pneumatique proportionnelle
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Technologie Proportionnelle La régulation précise de la pression et du débit qualité et performance ameliorées Les exigences sans cesse croissantes en termes de qualité, précision, productivité, confort, facilité de mise en œuvre, service etc., imposent des normes toujours plus strictes sur les équipements automatisés et les machines de production. Ces normes ne peuvent être atteintes que lorsque les grandeurs physiques (telles que température, pression, force, vitesse, couple de rotation etc.) sont précisément adaptées aux conditions de fonctionnement des installations. C’est une régulation continue de ces variables qui est le facteur décisif dans ce contexte. Pour assurer ce type de régulation, les vannes proportionnelles permettent de contrôler et réguler un fluide en fonction d’une valeur de consigne. L’association de ces vannes à une électronique de commande permet d’améliorer leur niveau de précision et donc, d’élargir leur domaine d’application. technologie proportionnelle sommaire Applications pour vannes proportionnelles Qualité, sécurité de fonctionnement et économie Régulation de pression Régulation de débit Sélection des produits Sélection du matériel 2-7 2 2 7 8 - 32 8 Régulation de pression 10 SENTRONICD sentronicplus pulstronic II servotronicdigital 10 12 14 16 Régulation de débit 18 flowtronicD piezotronic preciflow posiflow positionerd motorflowD 18 20 22 24 26 28 Régulateur 30 controld 30 Contrôle par bus de terrain 32 Module G3 Entrées/Sorties analogiques 32 Introduction à la technologie proportionnelle Symboles et glossaire des termes Systèmes de réglage / méthodes de régulation Types de régulateurs Documentation Internet - catalogues 34 - 39 34 36 38 40 - 41 40 1 toujours plus de qualité, de sécurité des processus et d’économie … Les vannes proportionnelles permettent d’optimiser les processus de production automatisée dans les secteurs les plus divers comme les industries alimentaire, textile, médicale, pharmaceutique, automobile et des matériels industriels. Elles sont utilisées dans les systèmes de commande séquentielle, de réglage télécommandé ou de réglage en boucle programmable. 2 Les valeurs telles que déplacement, vitesse et force doivent être ajustées dans tous les processus répétitifs. En règle générale, les vannes proportionnelles permettent de contrôler avec sûreté ces paramètres et ce, de manière simple, flexible et économique. Elles sont performantes et leur maintenance est aisée et rapide. Les capteurs de pression des vannes proportionnelles permettent le contrôle permanent de leurs fonctions. Les systèmes de contrôle prévus sur de longues distances (p.ex. dans de grandes unités de production ou en cas de danger pour l’opérateur) et utilisant des conduites hydrauliques ou pneumatiques ne peuvent souvent être réalisés que dans une étendue limitée. Dans ce cas, il est préférable d’utiliser des vannes proportionnelles pouvant être contrôlées via des lignes électriques dont la longueur importe peu. La transmission des signaux peut être adaptée aux besoins de l’utilisateur, elle est exempte d’inertie et n’est influencée ni par la pression ni par la température. Les vannes proportionnelles jouent un rôle important dans les systèmes programmables de régulation. L’association d’une électronique intelligente à la puissance de la pneumatique offre des solutions nouvelles et innovantes pour les applications les plus variées. Les équipes spécialisées d’ASCO Numatics peuvent vous conseiller, vous assister pour toutes les questions relatives au développement et à l’optimisation de votre processus de production et mettre à votre disposition leur grande expérience des marchés industriels. Outre les solutions standard, nous développons depuis de nombreuses années, des composants et systèmes spécifiques particulièrement adaptés aux besoins de nos clients. régulation de pression Compensation de longueurs lors de l’enroulement Retour capteur Valeur de consigne Air comprimé Capteur à ultrasons Les vérins pilotés par le régulateur de pression proportionnel ajustent la tension du produit à enrouler quelles que soient ses longeurs. applications régulation de pression Soudage par points Régulation de la vitesse et du couple Valeur de consigne Air comprimé Retour capteur Le régulateur de pression proportionnel contrôle la force de pincement de la tête de soudage en fonction du matériel à souder et de son épaisseur. Compensation d’épaisseurs M pne oteu um r atiq ue