Brevet FR2412106A1 — publié le 19790713

"'invention concerne un procédé de contrôle de processus cycles ques, notamment d'opérations de chromatographie préparative en phase gazeuse. Elle concerne plus particulièrement tous processus cycliques comportant une répétition régulière de séquences ou cycles préalablement fixés et programmés. Elle concerne également un chromato- graphe équipé de moyens mettant en oeuvre un tel procédé. La technique de la chromatographie préparative en phase gazeuse permet la séparation des différents constituants d'un mélange complexe de composés volatils. Elle est basée sur la différence de vitesse de progression de chacun des constituants du mélange vaporisé dans un courant de gaz neutre dit vecteur, en présence d'un composé non volatil dit phase stationnaire éventuellement fixé sur un support inerte, sous forme d'une colonne de longueur appropriée. Par un choix convenable des différents paramètres : nature de la phase stationnaire et de son support, température de travail, caractéristiques du flux gazeux, il est possible d'assurer une séparation totale des différents constituants d'un mélange, qui seront détectés séparément en sortie de la colonne. Cette technique est appliquée à la préparation de composés de grande pureté.Pour être valable cette technique doit permettre d'obtenir pour un mélange donné et par un choix judicieux des conditions de travail, un cycle de durée aussi réduite que possible, compatible avec une séparation convenable du ou des constituants intéressants ou recherchés-. Le cycle est défini comme l'intervalle séparant l'introduction dans l'unité d'un échantillon du mélange à traiter, de l'introduction du premier échantillon suivant -la sortie du dernier constituant du mélange.Toutes choses demeurant égales, l'intervalle de temps séparant l'injection d'un composé, pur ou en mélangè, sur une colonne chromatographique donnée, de sa sortie est une constante caractéristique dudit composé I1 est nécessaire, outre le contrôle qualitatif a postériori des produits collectés, de contrôler le déroulement des cycles successifs afin de déceler les irrégularités et anomalies et d'appliquer les corrections nécessaires aux différents paramètres du procédé dans les meilleurs délais. Actuellement, ce contrôle s'effectue par enregistrement graphique sur un appareil à déroulement de papier du chromatogramme en sortie de colonne, obtenu au moyen d'un détecteur catharomètre classique judicieusement disposé. Pour des raisons de commodité et d'économie, la vitesse de déroulement de ce graphique est choisie aussi lente que possible. Dans ces conditions, la comparaison des cycles successifs est délicate et nécessite la présence d'un opérateur entralné. Cette comparaison est laborieuse et le grand nombre de cycles à comparer, pour déceler certaines variations, rend ce contrôle fastidieux. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients inhérents à l'exploitation des enregistrements graphiques de tout type de processus cyclique et concerne un procédé de visualisation direct des données caractéristiques de ces processus cycliques. L'invention coneerne plus particulièrement un procédé de contrôle de processus cycliques notamment d'opérations de chromatographie comportant une répétition régulière de cycles préalablement fixés et programmés, procédé basé sur la comparaison d'une première courbe étalon représentative d'un premiercycle,pris comme référence, avec au moins une seconde courbe représentative d'un cycle quelconque du processus objet du contrôle, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre préalablement en mémoire la courbe étalon ; à la visualiser simultanément sur un écran cathodique avec la courbe, objet du contrôle, elle-même visualisée en temps réel sur cet écran L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 est une illustration d'un chromatogramme ; - la figure 2 est un bloc diagramme représentant schématiquement un exemple de dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à 1 t invention ; - la figure 3 représente un schéma synoptique du bloc de traitement de la figure 2. