[PDF] Régulation Industrielle Structures des correcteurs PID . Structures

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Edition2019PatrickGATT©

Régulation Industrielle

BTSCIRA-LycéeRouvière

http://cira83.com

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SOMMAIRE

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Edition2019PatrickGATT©

1. Généralités

1.1. Définitions

Ø Larégulationregroupel' ensembledestechniquesutiliséesvisant àcont rôlerdansunprocédé

industrielunegrandeurphysique.

Ø Onappellegrandeurphysique,toutepropriétéquipeutêtremesuréeoucalculée.(Wikipédia)

Ø Lagrandeurréglée,c'estlagrandeurphysiquequel'ondésirecontrôler.Elledonnesonnomàla

régulation. Ø Laconsigne:C'estlavaleurquedoitprendrelagrandeurréglée.

Ø Lagrandeurréglanteestlagrande urphy siqueduprocédéquiaétéchoisie pourcontrôlerla

Ø Lesgrandeursperturbatricessontlesgrandeursphysiquesquiinfluencentlagrandeurréglée.Elles Ø L'organederéglageestl'élémentduprocédéquimodifielagrandeurréglante.

1.2. Influencedelarégulation

1.2.1. Baisseducoûtdelatransformation

1.2.2. Baisseducoûtdel'installationetgaindetemps

Bonne régulationMauvaise régulation0%10%20%30%40%-3-2-10+1+2+3

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1.2.3. Exempleindustriel

1.3. RégulationouAsservissement

Ø Dansunerégulation,ons'attacheraàmaintenirconstantelagrandeurrégléed'unprocédésoumisà

desperturbations. Ø Dansunasservissement,lagrandeurrégléedevrasuivrelesvariationsdelaconsigne.

1.4. Lesservomécanismes

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1.5. Principedefonctionnement

Pourréguler,ilfaut:

Ø Mesurerlagrandeurrégléeavecuncapteur.

Ø Réfléchirsurl'attitudeàsuivre:c'estlafonctiondurégulateur.Lerégulateurcomparelagrandeur

Ø Agirsurlagrandeurréglanteparl'intermédiaired'unorganederéglage.

1.6. Fonctionnementenboucleouverte(Manuel)

n'estpasunerégulation.

1.7. Fonctionnementenbouclefermée(Automatique)

RéfléchirAgirGénérerMesurer + CommuniquerGrandeurRéglanteGrandeur mesuréeConsigneCapteur + TransmetteurActionneurRégulateurPerturbation(s)GrandeurrégléeCommandeProcédéPerturbationZCommandeYGrandeur régléeXPROCÉDÉPerturbationZCommandeYGrandeur régléeXPROCÉDÉRÉGULATEURMesureXConsigneW

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2. Schémasdereprésentation

2.1. SchémaTI

2.1.1. Principe

processusindust riels.Lesinstrumentsutiliséssont représentéspar descerclesentourantdeslettres

2.1.2. Exemple

TerminaleSTLR´egulation

Tableau1-Lettrespourlesch´emaTI

Premi`erelettreLessuivantes

PressionPIndicateurI

Temp´eratureTTransmetteurT

NiveauLEnregistreurR

D´ebitFR´egulateurC

AnalyseACapteurE

PTFIC

Grandeur régléeFonctions

Transmetteur

de

Pression

Régulateur

Indicateur

de

Débit

4.2. Régulation de niveau

4.2.1.Régulation en cascade (0,5 pt)

Le régulateur esclave FC1 permet de prendre en compte la perturbation pression différentielle X4 avant que

celle-ci n'intervienne sur le niveau.

4.2.2.Structure du régulateur LC2 (1 pt)

En boucle ouverte : T2(p)=C2(p)F1(p)H2(p)

en boucle fermée : F2(p)= F2(p)

1+F2(p)

1 !2p

On calcule le correcteur : C2(p)=

T2(p)

F1(p)H2(p)

p(1+!p) 2 pk2 1+!p 2 k2 identifié à : C2(p)=A(1+T d p) structure d'un régulateur PD série : A= 1 2 k 2 T d

5.REGULATION DE TENDANCE ( 3 points )

5.1.Schéma Tl (0,5 pt)

FY 3 FY 2 FC 1 FT 1 LC 2 LT 2 FT 3

Vapeur

Eau X3 X2 Y2 X1 Y1 W1

Ballon

5/6 8 PTPCTransmetteurde PressionRégulateurde PressionMesurede PressionTerminaleSTLR´egulation

Tableau1-Lettrespourlesch´emaTI

Premi`erelettreLessuivantes

PressionPIndicateurI

Temp´eratureTTransmetteurT

NiveauLEnregistreurR

D´ebitFR´egulateurC

AnalyseACapteurE

PTFIC

Grandeur régléeFonctions

Transmetteur

de

Pression

Régulateur

Indicateur

de

Débit

4.2. Régulation de niveau

4.2.1.Régulation en cascade (0,5 pt)

Le régulateur esclave FC1 permet de prendre en compte la perturbation pression différentielle X4 avant que

celle-ci n'intervienne sur le niveau.

