# Introduction e but de chaque commande synthétisée dans le domaine de la recherche est d'être implémentée sur des systèmes réels afin de résoudre les problèmes qu'ils présentent et de donner une amélioration pour ces systèmes. C'est à partir de ce principe qu'on va présenter ce chapitre. En effet la commande par logique floue entre autres est une technique relativement nouvelle et prometteuse qui commence à trouver son application dans le domaine industriel. Les simulations qu'on a élaboré ont prouvé l'efficacité des commandes synthétisées. Il nous semble opportun d'implémenter ces résultats sur le système qui existe dans l'entreprise où on a effectué le stage pratique. Avant toute implémentation pratique une analyse détaillée sur les outils matérielle et informatique fournies par le système de contrôle existant est indispensable. Dans cette direction on a fait une étude des différents organes nécessaires pour notre boucle de régulation. Le contrôle d'une colonne d'absorption industrielle exige la maitrise d'un certain nombre d'instruments et systèmes, à savoir: l'Analyseur de CO 2 (capteur), la vanne de circulation d'amine (actionneur), le système de control de processus DCS (contrôleur). Les résultats de notre étude en matière de description des organes, leur fonctionnement, les contraintes pratiques ainsi que l'implémentation vont être présentés dans ce chapitre. # II. Les Organes de la Boucle de Régulation Dans cette partie on va présenter et analyser les différents outils nécessaires pour l'implémentation de notre commande. Vue la symétrie entre les deux trains de décarbonatation on a choisi le TR1 pour notre étude. L'analyseur de CO 2 J028AT102 1 représente l'outil de mesure pour notre boucle de régulation, la vanne d'amine J028FV101 constitue l'actionneur de la boucle. Pour l'implémentation des algorithmes de contrôle on a profité du système DCS yokogawa CS3000 de l'installation. Notre analyse consiste à déterminer les caractéristiques de chaque organe, les conditions de son fonctionnement et les contraintes qu'il présente. Après l'analyse on va proposer des solutions réalisables pour remédier à ces contraintes. Author: e-mail: mouradselatnia@yahoo.fr a) L'analyseur de Co 2 J028at102 Le rôle de l'analyseur est de donner une information sur la concentration du CO 2 dans le gaz sortant de l'absorbeur. Son fonctionnement est basé sur l'analyse NDIR 2 du gaz. Le modèle de L'analyseur est le S720 Ex fabriqué par SICK MAIHAK, Son installation (par la compagnie ATAC) exige la présence de plusieurs systèmes: ? La probe: le point de prise d'échantillon ? Le préconditionnement: ce système conditionne le gaz en terme de pression (réduction de la pression), température (constante dans la gamme 0-45°C) et filtrage. ? Le conditionnement: installé à l'entrée de l'analyseur ce bloc effectue l'opération de filtrage et régulation du débit rentrant dans l'analyseur. ? L'analyseur lui-même: effectue l'analyse spectrale du CO 2 , affiche la valeur et envoie un signal 4-20 mA au système de control. ? Cgsexport: représente la concentration du CO 2 à l'export (la sortie des 2 trains). # Global ? Cgsexportcal: represente la concentration du CO 2 d'export calaculé à partir des données des deux analyseurs (somme pendérée). On remarque bien que les deux graphes ont la même allure avec un retard pour le deuxième graphe (celui de Cgsexportcal) qui illustre bien ce retard. Les valeurs actuelles du PI ne peuvent assurer un fonctionnement stable de la régulation dans de telles conditions. A cause des perturbations que le système reçoit, ses paramètres changent rapidement. Des valeurs fixes des paramètres du régulateur PI ne peuvent pas assurer une bonne robustesse. Un PID auto-ajustable disponible dans la bibliothèque des régulateurs de YOKOGAWA CS3000 va fournir les paramètres adéquats en temps réel. On a affaire à une régulation adaptative. Elle consiste à installer deux vannes en parallèle, chaque vanne pour un intervalle de fonctionnement, exemple : ? La vanne 1 travaille dans l'intervalle 0-900 t /h ? La vanne 2 travaille