Capter les signaux bruts en provenance des capteurs, les amplifier, les convertir en signaux industriels standards, voire en signaux numériques, et les afficher aussi clairement que possible avant de les transmettre. Tel est le rôle crucial des transmetteurs, omniprésents en eau potable, eaux usées et en eaux industrielles. Cette catégorie d'instruments a considérablement évolué ces dernières années : facilité d'utilisation, modes de communications, fonctions, performances... Leurs fonctions s'élargissent également : beaucoup de transmetteurs sont aujourd'hui capables, simultanément, d'afficher, de réguler, de recopier, enregistrer des données... issues de grandeurs physiques souvent très différentes les unes des autres.
Capter les signaux bruts en provenance des capteurs, les amplifier, les convertir en signaux industriels standards, voire en signaux numériques, et les afficher aussi clairement que possible avant de les transmettre. Tel est le rôle crucial des transmetteurs, omniprésents en eau potable, eaux usées et en eaux industrielles. Cette catégorie d’instruments a considérablement évolué ces dernières années : facilité d'utilisation, modes de communications, fonctions, performances...
Leurs fonctions s’élargissent également : beaucoup de transmetteurs sont aujourd’hui capables, simultanément, d’afficher, de réguler, de recopier, enregistrer des données... issues de grandeurs physiques souvent très différentes les unes des autres.
Lisibilité, convivialité, ergonomie... les transmetteurs sont de plus en plus faciles à utiliser. Des évolutions qui concernent non seulement les écrans, mais aussi le paramétrage, l’étalonnage, la programmation, le montage... Chez Aqualabo Contrôle, le transmetteur Acteon 5000 de Ponsel Mesure dispose par exemple d’un large écran tactile graphique couleur LCD rétroéclairé de 95x54 mm permettant de visualiser jusqu’à 4 mesures, et d'une programmation intuitive relativement simple et rapide.
La lisibilité des écrans, porte d’entrée de l’équipement, est travaillée par l'ensemble des fabricants. « Sur nos transmetteurs
Liquiline, nous avons agrandi l’écran, avec une molette et quatre touches de raccourci menus pour accéder facilement aux fonctions, et une visibilité à l’écran de neuf lignes de configuration permettant une grande aisance dans le paramétrage », indique de son côté Matthieu Bauer, Chef de marché environnement et énergie chez Endress+Hauser.
Chez PL Systems Unitronics France, le nouveau Samba 7” est doté d’un écran plat tactile de 7” et 800 x 480 pixels, 65 k couleurs TFT. Il permet de saisir des données à partir d’un clavier virtuel, l’affichage de variables, courbes de graphiques... Jusqu'à 24 pages écran différentes et 40 images par application... Ce concept “tout en un” rend son utilisation plus conviviale et plus économique. Il en résulte un gain de temps, de programmation, de câblage et d’argent. L’agrandissement des écrans favorise le développement des montages muraux.
Sur le transmetteur Sitrans LUT400 de Siemens, la simplicité d’utilisation passe ainsi par la possibilité de montage mural, sur support-tuyau ou rail DIN avec des attaches spéciales ; à la clé, un accès facile et un câblage efficace sans complication avec des réglettes à bornes amovibles. C’est également le cas du Combilyz® AFI4/AFI5, le transmetteur de conductivité inductif pour l’analyse, la différenciation et la séparation des fluides de Baumer. Même démarche chez Bürkert avec son MultiCell 8619 désormais disponible en version murale, doté d'une interface utilisateur intuitive (système Touch&Do, menus déroulants, etc.), et d'un afficheur graphique rétroéclairé réglable avec quatre vues définies par l’utilisateur.
Orientables dans de multiples positions, les afficheurs des transmetteurs Wika UPT-20/UPT-21 proposent un affichage multifonction amovible parmi les plus larges du marché, lisible à plus de 5 mètres. « Sur nos transmetteurs DpHarp, il est possible de réaliser tous les réglages de base à partir d’une interface locale liée à l'afficheur numérique LOI d’où une mise en œuvre bien plus facile » indique, pour sa part, Frédéric Gerber, responsable de la ligne de produits Pression chez Yokogawa France. « Nos transmetteurs DpHarp sont étalonnés dès l’usine et, grâce à leur technologie de cellule numérique unique brevetée, aucun étalonnage supplémentaire n'est nécessaire à l’installation ».
