Chaînes de régulation types : Exemples de chaînes de régulation

1.1 - Objectifs de la régulation automatique

Figure 1 - Circuit de chauffage central
1.2 - Boucle de chauffage
1.3 - Analyse de la boucle-type

Tableau 1

2 - Les problèmes industriels

2.1 - Capteurs et actionneurs
2.2 - Les régulateurs
2.3 - Éléments connexes

3 - Exemples de chaînes de régulation

3.1 - Régulation de température d’un four tubulaire

Figure 6 - Réponses du four tubulaire
3.2 - Positionnement électro-hydraulique
3.3 - Régulation d’un mélangeur
3.4 - Types usuels de chaînes
3.5 - Représentation des chaînes

Figure 13 - PCF du mélangeur

4 - L’approche d’un problème de régulation

4.1 - Régulation d’un fluidiseur pilote
4.2 - Différentes étapes de résolution

5 - Conclusion

Présentation

Auteur(s)

Michel BERTRAND : Docteur-Ingénieur ENSAM, Centre d’Enseignement et de Recherche de Lille

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INTRODUCTION

Cet article a pour ambition d’aider à analyser les problèmes qui se posent en régulation industrielle et, à travers la présentation de différents types d’installations réelles, d’y apporter des éléments de réponse. Devant des installations de plus en plus complexes, la représentation par un schéma comportant différents blocs, suivant une procédure de décomposition / recomposition, s’avère nécessaire. Des outils mathématiques performants permettront d’expliciter ces blocs, et à travers eux le comportement global, mais il faut d’abord choisir des blocs convenables et définir les liens qui les unissent.

Les exemples présentés ci-après doivent aider l’utilisateur non-spécialiste à maîtriser les choix essentiels. Ils doivent aussi faciliter la compréhension d’un vocabulaire riche mais parfois ambigu, et la délimitation de fonctions souvent noyées dans des ensembles, bref à distinguer les séparations opérationnelles des séparations matérielles. Les outils mathématiques seront juste évoqués, mais non traités, dans cette approche qualitative.

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Version archivée 1 de avr. 1982 par Régis GUÉRIN

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r7100

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L’approche d’un problème de régulation

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3. Exemples de chaînes de régulation

Classiquement on considère comme fondamentales les régulations de 4 grandeurs : température, pression, débit, niveau. Mais bien d’autres grandeurs font l’objet de boucles, du pH à la viscosité en passant par l’hygrométrie, et bien des particularités se révèlent dans la mise en œuvre de régulations sur ces grandeurs fondamentales.

3.1 Régulation de température d’un four tubulaire

L’installation est décrite sur la figure 5.

Le but de cette installation est de porter de petits échantillons à une température donnée (quelques centaines de degrés Celsius).

Matériellement, le système comporte 3 blocs, le four, son coffret électrique et le régulateur. D’un point de vue fonctionnel :

le processus est constitué du four, avec son enceinte réfractaire où sont noyées des résistances électriques, ses moufles isolantes, son support qui reçoit aussi le coffret ;
le capteur, un thermocouple de type K, fournit un signal électrique très faible (quelques mV), qui évolue de façon non linéaire. Ce signal est transmis au régulateur, à quelques mètres, par un câble compensé. L’amplification, la linéarisation, la mise à l’échelle se font par un module de traitement de signal inclus dans le régulateur ;
l’actionneur est un gradateur, composant électronique à thyristors modulant l’alimentation des résistances par le réseau électrique proportionnellement au signal de commande ;
le régulateur est un PID en boîtier autonome ;
la communication se fait essentiellement par le régulateur :
- affichage numérique en façade des températures désirée et réelle,
- introduction par clavier de la consigne, des réglages, des valeurs d’alarme,
- signalisation des alarmes (dépassement d’un seuil de température, rupture du thermocouple) par diodes électroluminescentes,
- possibilité de transférer des informations analogiques (mesures) et TOR (alarmes) vers un calculateur maître.