dans l'intervalle 900-1200 t/h Avec cette configuration la vanne 1 sera totalement ouverte et la vanne 2 va assurer la régulation avec les performances demandées Le PCS est le système qui s'occupe des boucle de régulation du processus, il est composé de: [29] ? HIS (Human Interface Station): Principalement utilisée comme poste de conduite de l'opérateur. Cette station peut également supporter les fonctions ingénieur de configuration et de maintenance. Grâce aux interfaces DDE 6 ou OLE 7 intégrées dans son système d'exploitation, elle peut également transférer toutes sortes d'informations ou de données à un ordinateur de supervision ou à une station de travail. ? FCS (Field Control Station): réalise les fonctions de contrôle (régulation continue ou séquentiel). Elle gère les entrées et les sorties ? du procédé et peut être reliée à un automate de sécurité (PLC). Les stations de control utilisée en CPF sont du modèle PFCS. ? V Net: bus de contrôle temps réel, permet aux stations de communiquer entre-elles. ? BCV (Bus converter): permet de se relier à un autre système Yokogawa (exemple : ESD). ? CGW: passerelle de communication, permet à une station de travail (sous UNIX ou autre) de lire ou d'écrire des variables procédé contenues dans une FCS grâce à des Primitives Yokogawa. ? Le logiciel utilisé pour la programmation et la supervision est le « System View ». Pour remédier au problème du retard de l'analyseur on a proposé une solution software qui consiste à un estimateur basé sur l'approche multimodèle. ? Cet estimateur reçoit 3 mesures: ? Concentration du CO 2 en entrée (non disponible actuellement, car le capteur n'est pas installé) ? Débit du gaz (J024FI106). ? Débit d'amine (J028FIT101). En faisant un traitement de ces données l'estimateur va nous fournir la concentration du CO 2 en temps réel avec un pas d'échantillonnage de 10 secondes. L'implémentation de cet algorithme est faite à travers le bloc « _SFCAS», l'algorithme contient deux phases: ? Initialisation: on a attend jusqu'à ce que la concentration atteint son régime permanant # L'interface Graphique En utilisant l'outil « Graphic Builder » la boucle de régulation en cascade peut être visualisée. On a fait des modifications sur l'interface graphique existante pour rajouter les contrôleurs qu'on a implémenté: Le contrôleur (J028AIC101) reçoit la mesure de l'indicateur (J028AI102). Après traitement il envoie la référence du débit au contrôleur (J028FIC101). La boucle en cascade est visualisée sur deux écrans, le premier écran (Figure Application des équations des systèmes locaux : 1 2 ??( 1) ( ) ( 1) ( ) ( ) ( ) gsi i gsi i gsi i l i g i ge i C k A C k A C k B U k C U k D C k P + = + ? + + + + Actualisation de la sortie de l'estimateur : Les algorithmes ont été testés avec l'outil « test function », afin de vérifier leurs performances avant de les connecter en ligne avec le process. Utiliser ces algorithmes en ligne demande un protocole spécial (démarches administratives) à cause de la sensibilité du système, en effet, si l'un des algorithmes génère un faux signal vers le process (exemple: un débit inadmissible) ces tout le train de décarbonation qui va tomber en panne. Pour cela, le changement qu'on a apporté doit être approuvé par d'autres ingénieurs. ![Figure VI.1 : l'analyseur S720 Ex de SICK MAIHAK Le facteur le plus important dans l'analyseur en vu de la commande de l'absorbeur est son temps de réponse [response time]. Aprés une anlyse du processus d'echantillonage et les graphes des reponses du système on s'est rendu compte que ce dernier présente un retard qui atteind les 5 minutes, alors que d'après le design il ne doit pas depasser 79 secondes. Cela est dù principalement à:? La position de l'analyseur loin du point de prise d'echantillon? Le debit reduit du gaz qui rentre à l'analyseur](image-2.png "") 2![Figure VI.2 : Retard de l'analyseur de CO 2 [données extractées de l'exaquantum le 24 Mars 2010] Plusieurs solutions technologiques sont proposées pour remidier à ce probleme: i. Augmentation du debit d'achantillonnage de l'analyseur