breg01 - présentation et mise en service du banc de régulation

8/17/2019 BREG01 - Présentation Et Mise en Service Du Banc de Régulation

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Atelier B – Régulation

BREG01 : Présentation et mise en service du banc

de régulation


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1. Présentation du banc de régulation GUNT RT 674

L'appareil d'essai constitue une introduction expérimentale étendue aux principes de base de la

technique de régulation. L’appareil permet une régulation combinée de débit et de niveau. Le niveau

et le débit peuvent être réglés individuellement mais on peut également réaliser une régulation en

cascade. Dans ce cas, le niveau est la grandeur de réglage principale. La régulation de débit sert alors

à l'adaptation optimale de la grandeur réglée à la grandeur pilote (valeur de consigne).

Tous les composants sont montés de manière claire sur un panneau vertical. Le grand schéma de

processus facilite la compréhension. Une pompe véhicule de l'eau d'un réservoir d'alimentation dans

un tronçon de tuyauterie avec rotamètre. De là, l'eau arrive dans le réservoir de niveau transparente.

La mesure de niveau se fait avec un capteur de pression qui est monté dans le fond du réservoir de

niveau. Comme régulateur, on utilise deux régulateurs numériques industriels.

L'organe de régulation du circuit est une électrovanne proportionnelle. Des robinets à tournant

sphérique dans l'évacuation du réservoir et dans le tronçon de tuyauterie permettent de générer des

grandeurs perturbatrices définies.

La grandeur réglée X et la grandeur réglante Y peuvent être prélevées comme signaux analogiques

sur des connecteurs de laboratoire. De la sorte, on peut raccorder des enregistreurs externes tels

qu'un enregistreur ou un oscilloscope.

Comme accessoire, un logiciel de mesure, de commande et de régulation (RT 650.40) est disponible

avec module d'interface (USB). Ceci permet de représenter les principales grandeurs de processus

ainsi que d'exécuter des fonctions de régulation et de commande.

2. Description de l’appareil

Le banc de démonstration pour régulation de débit et de niveau est un appareil destiné aux tâches

de régulation suivantes :

Régulation d’un niveau de remplissage

Régulation d’un débit

Régulation en cascade niveau / débit.

Le fluide utilisé est de l’eau.

La régulation est reprise par deux régulateurs industriels. Ceux-ci sont configurables P, PI, PID.


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2.1 Composants et fonctions de l’appareil

1 : Réservoir d’eau

2 : Pompe (circulateur)

3 : Débitmètre à corps flottant

4 : Vanne de réglage (électrovanne

proportionnelle)

5 : Tableau de commande avec schéma

du processus.

6 : Régulateur de débit.

7 : régulateur de niveau

8 : Robinet de réglage pour le débit

9 : Réservoir gradué.

10 : Capteur de niveau

11 : Robinet de réglage pour

l’évacuation hors du réservoir gradué.

6 7 8

9

10

11

12

3

4

5

16 1817

1213

14

15

12 : Sélecteur de mode de régulation.

13 : Interrupteur de la pompe.

14 : Connecteurs pour le signal de

commande Y2 du régulateur de débit.

15 : Bouton de commutation pour le

signal de commande externe/interne.

Bouton enfoncé (rouge) : signal de

commande externe.

Bouton ressorti (noir) : signal de

commande provenant des régulateurs

(interne).

16 : Connecteurs pour le signal du débit

X2.

17 : Connecteurs pour le signal de

commande Y1 du régulateur de niveau.

18 : Connecteurs pour le signal du

niveau X1.


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Une pompe (2) transporte de l’eau d’un réservoir (1) à travers un système de tuyauterie dans un

réservoir gradué (9). La pompe a une vitesse de rotation fixe et peut être mise en service grâce àl’interrupteur (13).

L’eau travers d’abord un débitmètre à corps flottant (3). La position du corps est saisie de manière

inductive et transmise comme signal normalisé.

L’eau s’écoule à travers une vanne de réglage proportionnelle (4).

A l’aide du robinet de réglage (8), on peut manipuler le débit dans le système réglé. Il sert ainsi à

introduire une grandeur perturbatrice Z1.

