsi la durée de fonctionnement des processus et réduisant les arrêts non planifiés.

Station d'ingénierie

La station d'ingénierie offre la flexibilité nécessaire à la mise en œuvre du système pour répondre aux besoins des projets et des processus. Les ingénieurs peuvent implémenter des parties du système à la volée de façon modulaire à mesure que les exigences de conception et de contrôle des processus deviennent disponibles. L'ingénierie peut être réalisée de manière progressive en fonction des besoins du processus. Avec un minimum d'effort, les ingénieurs peuvent spécifier des boucles de contrôle et des appareils de terrain, puis terminer rapidement la configuration.

Réseau de contrôle de processus

Process Control Network l’ossature sur laquelle est connecté l’ensemble du DCS. Le réseau relie les équipements intelligents de manière déterministe et fiable. Le réseau de contrôle de processus, également appelé PCN, peut être un protocole ouvert, tel qu'Ethernet ou propriétaire. Les PCN sont généralement installés dans un moniteur redondant afin d'améliorer la fiabilité installés à l'écart des câbles d'alimentation ordinaires afin de réduire l'impact des interférences électromagnétiques et d'accroître ainsi la fiabilité du système dans son ensemble.

Contrôleurs

Les contrôleurs exécutent des stratégies de contrôle pour aider à optimiser le processus. Les contrôleurs sont disponibles dans des configurations redondantes et non redondantes. La vitesse d'exécution de la stratégie de contrôle détermine la qualité du contrôle. Les contrôleurs disposent d'un riche ensemble de bibliothèques pour divers algorithmes tels que PID, cascade, Feed Forward, etc. Le contrôleur reçoit l'entrée du canal du module d'entrée qui lui est connecté. De même, le contrôleur envoie la sortie au canal configuré du module de sortie pour piloter l'élément de contrôle final.

Module d'E / S

Le module d'E / S est un sous-système modulaire conçu pour être installé sur le terrain à proximité de l'instrument. Les modules d'E / S participent au réseau pour communiquer avec le contrôleur. Le module d'E / S peut également devenir une passerelle pour la communication avec des appareils de terrain intelligents sur des réseaux de bus de terrain. Les modules d'E / S peuvent également être configurés comme redondants dans une boucle de régulation critique.

Communication HART

Communication  HART

HART est un protocole de communication important utilisé dans l'automatisation des installations industrielle. HART appartient à une fondation de communication indépendante à but non lucratif, HART. La technologie est donc largement utilisée dans le monde entier comme norme.

Les appareils HART transfèrent des informations à l'aide de commandes HART. Chaque commande contient des informations telles que la valeur mesurée de la température, la pression et les variables de débit. Les commandes HART sont essentiellement dans trois catégories.

Commande universelle : ensemble de commandes que tous les périphériques HART doit prendre en charge.

Pratique courante : commande de pratique courante recommandée. Les commandes d'étalonnage sont incluses dans la pratique courante.

Commande spécifique au périphérique ou au fabricant : commande qui est spécifiquement effectuée pour un fournisseur ou le fabricant.

Communication HART :

Le système de communication HART consiste en un système hôte qui agit en tant que maître, les appareils de terrain étant les esclaves. Le protocole HART prend en charge deux maîtres, principal et secondaire.

Les maîtres secondaires sont généralement des communicateurs portables qui peuvent être utilisés sans déranger le maître.

Il existe essentiellement deux types de communication entre le maître et l'esclave :

11. L'hôte demande une commande ferme spécifique et le périphérique HART répond avec les informations. Ce type d'information n'est transféré que lorsque l'hôte le demande.

  1. L'esclave diffuse en permanence une variable spécifique.

Mode multiplexeur :

Le mode multiplexeur permet à un grand nombre d'appareils de terrain d'être connectés à l'hôte grâce à cette structure de multiplexeur en cascade. Tous les appareils avec l'adresse zéro.

L'utilisateur ne connecte qu'une boucle de courant particulière pour la communication via le programme. Tant que la communication a lieu, le multiplexeur connecte la boucle de courant à l'hôte.

Mode Multidrop :

En mode Multidrop, les signaux analogiques ne sont pas mesurés. Les périphériques sont uniquement configurés pour utiliser 4 mA comme source d’alimentation pour les périphériques.

Les données sont transférées uniquement via le protocole HART.

Le mode Multidrop ne prend en charge que 15 périphériques à connecter en parallèle. Chaque appareil devait avoir des adresses distinctes allant de 1 à 15.

Les vannes de régulation ne peuvent pas être incluses comme appareil de terrain en mode Multidrop, car la communication numérique HART est trop lente.