Cette solution bien qu'elle présente un inconvenient qui consiste au torchage d'une quantité minime en plus du gaz (par rapport au debit du process) elle peut reduire le temps de réponse d'un facteur double ou triple selon l'augmentation du debit.Pour verifier la faisabilité de cette solution on a consulté les debit toleré par l'analyseur et les genies filtres installées:](image-3.png "Figure VI. 2 :") ![Figure VI. 3 : Principe du « fast loop » iii. Une derniére solution software consiste à implémenter un estimateur inspiré du modèle d'identification traité dans le Chapitre III. Un multimodèle qui utilise 3 entrées ? Débit du Gaz ? Débit du liquide ? Concentration du CO 2 en entrée Peut donner en deroulant l'algorithme du multimodèle la concentration du CO 2 en sortie en temps réel. Cet estimateur peut servir en commande (capteur logiciel) qu'au diagnostique (un capteur redandant). L'algorithme etabli va être présenté en details par la suite ( § VI.3). b) La vanne de circulation d'amine J028FV101 3 La variation du débit d'amine est assurée par une vanne de type linéaire (voir Figure VI.4). Elle possède un Cv rate 4 de 2000 et conçue pour travailler avec une différence de pression qui ne dépasse pas 5.5 bar pour un débit de 960 t/h. Actuellement cette différence de pression est largement dépassée à cause de la chute de pression dans l'installation.](image-4.png "Figure") ![Figure VI.4 : la vanne d'amine J028FV101](image-5.png "Figure") ![Figure VI. 5 : Schéma du PID self-tuning](image-6.png "Figure") ![Figure VI. 6 : Les différents types de vannes de régulation](image-7.png "Figure") ![Figure VI. 7 : Régulation split range iv. Le Dcs de Yokogawa cs 3000 Le système DCS (Ditributed Control System) CS3000 de YOKOGAWA est installé dans le CPF (Control Process Facilities). Le système contient deux sous systèmes qui fonctionnent en parallèle et qui se communiquent entre eux: ? Le PCS : le « Process Control System »](image-8.png "Figure") 9![Figure VI.9 : Architecture du système PCS (Process Control System)](image-9.png "Figure VI. 9 :?") ![Figure VI.13 : Le bloc PID Le bloc PID créé (J028AIC101) reçoit la mesure de la concentration du CO 2 à partir du bloc PVI 9 (J028AI102 10 ) et le débit du gaz (pour calculer l'action feedforward) à partir du bloc d'entrée « Link Block » (J024FI106 11 ), en faisant le traitement avec l'algorithme](image-10.png "Figure") ![Figure V.6 : Contrôle PID-Feedforward](image-11.png "Figure?") ![Figure VI.14 : le contrôleur Flou-Feedforward](image-12.png "Figure") ![Estimation: un traitement des données donne la concentration estimée L'algorithme de l'estimateur est inspiré de celui de l'identification (apprentissage) ( §III.4.1), avec quelques modifications il est présenté dans la Figure VI.17, et La Figure VI.16 représente l'implémentation de l'estimateur dans le bloc _SFCAS.](image-13.png "?") ![Figure VI. 16 : L'estimateur de la concentration du CO 2](image-14.png "Figure") ![VI.18) pour le contrôleur J028AIC101 (Master) et le deuxième (Figure VI.19) pour le contrôleur de débit J028FIC101 (Slave). La Figure VI.20 représente une vue générale des blocs synthétisés.](image-15.png "") ![Figure VI.18 : Interface graphique de l'absorbeur](image-16.png "Figure") ![](image-17.png "") ![](image-18.png "") ![](image-19.png "") ![](image-20.png "") ![](image-21.png "") ![](image-22.png "") J028AT102: est un tag (référence dans le DCS) qui décrit chaque instrument dans l'installation. J: désigne le site de Krechba, 028: le code du système de décarbonation, AT: analyser transmitter, 102: le numéro de l'instrument.2 NDIR: Absorption infrarouge non dispersive (cellule optique, détecteur de semi-conducteur).L © 2014 Global Journals Inc. (US) © 2014 Global Journals Inc. (US) Global Journal of Researches in Engineering ( ) J028FV101: Flow Valve.4 Cv rate: le coefficient de la vanne, représente le débit (en gallons) pour une chute de pression de 1 psi le long de la vanne. J028FIC101: Flow Indicator and Controler. Implémentation Pratique © 2014 Global Journals Inc. (US) © 2014 Global Journals Inc. (US)