ETUDE DES SYSTÈMES DE SECURITE INCENDIE (partie 4/5)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Décrire le rôle, l’architecture et le fonctionnement d’un Centralisateur de Mise en Sécurité Incendie (CMSI). - Expliquer le principe des Dispositifs de Commande des Terminaux (DSC, DCMR, DCM) et leur mise en œuvre dans un système de sécurité incendie. - Identifier les Dispositifs Adaptateur de Commande (DAC) et les Dispositifs Actionnés de Sécurité (DAS), ainsi que leurs modes d’activation. - Réaliser le schéma fonctionnel d’une chaîne de sécurité incendie intégrant CMSI, DSC/DCM et DAS. - Appliquer les procédures de mise en service, de test périodique et de maintenance selon les normes NF S 61‑937, NF S 61‑940 et NF S 61‑945 en vigueur au Cameroun. - Diagnostiquer les défauts les plus fréquents et proposer les actions correctives adaptées. **Prérequis** : - Notions de base en électricité industrielle (tensions alternatives et continues, protection contre les surintensités). - Connaissance des détecteurs d’incendie (fumée, chaleur, flamme) et des organes de commande (relais, contacteurs). - Lecture de schémas unifilaires et de diagrammes de blocs. - Règles de sécurité électrique (NF C 15‑100) et de prévention des risques incendie (arrêté du 10 mai 2010 relatif à la prévention des risques d’incendie et de panique dans les établissements recevant du public). --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, la sécurité incendie des bâtiments publics, industriels et commerciaux repose sur des systèmes automatisés capables de détecter un départ de feu, de déclencher l’alarme et d’actionner les dispositifs de mise en sécurité (fermeture de portes coupe‑feu, activation de systèmes d’extinction, arrêt de la ventilation, etc.). Le **Centralisateur de Mise en Sécurité Incendie (CMSI)** constitue le cœur logique de ces installations : il reçoit les informations des détecteurs, les traite selon des logiques de priorité et commande les équipements finaux par l’intermédiaire de **Dispositifs de Commande des Terminaux (DSC, DCMR, DCM)**. Enfin, les **Dispositifs Adaptateur de Commande (DAC)** et les **Dispositifs Actionnés de Sécurité (DAS)** assurent l’interface entre les signaux de commande basse tension et les charges puissance (moteurs, électrovannes, déclencheurs de rideaux, etc.). Ce chapitre présente, leçon par leçon, les composants essentiels d’une chaîne de sécurité incendie, en insistant sur les principes de fonctionnement, les normes applicables, les procédures de mise en service et les bonnes pratiques d’atelier rencontrées sur les chantiers camerounais (Yaoundé, Douala, Garoua). --- ## I. Leçon 8 – Centralisateur de Mise en Sécurité Incendie (CMSI) ### 1. Définition et fonction principale > **Le CMSI** est un appareil électronique qui centralise les signaux de détection d’incendie, exécute les logiques de mise en sécurité et commande les équipements de mise en sécurité incendie (EMI). Il assure : - La réception des entrées provenant des détecteurs (point de déclenchement, ligne de détection, contact sec). - La mise en œuvre de scénarios pré‑programmés (évacuation, confinement, extinction). - La génération d’ordres de sortie vers les DSC, DCMR, DCM et les dispositifs d’alarme sonore et lumineuse. - La surveillance de son propre état (auto‑test, défauts, alimentation de secours). ### 2. Architecture matérielle | Bloc | Fonction | Exemple de composant | |------|----------|----------------------| | Alimentation principale | 230 V CA → 24 V CC (avec redondance) | Bloc d’alimentation sécurisé (BAS) | | Alimentation de secours | Batteries plomb‑acide 24 V, capacité ≥ 8 h | Pack batterie 12 Ah | | Entrées détecteurs | 8‑16 points, configuration NO/NC | Modules d’entrée à optocoupleur | | Unité de traitement | Microcontrôleur industriel (ex. STM32F4) | Carte logique CMSI | | Sorties de commande | Contacts secs 24 V CC, capacité 2 A | Relais à armature protégée | | Interface homme‑machine | Écran LCD + touches | Panneau de façade CMSI | | Communication | RS‑485, Ethernet (option) | Passerelle vers GTB (Gestion Technique du Bâtiment) | ### 3. Principes de fonctionnement 1. **Acquisition** : chaque entrée détecteur est lue cycliquement (période typique 100 ms). Un changement d’état (NO→NC ou inversement) déclenche une interruption. 