4.2.2.Structure du régulateur LC2 (1 pt)

En boucle ouverte : T2(p)=C2(p)F1(p)H2(p)

en boucle fermée : F2(p)= F2(p)

1+F2(p)

1 !2p

On calcule le correcteur : C2(p)=

T2(p)

F1(p)H2(p)

p(1+!p) 2 pk2 1+!p 2 k2 identifié à : C2(p)=A(1+T d p) structure d'un régulateur PD série : A= 1 2 k 2 T d

5.REGULATION DE TENDANCE ( 3 points )

5.1.Schéma Tl (0,5 pt)

FY 3 FY 2 FC 1 FT 1 LC 2 LT 2 FT 3

Vapeur

Eau X3 X2 Y2 X1 Y1 W1

Ballon

5/6 8

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2.1.3. Significationdeslettres

GrandeurphysiqueFonctionComplément

AAnalyseAlarme

BCombustion(Flamme)

CConductivité(ouautre)Régulateur

DMasseVolumique(ouautre)Différence

ETensionÉlémentprimaire

FDébitProportion

G(libre)àglace

H

Commandemanuelle

Haut-HH=Trèshaut

ICourantélectriqueIndicateur

JPuissance

KTemps

L

NiveauVoyantlumineux

Bas-LL=Trèsbas

MHumidité(ouautre)

NViscosité(ouautre)

O(libre)

PPression

QQuantitéTotaliseur

RRayonnementEnregistreur

SVitesseCommutateur

TTempératureTransmetteur

UVariablesmultiples

VVibrationsVannes

WMasseouForcePuitsthermométrique

X(libre)

YÉvénementRelaidecalcul

ZPosition

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2.1.4. Lessymboles

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2.2. Schémafonctionnel

Ø Deslignesdeparcoursd'unegrandeurphysique.Ceslignereprésenteleparcoursd'unegrandeur physiquedelabouclederégulation:

Ø Desblocsquireprésententunouplusieursélémentsdelachaînederégulationquiassurelarelation

Ø Lessomm ateursoucomparateurs,quiperm ettent l'additionoulasoustractiondeg randeurs physiques:

2.3. Représentationfonctionnelled'unebouclederégulation

Grandeur physique Hes++e1e2e1+e2+-e1e2e1-e2CH1H2MPerturbationZCorrecteurOrgane de réglageCapteurConsigneWMesureXGrandeur régléeXYPROCÉDÉRÉGULATEUR

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Exemple:unerégulationdepression:

SchémaTI

Schémafonctionnel

Élémentsdelarégulation:

Ø Grandeurréglée:mesuredelapressiondansleréservoir➄; Ø Grandeurréglante:débitd'entrée➂ ;

Ø Perturbation:débitdesortie➁;

Ø Organederéglage:vannederégulation➇ ;

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3. Caractéristiquesstatiquesetdynamiquesd'unsystème

3.1. Stabilité

3.1.1. Systèmestable

variationfiniedelagrandeurrégléeS.

Exempledeprocédé:

Ø Grandeurréglée:températured'unepièce;

Ø Grandeurréglante:puissanceduradiateur.

3.1.2. Systèmeinstable

delagrandeurréglées.

3.1.3. Systèmeintégrateur

procédéintégrateurestinstable.

Exempledeprocédé:

Ø Grandeurréglée:niveau;

Ø Grandeurréglante:débitd'alimentation.

3.2. Régimetransitoire-Régimepermanent

HSystèmetempstempseessEchelonRéponse indicielleHSystèmetempstempseessHSystèmetempstempseesstempsRégime transitoireRégime permanentRégime permanent

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3.3. Caractéristiquesstatiquesd'unsystème

3.3.1. Courbecaractéristique

d'entréee:s=f(e).

3.3.2. Gainstatique

3.3.3. Erreurstatique

s permanent.

3.3.4. Linéarité

deseffetsdechaqueexcitation.