Chez Engineering Mesures, les enregistreurs de données Eztrend de marque Honeywell possèdent un écran LCD rétroéclairé tactile de 145 à 307 mm. L’appareil fournit un affichage graphique clair et lisible des données captées de divers instruments tels que des capteurs de pression Smartline Honeywell, ainsi que des capteurs sans fil XYR via le réseau Ethernet ou RS485. L’enregistreur peut afficher les données de 48 appareils. L’appareil dispose de plusieurs atouts dont une simplicité de configuration, la possibilité de déporter l'affichage, une navigation tactile, une grande capacité de stockage, les diagnostics, l'affichage personnalisé et le support logiciel. Les données peuvent être sauvegardées via une carte SD ou une clé USB.
Autre caractéristique facilitant l'utilisation des transmetteurs : la reconnaissance automatique des capteurs. Grâce à la technologie…
Grâce à la technologie de transmission numérique Memosens d’Endress+Hauser, les capteurs sont automatiquement reconnus lors de leur connexion. La transmission inductive des données n’est pas parasitée par des problèmes d’humidité ou les perturbations électromagnétiques, ce qui rend les mesures fiables quelles que soient les conditions d’installation des capteurs.
Memosens se développe. MemoRail de Knick est un appareil d’analyse numérique compact pour la mesure du pH, de l’ORP, de la conductivité, de l’oxygène et de la température avec des sondes Memosens. Deux sorties analogiques 4…20 mA actives ou passives fournissent les valeurs de mesure du processus et de la température au système de conduite du processus ou à un API. Knick développe également d'autres types de transmetteurs, Memosens ou analogiques, ou encore Stratos, une gamme de transmetteurs de process avec connexions 4–20 mA, FF et Profibus.
Sur l’Acteon 5000 d’Aqualabo, les capteurs numériques sont par exemple automatiquement reconnus par le transmetteur via un adressage Modbus. Ces caractéristiques simplifient grandement la mise en route. Et si l'on se trompe de connexion, un message d'alerte s'affiche. « Pour notre transmetteur MultiCell 8619, nous créons aussi des notices personnalisées liées aux applications de nos clients, explique Olivier Bertrand, Responsable Marché Eau chez Bürkert. Cette sorte de QuickStart personnalisé est très appréciée car elle permet au client de gagner un temps considérable à la mise en route sur site. Nous pré-programmons également les cartes SD en fonction des données que le client veut enregistrer, importer ou exporter. »
Un nombre croissant de paramètres
Certains transmetteurs multiplient aussi le nombre de paramètres pris en charge. C’est par exemple le cas du transmetteur universel multi-paramètres SC 1000 de Hach, le premier à utiliser des transmetteurs multivoies numériques dans le secteur du traitement de l'eau, qui peut ainsi recevoir jusqu’à huit capteurs ou être mis en réseau avec plusieurs transmetteurs pour accueillir jusqu’à 32 capteurs numériques/cartes d’extension connectés au même réseau.
« Aujourd’hui, les transmetteurs SC 1000 peuvent intégrer un module de maintenance prédictive pour les principaux paramètres nécessaires à la conduite d’une station d’épuration, souligne Christian Collet, Sales Manager Process France chez Hach. Prognosys permet à l’utilisateur d’avoir des éléments factuels sur la fiabilité de la mesure et les opérations de maintenance à prévoir sur son capteur. Ces éléments se composent de deux indicateurs — mesure et entretien — situés sur la partie supérieure de l’écran et donnent, en temps réel, une information sur l'état de la mesure et du capteur. »
Chez Aqualabo, le transmetteur numérique Acteon 5000 permet par exemple la connexion de deux capteurs numériques de la gamme Ponsel Mesure pour le suivi des paramètres pH, rédox, température, oxygène dissous (par voie optique), conductivité, salinité, turbidité (NTU, mg/L)…
Une nouvelle génération de transmetteurs-régulateurs chez TMR
La nouvelle génération des transmetteurs-régulateurs Walchem, proposée par TMR, se décline sous 3 familles de produits dans les classes croissantes suivantes :
- - Les appareils Série 100, appareils low-cost, à une entrée capteur (choix de capteurs très large), simples d’usage, multilingues avec de nombreux algorithmes adaptés à certaines applications (eaux de chaudières, eaux de tours aéroréfrigérantes), équipés de 3 ou 5 sorties de régulation en modes analogiques, TOR, à contacts secs ou alimentés ou par impulsions.