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes figures. La figure I est une illusttation d'un chromatogramme qui donne en fonction du temps (t) la réponse (R) du détecteur associé au chromatographe. Durant toute l'opération, si'le fonctionnement de l'appareil est correct,les pics A successifs apparaissant en fonction du temps et correspondant aux différents cycles sont parfaitement superposables et interviennent à des intervalles rigoureusement identiques. Une mauvaise concordance des pics est le signe d'une anomalie de- fonctionnement qui implique une action corrective. On voit la tout l'intéret du procédé conforme à l'invention, dont le but est précisément de permettre la vérification, à tout instant, au cours d'un processus cyclique,meme si celui-ci est de longue durée, de-la concordance entre une première courbe étalon correspondant à un cycle pris comme référence et au moins une seconde courbe, objet du contrôle, correspondant à un cycle quelconque du processus. Dans l'application choisi du procédé, ces courbes sont respectivement le chromatogramme du cycle pris comme référence et le chromatogramme du cycle qui fait l'objet du contrôle.Le procédé conforme à l'invention consiste a' visualiser simultanément sur un écran cathodique la courbe étalon d'une part et la courbe, objet du contrôle d'autre part elle-meme visualisée sur cet écran en temps réel. L'observateur peut alors effectuer visuellement la comparaison et voir si les deux courbes sont confondues en un tracé unique ou au contraire ne coi'nci- dent pas;Le procédé conforme à l'invention consiste également à scruter point par point ces courbes préalablement mises en mémoire et à transmettre les données correspondantes y(pour la première courbe étalon) et y2(pour la seconde) a' une unité de calcul capable d'effectuer la différence R1 = y1 - p2 ou le rapport R2 = y1/y2 et à visualiser ces résultats sur l'écran en même temps que les deux courbes définies précédemment. Dans ces conditions,la comparaison immédiate en cours de déroulement d'un cycle avec l'étalon préalablement mis en mémoire est devenue possible sous une forme particu lièrement aisée, accessible sans difficulté aux opérateurs chargés de la conduite de l'unité industrielle. Ce procédé permet en effet de suivre,en temps réel, le bon fonctionnement de l'appareil et éventuellement de détecter les évolutions quelles qu'elles soient, (dérive lente ou rapide, instabilité, décalage;etc...). Un exemple de réalisation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de contrôle conforme à l'invention est illustré sur la figure 2. Il s'agit plus précisément d'une combinaison de moyens coopérant avec un chromatographe en vue de l'obtention du résultat défini précédemment, à savoir la comparaison entre un chromatogramme étalon et un chromatogramme correspondant à un cycle quelconque devant être contrôlé, ceci en cours de fonctionnement du chromatographe. Cette combinaison de moyens, illustrée sur la figure 2, comprend essentiellement un organe de traitement électronique 1 qui reçoit l'information SA recueillie au niveau du détecteur du chromatographe 30 et fournit cette information après traitement a une console de visualisation 2.Celle-ci est équipée d'un tube cathodique ou de préférence du type trichrome de télévision couleur existant sur le marché. Un tel choix conduits comme cela sera expliqué ultérieurement, à une visualisation encore plus exploitable par l'observateur. On a représenté sur l'écran de la console 2 la visualisation de deux courbes 3 et 4 correspondant à un chromatogramme étalon et au chromatogramme, objet du contrale, et relatif aucycle en cours d'observation. Pour illustrer le procédé conforme à l'invention, l'exemple choisi concerne deux courbes qui se recouvrent partiellement (tracé représenté en trait plein) et qui se trouvent ensuite décalées l'une par rapport à l'autre : la courbe 3 étalon est représentée en traits interrompus et la courbe 4, -objet du contrôle,en pointillés.L'observation de ce décalage peut être faite ainsi directement par l'observateur. Cependant selon un perfectionnement conforme a l'invention, une unité de calcul est prévu dans 1è bloc de traitement 1. Elle effectue,point par point, la comparaison entre les donnée y1 et y2 correspondant aux ordonnées des courbes 3 et 4 soit en calculant leur différence (y1 - y2) R1, soit en calculant leur rapport (y1/y2) = R2. Ces résultats R1 ou R2 sont à leur tour visualisés sur l'écran : c'est la courbe 5.Lorsque Y1 = y2 c'est une droite mais des qu'une anomalie apparaît dans la concordance de y1 et de y2 il s'ensuit également une anomalie (x) au niveau de la courbe 