3.4. Caractéristiquesdynamiques

3.4.1. Tempsderéponse

Pression en mbarPuissance en kWCourant en mAVitesse en km/hTempst0Consignegrandeur régléet1100%105%95%

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3.4.2. Dépassement

4. Lesrégulateurs

4.1. Structuredeprinciped'unrégulateur

Ø LerégulateurcomparelamesureXetlaconsigneWpourgénérerlesignaldecommandeY. Ø LamesureX,imagedelagrandeurrégléeprovenantd'uncapteurettransmetteur,esttransmisesous Ø LaconsigneWquipeut-êtreinterne(fournieenlocalparl'opérateur)ouexterne; Ø L'affichagesefaiten%pourlacommandeYetgénéralementenunitésphysiquespourlaconsigneW etlamesureX. Ø Quandunrégulateurestenfonctionnementautomatique,sasortiedépenddelamesureetdela

TempsConsignegrandeur réglée100%114%RégulateurAffichage888888888888Mesure XCorrecteurConsigneWRéglagesAuto / ManuCommande Y+-

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4.2. Choixdusensd'actiond'unrégulateur

4.2.1. Définition

4.2.2. Règledestabilité

doittendreàlafairediminuer.

4.2.3. Miseenoeuvrepratique

Ø Mettrelerégulateurenfonctionnementmanuel;

Ø Augmenterlasortiecommandedurégulateur;

Ø Silamesureaugmente,mettrelerégulateurensensinverse; Ø Silamesurediminue,mettrelerégulateurensensdirect.

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4.3. Raccordementsélectriques

4.3.1. Letransmetteur

Ø Lestransmetteurs4fils(actifs)quidisposentd'unealimentationetquifournissentlecourantI.Leur Ø Lestransmetteurs3fils(actifs)sontdestransmetteur4fils,aveclesentréesmoinsreliées. Ø Lestransmetteurs2fils(passif)quinedisposentpasd'unealimentationetquicontrôlelecourantI fourniparunealimentationexterne.

4.3.2. Schémadeprinciped'uneboucledecourant

Uneboucle4-20mAestcomposée:

Ø D'ungénérateur,quifournitlecourantélectrique; Ø Derécepteurs,quimesurentlecourantélectriquequilestraverse.

Remarque:

Ø Lecourantsortparlaborne+dugénérateur;

Ø Lecourantentreparlaborne+desrécepteurs.

4.3.3. Générateurourécepteur?

RécepteurGénérateur

Transmetteur2filsTransmetteur4fils

OrganederéglageAlimentation

EnregistreurSortiecommanderégulateur

4.3.4. Miseenoeuvrepratique

régulation. Ø Pourchaqueboucle,fairelalistedel'instrumentationmiseenoeuvre. Ø Danschaqueliste,déterminerl'uniqueélémentgénérateur. Ø Relierle(+)dugénérateurau(+)d'unrécepteuravecunfilrouge. Ø Relierle(-)dugénérateurau(-)d'unrécepteuravecunfilnoir.

Ø Sipossible,relierles(+)disponiblesdesrécepteurs,aux(-)disponiblesd'autresrécepteursavecunfil

bleu.

TransmetteurEntréeSortie4-20 mA24 V+++TransmetteurEntréeSortie4-20 mA24 V+++Transmetteur4-20 mAAlimentation++

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4.3.5. Schémadecâblaged'unebouclederégulationdedébit

4.3.6. Astucedecalcul

XYRégulateurTransmetteurVanne de réglageAlimentation 24V420 mAiXminXmaxxi-4x-Xmin=20-4Xmax-Xmin

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5. RégulationToutOuRien

5.1. Actioncontinue-Actiondiscontinue

Ø Uneactioncontinueavecunesortiedurégulateurpeutprendretouteslesvaleurscomprisesentre0 et100%. Ø Uneactiondiscontinue,danslaquellelasortieYdurégulateurneprendquedeuxvaleurs.Onappelle

5.2. Présentation

Lefonc tionnementTORsecaractérisepardeuxéta ts possiblespourla commande.Cel uiquicorrespondàla desorganesderéglages.

Ø LaconsigneW,fournieenunitédemesure;

Ø Leseuil DIFF,donnégénéral ementen%dela consigne.

5.3. Fonctionnement

Lagrandeurrég léeoscilleaut ourdupointdefonc tionnement.Àchaquedépassementdes seuilsde l'erreurεpeutdépasserleseuilDIFF. d'instabilitéentretenue.

5.4. Influenceduparamètreseuil

Y100%0%Action continueY100%0%Action discontinuequotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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