2. **Traitement logique** : le CMSI applique une table de correspondance (ex. détecteur de fumée zone 1 → scénario “évacuation zone 1”). Les scénarios sont définis lors de la programmation (logiciel propriétaire ou langage ladder). 3. **Activation** : les sorties de commande sont mises à l’état actif (contact fermé) pendant une durée programmable (ex. 5 s pour déclenchement d’une sirène, 30 s pour fermeture d’une porte coupe‑feu). 4. **Surveillance** : auto‑test toutes les 24 h (vérification de la continuité des lignes, mesure de la tension de batterie). En cas de défaut, un voyant défaut s’allume et un rapport est envoyé à la GTB. ### 4. Normes et règles de sécurité - **NF S 61‑937** : spécifie les performances, les essais et le marquage des CMSI. - **NF C 15‑100** : règles d’installation électrique (protection contre les surintensités, mise à la terre). - Arrêté du 10 mai 2010 : obligation de réaliser un test fonctionnel du CMSI au moins une fois par an et après toute modification du système. ### 5. Exemple chiffré : dimensionnement de la batterie de secours Un CMSI consomme en moyenne 150 mA en veille et 500 mA lors d’une alarme (durée maximale 30 min). On veut garantir 8 h d’autonomie. - Courant moyen en veille : \(I_{veille}=0,150\;A\) - Courant moyen pendant alarme (supposons 2 alarmes/jour de 30 min chacune) : \[ I_{alarme}=0,500\;A \times \frac{2\times0,5\;h}{24\;h}=0,0208\;A \] - Courant moyen total : \(I_{tot}=0,150+0,0208=0,1708\;A\) - Capacité nécessaire : \(C=I_{tot}\times t_{autonomie}=0,1708\;A\times 8\;h=1,366\;Ah\) On choisit une batterie de **24 V / 2 Ah** (marge de sécurité ≈ 45 %). ### 6. Encadré à retenir > **Un CMSI doit réaliser un auto‑test complet toutes les 24 h et signaler tout défaut par un voyant rouge et un rapport GTB.** --- ## II. Leçon 9 – Dispositif de Commande des Terminaux (DSC, DCMR, DCM) ### 1. Définitions - **DSC (Dispositif de Sélection de Commande)** : module qui reçoit les ordres du CMSI et les redistribue vers un groupe de terminaux (sirènes, flash, voyants). - **DCMR (Dispositif de Commande Multiple à Relais)** : équipement comportant plusieurs relais de puissance, chacun commandé indépendamment par une entrée logique du CMSI. - **DCM (Dispositif de Commande Modulaire)** : version évoluée du DCMR où chaque canal peut être configuré (temporisation, logique AND/OR) via un microcontrôleur embarqué. > **Le DSC, le DCMR et le DCM sont les intermédiaires qui transforment les signaux de basse tension du CMSI en commandes adaptées aux charges de mise en sécurité.** ### 2. Principe de fonctionnement commun 1. **Réception** : entrée logique 24 V CC (contact sec) provenant du CMSI. 2. **Isolation** : optocoupleur ou transformateur de séparation pour éviter les retours de bruit. 3. **Traitement** : (selon le type) - DSC : simple distribution (une entrée → plusieurs sorties identiques). - DCMR : chaque entrée commande un relais dédié (ON/OFF). - DCM : entrée traitée par un FPGA ou un MCU permettant temporisation, comptage, logique combinatoire. 4. **Sortie** : contact sec 24 V CC capable de commuter une charge jusqu’à 5 A (selon modèle). 5. **Signalisation** : LED d’état (vert = prêt, rouge = défaut). ### 3. Tableau récapitulatif des caractéristiques | Caractéristique | DSC | DCMR | DCM | |-----------------|-----|------|-----| | Nombre de canaux | 1 entrée → 4‑8 sorties identiques | 4‑16 relais indépendants | 4‑16 canaux configurables | | Temporisation | Non | Non | Oui (0‑600 s pas 0,1 s) | | Logique combinatoire | Non | Non | Oui (AND, OR, NOT) | | Alimentation | 24 V CC | 24 V CC | 24 V CC + éventuellement 5 V logique | | Protection | Fusible 2 A par sortie | Fusible 2 A par relais | Fusible 2 A par canal + surveillance de courant | | Application typique | Sirènes, flash, voyants | Fermeture de portes coupe‑feu, activation de rideaux | Déclenchement d’électrovannes d’extinction, commande de ventilateurs à vitesse variable | ### 4. Mise en œuvre sur chantier (exemple réel) Sur un projet de centre commercial à Douala, le CMSI zone 1 commande : - 4 sirènes intérieures via un DSC (1 entrée → 4 sorties). - 2 portes coupe‑feu du niveau ‑1 via un DCMR (2 entrées → 2 relais 24 V CC, 3 A). - 3 électrovannes du système d’arrosage automatique via un DCM (3 entrées, temporisation 10 s, logique OR avec détecteur de chaleur). Le câblage utilise du fil cuivre 1,5 mm² pour les signaux de commande et du 2,5 mm² pour les alimentations de puissance, conformément à la NF C 15‑100. ### 5. Encadré à retenir > **Un DCM permet de programmer une temporisation et une logique combinatoire directement sur le dispositif, évitant l’ajout d’automates externes.