L’ingénierie de l’instrumentation

La nature du travail d'un ingénieur en instrumentation va de la conception, au développement, à l'installation et à la gestion des équipements utilisés pour surveiller et contrôler les machines. Les instruments à la maison et ailleurs est seulement à cause de la science de l'instrumentation. Au début des années 1970, la discipline de l'ingénierie de l'instrumentation s'est diversifiée dans le domaine de l'ingénierie électrique et électronique.

Plus tôt dans les années 70, ce cours était connu sous le nom de Science et Technologie Instrumentation, bien qu'aujourd'hui, il est appelé par différents noms par divers instituts. Certains l'appellent Technologie électronique et instrumentation, quelques-uns le nomment Technologie contrôle et instrumentation.

Qu'est-ce que l'ingénierie de l'instrumentation ?

L'ingénierie de l'instrumentation est la branche de l'ingénierie qui se spécialise sur le principe et le fonctionnement des instruments de mesure utilisés dans les domaines de la conception, de la configuration des systèmes automatisés dans les domaines électriques, pneumatiques, etc.

Que fait un ingénieur en instrumentation ?

 Les tâches requises sont très dépendantes du domaine, Les ingénieurs d'instrumentation travaillent généralement pour des industries avec des processus automatisés dans le but d'améliorer la productivité, la fiabilité, la sécurité, l'optimisation et la stabilité. Les ingénieurs d'instrumentation sont généralement responsables de l'intégration des capteurs aux enregistreurs, transmetteurs, écrans ou systèmes de contrôle. Ils peuvent concevoir ou spécifier l'installation, le câblage et le conditionnement du signal. Ils peuvent être responsables de l'étalonnage, des essais et de la maintenance du système.

Comment devenir un ingénieur en instrumentation ?

Pour être ingénieur en instrumentation, vous devez détenir au moins un baccalauréat dans un domaine de science. La discipline pour les ingénieurs en instrumentation dépend de l'industrie que vous prévoyez de travailler, la plupart des ingénieurs dans ce domaine détiennent des diplômes d'études supérieures en génie électrique, automatique ou informatique.

Compétences requises pour devenir ingénieur en instrumentation

Tous les ingénieurs doivent maîtriser les mathématiques et la physique. Les ingénieurs en instrumentation doivent également posséder les compétences suivantes lorsqu'ils se trouvent dans des situations qui leur permettent de résoudre des problèmes difficiles :

• ·         De solides compétences en communication
• ·         Capacité à traduire les besoins du projet en développement de conception de matériel adapté à la tâche
• ·         Compétences de résolution des problèmes
• ·         Capacité à penser hors de la boîte

Portée pour les ingénieurs en instrumentation

 Les ingénieurs en instrumentation peuvent concevoir des dispositifs tels que des dynamomètres pour mesurer le couple, des moniteurs de glycémie, des capteurs d'avion et des détecteurs de fumée.

• ·         Ils peuvent développer des appareils d'électrocardiographie et des tomodensitomètres ou travailler sur des systèmes de sécurité.
• ·        Selon divers rapports, ce qui précède sont quelques-unes des nombreuses possibilités de carrière pour les ingénieurs d'instrumentation.
• ·         Ils jouent également un rôle essentiel dans tous les projets de recherche aéronautique réussis.
• ·         Ils trouvent un emploi dans des entreprises manufacturières, des entreprises de défense, des sociétés biomédicales ou travaillent pour des firmes d'ingénierie privées.

Rôles d'un ingénieur en instrumentation

 Un ingénieur instrumentation et contrôle est nécessaire pour :

• ·         Concevoir et développer des systèmes de contrôle
• ·         Maintenir les systèmes de contrôle existants
• ·         Gérer les systèmes de contrôle
• ·         Collaborer avec des ingénieurs concepteurs, des acheteurs et d'autres membres du personnel impliqués dans les processus de production
• ·         Gérer les projets dans les limites données, y compris le coût et le temps
• ·         Veiller à ce que les instruments soient conformes aux règles de santé et de sécurité
• ·         Veiller à ce que les normes de qualité soient maintenues
• ·         Fournir des services de conseil

Opportunités d'emploi pour les ingénieurs en instrumentation

Les ingénieurs en instrumentation trouvent un emploi dans des industries qui améliorent l'efficacité, la stabilité et la sécurité des processus automatisés. Les secteurs industriels comprennent

• ·         Entreprises publiques / privées,
• ·         Les organisations de R & D,
• ·         Les aciéries,
• ·         Les entreprises de fabrication de ciment,
• ·         Centrales thermiques,
• ·         Les entreprises chimiques et les industries similaires.

