Type de produit
Un régulateur PID maintient un procédé à une consigne. Il lit un capteur, compare la lecture à la valeur saisie par l'opérateur et ajuste une sortie pour combler l'écart. Sur une machine, c'est l'instrument qui décide de la quantité de chaleur, de refroidissement ou de débit apportée, ce qui explique sa présence sur les extrudeuses, les presses à injection, les lignes d'emballage, les étuves, les bains et les enceintes d'essai, et pas seulement dans un laboratoire.
Un régulateur PID maintient un procédé à une consigne. Il lit un capteur, compare la lecture à la valeur saisie par l'opérateur et ajuste une sortie pour combler l'écart. Sur une machine, c'est l'instrument qui décide de la quantité de chaleur, de refroidissement ou de débit apportée, ce qui explique sa présence sur les extrudeuses, les presses à injection, les lignes d'emballage, les étuves, les bains et les enceintes d'essai, et pas seulement dans un laboratoire.
Il vaut la peine de distinguer un régulateur de ce qui l'entoure, car les demandes les confondent souvent. Un capteur de température mesure et produit un signal. Un transmetteur met ce signal en forme et le transmet. Un enregistreur de données l'enregistre. Un régulateur agit sur lui. Le régulateur peut afficher la valeur mesurée, et il le fait d'ordinaire, mais ce n'est pas l'afficheur qui en fait un régulateur : c'est la boucle fermée.
La sélection tient donc à quatre questions : ce que l'entrée mesure, de quelle sortie la charge a besoin, combien de voies d'alarme le procédé exige et quelle place en armoire est disponible. Tout le reste en découle, et l'ordre compte, car le format de façade de certains instruments limite les sorties qui peuvent y être montées.
La différence entre un régulateur PID et un thermostat tient à ce qui se passe près de la consigne. Un thermostat commute la sortie à fond jusqu'à ce que la consigne soit atteinte, puis la coupe entièrement : le procédé dépasse, redescend et oscille autour de la valeur au lieu de s'y stabiliser. Une boucle PID regarde trois choses à la fois : de combien le procédé s'écarte de la consigne, depuis combien de temps il s'en écarte et à quelle vitesse il évolue. Elle ajuste alors la sortie proportionnellement plutôt que par paliers, et une boucle correctement réglée se stabilise plus près de la consigne et y reste.
La forme de sortie décide de la façon dont cet ajustement atteint la charge. Un relais ne peut que commuter : une boucle qui commande un relais fait donc varier la proportion du temps où le contact reste fermé dans un cycle. Une sortie pour relais statique commute en statique et peut donc proportionner sur un cycle bien plus court, ce qui convient à un procédé thermique rapide. Une sortie linéaire en courant ou en tension commande un gradateur ou une vanne plutôt que de commuter la charge directement, et c'est la forme employée lorsque la charge est trop importante pour un contact. Aucune de ces formes ne change l'algorithme de régulation ; elles changent la finesse avec laquelle sa décision peut être appliquée.
Le type d'entrée est un réglage de menu plutôt qu'un choix matériel sur la plupart des instruments de façade, et cela relève de la mise en service autant que de la commande. Un régulateur configuré pour un type de thermocouple affichera une valeur plausible mais fausse lorsqu'un autre capteur est raccordé aux mêmes bornes, car il linéarise le signal en millivolts entrant sur la mauvaise courbe. Régler le type d'entrée sur le capteur réellement monté fait partie de la mise en service de la boucle.