La régulation du débit se fait grâce au régulateur industriel (6). Les signaux du capteur (X2) et decommande (Y2) du régulateur peuvent être saisis à l’aide des connecteurs (14) et (16).

Le réservoir gradué est constitué d’un cylindre en plastic transparent. Le réservoir dispose d’une

alimentation depuis la pompe et d’une évacuation vers le réservoir d’eau via un robinet de réglage

(11). Un trop plein débouche directement dans le réservoir d’eau.

Un capteur de pression (10), qui mesure la pression hydrostatique de la colonne d’eau, est utilisé

comme capteur de niveau de remplissage.

A l’aide du robinet d’évacuation (11), on peut régler l’évacuation d’eau hors du réservoir gradué. Ce

robinet peut servir à introduire une grandeur perturbatrice Z2

La régulation de niveau ce fait à l’aide du régulateur (7). Une mesure du signal du capteur X1 et du

signal de commande Y1 du régulateur est possible via les connecteurs (17) et (18).

Le mode de fonctionnement de la régulation peut être déterminé à l’aide du sélecteur (12).

Le banc de régulation peut également être commandé grâce à un signal de commande externe Y,

provenant par exemple du logiciel (RT 650.40), et qui doit être appliqué aux connecteurs Y2 (14). Le

choix de ce mode de régulation se fait via l’interrupteur (15).


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2.2 Régulateurs

Les deux régulateurs universels sont de constitution identique et contiennent chacun un

microprocesseur. Les signaux d’entrée sont traités numériquement et retransformés en grandeursanalogiques avant la sortie.

2.3 Fonctionnement avec le logiciel d’acquisition de mesure RT 650.40

Le banc de démonstration pour régulation de débit et de niveau peut être utilisé avec un programme

d’acquisition des données de mesure et de commande de l’appareil.

Le programme permet de visualiser les signaux de commandes et des capteurs (grandeur réglante et

grandeur réglée). Il peut également générer un signal de commande qui agit directement sur la

vanne de régulation proportionnelle.

En outre, le programme offre la possibilité de collecter, d’afficher et d’enregistrer des données de

mesure.

Le bouton de commutation interne / externe (15) permet de sélectionner si le régulateur ou le

programme doit reprendre la tâche de régulation.

Bouton enfoncé (marque rouge) : signal de commande externe du RT 650.40

Bouton relâché (marque noir) : signal de commande interne provenant du régulateur

Instructions de bases :

PGM : Appel des menu / confirmation d’une sélection

EXIT : Retour au niveau précédent dans le menu / Basculement en

mode automatique/manuel en cas d’actionnement plus de 4s.

: Défilement des paramètres / diminution ou augmentation de

valeurs.


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3. Présentation et utilisation du logiciel

3.1

Introduction

Le logiciel RT 650.40 permet de remplacer le régulateur du banc par un PC équipé du logiciel.

La solution logicielle pour PC comporte un régulateur à deux positions (T.O.R.), un régulateur PID et

offre la possibilité d’établir manuellement des échelons de grandeur réglante. Outre la régulation,

l’évaluation de la réponse à un échelon d’un système réglé peut être effectuée sur PC. L’év aluation

de la réponse à un échelon s’effectue selon la méthode de la tangente au point d’inflexion.

L’outil logiciel peut être également utilisé pour la visualisation et l’enregistrement de données

provenant du banc de régulation.

3.2 Raccordement

Le raccordement se fait via un module d’interface qui comporte :

Un connecteur USB qui doit être relié au PC

Quatre entrées analogiques pouvant être raccordées au banc

Deux sorties analogiques qui pouvant être raccordées au banc.

Le module d’interface doit toujours être relié au PC. Le raccordement des entrées et sorties dépend

de ce que l’on désire réaliser (enregistrement des grandeurs, régulation via le logiciel).

3.3 Fenêtres du logiciel

Fenêtre « schéma de système »

Cette fenêtre représente le processus, indique le type de régulation effectuée et les valeurs des

grandeurs réglantes et réglées.

