Chapitre 2-Technologie Et Réglage Des Régulateur

2012/2013 LA REGULATION INDUSTRIELLE

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2. TECHNOLOGIE ET REGLAGE DES REGULATEURS

1. Constitution dune boucle simple de rgulation

AUTO AUTO

Oprateur ou signal dun rgulateur

PROCEDE

Organe de rglage Organe correcteur

Grandeur rgle Grandeur rgule

Grandeur de rglage Grandeur rglante

Grandeur correctrice

PARTIE OPRATIVE

PARTIE COMMANDE

Actions correctrices P . I . D

Mesure (X)

Consigne

Ci / Ce

Signal

( Y )

Ecart ( e )

RGULATEUR

AUTO

MANU

Commande

Oprateur

CAPTEUR ANALOGIQUE

( lment primaire )

Signal de sortie Du capteur

CONVERTISSEUR

Transmetteur

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2. Dfinition:

Un rgulateur est un mcanisme automatique qui labore un signal de commande en fonction de lcart de

rglage selon un algorithme donn = (( )).

3. Les diffrentes parties d'un rgulateur


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3.1. Les diffrentes parties d'un rgulateur

Le schma prcdant montre la constitution interne dun rgulateur quelle que soit la technologie, on distingue :

Les signaux:

1) M : mesure, elle provient du transmetteur (grandeur rgler), elle est normalise (4 -20 mA ou bien 10mA-50mA, 0,2 -1bar ou bien de 3 15 PSI)

2) C : Consigne externe (elle provient dun instrument extrieur) ou interne. 3) U : Sortie du rgulateur, signal de commande, qui actionne lorgane de rglage (vanne) (4 - 20 mA, 0,2 -1 bar)

Exemple : un transmetteur de niveau, install sous un rservoir, dlivre 4 m pour un niveau mesur de 1 m et 20 mA pour un niveau de 2 m. on dfinit alors pour la mesure du rgulateur : 1 m pour 0% dchelle de mesure et 2 m pour 100% de lchelle. Aprs une consultation du rservoir on a constat que le niveau qui doit tre mesur est de 1.80m. Dans ce cas l quelle doit avoir la sortie du transmetteur comme valeur.

Les blocs : 4) Gnrateur de consigne. 5) Module PID : en automatique, la sortie de ce bloc est celle du rgulateur. La position automatique correspond au fonctionnement du rgulateur. 6) Limiteur de sortie : limite le signal de sortie, en position automatique, des valeurs hautes et basses prdtermines. 7) Commande manuelle : gnrateur de signal pour piloter manuellement la vanne.

Les rglages : 9) rglage de consigne interne. 10) Rglage des actions PID. 11) Rglage des limites hautes et basses. 12) Rglage de la sortie du rgulateur en position manuelle.


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Les slecteurs : 13) Slecteur de consigne interne ou externe. 14) Slection du sens daction du rgulateur. 15) slecteur de fonctionnement automatique ou manuel.

Les indicateurs : 16) Indicateur de consigne. 17) Indicateur de mesure. 18) Indicateur dcart mesure/consigne. 19) Indicateur de sortie.

MESURE

M PV (PROCESS VARIABLE)

X

SORTIE

S OUT ou OUT PUT

Y

CONSIGNE

C SP (set point)

W

ECART (Mesure-consigne) E (erreurs)

CONSIGNE INTERNE / EXTERNE

INT / EX CI / CE

L (locale) / D (distance) L (local) / R (remote)

CONSIGNE SUIVEUSE (de mesure)

TRACKING PVT (PROCESS VARIABLE TRACKING)

Action DIRECTE / INVERSE

(+) / (-) D / I

INC (increase) / DEC (decrease)

MANUEL / AUTOMATIQUE M / A

MANUAL / AUTO MAN / AUT

LIMITES HAUTES / BASSES O.L / O.H L.B / L.H


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4. Classification des rgulateurs Les rgulateurs sont classs de la manire suivante :

Selon la nature de lnergie quils utilisent Pneumatique: sortie 0.2 1 bar. Ils sont utiliss dans lindustrie chimique du gaz, ne

prsentent pas de danger dexplosion, de moins au moins utiliss car lents et encombrants. Les rgulateurs pneumatique, toujours prsents sur le march, ont un aspect similaire et avec des possibilits identiques celles des rgulateurs lectroniques. Les signaux dentre et de sortie, sont des pressions dair modules, dont lchelle est gnralement 0.2 1 bar. La consigne externe est souvent en option.