Capteur Valeur de consigne Air comprimé 3 Force Valeur de consigne Air comprimé La pression d’appui du rouleau est réglée au moyen d’un régulateur de pression proportionnel pour compenser les différentes épaisseurs du matériau. Servofrein Valeur de consigne Air comprimé Pièce à usiner Machine à bandes abrasives Air comprimé Filtre d'air Alimentée par une pompe à vide, la vanne proportionnelle régule le vide dans le servofrein afin de le tester. Retour capteur Capteur de force Vanne d'isolement Valeur de consigne Pompe à vide Servofrein La vanne proportionnelle régule la pression d’appui sur les pièces à usiner placées sur une machine à bandes abrasives, sur une presse pneumatique etc. équilibreur de charges Valeur de consigne Test de vide La vitesse et le couple sont réglés en modifiant la pression de pilotage via le régulateur de pression proportionnel Air comprimé La vanne pneumatique proportionnelle ajuste la pression dans le vérin selon la masse. Des charges lourdes peuvent facilement être levées et abaissées à la main. régulation de pression Essai de matériaux Réglage de température Valeur de consigne Air comprimé Pièce à tester 4 Retour capteur La force contrôlée par la vanne proportionnelle et agissant sur la pièce à tester est augmentée progressivement jusqu’à la rupture de celle-ci. Application de fluides Air comprimé Clapets de ventilation Capteur de température La température ambiante est maintenue à un niveau constant en ouvrant ou fermant des clapets de ventilation. Habitation Test d’étanchéité Valeur de consigne Liquide de pulvérisation Air comprimé Buse de pulvérisation Section de pulvérisation variable La section de pulvérisation, c.à.d. la largeur d’application du liquide est ajustée par une pression d’air régulée par la vanne proportionnelle. Simulateur de vol Simulateur de vol Valeur de consigne Valeur de consigne Pression de test Air comprimé Récipient à tester Le régulateur de pression proportionnel ajuste précisément la pression de test dans les récipients les plus divers afin d’effectuer des contrôles d’étanchéité. Pression de freinage Valeur de consigne Valeur de consigne Les mouvements d’un avion sont simulés en alimentant les vérins avec différentes pressions de pilotage. Air comprimé Air comprimé Un signal de consigne est utilisé pour freiner graduellement et ralentir une masse en rotation et ce, en fonction du profil de vitesse du système de commande. applications régulation de pression Régulation de la pression de serrage Retour capteur Valeur de consigne Boîte dynamométrique Air comprimé Pièce à usiner La pression de serrage sur les mandrins de machines-outils est régulée en fonction du matériau de la pièce à usiner (acier, matière synthétique, ...). Mandrin à mâchoires pneumatiques Fabrication de pneus Retour capteur Valeur de consigne Air comprimé Carcasse du pneu Assistée par le régulateur de pression proportionnel et selon le diamètre du pneu, les structures constituant celui-ci sont appliquées, assurant ainsi une qualité constante. Turbocompresseur à suralimentation Valeur de consigne Air comprimé Gaz d'échappement Turbocompresseur Valeur de consigne Laser Alimentation en gaz La pression du gaz est régulée en fonction du matériau et de son épaisseur. Épaisseur variable du matériau 5 Soudage par ultrasons Capteur à ultrasons Échappement Découpage au laser Le débit des gaz d’échappement vers le turbocompresseur est régulé selon le régime du moteur pour maintenir la pression de suralimentation à un niveau constant. Valeur de consigne Air comprimé Pièces usinées Le régulateur de pression proportionnel régule la pression de friction entre les pièces usinées sur les machines de soudage par ultrasons. Soufflage de bouteilles Valeur de consigne Air comprimé Ébauche Forme De l’air est insufflé via une vanne proportionnelle dans une ébauche jusqu’à l’obtention de sa forme optimale. régulation de pression Micro-injection dans des cellules vivantes Pression de remplissage Retour capteur Aiguille Fluide Cellule Air comprimé 6 La miniélectrovanne proportionnelle régule la pression de l’air insufflé dans la seringue pour contrôler le débit d’injection du liquide dans les cellules vivantes. Valeur de consigne Pression de remplissage Air comprimé Capteur de pression Le liquide est amené à la vanne à une pression constante indépendamment du niveau de remplissage dans le réservoir de stockage. Le volume de remplissage reste ainsi égal. régulation de débit échangeur thermique Pistolet à peinture Alimentation 24 V CC Régulateur Capteur de