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Juin 2004 Le magazine Schneider Electric de l'enseignement technologique et professionnel

La régulation
La régulation est au cœur de toutes nos actions : conduire sa voiture, régler la température de sa douche le matin, réaliser une recette de cuisine… La régulation (ou asservissement) consiste à agir de façon à ce que une mesure soit égale à une consigne. Si l’on cherche à atteindre uneconsigne (de position ou de température), on parlera de poursuite ou asservissement ; si l’on cherche à éliminer des perturbations pour qu’une valeur reste constante (ex : garder la température intérieure de la voiture constante quelle que soit la température extérieure), on parlera de régulation. L’industrie utilise à foison des systèmes d’asservissement ou de régulation : que ce soit pour gérer ledébit d’un fluide dans une conduite, la température d’un produit, la hauteur d’un niveau de cuve… Historiquement, les régulateurs n’étaient pas intégrés dans l’unité centrale des Automates Programmables Industriels, mais se présentaient sous forme de modules autonomes gérant leur environnement propre (acquisition, calcul, commande…). De plus en plus, les automates intègrent les régulateurs au seinde l’unité centrale. Soit sous la forme de module autonome émulant un régulateur externe au sein de l’UC (évitant ainsi la redondance de câblage qu’imposait l’utilisation de régulateur externe), soit sous la forme de blocs primitifs intégrables au sein du code au même titre qu’un bloc temporisateur. Les régulateurs permettent ainsi de lier plus simplement les parties séquentielle et continue duprocédé. La régulation fait partie intégrante de la qualité de production : c’est donc un point non négligeable de la chaîne de valeurs d'une installation.

Principe de régulation p. 2 La régulation PID p. 5 La régulation à modèle p. 12 Autres types de régulation p. 15 Exemples d’applications p. 16

Intersections - juin 2004

Principe de régulation
La chaîne de traitement de l’informationLe contrôle de procédé met en œuvre une chaîne d’outils à plusieurs niveaux. Schématiquement, le lien entre le capteur et l’actionneur peut se représenter comme ci-dessus. Le but étant de maîtriser le procédé et, soit de le piloter, soit de l’empêcher d’évoluer en raison de perturbations.

Les éléments de la chaîne
Le système se décompose en trois zones : mesurage, algorithme, commande. c Lemesurage englobe le capteur, l’acquisition par l’automate et le traitement de la mesure. c L’algorithme correspond à la partie calcul de la commande, en respectant les consignes. c La commande représente l’écriture sur la carte de sortie ainsi que l’actionneur. > Le capteur C’est l’élément d’interface avec le réel. L’automate programmable sait uniquement acquérir des informations électriques. Il estdonc nécessaire de transformer l’information à traiter en valeurs de tension ou de courant représentatives. C’est le rôle du capteur qui est en réalité composé de deux parties : capteur et transmetteur. > L’acquisition de la mesure L’entrée dans le monde numérique. Le processeur de traitement gère exclusivement des éléments appartenant au monde numérique. Il est donc nécessaire de convertir lamesure en une valeur mémorisable dans un champ de bits. Les capteurs numériques réalisent directement cette conversion et envoient la valeur binaire correspondante. On verra que l’acquisition réalisée par une carte d’entrée présente des caractéristiques dues à l’échantillonnage et à la quantification.

> Le traitement de la mesure La valeur brute est rarement utilisable. En général, la valeuracquise n’est pas directement exploitable. En effet, des couplages CEM peuvent avoir généré des bruits parasites, la mesure peut avoir été réalisée avec une stratégie qui impose une opération mathématique pour la rendre utilisable… Cette partie, si elle n’est pas systématique, doit cependant être maîtrisée car elle fournit les bases des informations pour la suite. > Le traitement de l’algorithme de...
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