En général, l’automate programmable industriel (API) est probablement l’un des éléments de régulation et d’automatisation le plus largement utilisé. L’indice vient vraiment du nom PLC (en anglais Programmable Logic Controller) pour contrôleur logique programmable. C’est le fait qu’il soit programmable qui le rend si polyvalent dans son application. Les automates intègrent un processeur, une mémoire pour stocker la programmation et d’autres données et modules d’entrée et de sortie. Il est généralement programmé via un PC et il existe un certain nombre de langages industriels standards (CEI 61131-3) qui peuvent être utilisés.
Un régulateur PID est différent d’un PLC (API). Il nécessite toujours des entrées et des sorties pour recevoir des informations du process et renvoyer des signaux pour le piloter, mais il contient des algorithmes spécialisés conçus pour contrôler un process avec une ou plusieurs boucles de régulation. Le terme ‘PID’ se rapporte à la régulation « Proportionnelle, Intégrale, Dérivée ».
Une brève explication du fonctionnement de la régulation PID …
Une boucle de régulation vise à amener un process à une valeur souhaitée (point de consigne). Cela peut être aussi simple qu’un gradateur connecté à une ampoule. Il s’agit d’un exemple de régulation en « boucle ouverte » – dans lequel l’opérateur doit contrôler ce qui se passe. La régulation en boucle fermée fournit une rétroaction au système de contrôle afin que les modifications du process puissent être apportées automatiquement. Poursuivant notre thème des ampoules, cela nécessiterait qu’un capteur de lumière soit installé dans la boucle de sorte qu’à mesure qu’une pièce devenait plus sombre, le courant vers l’ampoule augmenterait, de sorte que l’ampoule deviendrait plus lumineuse. Le « point de consigne » dans cet exemple serait le niveau de lumière souhaité dans la pièce.
La régulation PID est utilisée lorsque des niveaux de précision de contrôle plus élevés sont requis. Il combine trois termes de régulation pour donner une seule sortie pour piloter le point de consigne. La bande proportionnelle donne une sortie proportionnelle à l’erreur (la différence entre le point de consigne et la valeur de process réelle). Le régulateeur est réglé avec une plage de bande proportionnelle qui vise à amener la valeur de process au point de consigne dans les plus brefs délais sans oscillations prolongées autour du point de consigne. Si la bande est réglée trop large, la pleine puissance sera supprimée alors qu’il y a encore une grande erreur et le point de consigne ne sera pas atteint. Si la bande est trop étroite, l’alimentation sera laissée jusqu’à ce que la valeur de process soit très proche du point de consigne et il y aura un « dépassement » significatif. Alors qu’il essaie de se redresser, la bande étroite provoquera l’activation et la désactivation de l’alimentation, ce qui provoquera des oscillations autour du point de consigne qui prendront beaucoup de temps à se stabiliser – si, en effet, elles le font jamais.
La régulation proportionnelle ne donne à l’opérateur aucune option pour augmenter la demande de puissance si le point de consigne ne peut pas être atteint. Il y a toujours des pertes dans une boucle de régulation. En termes simples, pensez à votre maison et si elle est parfaitement isolée, par exemple. Si les pertes d’un système compensent la régulation proportionnelle, le procédé n’atteindra jamais sa consigne. Dans de tels cas, plus de puissance doit être introduite. Pour résoudre ce problème potentiel, le contrôle intégral détermine la réaction du contrôle en fonction de la somme des erreurs récentes pour combler les lacunes.
La régulation proportionnelle – intégrale (PI) réagit aux changements observés par le régulateur de process et, en tant que tel, est rétrospectif. La régulation dérivée détermine la réaction de la régulation en fonction de la vitesse à laquelle l’erreur a changé et anticipe ainsi les exigences de régulation. Ce terme de l’algorithme de régulation est conçu pour réduire le dépassement et le sous-dépassement du point de consigne. Il aide à améliorer la stabilité et à gérer les changements soudains du process ; comme un brusque changement de température dû à l’ouverture d’une porte, par exemple.
Avez-vous besoin d’une régulation PID ?
Une régulation telle que celle fournie par les algorithmes de régulation Eurotherm peut répondre à toutes sortes de besoins de régulation différents. Bien sûr, les régulateurs peuvent gérer une régulation simple et offrir des performances fiables et assurées qui optimiseront et maximiseront les performances globales du process. La différence avec la régulation Eurotherm est mise en évidence dans un certain nombre de domaines différents. Les algorithmes de réglage automatique Eurotherm (le réglage automatique vous aide à régler votre procédé et à obtenir des paramètres de termes proportionnels, intégraux et dérivés optimaux) permettent d’économiser du temps et de l’argent. Les avantages des performances de la régulation elle-même signifient une stabilité et une répétabilité accrues du procédé. La régulation Eurotherm est particulièrement avantageuse dans les applications de régulation hautement réglementées ou sophistiquées.