Ce schéma varie en fonction du type de régulation effectuée. Il nous donne des indications sur le

raccordement du module d’interface.

Il faut toujours veiller à bien sélectionner le modèle « Banc de démonstration pour régulation de

niveau et de débit »


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Fenêtre évolution temporelle

C’est dans cette fenêtre que l’on va retrouver les courbes des grandeurs réglantes et grandeurs

réglées en fonction du temps.

Dans le cas où le logiciel simule le régulateur, c’est dans cette fenêtre que l’on peut modifier les

paramètres de régulation.

ECB D

F

G

IO J HLN

A : Bouton de commutation du signal

B : Valeur de la grandeur réglante

C : Régulateur de débit

D : Régulateur de niveau

E : Valeur de la grandeur réglée

F : Chemin du fichier de mesures

G : Champ de commentaire pour le fichier de mesures

H :

I : Heure actuelle

J : Réglage de l’intervalle de mesure

K : Choix du type d’enregistrement des valeurs

mesurées

L : Numéro d’ordre des valeurs mesurées

M : Sélection du type de modèle d’essai

N : bouton d’impression

O : Bouton de changement de fenêtre


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H

L

E

F

I

G

J K

B DC

A : Modification des propriétés des traces

(via clic gauche)

B : Bouton d’impression de la courbe

C : Bouton de suppression de la courbe

D : Réglage de la base de temps

E : Affichage de la grandeur réglée (X)

F : Affichage de la grandeur réglante (Y)

G : Activation des curseurs

H : Sélection des curseurs

I : Commande des curseurs

J : Choix du régulateur et réglage des paramètres qui s’y

rapportent.

Non : régulateur du modèle

Manuel : on indique la grandeur réglante (Y)

Régulateur à deux positions : on indique

l’hystérésis

Régulateur continu : régulation PID où l’on

indique les paramètres Kp, Ti et TD

K : Bouton pause pour l’évolution des courbes

L : Choix de la couleur de fond


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4. Exercices

4.1

Compléter le schéma suivant

1 :

2 :

3 :

4 :

5 :

6 :

7 :

8 :

9 :

10 :

4.2 Réalisation de la caractéristique du débit en fonction du signal de commande de la

vanne

Raccordement du modèle

Pour le repérage des éléments, reportez-vous aux schémas de la page 3.

Mettre le modèle sous tension

A l’aide du commutateur (12), choisir la fonction débit (Flow, position 2).

Raccordement du boitier :

AI 1 X2

AI 2Y2

Raccorder le boitier au PC

21

3

5

7

8

9

4

6

10


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Utilisation du logiciel

Lancer le logiciel RT 650.40

Choisir « Banc de démonstration pour régulation de débit et de niveau »

Cliquer sur l’icône évolution temporelle

Dans « Mode opératoire », sélectionner « Régulation de débit »

Choisir la base de temps : 200 s


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Réglage du régulateur

Maintenir la touche « EXIT » du régulateur de débit enfoncée pendant 4 secondes pourpasser en mode « manuel » (une icône en forme de main apparait en bas à droite de l’écran

du régulateur).

Mettre le signal de commande à 0%

Conduite de l’essai

Le but de l’essai est d’augmenter progressivement par paliers le signal de commande et d’attendre

que le process se stabilise. Pour cela :

Démarrer la pompe.

Augmenter le signal de commande (par saut de 5%) à intervalle régulier toutes les 10

secondes environs.

Attention, il ne faut pas laisser tourner la pompe à vide. Vous devez réaliser rapidement les

premières mesures.

Une fois le signal de commande à 100 %, vous pouvez réaliser l’essai dans l’autre sens.

Vous obtiendrez un graphe de ce genre :

Attention, à la fin d’un essai, il faut toujours commencer par arrêter la pompe puis mettre

le banc hors tension à l’aide de l’interrupteur sectionneur principal.


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Exploitation des résultats

A l’aide d’un tableur, réaliser le graphe du débit en fonction du signal de commande.

Commenter l’allure de la courbe obtenue. Est-ce que la courbe obtenue est conforme à ce que l’on

est en droit d’attendre ?

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