PLATEFORME E-LEARNING

SIMULATEUR INTELLIGENT POUR LA FORMATION AU CONTROLE DES

PROCESSUS

DL VPC-LAB 4.0 - CONTROLE DE PROCESSUS VIRTUEL

Le DL VPC-LAB 4.0 est un logiciel qui a été développé pour enseigner les techniques de contrôle de

processus d'une manière unique et efficace.

Avec ce logiciel, les étudiants peuvent améliorer leur expérience individuelle sur l'étude du contrôle des

processus dans la pratique. Les étudiants pourront réaliser plusieurs expériences sur les thèmes suivants:

• Systèmes de contrôle, système en boucle ouverte et fermée,

• Capteurs, transducteurs et actionneurs,

• Conditionnement du signal d'entrée et de puissance,

• Niveau, débit, pression, température,

• Erreur, décalage, étalonnage, temps de réponse, contrôle ON-OFF, hystérésis, régulateur PID,

contrôle proportionnel (P), contrôle proportionnel-intégral (PI), contrôle proportionnel-intégral-

dérivé (PID).

Ce logiciel sera capable de reproduire les fonctionnalités et les comportements du démonstrateur DE

LORENZO Process Control DL 2314. Ce système peut fonctionner avec ou sans automate. Les étudiants

peuvent facilement implémenter les contrôleurs à l'aide des modules de contrôle virtuels, ou connecter

l'installation à un véritable automate ou à un SoftPLC, tels que Siemens S7-1200 / 1500, PLCSIM et Codesys.

Avec ce type de logiciel développé par DE LORENZO, les étudiants peuvent apprendre à leur rythme et les

enseignants ont plus de temps pour soutenir la classe, gérer et améliorer le processus car - contrairement à

tout autre simulateur simple - il offre les avantages suivants:

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1) GUIDE EFFICACE POUR LES ETUDIANTS: possibilité d'accéder à des sujets d'apprentissage, avec théorie,

instructions et propositions d'expériences. Le logiciel comprend une version virtuelle du démonstrateur

"Process Control".

2) VALIDATION AUTOMATIQUE DES TACHES DES ETUDIANTS: le logiciel vérifie automatiquement si

l'étudiant(e) a terminé avec succès chaque tâche afin de lui permettre d' aller de l'avant avec la prochaine.

3) SUIVI DES PROGRES DES ETUDIANTS: l'enseignant peut vérifier la progression des étudiants à tout

moment en consultant le résumé spécifique dans le logiciel ou l' exporter vers un tableur.

L'élève se connecte pour que son progrès puisse être suivi

.. il choisit l'un des sujets d'apprentissage

Il accède aux propositions théoriques et aux instructions de l'expérience

L'élève travaille sur l'assemblage du signal et du contrôle

... puis effectue les connexions électriques

… et une fois fait correctement, il exécute l'expérience

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DESCRIPTION DU LOGICIEL

Ce logiciel reproduit une installation de traitement et des modules de signal, d'alimentation, de contrôle et d’API.

INSTALLATION DE TRAITEMENT MODULES DE SIGNAL, D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE ET D’API

DESCRIPTION DE L'INSTALLATION DE TRAITEMENT (PROCESS PLANT)

Le laboratoire de contrôle des processus est composé de deux sections principales: le réservoir de traitement (Process Tank) et le réservoir de puisard (Sump Tank). Le PROCESS PLANT est conçue pour enseigner les principes de contrôle des processus. Le RESERVOIR DE PUISARD (SUMP TANK) comprend des pipelines pour traiter l'approvisionnement en eau et pour évacuer l'eau de l'usine de traitement.

Le RESERVOIR DE TRAITEMENT (récipient sous pression) comprend les composants suivants :

• Un capteur de niveau et une échelle métrique adaptés pour mesurer le niveau d'eau (cm ou mm).

• Un interrupteur à flotteur adapté pour détecter le niveau d'eau dans le réservoir sous pression.

• Un élément chauffant.

• Un capteur de température (PT100) et un thermomètre adapté pour mesurer la température à l'intérieur du réservoir de traitement (°C ou ° F).

• Un capteur de pression et un manomètre adaptés pour mesurer la pression (bar ou psi).

• Quatre types de vannes (trois à commande manuelle et une contrôlée). Le RESERVOIR DE PUISARD (réservoir d'eau) et les pipelines comprennent les composants suivants:

• Une vanne de refoulement (la vanne principale d'alimentation en eau).

• Une turbine de débitmètre (turbine de mesure volumétrique).

