Méthode de détermination de la réaction positive/négative du régulateur

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I. Méthode de détermination de l’action positive/négative du régulateur – Mise en automatique du système de régulation : Une fois le schéma de contrôle défini et l’action positive/négative du régulateur identifiée, l’élément le plus crucial est la réglage des paramètres P, I et D. Fort de nombreuses années d’expérience sur le terrain, je vais expliquer comment ajuster ces paramètres dans un système de régulation ; n’hésitez pas à vous en inspirer dans vos projets. Avant de régler les paramètres P, I et D du système de régulation, il faut s’assurer qu’un système de régulation en boucle fermée soit à rétroaction négative, c’est-à-dire que Ko*Kv*Kc > 0. Objet de régulation Ko : si la vanne ou l’actuateur s’ouvre et que la mesure PV augmente, alors Ko > 0 ； Sinon, Ko < 0 ； Valeur de régulation Kv : si la vanne est à action directe (ouverture par air, ouverture par électricité), alors Kv > 0 ； Réaction de la vanne (fermeture pneumatique, fermeture électrique), donc Kv < 0 ； Le signe de Ko et Kv est déterminé par l’objet de la procédure et la sécurité de production. En fonction du signe de Ko et Kv ainsi que du fait que Ko*Kv*Kc > 0, nous pouvons déterminer le signe de Kc ； Régulateur Kc : si Kc > 0, le régulateur est réactif ； Si Kc < 0, le régulateur est à action positive ； La configuration logicielle doit être correctement réglée ; avant le calibrage de l’appareil, son mise en service ainsi que la régulation des paramètres P, I et D, il est impératif de vérifier que l’action directe/indirecte du régulateur est correcte et sans erreur. 1. Avant de régler les paramètres P, I, D du système de régulation, il est nécessaire d’assurer une mesure précise et un fonctionnement souple des vannes ； 2. Lors de la mise en régime des paramètres P, I, D du système de régulation, il convient d’avertir les utilisateurs et de leur demander de surveiller de près l’état de fonctionnement de la production afin d’assurer une exploitation sûre ； 3. Lors de la mise en réglage des paramètres P, I, D du système de régulation, activez d’abord le mode automatique puis le mode en cascade ; activez d’abord le circuit secondaire puis le circuit principal, avec un réglage plus grossier pour le circuit secondaire et plus fin pour le circuit principal. Sur l’écran CRT de la station de commande, ouvrez la fenêtre d’ajustement du régulateur, modifiez la valeur de consigne SP ou la valeur de sortie OP pour générer un signal en saut acceptable pour le procédé, observez les variations de la valeur mesurée PV ainsi que le graphique de tendance, et ajustez continuellement les paramètres PID, souvent à plusieurs reprises, jusqu’à obtenir une commande stable. En pratique, il suffit généralement d’atteindre des caractéristiques de premier ordre satisfaisantes du point de vue technologique. II. Paramètres prédefinis pour le réglage PID empirique pour des médias fluides (gaz, liquide) : les valeurs de référence pour le réglage PID empirique sont les suivantes (il est préférable de les configurer dans le logiciel avant de partir sur site, puis de les ajuster finement sur place ou de ne pas les modifier) : 1. Pour la régulation du débit (F) : en général P=120～200 %, I=50～100 S, D=0 S ； Pour le système anti-stall : en général P=120～200%, I=20～40S, D=15～40S ； 2. Pour la régulation de la pression (P) : en général P=120～180%, I=50～100S, D=0S ； Pour le système de décharge : en général P=80～160%, I=20～60S, D=15～40S ； 3. Pour la régulation du niveau de liquide (L) : 1] Conteneurs de grande taille (cuves ou tours d’un diamètre de 4 mètres et d’une hauteur supérieure à 2 mètres) : en général P=80～120 %, I=200～900 S, D=0 S ； 2] Conteneur intermédiaire (diamètre 2–4 m, hauteur 1,5–2 m) : en général P=100～160 %, I=80～400 S, D=0 S ； 3] Conteneurs de petite taille (tour-citerne de diamètre 2 m et hauteur inférieure à 1,5 m) : en général P=120～300 %, I=60～200 S, D=0 S ； 4. Pour la régulation de la température (T) : en général P=120～260 %, I=50～200 s, D=20～60 s ； Les paramètres mentionnés ci-dessus sont empiriques et non absolus. De plus, dans la pratique, il arrive que des problèmes surviennent avec l’objet du processus d’un système de régulation ou avec une vanne (positionneur) ; ces problèmes peuvent également être surmontés en modifiant les paramètres PID, permettant ainsi le fonctionnement automatique. Le lancer automatique nécessite une observation patiente et des corrections constantes. Pour que l’automatisation puisse être mise en œuvre dans la pratique, ce qui est le plus crucial, c’est que les vannes (positionneurs) et les actionneurs soient fiables et agissent avec flexibilité. Dans un système de régulation en cascade (par exemple : avec 2 régulateurs), l’ensemble du circuit intérieur (régulateur secondaire, dont Ko1*Kv1*Kc1 > 0) équivaut à Kv du circuit principal, qui est toujours positif. Résultat de la mise en régime des paramètres PID : en observant les courbes, une caractéristique du premier ordre est généralement suffisante (bien que, en théorie, une caractéristique d’atténuation du deuxième ordre soit possible). III. Précautions à observer lors du mise en service des circuits automatiques