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
|---|---|---|
| Format de façade et découpe | Les formats DIN carrés et rectangulaires courants, du compact à la pleine largeur | La place disponible dans l'armoire et, sur certains instruments, les sorties qui peuvent y être montées, car un petit boîtier ne peut pas recevoir toutes les combinaisons. |
| Type d'entrée | Les familles de thermocouples et de sondes à résistance, plus les entrées analogiques en courant et en tension | Quels capteurs peuvent être raccordés sans transmetteur séparé. La plage des types est d'ordinaire large mais pas universelle : un capteur inhabituel mérite d'être vérifié plutôt que supposé. |
| Forme de sortie | Contact à relais, sortie statique, sortie linéaire en courant ou en tension, ou une combinaison | Avec quelle finesse la sortie peut être proportionnée, et donc combien la régulation peut être serrée sur un procédé donné. |
| Nombre de sorties | Une seule sortie, ou une seconde sortie pour le refroidissement ou pour une seconde zone | Si un procédé qui a besoin à la fois de chauffer et de refroidir peut être conduit par un seul instrument, ce qui supprime un second régulateur et son câblage. |
| Voies d'alarme | Une ou deux sorties d'alarme, ou aucune | Si le régulateur peut signaler une condition hors limites indépendamment de la sortie de régulation, et si l'alarme est absolue ou relative à la consigne. |
| Fonction d'alarme | Types à déviation, à bande, absolu, temporisé et à rupture de résistance chauffante | Ce que l'alarme capte réellement. Une alarme de rupture de résistance chauffante détecte une résistance défaillante plutôt qu'une lecture élevée, et il faut régler ses deux paramètres sur le procédé pour qu'elle fonctionne. |
| Communication | Bus série, avec ou sans système hôte | Si les consignes et les lectures peuvent être collectées de façon centralisée, et si un changement de recette peut être transmis à plusieurs régulateurs à la fois. |
| Alimentation et capacité de commutation | Alimentation secteur ou basse tension, et pouvoir de coupure du contact de toute sortie à relais | Si la charge peut être commutée directement ou si elle exige un relais interposé, qui est le montage habituel pour une charge inductive. |
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|---|---|
| Type et plage du capteur | Le type d'entrée doit correspondre au capteur, et la plage mesurée doit tenir dans l'étendue de l'instrument | Donnez le type de capteur et la plage de température ou de procédé qu'il couvrira, en incluant les extrêmes plutôt que le point normal. |
| Charge et son calibre | La forme de sortie et le pouvoir de coupure du contact découlent tous deux de ce qui est commuté | Indiquez le type de charge, son courant et si elle est résistive ou inductive. Un pouvoir de coupure n'est pas un calibre de charge. |
| Qualité de régulation nécessaire | Un procédé qui doit tenir une bande étroite demande un proportionnement plus fin qu'un procédé qui doit seulement rester dans une large fenêtre | Décrivez la tolérance exigée et ce qui se produit si elle est dépassée, plutôt que de nommer un type de régulateur. |
| Besoin d'alarme | Une alarme qui capte une résistance chauffante défaillante n'est pas la même fonction qu'une alarme qui capte une lecture élevée | Dites ce que l'alarme doit capter. Décrivez le défaut, pas le nom de l'alarme. |
| Place en armoire et découpe | La découpe est généralement déjà imposée par l'armoire et ne peut pas être agrandie sans refaire la façade | Donnez la découpe existante, ou la place disponible si l'armoire est neuve. |
| Environnement au poste | La chaleur, la poussière et le lavage agissent sur la face avant et sur la durée de vie de l'instrument | Décrivez où se trouve l'armoire, pas l'installation en général, et précisez si la face avant est lavée au jet. |
| Intégration | Le fait que la consigne soit réglée localement ou transmise par un système hôte décide si une communication est nécessaire | Nommez ce qui, le cas échéant, lit le régulateur à distance, et sous quel protocole. |
L'étendue de l'instrument et la plage de travail sont deux chiffres différents. Un régulateur choisi pour la température la plus élevée que le procédé pourrait atteindre résout moins bien à la température à laquelle il fonctionne d'ordinaire : c'est donc le point de travail qu'il faut indiquer.