** --- ## III. Leçon 10 – Dispositifs Adaptateur de Commande (DAC) et Dispositifs Actionnés de Sécurité (DAS) ### 1. Définitions - **DAC (Dispositif Adaptateur de Commande)** : interface qui convertit un signal de commande basse tension (souvent 24 V CC) en un signal adapté à la charge (tension différente, courant élevé, type de signal – ex. PWM pour variateur). - **DAS (Dispositif Actionné de Sécurité)** : équipement final qui exécute l’action de mise en sécurité (fermeture de porte coupe‑feu, déclenchement d’un rideau d’eau, arrêt d’un ventilateur, activation d’une pompe d’extinction). > **Le DAC agit comme un traducteur de puissance ; le DAS est l’organe exécutif qui réalise la fonction de sécurité physique.** ### 2. Types de DAC les plus courants | Type de DAC | Entrée | Sortie | Application typique | |-------------|--------|--------|---------------------| | DAC tension | 24 V CC | 230 V CA (triac) | Alimentation de moteurs asynchrones (ventilateurs) | | DAC courant | 24 V CC | 0‑20 mA (signal analogique) | Commande de variateurs de fréquence (VFD) | | DAC logique | 24 V CC (contact sec) | 24 V CC (relais puissance) | Activation d’électrovannes, de verrous électromagnétiques | | DAC PWM | 24 V CC (signal logique) | PWM 0‑10 V | Régulation de la vitesse d’un extracteur de fumée | ### 3. Principaux DAS rencontrés en installation camerounaise | DAS | Fonction de sécurité | Exemple de mise en œuvre | |-----|----------------------|--------------------------| | Porte coupe‑feu motorisée | Fermeture automatique pour compartimenter le feu | Moteur 24 V CC + vis sans fin, commande via DAC relais | | Rideau d’eau (sprinkler) | Création d’un rideau d’eau pour empêcher la propagation | Électrovanne 24 V CC, débit 150 L/min, activation via DAC courant | | Extracteur de fumée | Evacuation des fumées vers l’extérieur | Ventilateur centrifuge 230 V CA, variateur de fréquence commandé par DAC PWM | | Pompe d’incendie | Fourniture d’eau sous pression au réseau d’arrosage | Pompe centrifuge 400 V triphasé, démarreur progressif commandé par DAC logique | | Déclencheur manuel (DM) | Permet une action humaine immédiate | Bouton poussoir relié directement au CMSI (bypass DAC) | ### 4. Schéma fonctionnel type (CMSI → DSC/DCM → DAC → DAS) ``` [Détecteur] --> (Entrée CMSI) --> [CMSI] --> (Sortie commande) --> [DSC/DCMR/DCm] --> (Signal 24V CC) --> [DAC] --> (Puissance adaptée) --> [DAS] --> (Action de sécurité) ``` *(Note : remplacer « DCm » par « DCM » dans le schéma ci‑dessus.)* ### 5. Exemple de mise en service d’un rideau d’eau **Données** : - Débit requis : 150 L/min à 6 bar. - Électrovanne : bobine 24 V CC, puissance 18 W, courant nominal 0,75 A. - DAC choisi : relais de puissance 24 V CC/230 V CA, capacité 10 A (marge). **Étapes** : 1. Vérifier la continuité de la bobine (mesure ≈ 32 Ω). 2. Alimenter le DAC avec la tension de secours du CMSI (24 V CC, batterie). 3. Programmer le CMSI pour que, en cas de détection de fumée dans la zone A, la sortie DSC n°3 passe à l’état actif pendant 30 s. 4. Relier la sortie DSC n°3 à l’entrée du DAC (optocoupleur). 5. Connecter la sortie du DAC aux bornes de l’électrovanne. 6. Effectuer un test : déclencher manuellement l’alarme → vérifier que l’électrovanne s’ouvre (débit mesuré avec un débitmètre) et se referme après la temporisation. 7. Consigner les résultats dans le registre de maintenance (date, technicien, observations). ### 6. Encadré à retenir > **Un DAC doit être choisi en fonction de la nature de la charge (tension, courant, type de signal) et disposer d’une protection contre les surintensités adaptée.