5. Pour améliorer la qualité de l'observation, le tube cathodique choisi est un tube trichrome de télévision couleur. Le spectre pris comme étalon (y1 en f (t)); est enregistré et gardé en mémoire pour être visualisé sur la console au moyen de la composante verte du tube trichrome.Le spectre y2 (en cours de sortie) mis en comparaison avec y1 est visualisé au moyen de la composante rouge et la courbe référencée 5 qui correspond à y3 représentative soit du résultat R1 soit du résultat R2 du traitement mathématique précédemment défini, est visualisée au moyen de la composante bleue. Dans ces conditions l'observateur peut vérifier sur son écran de controle si y2 est une copie conforme dlyl puisqu'une superposition de ces deux spectres donnant le mélange des deux courleurs (vert plus rouge) conduit a un tracé unique apparaissant point par point en jaune. S'il y a concordance et comme cela a déjà' été dit précédemment le tracé y3 est une droite. La figure 3 représente un schema synoptique des principaux éléments constituant le bloc de traitement electronique 1 de la figure 2. A la sortie du chromatographe 30 on receuille, en fonction du temps, au niveau du détecteur, une information sous la forme d'un signal analogique SA représentatif du chromatogramme. Au moyen d'un convertisseur analogique-numérique 10, ce signal analogique est transformé en un signal numérique qui est dirigé vers l'une des parties de la mémoire 13.Celle-ci est divisée en trois zones de stockage Myj tf MY2 et My3, qui sont prévues respectivement pour Myl, stocker les informations converties de l'étalon Y1, celui-ci est ainsi mémorisé pendant toute la période d'analyse souhaitée, stocker les informations correspondant à y2 défini précédemment, My3r stocker les informations issues du traitement mathématique choisi, soit R11 soit R2, résultant de l'opération (y1 - Y2) ou (y1/y2) qui est effectuée par le microprocesseur 130 associé à ses unités de calcul et à sa mémoire de programmation, Les circuits logiques de visualisation 12 prélèvent directement dans les trois zones mémoires les informations et assurent le balayage permanent de la console 2 de visualisation au moyen des trois composantes rouge, verte et bleue, comme cela a été dit précédemment, sur un tube trichrome de télévision couleur. D'une façon générale le programme permet une surveillance en temps réel : à chaque instant il est possible d'obtenir l'état dDavance d'un cycle (nY de mesure par rapport au cycle précédent (n - 1) et par rapport à un cycle pris à l'origine comme référence (nô). Ce programme délivre simultanément les écarts en fonction du temps de (n) par rapport à (nO) en visualisant pour chaque point des spectres ci-dessus,le rapport ou la différence. Selon un autre perfectionnement des moyens non représentés sont prévus pour saisir sur des sorties séparées les informations disponible sous forme analogique ou numérique afin de les exploiter de différentes manières. Par exemple, à partir des données correspondant au résultats R1 et/ou , il est possible de déclencher des alarmes ou de procéder à un asservissement des différents paramètres intervenant dans la bonne conduite des opérations de chromatographie. L'acquisition des données analogiques est soumise à trois types de signaux : un signal de déclenchement du début du cycle (start), un signal d'horloge d'avance d'adresse (base de temps) et un signal de fin de cycle (stop). Le spectre étalon peut être conservé pour permettre la comparaison avec les spectres successifs, ou remplacé par un spectre acquis ultérieurement (y2 = f (t)) par simple commutation manuelle. --- Pour permettre une observation plus aisée d'une partie d'un spectre, l'ensemble peut également comporter un système électronique à effet "loupe". Celui-ci, à la discrétion de l'opérateur, offre la possibilité, à partir d'un point quelconque du relevé, d'appliquer sur la console de visualisation, une amplification par deux ou par quatre, donnant une dilatation en fonction du temps de tous les points qui suivent. Ainsi, il est plus facile de détecter et d'évaluer tous les paramètres d'un pic donné. Cette possibilité permet un diagnostic plus rapide et plus précis des causes provoquant un défaut de fonctionnement et,partant de là,permèt également d'y pallier plus efficacement. D'autre part, il est aussi possible d'apporter au système de visualisation un effet "zoom". Ce