Capteur de mesure de niveau radar

Ce rapport fournit des détails basés sur l'article « Mise en place d'un système de mesure de niveau dans les entrepôts agréés », publié au Journal officiel n° 32999 par le Département des entrepôts agréés de la Direction générale du commerce intérieur du ministère du Commerce. Les thèmes généraux sont les suivants :

  • Qu'est-ce qu'un capteur de niveau radar ? Quel est son principe de fonctionnement ?
  • Lecture et enregistrement des niveaux des silos dans les entrepôts agréés à l'aide de logiciels de reporting.
  • Capteur de niveau radar
  • Importance de l'intégration des capteurs de niveau radar aux systèmes d'automatisation
  • Les logiciels de reporting et d'automatisation doivent être intégrés aux logiciels tels que les lidos, etc., situés à l'entrée des entrepôts agréés.

1. Qu'est-ce qu'un capteur de niveau radar ? Quel est son principe de fonctionnement ?

Un capteur de niveau radar est un appareil performant utilisé dans les applications industrielles pour mesurer le niveau de substances telles que les liquides, les solides ou les poudres. Il repose sur le principe de l'envoi d'ondes électromagnétiques haute fréquence à la surface d'un objet et de l'obtention d'informations de niveau grâce aux signaux renvoyés. Les capteurs de niveau radar se divisent en deux catégories : la série de base, que l'on peut qualifier de produits à prix compétitif, et la série professionnelle. Les capteurs de la série de base peuvent mesurer jusqu'à 30 mètres, tandis que la série professionnelle peut mesurer jusqu'à 120 mètres.

2. Lecture et enregistrement des niveaux de silos dans les entrepôts agréés à l'aide de logiciels de reporting.

Les logiciels de reporting enregistrent tous les mouvements des systèmes d'automatisation et assurent une surveillance rétroactive. Tous les mouvements et opérations effectués dans le système d'automatisation sont automatiquement transférés au programme sous forme de données brutes via une base de données SQL. Les données brutes entrantes sont traitées par le programme, saisies dans les registres de données appropriés et enregistrées dans l'environnement informatique. Ces données enregistrées sont présentées à l'utilisateur sur l'interface d'affichage. Les informations de niveau radar y sont également stockées sous forme de volume et de masse. Tous les mouvements peuvent également être visualisés rétroactivement par filtrage.

3. Choix du capteur de niveau radar

Les principaux critères de sélection d'un capteur de niveau radar sont les suivants :

  • a. Puissance des ondes électromagnétiques (fréquence). Cette valeur doit être de 80 GHz. Cette valeur est cruciale pour les mesures en environnements poussiéreux et fortement exposés. Le choix d'une puissance d'ondes inférieure rend impossible la prise de mesures en environnements pollués.
  • b. Distance de mesure. Il suffit de sélectionner un capteur adapté à la hauteur du silo à mesurer. Des capteurs capables de mesurer dans une plage de 10 à 180 mètres sont disponibles.
  • c. Sensibilité de mesure. Les capteurs de niveau radar fournissant intrinsèquement des mesures de haute précision (valable pour les marques de qualité non chinoises, telles qu'Endress+Hauser, Siemens et Vega), une sensibilité de 2 mm est suffisante.
  • d. Angle de balayage. Cet angle envoie un signal de 4 degrés ou moins, prend comme référence le point le plus élevé de cet angle et fournit la distance correspondant à cette valeur. Cependant, la zone de balayage
  • Cet angle, dû aux débris résiduels, petits et grands, n'affecte pas significativement la qualité de la mesure.
  • e. Paramètre de suppression des interférences et des échos. Ces paramètres sont disponibles dans les séries de base de certaines marques, tandis que d'autres ne le sont pas.

Nous avons testé les séries professionnelle et de base. Tout d'abord, je tiens à souligner que les capteurs de niveau radar ne fournissent pas d'informations de masse ou de volume. Ils fournissent uniquement des informations de distance (hauteur). Lors de la comparaison de capteurs de niveau radar, fournir des données stables et très sensibles dans des environnements poussiéreux est un gage de performance. Les calculs de volume et de masse relèvent entièrement de l'expérience et de l'ingénierie du secteur.