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un régulateur PID, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un régulateur PID |
|---|---|
| Systèmes API | Un automate programmable ne met en oeuvre une boucle de régulation que si l'on en écrit une et si des E/S analogiques sont montées, et il traite alors plusieurs boucles à la fois au sein d'un programme plus vaste. Un régulateur PID est un instrument autonome pour une ou deux boucles, configuré plutôt que programmé, et il continue de fonctionner comme régulateur si le programme de la machine est arrêté. |
| Convertisseurs de signal | Un convertisseur change la forme ou la plage d'un signal, par exemple un thermocouple en 4-20 mA, sans agir sur le procédé. Un régulateur PID mesure, décide et commande une sortie. Lorsqu'un indicateur de tableau ou un système API a besoin d'un signal normalisé venu d'un capteur, c'est le convertisseur qui le fournit. |
| Modules de contrôle | Un module de contrôle est une brique à l'intérieur d'un système de contrôle plus vaste, sans interface opérateur propre. Un régulateur PID est un instrument de façade complet, avec un afficheur, des touches et une sortie, et c'est ce que l'opérateur d'une machine ajuste d'ordinaire. |
| Capteurs de température | Un capteur produit un signal et rien de plus. C'est le régulateur qui décide quoi faire de la valeur qu'il rapporte. Les deux se spécifient d'ordinaire ensemble, car un type d'entrée choisi sans égard au capteur monté est la raison la plus fréquente pour laquelle une nouvelle boucle lit faux à la première mise en service. |
| Enregistreurs de données industriels | Un enregistreur consigne ce qui s'est produit et sert à prouver après coup qu'un procédé est resté dans ses limites. Un régulateur agit sur le moment. Un procédé qui doit être à la fois régulé et documenté a besoin des deux, ou d'un régulateur adossé à un hôte d'enregistrement. |
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
Produits disponibles
Régulateurs PID
Quatre formats de façade, des entrées thermocouple, sonde à résistance, 4-20 mA et 0-10 V, et des sorties relais, relais statique, linéaire et RS-485.
Également dans Automatisation et contrôle industriels
Tous les types que nous chiffrons sous Automatisation et contrôle industriels. Un type sans lien est également chiffré - il est décrit sur la Automatisation et contrôle industriels aperçu, et obtient sa propre page dès qu'un modèle y est publié.
Questions fréquentes
Oui, sur les types d'instruments qui portent une seconde sortie. Le proportionnement de la boucle se répartit alors de part et d'autre de la consigne, la seconde sortie commandant le fluide de refroidissement dès que le procédé dépasse la valeur. Lorsque ce point compte, il vaut la peine de l'énoncer dès la demande plutôt que de le laisser déduire plus tard, car une seconde sortie constitue une configuration différente d'un instrument à sortie unique et n'est pas toujours disponible dans le plus petit format de boîtier.
À partir du capteur qui sera raccordé, et non de la seule température du procédé. Deux capteurs qui couvrent la même plage mais utilisent des types de thermocouple ou de sonde à résistance différents demandent des configurations d'entrée différentes, et un régulateur réglé sur le mauvais type lit une valeur plausible, fausse d'un écart qui varie avec la température. Le type d'entrée se confirme dans le menu à la mise en service de la boucle, face au capteur réellement monté.
Elle change la finesse avec laquelle la boucle peut appliquer sa décision, ce qui, sur un procédé rapide, limite le résultat. Un relais ne peut être qu'ouvert ou fermé : la boucle proportionne donc en faisant varier le temps où il reste fermé, et le cycle doit être assez long pour ne pas user le contact. Une sortie statique commute en une fraction de ce temps, si bien que le même algorithme donne une température plus stable. Une sortie linéaire commande un gradateur qui proportionne en continu. Lorsqu'un procédé tient une bande étroite, la forme de sortie fait partie de la réponse plutôt que d'être une préférence de montage.
De deux paramètres qui décrivent le procédé : une fenêtre de temps et une variation attendue de la valeur mesurée à l'intérieur de cette fenêtre. L'alarme détermine alors si la lecture a évolué comme elle l'aurait dû lorsque la sortie était active, plutôt que de vérifier si la lecture a franchi un seuil. Réglée avec des paramètres qui ne correspondent pas au procédé, elle ne se déclenche jamais ou se déclenche à chaque cycle : elle se met donc en service délibérément plutôt que d'être laissée à ses valeurs par défaut.
Non. Un régulateur agit sur le procédé en temps réel ; il ne produit pas un enregistrement que l'on puisse présenter après coup. Un procédé dont il faut démontrer qu'il est resté dans ses limites exige un enregistreur ou un hôte d'enregistrement en plus du régulateur, ou bien un régulateur dont les lectures sont collectées de façon centralisée. Lorsque les deux sont nécessaires, il vaut la peine d'énoncer l'exigence de communication avec l'exigence de régulation, afin qu'elles soient spécifiées ensemble.
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