** --- ## Synthèse du chapitre (mini‑fiche de révision) - **CMSI** : centrale logique, auto‑test 24 h, conforme NF S 61‑937, alimente les DSC, DCMR et DCM. - **DSC** : distribution simple d’une entrée vers plusieurs sorties identiques. - **DCMR** : plusieurs relais indépendants, chaque entrée commande un relais. - **DCM** : canaux configurables (temporisation, logique AND/OR, comptage). - **DAC** : adaptateur de puissance (tension, courant, PWM, logique) entre commande basse tension et DAS. - **DAS** : organes exécutifs (porte coupe‑feu, rideau d’eau, extracteur, pompe, déclencheur manuel). - Chaîne de sécurité : Détecteur → CMSI → [DSC, DCMR, DCM] → DAC → DAS → Action. - Normes clés : NF S 61‑937 (CMSI), NF S 61‑940 (DSC, DCMR, DCM), NF S 61‑945 (DAC, DAS), NF C 15‑100 (installation électrique). - Maintenance : test fonctionnel annuel, vérification batterie secours, contrôle des contacts et des bobines, consignation dans le registre de sécurité. --- ## Glossaire (8‑15 termes) > **CMSI** : Centralisateur de Mise en Sécurité Incendie, appareil qui centralise les détections et commande les équipements de mise en sécurité incendie. > **DSC** : Dispositif de Sélection de Commande, module qui duplique une entrée de commande vers plusieurs sorties. > **DCMR** : Dispositif de Commande Multiple à Relais, équipement comportant plusieurs relais commandés indépendamment. > **DCM** : Dispositif de Commande Modulaire, dispositif permettant temporisation et logique combinatoire sur chaque canal. > **DAC** : Dispositif Adaptateur de Commande, interface qui adapte un signal de commande basse tension aux caractéristiques d’une charge de puissance. > **DAS** : Dispositif Actionné de Sécurité, organe final qui réalise l’action de mise en sécurité (fermeture, déclenchement, arrêt, etc.). > **Auto‑test** : procédure interne du CMSI qui vérifie son bon fonctionnement (entrées, sorties, alimentation de secours) généralement toutes les 24 h. > **Batterie de secours** : source d’énergie (souvent plomb‑acide) qui assure le fonctionnement du CMSI en cas de perte du réseau principal. > **Optocoupleur** : composant qui assure l’isolation galvanique entre une entrée logique et une sortie de puissance tout en transmettant le signal. > **Temporisation** : délai programmable entre la réception d’une commande et son exécution effective, souvent utilisé pour éviter les déclenchements intempestifs. > **Logique combinatoire** : combinaison d’opérations booléennes (AND, OR, NOT) appliquée aux entrées pour déterminer l’état de sortie. > **Contact sec** : sortie qui ne fournit pas de tension, mais simplement ouvre ou ferme un circuit externe. > **Relais de puissance** : dispositif électromagnétique permettant de commuter des courants élevés (several amperes) à partir d’une commande basse tension. > **VFD (Variateur de Fréquence)** : appareil qui fait varier la vitesse d’un moteur asynchrone en modifiant la fréquence et la tension d’alimentation. --- ## Exercices d’application corrigés ### Exercice 1 – Dimensionnement de la batterie de secours d’un CMSI **Données** : - Courant de veille du CMSI : 120 mA. - Lors d’une alarme, le CMSI consomme 450 mA pendant une durée maximale de 20 s. - On souhaite garantir une autonomie de 6 h en cas de panne du secteur. - La batterie de secours est une batterie plomb‑acide de 24 V. **Consigne** : Calculer la capacité minimale (en Ah) de la batterie, puis choisir la batterie standard la plus proche (multiple de 2 Ah). **Corrigé** : 1. Courant moyen pendant une alarme (supposons une alarme par heure) : \[ I_{alarme}=0,450\;A \times \frac{20\;s}{3600\;s}=0,0025\;A \] 2. Courant moyen total : \[ I_{tot}=0,120\;A + 0,0025\;A = 0,1225\;A \] 3. Capacité nécessaire pour 6 h : \[ C = I_{tot} \times t = 0,1225\;A \times 6\;h = 0,735\;Ah \] 4. On applique un coefficient de sécurité de 1,25 (usure, température) : \[ C_{sec}=0,735 \times 1,25 = 0,918\;Ah \] 5. La batterie standard la plus proche est **2 Ah** (multiple de 2 Ah). **Réponse** : Une batterie de 24 V / 2 Ah assure largement l’autonomie requise. --- ### Exercice 2 – Schéma de commande d’une porte coupe‑feu motorisée **Données** : - Une porte coupe‑feu est actionnée par un moteur 24 V