- - Les appareils Série 600, high-tech, à large écran tactile avec 1 ou 2 entrées capteurs, ou combinaison avec des cartes à entrées analogiques et six entrées digitales. L’écran tactile permet une programmation en façade, conviviale et intuitive. La lecture des courbes évite de devoir passer par le raccordement d’un PC sur le site. Ces électroniques comprennent 6 relais programmables selon des fonctions adaptées aux applications. Des fonctions de communications sont optionnelles (sorties analogiques, Ethernet, ModBus, Profibus et BacNet).
- - Les appareils Webmaster, Premium, sont des automates conviviaux, adaptés aux opérateurs, dédiés à des applications industrielles ou généralistes en multicapteurs (1 à 4), avec cartes entrées analogiques ou/et digitales, 8 sorties relais, avec également les fonctions de communication (Ethernet, Modbus) associées par exemple à des modems externes pour émettre des SMS ou lancer automatiquement des appels téléphoniques en cas d’extrême urgence.
Un banc d’essai de débit eau chlorée a ainsi été conçu et réalisé par la Sté TEI (www.tei.fr) reposant sur une panoplie TMR avec instruments de mesure, de régulations et de dosage d’acide par pH-métrie et de chlore (60 à 140 ppm de chlore actif) à l’aide de transmetteurs Série 600 et Série 400 pour le contrôle du résiduel de la salinité par mesure de conductivité avec cellule toroïdale. Technologies et Équipements Industriels (TEI), fournisseur de solutions innovantes pour l’industrie, est spécialisé dans la conception et la réalisation de moyens de mesure, bancs d’étalonnage et bancs d’essais sur mesure dans les domaines aéronautiques, militaires, automobile, nucléaire ainsi que dans de nombreuses applications industrielles. Alliant la réactivité d’une PME innovante à l’expérience d’une équipe de spécialistes, TEI est le partenaire mesures de clients à la recherche de capteurs et bancs d’essais de qualité. Il s’agissait sur cette application de mettre en évidence la cinétique des phénomènes de corrosion en mode accéléré pour évaluer en quelques mois l’état des matériaux métalliques dans 10 ans.
Le mètre M800 de Mettler-Toledo permet quant à lui de surveiller simultanément une, deux ou quatre électrodes en ligne pour la mesure du pH/redox, de l’oxygène dissous optique, de la conductivité, de la résistivité et de la turbidité dans les applications d’eau pure et de process.
« Chez Bürkert, le transmetteur/contrôleur multi-fonctions MultiCell 8619 est compatible en raccordement direct avec la majorité des capteurs du marché délivrant des signaux bruts de grandeurs physiques très différentes : pH, Redox, conductivité, débit, chlore, ORP, pression, température, niveau, etc. », indique Olivier Bertrand. Grâce à sa modularité avec jusqu’à 6 cartes additionnelles, le multiCELL 8619 permet d’être configuré selon les besoins de l’application en combinant différentes grandeurs physiques notamment débit et mesures analytiques.
« Nos transmetteurs Liquiline sont capables de récupérer jusqu’à huit capteurs d’analyse physico-chimique basés sur la technologie numérique Memosens, indique quant à lui Matthieu Bauer chez Endress+Hauser. À l’intérieur du transmetteur, des cartes électroniques universelles pour tous les paramètres permettent de faire un upgrade si l’on a besoin de rajouter des voies supplémentaires ».
Le Jumo Aquis touch P se présente comme une plate-forme centrale pour afficher et traiter les signaux de différents capteurs : valeur de pH, potentiel redox, conductivité, etc.
résistance de l’eau ultra-pure, température, grandeurs de mesure pour la désinfection comme, par exemple, le chlore libre, le chlore total, le dioxyde de chlore, l’ozone, le peroxyde d’hydrogène et l'acide peracétique, ou également le débit. Pour la mesure de débit, des entrées pour impulsions modulées en fréquence sont disponibles. Les entrées universelles peuvent être utilisées pour mesurer des grandeurs analogiques à l'aide de signaux normalisés 4 à 20 mA ou 0 à 10 V. L'appareil peut mesurer et gérer simultanément jusqu’à 17 paramètres. Un écran couleur TFT tactile de 3,5” permet aussi bien d’afficher tous les paramètres que de manipuler et régler l'appareil. La manipulation guidée par des textes en clair rend quasiment inutile le recours à un manuel.
Des protocoles de communication qui s’élargissent
Les progrès concernent également la manière dont les transmetteurs transfèrent les données. « Les modes de communication se sont fortement étendus, confirme Matthieu Bauer chez Endress+Hauser. La pénétration des protocoles de communication sur base Ethernet Industriel comme Ethernet IP, Profinet et Modbus TCP ont profondément redéfini le rôle joué par les transmetteurs au sein d’applications industrielles ».
