Que ce soit lorsque vous réglez un point de consigne sur votre nouveau régulateur de débit massique Alicat pour la première fois ou que vous installez un régulateur de pression Alicat éprouvé dans un nouveau système, votre appareil peut avoir besoin de quelques mises au point pour atteindre le plus haut niveau possible de contrôle de stabilité.  Ceci s’effectue par un réglage PID, qui ajuste un ensemble de valeurs qui contrôlent la vitesse que met le régulateur à atteindre le point de consigne et la stabilité qu’il aura à ce point de consigne. Alicat livre les régulateurs avec un ensemble de valeurs PID standard qui fonctionnent pour la plupart des applications, si le client n’a pas fourni de paramètres spécifiques au moment de la commande. Toutefois, comme chaque application est unique, ces facteurs PID peuvent nécessiter quelques ajustements. Les valeurs assignées à chaque paramètre peuvent sembler arbitraires et donc rendre le réglage du PID quelque peu frustrant et paraître aléatoire. Dans cet article, nous allons démystifier quelques-uns des principes derrière le régulateur PID et vous proposer quelques trucs pour le réglage sur le terrain.

Proportionnelle, Intégrale et Dérivée

Commençons avec quelques définitions officielles. PID est l’acronyme de Proportionnelle, Intégrale, Dérivée, les trois composantes de l’algorithme de contrôle.

Proportionnelle. Une des principales entrées dans la commande de vanne est l’erreur proportionnelle. L’erreur proportionnelle est la différence entre la mesure du procédé et le point de consigne. Cette différence est multipliée par le gain P et est ajoutée au registre des sommes. À partir de cela, vous pouvez voir que s’il y a une grande différence entre la mesure présente et le point de consigne, le régulateur va déplacer rapidement sa vanne pour essayer d’atteindre le point de consigne.  Nous pouvons considérer cela comme la pédale d’accélération d’une voiture.

Dérivée En mathématiques, nous savons que la dérivée est le changement de x sur une période de temps (t). Dans ce cas, x est notre débit. La boucle PID prend ce dx/dt, le multiplie par le gain D et le soustrait du registre de sommes pour créer un facteur d’amortissement. De cette façon, nous pouvons considérer D comme la pédale de frein de la voiture. Voici un lien vers une vidéo qui explique davantage l’analogie de la voiture pour P et D.

Intégrale Une intégrale, en mathématique, est la surface sous une courbe définie entre deux points, généralement une heure de début et de fin. Plus concrètement, c’est la somme des lectures précédentes depuis l’heure zéro, ou la somme des erreurs. Alors que les facteurs P et D prennent uniquement en compte la mesure actuelle et celle qui la précède immédiatement, le facteur I utilise de nombreuses mesures précédentes pour corriger la valeur du procédé au point de consigne. Dans la plupart des appareils Alicat, le facteur I reçoit une valeur nulle, réduisant le réglage aux facteurs P et D uniquement. Dans ce cas, les résultats des valeurs P et D sont incorporées dans un registre de sommes, comme noté ci-dessus, qui est mis à jour mille fois par seconde et élimine le besoin d’avoir une entrée utilisateur pour un facteur I. Le registre des sommes est dimensionné pour fournir la commande de soupape.

PD2I. Nos régulateurs à double vanne, les séries MCD et PCD, utilisent toujours le facteur I, mais ils l’utilisent différemment d’un algorithme PID classique.  Nous utilisons un algorithme PD2I spécial crée par Alicat qui incorpore une fonction prédictive dans l’algorithme. C’est pourquoi la méthode de réglage PID classique ne fonctionnera pas pour ces appareils. L’algorithme PD2I est plus complexe, et les régulateurs à vanne unique n’en bénéficient généralement pas. Si vous avez du mal à régler un appareil MCD ou PCD, n’hésitez pas à nous appeler, nous serons heureux de vous aider !

Obtenir un contrôle de vanne réactif et stable

Ces définitions sont presque inutiles si vous ne savez pas comment les appliquer à une utilisation. Le problème le plus fréquemment rencontré par les utilisateurs est la fluctuation autour de la consigne. Ce qui se passe, c’est que les facteurs P et D sont en train de sur-corriger. La solution typique consiste à laisser le facteur D tranquille et à diminuer le facteur P. Si les deux facteurs sont bien équilibrés, la variable du procédé va rapidement converger au point de consigne. D’un autre côté, vous pouvez aussi trop diminuer P et faire de nouveau fluctuer le système, où P et D sont de nouveau déséquilibrés. Les tracés de l’oscilloscope dans cet article montrent à quoi ressemblent les courbes de réponse d’une vanne correctement réglée.

Alors, pourquoi les régulateurs fonctionnent-ils parfois parfaitement bien dans un réglage mais pas dans un autre ? Pour cela, nous devons regarder l’application. Les problèmes possibles pour le réglage surviennent souvent lorsqu’il y a une pression d’entrée élevée. C’est un peu ardu parce qu’ils utilisent seulement une petite portion de la plage de mouvement de la vanne. Avec une forte pression d’entrée la vanne n’a qu’à s’ouvrir légèrement pour atteindre la pleine échelle de débit de l’unité, ce qui laisse une quantité limitée de place pour faire les réglages. Si vous pouvez diminuer la pression d’entrée du système, la vanne doit s’ouvrir davantage, laissant plus de place pour les réglages fins. Changer de gaz peut aussi affecter le réglage de l’appareil. L’argon et l’hélium, par exemple, ont des caractéristiques très différentes et peuvent nécessiter un ajustement du gain P pour atteindre un contrôle optimal.

Si vous connaissez vos conditions d’utilisation avant de commander, dites-le-nous ! Nous pouvons personnaliser la vanne à la bonne taille et régler les paramètres en usine pour qu’ils correspondent à votre installation avant que l’unité arrive chez vous. C’est aussi pourquoi nous demandons les pressions d’entrée et de sortie, et le volume du procédé, sur toutes les commandes à double vanne PCD et MCD. Nous pouvons répliquer ces conditions dans notre labo d’étalonnage et vous envoyer votre unité, qui sera prête à utiliser dès sa sortie de la boîte.

Veuillez contacter un ingénieur d’applications Alicat (info@alicat.com ou 888-290-6060) pour discuter de vos besoins en matière de réglage de vanne. Nous serons heureux de vous aider à obtenir le meilleur de votre instrument !

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