• Une motopompe avec protection thermique.

• Un débitmètre visuel (indicateur de débit).

• Une vanne à commande manuelle pour réduire le débit d'eau.

• Une vanne motorisée adaptée au contrôle du débit d'eau.

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SECTION INSTRUMENTATION ET CONTROLE

Les MODULES DE COMMANDE comprennent des conditionneurs de signaux d'interface pour les capteurs,

des pilotes de puissance pour les actionneurs et une logique de commande de base qui se comporte

comme un dispositif de régulation ou un dispositif orienté état:

ENTREE CONTROLEURS SORTIE

Capteur de niveau Transducteur de débit

Transducteur de température Transducteur de pression

ON-OFF

ON-OFF avec hystérésis PID (P; P-I; P-D; P-I-D)

Pilote linéaire pour POMPE

Pilote pour vanne MOTORISEE Pilote PWM pour CHAUFFAGE

Pilote ON-OFF pour ELECTROVANNE

CARACTERISTIQUES DES MODULES DE SIGNAL, D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE

L'usine de traitement a un panneau associé qui montre le diagramme de processus entier en utilisant des

symboles standard. Ceci est très utile pour que les étudiants comprennent les concepts de base du contrôle

de processus.

Le logiciel est fourni avec un guide pédagogique détaillé en ligne. Après les expériences, les étudiants

seront guidés étape par étape pour apprendre les activités suivantes:

• Etalonnage d'un capteur,

• Obtenir la caractéristique d'un processus statique et d'une constante de temps,

• Contrôle d'un processus par ON-OFF, Proportionnel (P), Proportionnel Intégral (PI) et Dérivé

Proportionnel Intégral (PID).

Grâce à ce logiciel, les enseignants pourront guider facilement les étudiants dans l'étude des principes du

contrôle des processus. L'objectif principal d'un cours de base en contrôle de processus est de permettre

aux étudiants de résoudre des problèmes de contrôle réels et pratiques. L'avantage didactique de ce

formateur est la possibilité d'étudier le comportement de chaque processus (niveau, débit, température ou

pression) ou toute combinaison pertinente possible.

Le logiciel garantit une expérience complète dans le domaine du contrôle de processus. Les étudiants

peuvent aborder ce sujet à partir des concepts de base des systèmes de contrôle jusqu'à la conception et le

réglage des contrôleurs pour les 4 principales variables de contrôle dans les industries (niveau,

température, pression et débit).

Chaque expérience est présentée aux étudiants avec ses objectifs et les concepts théoriques nécessaires

pour comprendre les prochaines étapes à suivre. Après cela, les étudiants exécutent l'expérience en trois

étapes, comme indiqué dans l'image ci-dessous. DL VPC-LAB4.0 représente étroitement les principales

caractéristiques d'une usine de traitement, de sorte que ce sera comme avoir un véritable laboratoire de

contrôle de processus pour chaque étudiant.

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ETAPE 1:

ASSEMBLAGE

L'étudiant choisit les modules de

signal, de commande et de

puissance.

ETAPE 2:

CABLAGE

L'étudiant travaille sur les

connexions électriques.

ETAPE 3:

REGLAGE, ESSAI

ET MESURES

L'étudiant travaille sur les

réglages du signal, le réglage du

contrôleur et l'analyse de la

réponse.

OPTIONS DE CONTROLE: API, SOFTPLC ET MODULES DE CONTROLE INTEGRES

L'installation de traitement représentée par le logiciel peut être contrôlée à l'aide de:

Les modules de contrôle intégrés, tels que On-OFF, Proportionnel et PID.

Un API externe tel que S7-1200 / 1500.

Un SoftPLC, tel que PLCSIM et Codesys Control.

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Lorsque les étudiants travaillent avec un PLC ou SoftPLC, ils doivent toujours travailler sur le

conditionnement du signal et de la puissance dans l'environnement virtuel, mais au lieu d'utiliser des

modules de contrôle, les étudiants connecteront les signaux normalisés d'entrée et de sortie à un MODULE

PLC et le MODULE PLC gérera l’interface avec l'automate externe ou SoftPLC respectif.