La plupart des transmetteurs sont aujourd'hui compatibles avec les principaux bus de terrain développés par les constructeurs qui se sont imposés dans l’industrie ces dernières années : Profibus, Modbus TCP, Modbus RS485, etc. « Dans ses versions bus de terrain, nos transmetteurs DpHarp sont 100 % numériques et multivariables, indique Frédéric Gerber chez Yokogawa. Seul le convertisseur 4-20 mA reste analogique ».
En plus de l’Ethernet/LAN et de l'USB, les transmetteurs Aquis touch S/P de Jumo proposent le Profibus-DP et le Modbus. Chez Siemens, le transmetteur Sitrans LUT400 présente une compatibilité Hart avec accès par interface utilisateur, Simatic PDM, Emerson AMS™, FC375/475, FDTs, et navigateur internet. « Mais dans le domaine de l'eau, de nombreux opérateurs restent encore assez attachés au 0/4...20 mA, du Hart ou du Profibus », ajoute Matthieu.
Transmetteurs : un outil incontournable pour gérer les déversoirs d’orage et postes de relèvements
Le respect des directives sur l'autosurveillance des réseaux est un enjeu important pour bon nombre d'exploitants. Au-delà de la mesure de débit, ces derniers doivent veiller à ce que les données de mesure soient accessibles à la police de l'eau lors des contrôles. Il est alors important de disposer d'une interface intuitive qui concentre toutes les données à vérifier. En d'autres termes, une interface facile à contrôler.
Depuis le lancement du capteur de niveau radar Vegapuls WL 61, Vega a développé avec ses utilisateurs des solutions dédiées. L'association du capteur de mesure de niveau au transmetteur Vegamet 391 permet d'afficher sur site des valeurs de débit instantané et totalisé, pour une vérification directe par les organismes de contrôle. De même, l'utilisateur peut extraire l'historique de mesure et la loi hauteur/débit en se connectant au transmetteur Vegamet 391 via un simple câble USB fourni. Il dispose de sorties relais et d’un serveur web intégré et permet de contrôler jusqu’à 4 pompes.
Bauer. La famille de transmetteurs 5081 d’Emerson Process Management, utilisée pour mesurer le pH, l’ORP, la conductivité (à l’aide de sondes à contact ou toroïdales), la résistivité, oxygène (ppm et ppb), le chlore libre, le chlore total et l’ozone dans une grande variété de liquides, repose sur Hart® ou Foundation® Fieldbus. Le module d’affichage du SC 1000 de Hach est également disponible avec connectivité GSM/GPRS, Ethernet et TCP/IP. Chez ABB, l’Aquamaster 3 associe les protocoles GSM/SMS et Modbus RS485, ainsi qu'un mode GPRS sous protocole WITS (Water Industry Telemetry Standard).
Sur l’Acteon 5000 d’Aqualabo, les valeurs mesurées sont affichées et transmises par voie analogique ou numérique, acquises par une large gamme de capteurs numériques résistants aux perturbations avec pré-amplification intégrée au capteur et traitement numérique des signaux. Quant aux transmetteurs de pression de la nouvelle gamme Optibar (PC, PM et DP) de Krohne, ils reposent tous sur un concept modulaire et ont en commun des boîtiers interchangeables, l’électronique, l'affichage et les modules de réglage : il est alors possible de répondre, avec une seule et même plateforme, aux différentes options de communication par 4…20 mA Hart 7/Hart SIL 2/3, Foundation fieldbus et Profibus PA.
Le « sans fil » progresse également. Les transmetteurs OneWireless™ XYR 6000 d'Honeywell distribués par Engineering Mesures permettent par exemple de contrôler la température, la pression, les positionnements des vannes et autres variables de process dans des zones où les transmetteurs traditionnels nécessitent des liaisons filaires coûteuses ou difficiles à mettre en œuvre. Les instruments sans fils communiquent entre eux à l'aide de dispositifs de routage fixes ou d'une passerelle formant un réseau maillé géré et sécurisé. Le réseau Honeywell OneWireless™ est un réseau maillé sans fil capable d’accepter simultanément des instruments ISA100.11a sur le terrain (comme XYR 6000), des appareils en Wi-Fi et basés sur Ethernet/IP. Ces transmetteurs peuvent permettre d’économiser jusqu’à 50 % sur l'installation par rapport à des transmetteurs traditionnels.