Electronique : sortie 4-20 mA utilisent des signaux analogiques base damplificateurs oprationnels. Ces rgulateurs utilisent une lectronique analogique, base damplificateurs oprationnels, ils cdent le pas la technologie numrique, mais sont encore nombreux dans lindustrie.

Numrique: Sortie sous forme numrique. La technologie numrique permet davoir une grande souplesse : opration arithmtique, auto ajustage des coefficients, possibilit d'mettre ou de recevoir des donnes. La diffrence fondamentale dans la prsentation de ces rgulateurs est un clavier oprateur, intgr ou indpendant (micro console), permettant dmettre ou de recevoir des donnes. La technologie numrique permet avec une grande souplesse, une extension des possibilits du rgulateur :

Possibilit davoir plusieurs entres. Choix du signal dentre (courant, tension, frquence, couple thermolectrique, sonde

platine,). Traitement du signal dentre (extraction de racine carr, filtrage, linarisation,) Mise lchelle (valeur et format) des indicateurs. Choix du type dalarme, soit sur la mesure, soit sur lcart, Affichage prcis des donnes telles quactions, limites, Equilibrages automatiques Choix du mode de drive, soit sur la mesure soit sur lcart, Consigne suiveuse (tracking), en position manuelle, la consigne suit la mesure.

La technologie numrique permet, dans certains cas, au rgulateur de calculer lui-mme, les actions afficher, on distingue :

Les rgulateurs auto rglant qui calculent les actions PID un point de fonctionnement donn, et ce partir dune intervention humaine.


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Les rgulateurs auto-adaptatifs qui calculent et ajustent en permanence les paramtres de leur algorithme (PID ou autre) en fonction de lvolution du procd.

Une liaison numrique est prvue, permettant de relier et de faire communiquer le rgulateur avec dautres instruments tels que : superviseur, calculateur ou autres rgulateurs.

Selon le type daction Rgulateur P

Rgulateur PI

Rgulateur PD

Rgulateur PID

Tout ou rien

Selon le sens daction: le sens daction est inversible et est choisi en fonction de celui de la vanne. Le sens de celle ci est fix en fonction des conditions de scurit. Ainsi par exemple, une vanne de rglage dun gaz combustible doit tre ferme par manque dair.

Direct - laugmentation de la mesure provoque laugmentation de la commande.

Inverse- laugmentation de la mesure provoque la diminution de la commande. Un procd est direct, quand sa sortie varie dans le mme sens que son entre. Dans le cas contraire, le procd est dit inverse. Dans un rgulateur, la mesure X est considre comme une entre.

Si le procd est direct : Il faut mettre le sens daction du rgulateur sur inverse :

Si le procd est inverse : Il faut mettre le sens daction du rgulateur sur directe :

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En pratique :

mettre le rgulateur en manuel ; augmenter la sortie comm

si la mesure augmente, mettre le rgulateur en sens inverse ; si la mesure diminue, mettre le rgulateur en sens

5. STRUCTURE DUN SYSTEME NUMERIQUE DE CONTROLE COMMANDE

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mettre le rgulateur en manuel ; augmenter la sortie commande du rgulateur ; si la mesure augmente, mettre le rgulateur en sens inverse ; si la mesure diminue, mettre le rgulateur en sens

STRUCTURE DUN SYSTEME NUMERIQUE DE CONTROLE COMMANDE

LA REGULATION INDUSTRIELLE

STRUCTURE DUN SYSTEME NUMERIQUE DE CONTROLE COMMANDE

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Exercice : sens daction

Pour chaque procd ci-dessous (figure 1, 2, 3, 4, 5, 6), dterminer le sens daction du rgulateur en justifiant la rponse. Les procds sont reprsents par des schmas de Tuyauterie et Instrumentation (TI) selon la norme AFNOR : E04-203-01. On rappelle la signification de chaque siappareils :

