Partie B - Questions B.1 et B.6 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - SIN 2025

Partie B: comment garantir la transmission des informations et la sécurité du site ?

L'installation de la valorisation des boues possède des zones à risque étant donné la production, la circulation et le stockage de méthane, gaz extrêmement inflammable à l'air et explosif. L'instrumentation du digesteur et de l'ensemble des zones à risques nécessite un choix de technologie adapté permettant de limiter au maximum les risques.

Le choix du bus de terrain pour équiper l'ensemble de la station s'est porté sur un modèle PROFIBUS qui se décline en deux catégories: DP (Decentralized Peripherals) et PA (Automatisation de Process).

Le bus de terrain PROFIBUS-PA est compatible avec un emploi en AT mosphère EX plosible (dites « ATEX ») zones 0 et 1 (voir tableau ci-contre).

Signification · Gaz/vapeurs · Poussière

Danger certain · Zone 0 · Zone 20

Danger probable · Zone 1 · Zone 21

Danger peu probable · Zone 2 · Zone 22

Implantation des zones 0 ATEX (en gris foncé ci-dessous):

Au sein des zones à risque de l'unité de traitement des boues, on estime que le bus de terrain doit pouvoir couvrir une distance minimale de 200 m.

DTS4: diagramme d'exigences partiel

DTS5: comparatif protocoles industriels

Ethernet

HART

MODBUS

PROFIBUS-DP

PROFIBUS-PA

Longueur maximale

100 m

3000 m

300 m

1900 m

1900 m

Vitesse de transmission

100 Mbit·s⁻¹

3600 bit·s⁻¹

19,2 kbit·s⁻¹

12 Mbit·s⁻¹

31,2 kbit·s⁻¹

Zone ATEX (atmosphère explosive)

Zone 1

ATEX II 2 G

Zone 0

(ATEX II 1G)

Zone 2

ATEX II 3 G

Zone 1

ATEX II 2 G

Zone 0

ATEX II 1G

Utilisation courante

Ethernet est le protocole standard pour la transmission de données sur les réseaux et sur Internet.

Protocole de communication bidirectionnelle qui établit la communication entre les instruments de terrain et les systèmes de contrôle. Il comprend deux voies de communication simultanée: analogique et numérique.

C'est un protocole de communication non-propriétaire utilisé pour des réseaux d'automates programmables. Ce protocole basé sur une structure hiérarchisée entre un client unique et plusieurs serveurs est dans le domaine public et sa spécification est publique.

Utilisé pour connecter des équipements actifs et des détecteurs à un contrôleur central dans des applications de production industrielle.

Utilisé pour des équipements de mesure et de surveillance; il est particulièrement conçu pour les zones à risques (d'explosion notamment).

B.1

Relever la vitesse de transmission minimale requise pour la transmission des relevés de température (exigence Id = "5.3.3").

Justifier le choix du protocole PROFIBUS-PA comme bus de terrain pour les zones à risque ATEX zone 0 de l'unité de traitement des boues de la station.

B.6

Conclure sur la pertinence du choix de technologie réalisé pour la transmission des informations du digesteur.