LISTE DES EXPERIENCES

• Paramètres du capteur de niveau

• Caractéristiques de la pompe

• Caractéristiques du processus statique

• Constante de temps du processus

• Contrôle ON - OFF du niveau

• Contrôle ON - OFF du niveau avec "Electrovanne"

• Contrôle ON - OFF du niveau avec " Interrupteur à flotteur"

• Contrôle en boucle fermée du NIVEAU

o Contrôle proportionnel (P) Boucle fermée du niveau

o Contrôle proportionnel-intégral (PI) en boucle fermée du niveau

o Contrôle proportionnel-dérivé (PD) du circuit en boucle fermée

o Contrôle proportionnel-intégral-dérivé (PID) en boucle fermée du niveau

• Capteur de débit

• Contrôle en boucle fermée du DEBIT

o Boucle fermée Contrôle proportionnel du débit

o Contrôle proportionnel-intégral en boucle fermée du débit

o Contrôle proportionnel-dérivé du circuit en boucle fermée

o Contrôle proportionnel-intégral-dérivé en boucle fermée du débit

• Capteur de température

• Mesure des caractéristiques du chauffage

• Contrôle ON - OFF de la température

• Contrôle en boucle fermée de la TEMPÉRATURE

o Contrôle proportionnel en boucle fermée de la température

o Contrôle proportionnel-intégral en boucle fermée de la température

o Contrôle proportionnel-dérivé de la température en boucle fermée

o Contrôle en boucle fermée proportionnelle-intégrale-dérivée de la température

• Capteur de pression

• Capteur de pression en tant que capteur de niveau

• Contrôle ON - OFF du niveau via le capteur de pression

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DESCRIPTION DES EXPERIENCES REALISABLES

Ce logiciel offre la possibilité d'effectuer 27 expériences pratiques avec des niveaux de difficulté

progressive.

Voici une brève description de certaines des expériences réalisables.

Paramètres du capteur de niveau

Dès le début des expériences, les étudiants découvriront

différents types de capteurs. Les étudiants peuvent

apprendre à calibrer et à utiliser un capteur de niveau de

fluide capacitif afin de mesurer le niveau d'eau et de

déterminer les caractéristiques du capteur.

Le transducteur de niveau (L/U) est utilisé pour calibrer le

capteur de niveau pour une correspondance de 1 V à 1 cm

Caractéristiques de la pompe

Après avoir exécuté cette expérience, les

étudiants comprendront le principe de

fonctionnement d'une pompe à membrane. Ils

apprendront à calculer le débit et à le mesurer

à l'aide du débitmètre afin de dessiner la

courbe caractéristique du débit.

Caractéristiques du processus statique

L'objectif principal de cette expérience est de

comprendre comment le débit influencera le

temps de montée du débit de fluide dans un

processus de contrôle de niveau.

Le transducteur de débit (f/U) est utilisé pour

étalonner le capteur de débit pour une

correspondance de sortie 1 V à 0,5 litre par

minute.

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Constante de temps du processus

Quelle est la constante de temps d'un

processus? Comment puis-je le calculer?

Les étudiants peuvent répondre à ces

questions en effectuant cette expérience.

L'estimation de la constante de temps du

débit d'eau dans le réservoir est faite

comme un rapport entre le débit d'entrée

et le débit de vidange. Ce processus est un

exemple d'identification des paramètres.

Contrôle ON - OFF du niveau

Quels sont les effets de l'hystérésis

sur le contrôle de niveau? Les

étudiants découvriront tout en

apprenant à mesurer la réponse

dynamique du processus. Les

étudiants utiliseront le capteur de

niveau capacitif pour mesurer le

niveau d'eau dans le réservoir de

traitement.

Cette connaissance est très

importante car, dans des situations

pratiques, l'un des types de contrôle

les plus utilisés est le contrôle ON /

OFF.

Contrôle ON - OFF du niveau avec

"Electrovanne"

Dans cette expérience, les étudiants

utiliseront les connaissances acquises

jusqu'à présent concernant l'hystérésis sur

le contrôle de niveau. Ils mesureront les

temps de montée et de descente du

niveau entre le démarrage et l'arrêt de

l'électrovanne avec une hystérésis de 0%,

15% et 30%.

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Contrôle ON - OFF du niveau avec le

"Interrupteur à flotteur"

Les étudiants effectueront une étude pratique

pour maintenir constant le niveau dans le

réservoir en utilisant un capteur de niveau ON-

OFF et l'électrovanne sol valve.

Ils apprendront à mesurer la variation du niveau

d'eau dans le temps. Afin de déterminer la

courbe d'hystérésis pour le contrôle marche /

arrêt du niveau, les étudiants utiliseront

l'échelle mobile gravée ou le capteur de niveau

et l'interrupteur à flotteur.