Outre une régulation PID de premier ordre, Eurotherm s’assure que les appareils qu’il propose répondent aux autres besoins des applications et de l’industrie. Dans l’industrie aéronautique par exemple, les entrées/sorties doivent atteindre un certain niveau de précision et de sensibilité pour répondre aux besoins précis de traitement thermique et aux niveaux de qualité exigés par cette industrie. De nombreux process plus sophistiqués n’ont pas non plus une seule exigence de point de consigne. Ils nécessitent un point de consigne qui change dans le temps – un profil de point de consigne. Des outils de programmation de points de consigne flexibles sont nécessaires pour répondre à ces besoins sans frais généraux d’ingénierie importants.
Une régulation stable et précise offre de nombreux avantages. Correctement appliqué, une bonne régulation a un impact important sur la rentabilité d’une usine. Cela réduira les temps de traitement, améliorera la qualité des produits, réduira les coûts associés aux rebuts et optimisera la consommation d’énergie.
Enregistrement sécurisé des données
Parallèlement à une bonne régulation, de nombreuses industries exigent également des enregistrements d’un process. Auparavant, cela se faisait à l’aide d’enregistreurs à papier. Les opérateurs prenaient périodiquement le dossier papier de l’enregistreur et le stockaient selon les besoins, soit avec un lot de marchandises, soit dans une archive. Les enregistreurs graphiques à papier ont été remplacés il y a quelque temps par des enregistreurs graphiques sans papier. Ceux-ci fournissaient des enregistrements électroniques sécurisés qui pouvaient être archivés sur des clés USB, des supports électroniques amovibles ou sur le réseau. Cette progression naturelle signifie que le stockage et la recherche d’archives de données sont devenus beaucoup plus efficaces. Aujourd’hui, il n’est pas rare que l’enregistrement des données soit effectué par l’unité de régulation. Encore une fois, cependant, la sécurité et l’exactitude de ces enregistrements sont vitales pour certaines industries et tous les enregistrements ou stratégies d’enregistrement ne sont pas égaux ! S’assurer que les dossiers sont complets et sécurisés nécessite une conception soignée et une compréhension des réglementations qui autorisent l’utilisation des dossiers électroniques.
API ou régulateur PID ?
Pour certaines industries où la précision et la sécurité sont primordiales, des connaissances et des algorithmes PID spécialisés sont nécessaires. Des fonctionnalités telles que des programmateurs de points de consigne flexibles et des algorithmes de réglage automatique aident à garder le contrôle des budgets d’ingénierie. Les API, cependant, offrent une plus grande flexibilité et liberté de programmation pour répondre à des besoins d’application plus larges. Les langages de programmation utilisés sont également souvent familiers car la technologie est utilisée dans de nombreux domaines différents de l’usine.
So why not have both? The E+PLC range from Eurotherm by Schneider Electric takes the best of both worlds. It integrates proven, well-accepted Eurotherm control algorithms into a PLC platform that uses standard IEC programming languages. Engineering costs are optimized through the use of standard function blocks, re-usable engineering, flexible communications options and ready, integrated visualisation with automated tag resolution. It offers users auto-tuned PID response that gives faster control without overshoot or oscillation and tighter, more stable control without the need for manual intervention. High resolution I/O and secure recording based on decades of expertise in this area provide a route to further lower engineering costs and obtain easier regulatory compliance.
Alors pourquoi ne pas avoir les deux ? La gamme E+PLC d’Eurotherm by Schneider Electric réunit le meilleur des deux mondes. Il intègre des algorithmes de contrôle Eurotherm éprouvés et bien acceptés dans une plateforme API qui utilise des langages de programmation CEI standard. Les coûts d’ingénierie sont optimisés grâce à l’utilisation de blocs fonctionnels standard, d’une ingénierie réutilisable, d’options de communication flexibles et d’une visualisation intégrée prête à l’emploi avec résolution de balises automatisée. Il offre aux utilisateurs une réponse PID auto-réglée qui donne un contrôle plus rapide sans dépassement ni oscillation et un contrôle plus serré et plus stable sans nécessiter d’intervention manuelle. Les E/S haute résolution et l’enregistrement sécurisé basés sur des décennies d’expertise dans ce domaine permettent de réduire davantage les coûts d’ingénierie et d’obtenir une conformité réglementaire plus facile.