1. Principes de base : Lorsque l’appareil est en fonctionnement, la mise en service des circuits automatiques doit garantir un fonctionnement stable de chaque section ; les paramètres principaux ne doivent pas connaître de fluctuations importantes, et les paramètres tels que la pression, le niveau de liquide et la température des autres équipements auxiliaires ne doivent pas non plus présenter de variations excessives qui pourraient affecter le fonctionnement normal de l’appareil. 2. Coordination avec les opérateurs de la même procédure : la mise en service du circuit automatique fait partie des travaux de mise en service du projet de modernisation automatisée. Si nos techniciens sont chargés de mettre en service le circuit automatique, avant de procéder à ces travaux, ils doivent d’abord expliquer clairement aux opérateurs utilisateurs ce que nous allons faire, quelle coopération est requise de la part des opérateurs de processus, quels en seront les impacts et comment gérer d’éventuels imprévus. Une fois les tests terminés, il convient d’informer les opérateurs de processus. Avant la mise en service initiale du circuit automatique, il convient de demander aux opérateurs de procédé d’amener autant que possible cet élément à un état relativement stable. 3. Précautions spécifiques concernant le système de contrôle : (1) La configuration de tous les circuits automatiques doit faire l’objet d’un test rigoureux avant leur mise en service. Si la configuration a été modifiée sur site, il convient de vérifier soigneusement le flux des signaux et la correction de la logique de configuration avant de passer en mode automatique. Pour les parties de commutation des signaux, il faut prêter attention aux problèmes de chronologie de la logique de commutation. La configuration doit prévoir une partie logique simple permettant une intervention manuelle à la sortie du circuit automatique vers le site, afin de pouvoir arrêter manuellement l’action du circuit automatique sur le site en cas d’erreur de configuration. (2) Lors du démarrage automatique, on peut d’abord augmenter les valeurs de la bande proportionnelle et du temps d’intégration du module PID, fixer la limite supérieure et la limite inférieure de sortie du module PID dans une plage de variation admissible proche de la valeur de sortie actuellement suivie par le module PID, et réduire le taux de variation de la sortie du module PID. Une fois la mise en automatique effectuée, observez si la direction d’action du module PID est correcte et si l’évolution de l’écart d’entrée du module PID reste dans une plage normale. Une fois cela confirmé, relâchez progressivement les différentes restrictions d’ sortie du module PID pour lui permettre de fonctionner normalement, puis ajustez les paramètres du module PID en fonction de la qualité de régulation souhaitée. Quatre méthodes de réglage des paramètres PID 1. Fondements théoriques Dans les systèmes de régulation automatique, E = SP – PV. Ici, E représente l’écart, SP la valeur donnée et PV la valeur mesurée. Lorsque SP est supérieur à PV, on a une déviation positive ; sinon, c’est une déviation négative. 1) L’action de la régulation proportionnelle est directement proportionnelle à l’ampleur de l’écart ； Lorsque la sensibilité est de 100, la sortie de l'action proportionnelle et l’écart agissent en rapport 1:1 selon leurs plages respectives. Lorsque la sensibilité est de 10, il fonctionne en rapport 10:1. Autrement dit, plus le degré de proportionnalité est faible, plus l’action proportionnelle est forte. Une action proportionnelle trop forte peut provoquer des oscillations. Trop de faiblesse entraîne un déséquilibre des proportions, ce qui provoque un trop grand nombre de cycles d’oscillation dans le processus de convergence du système et un rapport d’atténuation trop faible. Son rôle est de stabiliser le paramètre régulé. 2) L’action de la régulation par intégration est proportionnelle à l’intégrale du déviation dans le temps. C’est-à-dire qu’en présence d’un effet d’intégration du décalage, il y a une sortie. Il a pour fonction d’éliminer les résidus. Une intégration trop forte peut également provoquer des oscillations, tandis qu’une intégration trop faible entraîne un écart résiduel dans le système. 3) L’action de la régulation différentielle est proportionnelle à la vitesse de variation de l’écart. Son effet est d’empêcher tout changement du paramètre régulé, ce qui a une fonction de régulation avancée. Il est très efficace pour les objets ayant un grand retard. Mais on ne peut pas surmonter le retard pur. Adapté à la régulation de la température. L’utilisation de la régulation différentielle permet de réduire le temps de convergence du système. Un temps de différenciation trop long peut également provoquer des oscillations. 2. La méthode empirique est la méthode de réglage la plus couramment utilisée dans les systèmes à régulation simple ; il s’agit d’une méthode par essais et erreurs. Il est réalisé par une configuration préalable des paramètres et des essais itératifs. Les valeurs par défaut des paramètres doivent être déterminées en fonction des caractéristiques de l’objet et de la plage du instrument. Les paramètres PID ayant une grande plage de mesure doivent voir leur effet renforcé de manière appropriée. Les plages générales des quatre types de paramètres ajustables sont les suivantes : la méthode de proportionnalité critique utilise une proportionnalité pure pour mettre le système en mode automatique, avec le temps d’intégration à sa valeur maximale et le temps de dérivation à 0. Diminuer progressivement le gain de proportionnalité jusqu’à ce que le système commence à osciller avec une amplitude constante, noter alors le gain de proportionnalité Pbc et la période d’oscillation Tc, puis calculer le gain de proportionnalité PID et le temps d’intégration selon la formule suivante : P = 2,2 × Pbc ； T=0,85Tc. La situation réelle peut dépasser ces limites. Pour les systèmes présentant un retard pur et des constantes de temps élevées, il n’est pas recommandé d’utiliser la méthode de proportionnalité critique pour le PID de MACS, car il est difficile de déterminer la valeur de Pbc.