CC, consommation nominale 2 A, couple suffisant pour fermer la porte en 4 s. - Le CMSI zone 2 doit déclencher la fermeture dès la détection de chaleur dans le couloir attenant. - On dispose d’un DCMR à 4 relais (chacun 24 V CC/230 V CA, 5 A) et d’un DAC relais (contact sec 24 V CC, capacité 10 A). **Consigne** : Dessiner le schéma fonctionnel (texte) indiquant les connexions entre le CMSI, le DCMR, le DAC et le moteur. Préciser les réglages nécessaires (temporisation, type de contact). **Corrigé** : 1. **Entrée CMSI** : la sortie de détection de chaleur du CMSI (zone 2) est connectée à l’entrée 1 du DCMR. 2. **DCMR** : le relais 1 du DCMR est configuré en mode *monostable* avec une temporisation de 0 s (activation immédiate) et un temps de maintien de 4 s (pour garantir la fermeture complète). La bobine du relais est alimentée par la tension de secours du CMSI (24 V CC). Le contact du relais (NO) est relié à l’entrée du DAC. 3. **DAC relais** : l’entrée du DAC reçoit le signal du contact du relais 1. Le DAC comporte un relais de puissance dont le contact NO est destiné à alimenter le moteur. La bobine du DAC est également alimentée par la 24 V CC de secours. 4. **Moteur** : les deux bornes du moteur sont reliées au contact NO du DAC. Lorsque le contact se ferme, le moteur reçoit 24 V CC et tourne pendant la durée où le contact reste fermé (4 s). 5. **Protection** : placer un fusible de 2,5 A en série avec le moteur pour protéger contre les surintensités. 6. **Retour d’état** : un contact auxiliaire du moteur (ou un fin de course) peut être relié à une entrée de surveillance du CMSI pour vérifier que la porte est bien fermée (retour d’information). **Schéma texte** : ``` [CMSI] --(sortie détection chaleur)--> [Entrée 1 du DCMR] [DCMR] Relais 1 (NO) --(contact)--> [Entrée du DAC] [DAC] Contact NO du relais puissance --(contact)--> [+24V du moteur] [-24V du moteur] (commun avec -24V d'alimentation) [Fusible 2,5A] en série avec le moteur [Fin de course porte] --> [Entrée surveillance du CMSI] ``` --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de bonne pratique / sécurité | |----|------------------|-------------|------------------------------------| | 1 | **Oublier de relier la batterie de secours au CMSI** | En cas de coupure secteur, le CMSI s’arrête → aucune alarme ni mise en sécurité. | Vérifier systématiquement la continuité de la connexion batterie avant la mise sous tension ; effectuer un test de coupure secteur lors de la mise en service. | | 2 | **Utiliser un DAC dont la puissance nominale est inférieure à la charge** | Surchauffe, déclenchement du fusible, détérioration du DAC, risque d’incendie dans le tableau. | Toujours choisir un DAC avec une marge de courant d’au moins 20 % au-dessus du courant nominal de la charge ; consulter la fiche technique du fabricant. | | 3 | **Programmer une temporisation trop courte sur un DCM pour une porte coupe‑feu** | La porte ne ferme pas complètement avant que l’alimentation soit coupée → compartimentage inefficace. | Respecter les temps de fermeture spécifiés par le fabricant de la porte (souvent 3‑5 s) ; réaliser un essai à blanc avant la validation finale. | | 4 | **Négliger l’isolement optocoupleur entre entrée logique et sortie puissance** | Retour de bruit ou de tension élevée vers le CMSI → endommagement de la carte logique, faux déclenchements. | Utiliser systématiquement des optocoupleurs ou des transformateurs d’isolement pour toutes les interfaces CMSI → DSC/DCMR/DCm. | | 5 | **Ne pas consigner les résultats des tests périodiques** | Impossibilité de prouver la conformité lors d’un contrôle réglementaire ; difficulté à tracer l’historique de maintenance. | Après chaque test (mensuel, annuel), remplir le registre de sécurité avec date, technicien, observations et signature ; conserver le registre pendant au moins 5 ans. | | 6 | **Installer des câbles de commande trop fins (ex. 0,5 mm²) pour des courants de commande > 0,5 A** | Chute de tension importante, mauvais fonctionnement des relais, déclenchement intempestif. | Respecter la section minimale définie par la NF C 15‑100 pour le courant de commande (généralement 1,5 mm² pour ≤ 2 A). | --- *Fin du cours.*