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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:
PLATEFORME E-LEARNING
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
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
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%.
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
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.
PLATEFORME E-LEARNING
CONFIGURATION REQUISE
CONFIGURATION REQUISE MINIMUM RECOMMANDÉE
PROCESSEUR i5 i7
MEMOIRE RAM 8GB 16GB
CARTE GRAPHIQUE - 2GB
SYSTEME D’EXPLOITATION WINDOWS 10 WINDOWS 10 PRO