MISE AU POINT D’UN PILOTE CHIMIQUE MODULAIRE POLYVALENT AUTOMATISE : APPLICATIONS EN CHIMIE FINE

Ahmad K. CHEIKH-ALI

Un des objectifs de ce travail est de reproduire les conditions industrielles et d’extrapoler les travaux effectués au niveau du laboratoire à l’échelle du pilote. Pour cette raison, nous avons mis en place le pilote chimique modulaire et polyvalent.

     Les progrès réalisés aussi bien au niveau des performances qu’au niveau de la fiabilité des matériels informatiques ont rendu possible l’automatisation du pilote chimique. Nous avons adopté, pour automatiser le pilote, une structure centralisée. Pour cela, nous avons utilisé un microordinateur industriel afin de tester ses capacités à gérer une installation entière.

Le Macsym 120 utilisé pour conduire l’automatisation du pilote chimique offre de nombreuses possibilités telles que le graphique. Les communications avec l’extérieur et le mode multitâche. Tout d’abord, le graphique permet de réaliser des vues synoptiques des unités de production. Le but est de renseigner les utilisateurs sur l’état des opérations en cours. Les communications avec l’extérieur permettent aux chimistes de suivre l’évolution des paramètres physiques. Enfin, le mode multitâche donne la possibilité d’effectuer plusieurs  opérations en quasi simultané. En réalité, le microprocesseur partage son temps et ses ressources entre les différentes taches. N’oublions pas, que les taches peuvent être rendues prioritaires et périodiques.

   Afin d’effectuer successivement et/ou simultanément plusieurs opérations chimique telles que l’agitation du milieu réactionnel, la régulation de la température et de la pression, l’introduction des charges, nous avons réalisé un logiciel de contrôle-commande de l’unité pilote. Le logiciel développé permet:

-              de changer de paramètres de régulation au cours de route,

-              de suivre le profil des températures du fluide caloporteur et du milieu réactionnel,

-              de suivre l’évolution des opérations sur une vue synoptique.

La modularité et la versatilité de ce pilote sont assurées par, d’une part, l’utilisation des liaisons normalisées analogiques ou numériques (RS-232C) qui permettent un échange facile des capteurs et des actionneurs, et d’autre part, l’existence de taches indépendantes par leur fonction au sein du logiciel principal.

   Pour tester aussi bien la performance du pilote automatisé que la fiabilité du logiciel développé, nous avons étudié deux synthèses chimiques, l’une s’effectue en discontinu, l’autre en semi continu. Il s’agit dans le premier cas de la préparation du benzoate de sodium par oxydation de l’acetophenone avec l’eau de javel. La deuxieme réaction concerne l’hydrolyse d’un corps gras par de la soude. Nous avons ainsi pu vérifier la faisabilité de ces deux réactions chimiques et montrer aussi bien la fiabilité du système automatisé que la reproductibilité des résultats.

   Depuis une dizaine d’années, l’industrie chimique et plus particulièrement l’industrie de la chimie fine a commencé à  s’intéresser aux techniques de l’automatisation des procédés discontinus. Désormais, les procédés chimiques sont gérés par des systèmes informatiques (calculateurs, automates programmables) qui interviennent à tous les niveaux:

-              au niveau de la commande;

-              au niveau du contrôle;

-              au niveau de l’acquisition et de la gestion des mesures;

-              au niveau de la gestion et du contrôle et la qualité;

-              au niveau de la sécurité;

-              au niveau de la simulation et du conception (CAO).

Pour répondre à une demande accrue de la part des industriels pour l’automatisation, nous avons vu apparaître des sociétés informatiques qui proposent des logiciels de gestion et de contrôle-commande destines à la conduite des application industrielle. On peut citer, parmi ces logiciels, PROCESSYN (produit de la société SOM) et CIM-PAC (commercialisé par la société Action instruments). Le logiciel CIM-PAC est prévu pour réaliser toutes les opérations élémentaires de la synthèse chimique. Il permet, aussi, de dessiner des vues synoptiques, des profils des paramètres physiques et peut dialoguer, au maximum, avec quatre terminaux de travail. Le produit PROCESSYN, avec la version complète, offre plusieurs possibilités supplémentaires. Il communiques avec plusieurs TYPES D’AUTOMTES (OMRON, APRIL, MERLIN GERIN, ETC…), avec des régulateurs (CORECI, EUROTHER, etc…). Ce logiciel réalise du contrôle-commande, de la supervision et de l’acquisition des données. Il est implante dans plusieurs secteurs de l’industrie. Citons, par exemple : Aluminium Pechiney (métallurgie), BP-Total (pétrochimie), Sanofi-Sandoz-Atochem (chimie), Sopad Nestle-pernod-BSN (69) (agro-alimentaire), etc …

Récemment, nous nous sommes occupes de l’informatisation de la partie commande d’une unité de granulation à l’usine Sanof Pharma Industrie à Ambres (33). Cette unité est utilisée pour la fabrication des p réduits pharmaceutiques. Pour cela, nous avons installe le calculateur Macsym 120 dans la partie commande de l’installation automatisée. Le logiciel développé assure la communication avec un automate programmable TSX 47 de chez Télémecanique et avec des régulateurs P.I.D. de chez Eurotherm. Ce logiciel est destine au contrôle-commande, à la supervision et à l’acquisition des données. Ainsi, nous avons extrapole les travaux réalisés sur le pilote à l’échelle industrielle.

On constate donc que ce pilote permet l’extrapolation à l’échelle industrielle des résultats obtenus avec des réacteurs de petite taille. C’est donc un outil intéressant pour le développement des procédés de la chimie fine (l’annexe IV montre l’évaluation du prix de revient d’un tel pilote).

Afin de réaliser dans le pilote chimique des synthèses plus complexes et dangereuses, il est préférable d’installer d’autres modules d’automatisme sans pour autant changer le montage existant.  L’évolution du pilote se fera donc dans trois directions :

-           l’étude de la faisabilité de nouveaux capteurs et actionneurs dans la partie oppressive,

-           l’examen d’une structure modulaire de la commande :

-           combinaison d’automates programmables, des régulateurs programmateurs et d’un système informatique ; ceci étant facilite par le développement actuel des réseaux,

-           l’implication de l’intelligence artificielle sous forme d’un système expert traitant de la sécurité.

Ainsi, nous pourrons tester aussi bien la fiabilité des capteurs-actionneurs utilises que la performance des deux structures centralisée et décentralisée.