Contrôle en boucle fermée du NIVEAU

Contrôle proportionnel en boucle fermée du niveau

Contrôle proportionnel-intégral en boucle fermée du niveau

Contrôle proportionnel-dérivé du circuit en boucle fermée

Contrôle proportionnel-intégral-dérivé en boucle fermée du niveau

Afin d'étudier le contrôle en boucle fermée,

les étudiants doivent d'abord vérifier les

effets du gain sur la réponse dynamique du

système. Il est très intéressant d'observer la

caractéristique de sortie du régulateur PID

pour différentes valeurs constantes Kp, Kd

et Ki.

La méthode de réglage de Ziegler-Nichols

est utilisée pour le réglage du contrôleur

PID. L'étudiant apprend à déterminer les

paramètres PID afin d'obtenir le niveau

contrôlé.

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Contrôle en boucle fermée du DEBIT

Capteur de débit

Contrôle proportionnel en boucle fermée du débit

Contrôle proportionnel-intégral en boucle fermée du débit

Contrôle proportionnel-dérivé en boucle fermée du débit

Contrôle proportionnel-intégral-dérivé en boucle fermée du débit

Au cours de cette expérience, les

étudiants apprennent à mesurer le

débit d'eau en utilisant l'échelle

gravée du débitmètre direct ou du

capteur de débit de turbine. Après

avoir analysé les résultats de cette

expérience, les étudiants seront en

mesure de mettre en œuvre le

réglage du contrôle PID du système

avec une stabilité optimale.

Capteur de température

Les étudiants peuvent apprendre à

mesurer la variation de température

dans le temps (à l'aide de l'échelle de

thermomètre gravée ou du capteur

de température), afin de déterminer

et de calculer la courbe

caractéristique du capteur PT100

(RDT).

Le transducteur de température

(u/U) est utilisé pour étalonner le

capteur de température pour une

correspondance de 1 V à 10 degrés

Celsius.

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Mesure des caractéristiques du

chauffage

Dans cette expérience (similaire à la

précédente), les étudiants

comprendront le principe de

fonctionnement d'un capteur de

température résistif afin de mesurer

la température dans le réservoir de

processus industriel.

À l'aide d'un oscilloscope classique,

les étudiants peuvent analyser la

forme d'onde du PWM pour

l'élément chauffant.

Contrôle en boucle fermée de la TEMPÉRATURE

Contrôle ON - OFF de la température

Contrôle proportionnel en boucle fermée de la température

Contrôle proportionnel-intégral en boucle fermée de la température

Contrôle proportionnel-dérivé de la température en boucle fermée

Contrôle proportionnel-intégral-dérivé en boucle fermée de la température

Les étudiants apprendront qu'un régulateur de

température est un instrument utilisé pour contrôler les

températures. Dans le système de contrôleur de

température, le contrôleur accepte un capteur de

température en entrée (comme un RTD ou un

thermocouple) et compare la température réelle avec la

température de contrôle ou le point de consigne requis. La

sortie est ensuite fournie à un élément de commande.

Après avoir analysé les résultats de cette expérience, les

étudiants seront en mesure de régler correctement le

contrôle PID du système.

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Capteur de pression

Les étudiants apprendront à mesurer

la pression, à l'aide du capteur de

pression électronique ou de l'échelle

du manomètre, afin de déterminer et

de calculer la courbe caractéristique

du capteur de pression.

Le transducteur de pression (P/U) est

utilisé pour étalonner le capteur de

pression pour une correspondance de

1 V à 0,1 bar.

La caractéristique d'un transducteur

de pression sera déterminée.

Capteur de pression en tant que capteur de

niveau

L'objectif principal de cette expérience est

de mesurer la pression, à l'aide du capteur

de pression électronique ou de l'échelle du

manomètre, afin de déterminer la courbe

caractéristique de la réponse niveau /

pression.

Contrôle ON - OFF du niveau via le capteur de

pression

Dans cette expérience, les étudiants effectueront le

fonctionnement d'un système de contrôle ON-OFF

en boucle fermée en utilisant le capteur de pression

comme capteur de niveau.

Grâce aux connaissances acquises jusqu'à présent

sur les effets de l'hystérésis sur le contrôle, les

étudiants pourront contrôler la pression.

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CONFIGURATION REQUISE

CONFIGURATION REQUISE MINIMUM RECOMMANDÉE

PROCESSEUR i5 i7

MEMOIRE RAM 8GB 16GB

CARTE GRAPHIQUE - 2GB

SYSTEME D’EXPLOITATION WINDOWS 10 WINDOWS 10 PRO