température Sortie Vapeur Une vanne proportionnelle régule le débit de vapeur en fonction de la température souhaitée en sortie d’échangeur. Brûleur pour four Ajustement de la largeur du jet Pilotage de la turbine (air) Alimentation en peinture Peinture Pilotage d’un pistolet à peinture : contrôle du débit de la peinture, de la densité du jet et de la surface à peindre. Réglage de gaz Valeur de consigne Alimentation 24 V CC Retour capteur Moteur Gaz Pression Brûleur Une vanne proportionnelle régule le débit de gaz dans le brûleur en fonction du degré de chaleur souhaité en sortie. Table de cuisson Valeur de consigne 1 2 3 4 Gaz L’unité de réglage se compose de quatre vannes proportionnelles qui régulent l’alimentation en gaz des brûleurs de la table de cuisson. applications régulation de débit Obtention du vide Valeur de consigne Commande Air comprimé Les servodistributeurs ajustent les positions sur les installations de palettisation grâce à des capteurs de distance (potentiomètres linéaires) montés sur des vérins sans tige. Dosage de colle Valeur de consigne Silencieux Générateur d'échappement de vide Air comprimé Vide Positionnement Une modification de la pression d’entrée du générateur de vide par l’intermédiaire d’une vanne proportionnelle modifie le vide généré. 7 Cœur artificiel Valeur de consigne Colle Air comprimé Le régulateur de pression proportionnel régule la pression en fonction de la valeur de consigne. Le volume de colle appliqué est dosé en conséquence et de manière constante. Pompage Ventricule gauche Ventricule droit Valeur de consigne de l'unité de réglage Alimentation Vide Le sang est pompé au travers d’un cœur artificiel en appliquant alternativement de la pression ou du vide. Air comprimé Système de remplissage Capteur à ultrasons Alimentation 24 V CC Retour capteur Valeur de consigne Fluide Capteur de poids Indicateur de poids Régulation de volume Une vanne proportionnelle régule le débit de remplissage d’un fût jusqu’à l’obtention du poids souhaité. Ce système permet un remplissage rapide tout en maintenant un équilibre précision/poids optimum. Valeur de consigne u Ea Une vanne proportionnelle régule en permanence l’alimentation en eau d’une balayeuse. Puissance maximum Technologie Position de repli Hystérésis G1/8, 1/4, 3/8 - 0 à 10 bar jusqu’à 1300 Nl/min 50 μm < 1% 21 à 40 W Clapet Mise à l’échappement G1/8, G1/4, G1/2, G1 - Vide à 50 bar jusqu’à 5600 Nl/min 50 μm < 1% 12 à 44 W Clapet Mise à l’échappement Pultronic II G1/4 - 0 à 10 bar 0 à 470 Nl/min 50 μm < 1% 3,6 W Clapet Pression Maintenue ServotronicDigital G3/8 - 0 à 40 bar 0 à 1700 Nl/min 50 μm < 0,5% 14 W Tiroir/ Chemise Mise à l’échappement FlowtronicD G1/4, G3/8, G1/2 - 0à8 bar 5 à 2000 Nl/min 50 μm < 3% 33 à 44 W Clapet Mise à l’échappement Piezotronic M5, G1/8 - 0à8 bar < 10 to 15% 0,007 W Clapet Fermeture étanche Preciflow M5, G1/8 - vide à 16 bar 0,08 à 200 Nl/min 50 μm (5 μm) < 3% 1à9W Clapet Fermeture étanche Posiflow G1/8, G1/4, G3/8, G1/2 - vide à 16 bar 0,3 à 35 Nl/min 50 μm < 5% 3 à 11 W Clapet Fermeture étanche G1/2 bis G2 1/2 4 bis 10 bar vide à 16 bar Kv 4,6 à Kv 74 (m3 /h) 50 μm < 1% 3,6 W Clapet profilé Mise à l’échappe2/2 ou clapet ment ou Pression plat 3/2 Maintenue G3/4 - vide à 10 bar jusqu’à Kv 1,1 (m3 /h) 50 μm < 3% 10 W Disque plat rotatif Sentronic plus Débit SentronicD tiques Pression d’utilisation Filtration Pression de pilotage Techniques Raccordement Caractéris- 8 vanne à siège incliné E 290 avec PositionnerD MotorflowD 0,086 à 50 μm 0,12 Nl/min Pression Maintenue sélection du matériel régulation Fluide précision Pilotage Application ServotronicDigital FlowtronicD ▲ Numérique avec ou sans afficheur Optimisation des paramètres ▲ Numérique Optimisation des paramètres Numérique avec ou sans afficheur Optimisation des paramètres ▲ Numérique Optimisation des paramètres ▲ Numérique avec ou sans afficheur Optimisation des paramètres Piezotronic Preciflow Posiflow Dynamique Pultronic II Statique Electropneumatique Electrique Sentronicplus Très faible consommation Durée de vie illimitée > 1 Milliard de cycles Différentes tensions Grande précision Faible hystérésis Bonne résistance aux pics de pression, Durée de vie exceptionnelle Solution économique pour contrôle de débit Numérique Design compact Solution économique pour le pilotage vanne à siège incliné E 290 avec PositionnerD MotorflowD Caractéristiques Spécifiques Fermée Ouvert Vapeur Débit SentronicD Vide Pression Equipements Liquides des Air/Gaz neutre Choix Fonction principale Statique : A pplication