mode de fonctionnement diffère du précédent par la possibilité d'appliquer une amplification par deux ou par quatre seulement à une partie des spectres visualisés, c'est-à-dire au départ à partir d'un point quelconque du relevé jusqu a un autre point quelconque de fin de ce même relevé. Ainsi on provoque électroniquement une dilatation d'une plus ou moins grande zone d'intérêt correspondant par exemple à un pic confondu parmi d'autres. Parallèlement à cette possibilité, il est permis d'effectuer l'intégration des surfaces délimitées par les points de départ et de fin d'amplification de la zone expendée. L'ensemble permet aussi une analyse différée après l'information start d'analyse qui commande le début de l'acquisition des données analogiques issues du système chromatographe pour ne visualiser les spectres qu'après un temps donné jugé sans intérêt. L'exemple d'application du procédé selon l'invention décrit précédemment se rapporte à la lecture et à l'exploitation de chromatogrammes, en fait, il peut être utilisé chaque fois que l'on se trouve en présence de processus cycliques reproductibles basés sur la répétition régulière de séquences préalablement fixées et programmées. On peut notamment citer le traitement de solutions par électrodialyse et les études spectrographiques. REVENDICATIONS I. Procédé de contrôle de processus cycliques notamment dropé rations de chromatographie comportant une répétition régulière de cycles préalablement fixés et programmés, procédé basé sur la comparaison d'une première courbe étalon représentative d'un premier cycle pris comme référence, avec au moins une seconde courbe représentative d'un cycle quelconque du processus objet du contrôle, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre préalablement en mémoire la courbe étalon ; à la visualiser simultanément sur un écran cathodique avec la courbe, objet du contrôle, elle-même visualisée en temps réel sur cet écran. 2. Procédé de contrôle selon la- revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à mettre en mémoire à la fois l'information constituée par la première et la seconde courbes, à scruter cette information et à transmettre les données correspondantes (y1 > pour la première courbe, et y2 pour la seconde à une unité de calcul capable d'effectuer la différence (y1 - y2) et à visualiser le résultat R1 sur l'écran cathodique simultanément avec la première et la seconde courbe. 3. Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil consiste en outre à mettre en mémoire à la fois l'information correspondante à la première et la seconde courbes, à scruter cette information, à transmettre les données correspondantes, y1 pour la première courbe et y2 pour la seconde, à une unité de calcul capable d'effectuer le rapport R2 = y1/y2 et à visualiser le résultat R2 sur l'écran cathodique simultanément avec la première et la seconde courbe. 4. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première et la seconde courbes, ainsi qu'une troisième courbe correspondant au résultat R1 ou au résultat R2 sont visualisées sur l'écran d'un tube trichrome de télévision couleur, respectivement au moyen des composantes verte, rouge et bleue de ce tube de telle sorte que lorsqu'il y a concordance entre la première et la seconde courbe, leur visualisation apparat sous la forme d'un tracé unique de couleur jaune. 5. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie des courbes visualisées sur l'écran est traitée par un système provoquant un effet zoom. 6. Procédé de contrôle selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que au moins une partie des courbes visualisées sur l'écran est traitée par un système provoquant un effet de loupe. 7. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les données y1, y21 R1, R2 sont transmises à des moyens capables de provoquer une alarme. 8. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les données Y1 y21 R11 R21 sont transmises à des moyens assurant un asservissement des paramètres physiques régissant le fonctionnement du processus en cours de contrôle. 9. Chromatographe destiné à réaliser des opérations de chromatographie préparative en phase gazeuse, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un bloc de traitement électronique et d'une console de visualisation mettant en oeuvre un procédé de contrôle conforme à l'une des revendications précédentes.