Introduction aux défis du conditionnement du signal
De nombreux défis de conditionnement du signal se posent avec les capteurs disponibles pour la surveillance de processus de toutes sortes. Cela inclut la température, le niveau, le débit, la pression, la position, la lumière, etc. ; la liste des applications nécessitant un conditionnement du signal est infinie.
Tous les secteurs d'activité, qu'ils soient lourds ou légers, de l'agriculture à la production d'énergie, utilisent des produits de conditionnement de signaux. Chaque secteur présente ses propres problématiques et exigences.
Certaines applications nécessitent la comparaison de signaux et une sortie basée sur le résultat. Par exemple, la quantité de fioul consommée par un brûleur correspond à la différence entre le débit d'entrée et le débit de sortie ; normalement, ce calcul est effectué par des automates programmables complexes ou des automates programmables industriels (API). Cependant, grâce aux progrès réalisés dans le domaine des diviseurs de signaux et des conditionneurs multicanaux, le bloc de conditionnement lui-même peut désormais prendre en charge une partie de ce travail.
Défis
Bien que le conditionnement de signaux de base soit utilisé depuis de nombreuses années, il représente toujours un défi pour l'ingénieur de procédés. Tout système devant transmettre des signaux analogiques, représentant des valeurs techniques, d'un point de mesure à un point de surveillance/contrôle, doit prendre en compte plusieurs facteurs. Par exemple, l'inadéquation entre les entrées et les sorties, ou l'environnement dans lequel le système est installé.
Le type et le niveau du signal de sortie des capteurs de process doivent correspondre aux exigences d'entrée des contrôleurs ou automates programmables, sous peine de dysfonctionnements. Un capteur avec une sortie de 0 à 10 mA peut nécessiter d'être connecté à un contrôleur avec une entrée de 0 à 10 V, voire une plage de courant différente. L'adaptation des signaux est la fonction première de tout conditionneur de signaux.
Pour éviter les boucles de masse, qui peuvent provoquer des erreurs de signal, il est nécessaire d'isoler les entrées/sorties des équipements sur la même boucle de contrôle.
La mise à l'échelle et le réglage des signaux lorsque les sorties des capteurs ne sont pas exprimées dans la même unité d'ingénierie ou un multiple de celle-ci, ainsi que le risque de réajustement de la plage de mesure en cas de modification des conditions de procédé, constituent des pièges potentiels. Si le bloc de conditionnement peut être facilement reconfiguré pour s'adapter à une nouvelle entrée lorsque les paramètres de fonctionnement d'un procédé changent, l'installation s'en trouve grandement simplifiée. Par exemple : un capteur de débit représentant (0 à 100) l/min est connecté à un enregistreur de données nécessitant une entrée représentant (0 à 50) l/min, les deux utilisant un signal de (4 à 20) mA. Comment le bloc de conditionnement gérera-t-il cette inadéquation ?
Intégrité
L'intégrité du signal est également primordiale. Une perte de signal ou une lecture erronée peut entraîner une défaillance du système de contrôle ou un fonctionnement hors limites. De nombreux facteurs, internes et externes au système, peuvent affecter cette intégrité. Un système robuste est donc essentiel pour garantir la fidélité du signal, car les conditions ambiantes, la longueur du câble et les interférences électriques peuvent toutes être sources de problèmes.
L'isolation entre les capteurs susceptibles d'être activés en cas de défaut peut poser un problème de sécurité dans certaines applications. Pour certains ingénieurs, le choix d'un conditionneur adapté à leurs caractéristiques techniques est un critère déterminant.
Si plusieurs après-shampooings sont nécessaires, un seul appareil peut répondre à tous les besoins. L'inconvénient est qu'un tel appareil peut être complexe et coûteux.
Interfaces
De plus, il est important que les ingénieurs de procédés choisissent des équipements facilement interfaçables car les contrôleurs, les automates programmables, les systèmes de gestion de bâtiments et les écrans doivent être intégrés pour fonctionner ensemble dans de nombreuses combinaisons différentes.
C’est pourquoi la plupart des capteurs, ou le transducteur auquel ils peuvent être connectés, sont conçus pour convertir leurs caractéristiques techniques spécifiques en un signal compatible avec la grande majorité des systèmes de contrôle du marché, lesquels, en pratique, n’acceptent généralement qu’un nombre limité d’entrées. Les normes industrielles pour la transmission de signaux analogiques se situent dans les plages de 0 à 20 mADC ou de ± (0 à 10) VCC.
Solutions
La flexibilité des technologies modernes de conditionnement de signaux permet aux ingénieurs de procédés de réduire le nombre d'unités nécessaires. En effet, ces unités sont conçues pour être polyvalentes, faciles et rapides à mettre en service. Le choix judicieux d'un dispositif de conditionnement de signaux peut résoudre de nombreux problèmes rencontrés par les ingénieurs de procédés.
La gamme SEM1700 de Status Instruments, montée sur rail, de produits de conditionnement et de répartition mono et bicanaux : conçue pour surmonter bon nombre des problèmes courants associés au conditionnement du signal.
La flexibilité d'utilisation sur le terrain est assurée par l'alimentation, l'isolation et la configuration. Alimentation universelle fonctionnant de 24 V CC jusqu'à la tension secteur. Isolation de 3,75 kV entre les entrées et les sorties. Large gamme de configurations d'entrées et de sorties.
Les ingénieurs de procédés peuvent utiliser l'appareil à deux canaux selon deux modes : simple et avancé. Le mode simple reprend les fonctions de base d'un conditionneur/répartiteur de signal. Le mode avancé offre des fonctionnalités supplémentaires : suppression des lignes de signal utilisateur, amortissement du signal, outil de diagnostic système et autres options, dont l'enregistrement. La configuration s'effectue à l'aide du logiciel FOC et d'un câble USB standard.