LT, FT, TT : Transmetteur de niveau LIC, FIC, TIC : Rgulateur (controler) LV, FV, TV : Vanne (valve) de niveau, de dbit, de temprature. LY (I/P) : Relais convertisseur (courant Les transmetteurs et les relais-convertisseurs sont rgls avec un sens daction direct. Pour les actionneurs, on donne les notations recommandes NF : pour Normalement Ferme. NO : pour Normalement Ouverte. Et dautres notations usuelles : FMA : pour Ferme par Manque d OMA : pour Ouverte par Manque d

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(figure 1, 2, 3, 4, 5, 6), dterminer le sens daction du rgulateur en justifiant la rponse. Les procds sont reprsents par des schmas de Tuyauterie et Instrumentation (TI) selon la norme

01. On rappelle la signification de chaque signet inscrit dans les cercles reprsentant les

Transmetteur de niveau (level), de dbit (flow), de temprature (temperature)(controler) Indicateur (indicator) de niveau, de dbit, de temprature.de niveau, de dbit, de temprature.

Relais convertisseur (courant-pression) de la rgulation de niveau.convertisseurs sont rgls avec un sens daction direct.

ne les notations recommandes :

anque dAir ;anque dAir.

TECHNOLOGIE ET REGLAGE DES REGULATEUR

(figure 1, 2, 3, 4, 5, 6), dterminer le sens daction du rgulateur en justifiant la rponse. Les procds sont reprsents par des schmas de Tuyauterie et Instrumentation (TI) selon la norme

gnet inscrit dans les cercles reprsentant les

(temperature).de niveau, de dbit, de temprature.

convertisseurs sont rgls avec un sens daction direct.

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Solutions Procd 1 : Rgulation de niveau Lorsque le signal Y augmente, alors la pression P Le dbit Q1 augmente puis le niveau H A une augmentation de Y correspond une Le Rgulateur LIC doit donc tre rgl avec un sens

Procd 2 : Rgulation de niveau Lorsque le signal Y augmente, alors la pression P augmLe niveau H augmente. La mesure X du transmetteur LT Comme une augmentation de Y conduit une Le Rgulateur LIC doit donc tre rgl avec un sens inverse daction.

Procd 3 : Rgulation de dbit Si on augmente le signal Y, le positionneur ZC qui est de sens inverse daction envoie une diminution de pression P. la vanneFV, rgle OMA, reste ouverte et le dbit Q augmente. La mesure X du dbitmtre FT augmenteDonc la mesure X baisse pour une augmentation de YIl faut un sens direct daction pour le rgulateur FIC.

Procd 4 : Rgulation de densit.Lessai en chaine ouverte parle de lui-mme : laugmentation du signal Y conduit une augmentation de la mesure X. Le sens dvolution du procd 4 est donc directIl faut un sens inverse daction pour le rgulateur de densit (DIC).

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, alors la pression P augmente et la vanne LV tant OMA reste opuis le niveau H augmente. La mesure X du transmetteur LT augmente

A une augmentation de Y correspond une augmentation de X : le procd 1 est donc de sens dvolution Le Rgulateur LIC doit donc tre rgl avec un sens inverse daction.

Lorsque le signal Y augmente, alors la pression P augmente et la vanne LV, qui est NF reste f. La mesure X du transmetteur LT augmente.

Comme une augmentation de Y conduit une augmentation de X, le procd 2 est de sens dvolution direct.Le Rgulateur LIC doit donc tre rgl avec un sens inverse daction.

Si on augmente le signal Y, le positionneur ZC qui est de sens inverse daction envoie une diminution de pression P. la vanneet le dbit Q augmente. La mesure X du dbitmtre FT augmente

X baisse pour une augmentation de Y : le procd 3 est de sens dvolution inverse.daction pour le rgulateur FIC.

: Rgulation de densit. mme : laugmentation du signal Y conduit une augmentation de la mesure X. Le direct.

daction pour le rgulateur de densit (DIC).

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ouverte. e.

: le procd 1 est donc de sens dvolution direct.

reste ferme.

de X, le procd 2 est de sens dvolution direct.

Si on augmente le signal Y, le positionneur ZC qui est de sens inverse daction envoie une diminution de pression P. la vanne et le dbit Q augmente. La mesure X du dbitmtre FT augmente.

: le procd 3 est de sens dvolution inverse.

mme : laugmentation du signal Y conduit une augmentation de la mesure X. Le

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