Trialr a été mené sur trois marques : Endress+Hauser, Siemens et Vega. Les essais ont débuté en juillet 2020 et se sont poursuivis par intermittence jusqu'à aujourd'hui.
Lors des essais de la série professionnelle de ces trois marques, toutes ont obtenu des mesures de haute précision. Un essai d'un an a été mené avec ces capteurs. Cependant, en raison des coûts d'investissement élevés de l'époque, le projet a été suspendu. Les essais sur la série Basic ont débuté il y a trois mois et sont toujours en cours. Siemens et Endress+Hauser y sont testés. (Vega produisant la série Basic et Siemens la série Siemens, Siemens a également été considéré comme Vega. Les responsables de Vega ont eux-mêmes fourni cette information.) Lors des essais, Siemens et Endress+Hauser ont tous deux réalisé des mesures avec une précision et une exactitude suffisantes.Cependant, de légères fluctuations et mouvements dans le silo ont été détectés même en l'absence d'opération. C'est pourquoi nous avons opté pour Endress+Hauser. En effet, si nous avions choisi Siemens (Vega), nous aurions probablement dû opter pour la série Professional. Cela se traduit par un surcoût par capteur deux fois plus élevé.

Les figures ci-dessus présentent les graphiques de deux semaines consécutives. Un transfert est en cours du silo 22 au silo 20. Comme le montre le graphique, le silo Siemens émet des signaux fluctuants lorsqu'il est vide et pendant les périodes de mouvement, tandis que le silo Endress+Hauser ne présente aucune fluctuation.

Résultat : Lors du choix d'un capteur de niveau radar, la plage de fréquence, la sensibilité de mesure et la capacité à supprimer le bruit et les échos (les graphiques montrent l'impact de cette caractéristique sur la qualité de la mesure grâce à la disponibilité d'Endress+Hauser) sont deux facteurs très importants. D'autres détails ne sont pas directement significatifs pour la qualité de la mesure, mais peuvent être considérés comme des facteurs d'amélioration.

4.    L'importance de l'intégration des capteurs de niveau radar aux systèmes d'automatisation

L'intégration des capteurs de niveau radar aux systèmes d'automatisation est cruciale pour la sécurité des produits dans l'installation, car elle permet de les comparer aux données de la balance (logiciel d'entrée), de garantir les contrôles d'entrée et de sortie, et de garantir des calculs de capacité précis.

Comme mentionné précédemment, les informations obtenues par le radar ne concernent que le niveau. Pour calculer le tonnage, l'hectolitre moyen (basé sur le silo si possible, sinon sur l'ISIN) est automatiquement extrait de la balance. Cette valeur seule ne suffit pas pour les calculs de capacité. Le tonnage est obtenu en combinant diverses informations, telles que le coefficient de compression du produit, le niveau du silo, son remplissage ou sa vidange, et la localisation géographique de l'installation. De plus, des détections doivent être effectuées en fonction des mouvements du système d'automatisation. Par exemple, les mouvements descendants doivent être détectés lors du déchargement et les mouvements ascendants lors du remplissage. Les vitesses minimale et maximale de ce mouvement doivent être déterminées au fil du temps, et l'activité radar doit être surveillée lorsque l'installation est à l'arrêt. Toutes ces possibilités sont évaluées afin d'évaluer la situation actuelle de l'installation et de prévenir les vols ou les erreurs potentiels. Comme mentionné précédemment, ces processus requièrent une expérience industrielle et une expertise en ingénierie. Cet investissement ne sera pas efficace si le radar est lu par un système distinct et non comparé aux données de l'automatisation et des balances.

5.       Les logiciels de reporting et d'automatisation doivent être intégrés à des logiciels tels que les lidos situés aux entrées des entrepôts agréés.

Tous les logiciels sur le terrain doivent être intégrés les uns aux autres. L'échange de données au sein du système empêche les vols, l'envoi de produits erronés aux silos et les opérations erronées.

Cela permet également de vérifier la fiabilité et l'exactitude des informations en vérifiant chaque logiciel séparément. L’infrastructure de transfert des données vers le système central d’enregistrement et de contrôle prévu par le ministère du Commerce sera ensuite préparée.