Sécurité : tracer et fiabiliser les mesures
Last but not least, les fabricants soignent aussi l’aspect sécurité. Sur l’Acteon 5000 d’Aqualabo, toutes les données concernant l’étalonnage, l’historique, les utilisateurs et les mesures sont traitées directement dans le capteur permettant une traçabilité et une fiabilisation des mesures.
Pour les transmetteurs de la gamme Liquiline d’Endress+Hauser, tous les réglages et logbooks sont mémorisés dans une mémoire non volatile, de sorte que les données sont conservées même en cas de coupure de courant.
La technologie ISM, présente sur le M800 de Mettler Toledo, permet d’obtenir des informations concernant l’état des électrodes données en temps réel et d'assurer la traçabilité de l’ensemble des informations sur les sondes.
Chez Yokogawa, le transmetteur numérique DpHarp est doté d'un autodiagnostic toujours présent et actif qui peut devenir proactif et prédictif grâce à la fonction de détection de colmatage en cours lorsqu’il est installé sur des liquides chargés. La gamme de transmetteurs DpHarp EJA E est conforme à la norme IEC 61508 relative à la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques. Elle est également compatible avec les applications SIL.
SIL 2 en mode simple et SIL 3 en mode double.
« De plus, la technologie de nos transmetteurs DpHarp permet de gommer les défauts inhérents aux habituels capteurs analogiques : hystérésis, dérives liées au vieillissement, à l’influence de la température ambiante et aux coups de bélier », précise Frédéric Gerber.
Dans sa gamme d’analyseurs standards, suivant en cela les transmetteurs de la série EXAxt 450, Yokogawa dote désormais, et ce depuis trois ans, ses transmetteurs 2 fils, hors ou en zone Atex, d’écrans tactiles. L’écran est protégé des souillures par une couche de polycarbonate qui assure, en outre, l’intégrité et l’étanchéité de l’appareil. De plus, des icônes mnémotechniques guident l’opérateur tout au long de la programmation du transmetteur. Les défauts ou erreurs des capteurs sont désormais affichés en clair et de façon littérale. « Finis les codes d’erreurs à rechercher dans le manuel opérateur ! En effet, les instructions et explications sont présentes directement sur l’afficheur telle une aide en ligne », souligne Frédéric Connan, responsable de la ligne de produits Analyse chez Yokogawa France. À la mise sous tension, le transmetteur propose deux modes de configuration : un mode simplifié appelé « Quick Start » pour une configuration basique, pas à pas, suivie d’un étalonnage du capteur, et un mode avancé pour les personnels familiarisés avec la programmation des transmetteurs.
La version 2 fils dotée de cartes d’entrées modulaires embrochables permet d’assurer la redondance de deux mesures en mode pH/ORP, SC et DO ou de transmettre un deuxième signal de mesure par démodulation du signal Hart (standard de la gamme). La gamme FLXA dispose également des principaux protocoles reconnus et validés par l’ensemble des industries, à savoir Fieldbus H1 et Profibus-PA. En plus de son universalité vis-à-vis des différents modèles de sondes du marché, la conception modulaire de ses cartes d’entrées permet de faciliter le passage aux capteurs numériques. L’intérêt des paramètres de calibration de la sonde étant primordial, surtout en pH-métrie, Yokogawa propose cette technologie d’abord sur des électrodes de pH. Cette philosophie « tout numérique » est appelée SenCom™. Bien avant l’éclosion de la technologie numérique, les fonctions d’autodiagnostics des capteurs étaient natives sur les produits Yokogawa. Il en est de même en ce qui concerne les algorithmes de prédiction d’étalonnage.
Sur l’Aquamaster 3 d’ABB, grâce à la communication GPRS sous WITS, l’exploitant peut obtenir pratiquement en instantané des alarmes de diagnostic et de procédé (ex. : débit instantané trop faible ou trop important, etc.). Pouvant être télétransmises toutes les 15 minutes, toutes ces données sont stockées au sein de plusieurs dataloggers intégrés, ayant une capacité de stockage correspondante à deux mois d’exploitation.
L’Aquis touch S/P de Jumo intègre quant à lui un enregistreur sans papier pour l’enregistrement sécurisé des données. Jusqu’à 8 grandeurs de mesure analogiques et 6 signaux binaires sont enregistrés et leur évolution dans le temps est affichée sur l’écran. La mémorisation est protégée contre la falsification et permet de satisfaire des obligations administratives relatives aux enregistrements.