En dehors de l'instrumentation ci-dessus, les ingénieurs trouvent également un emploi dans des entreprises qui utilisent des instruments spécialisés pour leurs opérations quotidiennes.

Les actionneurs des vannes

Les actionneurs des vannes fournissent la force pour déplacer la vanne à une position prédéterminé. Pour un positionnement précis d'une vanne de contrôle, il doit y avoir une relation calibrée entre la force appliquée et la position de vanne. Les actionneurs pneumatiques exploitent la loi d'Hooke pour traduire la pression atmosphérique appliquée à la position de tige de vanne. 

F=KX

Où,

F = Force appliquée à printemps(ressort) dans newtons (métrique) ou livres

 K = "constant de ressort" dans newtons par mètre

X = Déplacement de ressort en mètres (métriques)

La loi d'Hooke est une fonction linéaire, ce qui signifie que le mouvement de ressort sera linéairement relié à la force appliquer de piston ou de diaphragme. Puisque la surface (S) marchante d'un piston ou d'un diaphragme est constante, la relation entre la mise en marche de la pression et la force sera une proportion simple : 

F=PS

Par la substitution algébrique, nous pouvons changer la loi d'Hooke pour inclure la pression et la surface : 

F=KX

PS=KX

En résolvant pour compression de ressort en fonction de pression, surface et constant de ressort : 

X=PS/K

Quand une vanne de contrôle est assemblée d'un actionneur et un corps(organisme) de vanne, les deux mécanismes doivent être accrochés ensemble de telle façon que les mouvements de vanne (entre la position complètement fermée et complètement ouverte) se déplacent avec une gamme attendue de pression atmosphérique. Une norme commune pour les actionneurs des vannes de contrôle pneumatique est 3PSI à 15PSI.

Il y a seulement deux réglages mécaniques qui doivent être faits pendant l'accouplement de l’actionneur pneumatique de diaphragme avec la tige glissante de vanne : le connecteur de tige et l'ajustement de ressort. Le connecteur de tige rejoint mécaniquement les tiges glissantes d’actionneur et du corps de vanne donc ils se déplacent ensemble comme une seule tige. Ce connecteur doit être réglé de façon que ni l'actionneur ni la tige glissante de vanne n'empêchent le déplacement complet de l’ensemble.

Note comment l’opercule se repose entièrement sur le siège quand la valve est fermée et comment l'indicateur de déplacement indique entièrement fermer au point où l’actionneur de diaphragme s'approche de sa limite inférieure. Ce sont les choses que devraient être quand le connecteur de tige est réglé correctement.

Si le connecteur de tige est mis avec l’actionneur, et la vanne provient trop éloigner (C’est-à-dire la tige glissante très long), l’actionneur de diaphragme coincer à la fin supérieure (à l’ouverture) et l’opercule de vanne empêche le déplacement à la fin inférieure (à la fermeture). Le résultat est une vanne qui ne jamais être entièrement ouvert.

Une vanne de contrôle a un mauvais réglage, de cette manière ne réalisera jamais la capacité de flux plein, qui peut avoir un impact défavorable sur la performance de système de commande. Si le connecteur de tige est mis avec l’actionneur et la tige de vanne est trop près (c'est-à-dire la longueur de tige est trop courte), l’actionneur de diaphragme arrêter le déplacement à la fermeture et l’opercule de vanne stopper le déplacement à l’ouverture. Le résultat est une valve qui ne jamais être entièrement fermer.

Ceci est une situation très dangereuse : une vanne de contrôle qui manque de la capacité d'entièrement couper. Le processus peut être en danger dans lequel cette vanne est installée si la vanne manque de la capacité d'arrêter le flux de liquide !

Une fois que la longueur de tige a été mise correctement en ajustant le connecteur de tige, le ressort doit être mis à la pression d'ensemble du siège appropriée. Ceci est la pression de signal pneumatique exigée pour soulever l’opercule du siège. Une vanne de contrôle pneumatique a une gamme de pression entre 3 à 15 PSI pour le contrôler.

La pression d'ensemble du siège est un paramètre très important pour une vanne de contrôle parce qu'il établit la force appliquer à l’opercule contre le siège quand la vanne est entièrement fermée. La pression du siège appropriée est critique pour une fermeture complète, qui porte des implications de sécurité dans quelques services de processus. Consultez les instructions du fabricant en ajustant la pression d'ensemble du siège pour n'importe quelle vanne de contrôle de tige glissante.

Ces instructions vous guideront typiquement tant par le connecteur de tige que par les procédures d'expert à ressort, assurer que les deux paramètres sont correctement mis.