Comprendre le traitement des signaux dans l’automatisation industrielle
Dans le domaine du contrôle des process industriels et de l’automatisation, les appareils de traitement des signaux jouent un rôle crucial en assurant la transmission précise des valeurs de process. Ces appareils veillent également à ce que le signal obtenu soit compatible avec les interfaces des autres équipements.
Pourquoi le traitement des signaux est-il nécessaire ?
Les signaux de sortie des capteurs et instruments utilisés pour mesurer les valeurs des process industriels sont souvent de faible amplitude et sensibles au bruit et aux interférences.
Sans un traitement approprié, ces signaux seront susceptibles de ne plus représenter avec précision la valeur mesurée lorsqu’ils atteignent le système de contrôle.
En outre, les signaux de process peuvent être incompatibles avec les équipements d’interface, exigeant une conversion ou une modification pour assurer la fluidité de la connectivité.
Quelle est la fonction des dispositifs de traitement des signaux ?
Les appareils de traitement des signaux sont des outils idéaux pour traiter les signaux de process de faible amplitude. Ils sont capables d’isoler, d’amplifier, de filtrer, de convertir, de dupliquer, de linéariser et de modifier les signaux afin de garantir la robustesse et la compatibilité du signal de sortie pour l’équipement connecté. Les exemples les plus notables sont notamment l’isolation des signaux dans des installations très bruyantes/environnements CEM, la conversion des signaux provenant de thermocouples et de codeurs, et l’alimentation des transmetteurs à deux fils.
Exemples types de la fonctionnalité de traitement des signaux
- Isolation d’un signal dans des installations très bruyantes/environnements CEM
- Conversion du signal mV d’un thermocouple en un signal de courant 4-20 mA
- Conversion du signal de vitesse d’un codeur en un signal 4-20 mA
- Conversion du signal d’une résistance d’un transmetteur de niveau en un signal 0-10 Vcc
- Duplication d’un signal 4-20 mA pour obtenir deux sorties identiques
- Alimentation de transmetteurs à deux fils
Où sont installés les appareils de traitement des signaux ?
Les interfaces de traitement des signaux sont généralement placées entre un capteur ou un point de mesure et l’entrée d’un système de contrôle.
En outre, ces appareils jouent un rôle essentiel lorsqu’ils sont placés stratégiquement entre la sortie d’un système de contrôle et des dispositifs tels que des vannes ou des actionneurs. Dans cette position déterminante, le traitement des signaux adapte les signaux de sortie pour qu’ils correspondent précisément aux caractéristiques requises pour commander les appareils connectés. Ce positionnement judicieux permet d’optimiser les voies de communication dans le système industriel, offrant aux ingénieurs la flexibilité nécessaire pour ajuster avec précision les caractéristiques des signaux sur les points clés du process.
Pour résumer, les appareils de traitement des signaux sont les garants de l’intégrité et de la fiabilité des signaux, et leur positionnement stratégique permet d’améliorer l’efficacité et le rendement de l’automatisation industrielle.
Les appareils de traitement des signaux peuvent-ils être utilisés pour des applications en zone dangereuse ?
En effet, le traitement des signaux est pertinent dans les applications impliquant des gaz et des poussières dangereux, où les signaux de process sont mesurés dans des atmosphères potentiellement explosives. Les interfaces de traitement des signaux appropriées sont certifiées en fonction du lieu d’installation et des méthodes de protection choisies, telles que les barrières de sécurité intrinsèque ou les isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque.
Exemples où un traitement du signal est nécessaire
- Faible amplitude et sensibilité au bruit
Défi :
Les signaux de sortie des capteurs et instruments industriels utilisés pour mesurer la température, la pression, le débit et le niveau sont souvent de faible amplitude lorsqu’ils sont émis.
Problème :
Ces signaux de faible amplitude sont sensibles au bruit et aux interférences pendant la transmission. - Risque d’écart de précision
Défi :
En l’absence de traitement, les signaux concernés sont susceptibles de ne pas représenter avec exactitude la valeur mesurée.
Problème :
Le bruit et les interférences peuvent déformer le signal d’origine, compromettant ainsi la fidélité des données qui parviennent au système de contrôle. - Incompatibilité avec les équipements d’interface
Défi :
Les signaux de process, même s’ils sont mesurés avec précision, peuvent être incompatibles avec l’équipement d’interface du système de contrôle.
Problème :
En l’absence d’un traitement approprié, le système de contrôle peut avoir du mal à interpréter ou à exploiter ces signaux de manière efficace. - Conversion ou modification pour une connectivité fluide
Défi :
Les signaux incompatibles nécessitent une conversion ou une modification pour assurer une connectivité fluide avec le système de contrôle et d’autres équipements.
Problème :
Si cette incompatibilité n’est pas résolue, la communication entre les différents composants du process industriel risque d’être perturbée. - Assurer une transmission de données fiable et précise
Défi :
L’objectif est de s’assurer que les données transmises par les capteurs au système de contrôle sont fiables, précises et non déformées.
Problème :
En l’absence d’un traitement approprié du signal, l’intégrité des données est compromise, ce qui a une incidence sur l’efficacité et le rendement globaux des process industriels.
En résumé, le traitement des signaux est essentiel pour relever les défis propres aux signaux de faible amplitude, au bruit et aux éventuelles incompatibilités. Il constitue une étape intermédiaire décisive, permettant de s’assurer que les signaux conservent leur précision, ne sont pas perturbés par les interférences et s’intègrent de manière fluide au système de contrôle industriel dans son ensemble pour des performances et une fiabilité optimales.
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