avec peu de variations de la consigne. ▲ Dynamique : A pplication avec variations de la consigne à haute fréquence. Fonction secondaire Fonction secondaire ▲ Trés bonne résistance à l’usure, disque rotatif 9 Régulation de la pression 10 ne nouvelle génération de régulateurs proportionnels de pression à contrôle numérique. U COMMANDE DIRECTE : régulation précise et temps de réponse courts, DYNAMIQUE : périodes de stabilisation courtes et fréquence d’oscillation basse. La SENTRONIC D offre les avantages suivants : - Réglage manuel : AFFICHAGE incorporé et deux boutons-poussoirs pour une lecture directe de la valeur de pression, un réglage manuel de la valeur de consigne et un diagnostic par LED de visualisation. - Contrôle par ordinateur via le logiciel DaS: • Caractéristiques de paramétrage : Le réglage des paramètres PID de régulation vous permet d’adapter la vanne à votre application et d’optimiser son temps de réponse, sa précision et la pression régulée. • Diagnostic de la vanne : Lire des informations telles que le numéro de série, la température de la vanne et contrôler le temps de fonctionnement avec l’afficheur digital. Lire l’état de la vanne et effectuer des tests pour l’installation et la maintenance. - Sauvegarde des paramètres : une fois les paramètres déterminés, vous pouvez les sauvegarder dans un fichier pour votre utilisation personnelle ou envoyer ce fichier à notre service technique pour une future production en série. Bobine électromagnétique proportionnelle Electronique de contrôle Diagnostic par LED de visualisation Lecture de la pression Liaison RS 232 pour logiciel DaS Régulation manuelle de la pression sentronic d Avec le logiciel “Data acquisition Software” et une liaison RS 232, vous pouvez adapter de manière optimale l’électronique de commande à une boucle de régulation. Les paramètres PID peuvent être ajustés avec le logiciel DaS. De plus, avec la fonction oscilloscope, les signaux de commande et les résultats sont visualisés immédiatement. (Logiciel téléchargeable gratuitement) gestion globale avec le logiciel das Générateur de signaux et fonction oscilloscope Fonction test d’échelons Fonction test de rampe 11 Paramètres Définition de l’oscilloscope Caractéristiques techniques Fluides distribués : Air ou gaz neutre Plages de pression : 0-3 bar, 0-6 bar, 0-10 bar Raccordements :G 1/8, G 1/4 , G 3/8, Versions à applique Construction : Vanne à clapets Actionnement : Bobine proportionnelle Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Caractéristiques du logiciel DaS : • Enregistrement des paramètres Sentronic D en usine ou personnalisés • Générer des échelons et créer des rampes • Fonction oscilloscope : visualiser la valeur de consigne, la pression de sortie, les signaux internes de la régulation PID. Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Temps de réponse extrêmement courts ■Très bonne sensibilité ■Tous les orifices conformes aux diamètres nominaux correspondants ■ Seuil de filtration standard de 50 µm ■Pas de consommation d’air en régime stabilisé ■Sortie analogique ■Optimisation simple des paramètres de régulation ■ Contrôle numérique ■Affichage digital intégré (selon la version utilisée) ■Comportement dynamique (vitesse élevée) ■ Communication PC Régulation de pression La vanne SENTRONICPLUS à boucle de régulation interne associe une technologie pneumatique innovante et une électronique intégrée. Cette série de servodistributeurs permet de réguler avec précision les valeurs de pression, débit, force, vitesse, et de positionnement linéaire ou angulaire. Tous les orifices sont de même diamètre pour assurer des temps de réponse courts à l’admission ou à l’échappement de la pression. L’effet combiné de tous les composants assure un fonctionnement avec une hystérésis extrêmement faible. Version ATEX disponible électronique de commande 12 Bobine électromagnétique proportionnelle Piston d’échappement Capteur de pression Piston d’alimentation Orifices taraudés sentronic plus Les vannes SENTRONIC PLUS sont soumises à des tests automatiques avant de quitter nos usines. Un certificat d’essai comprenant tous les résultats est joint à chaque produit livré. Principe de fonctionnement 3 2 3 3 2 2 1 13 1 1 Mise sous pression Régulation échappement Le piston d’alimentation est actionné. Communication entre les orifices 1 et 2. Les pistons d’alimentation et d’échappement sont en position centrale : aucun débit entre les 3 orifices. Le piston d’échappement est levé. échappement de l’orifice 2 vers l’orifice 3. Caractéristiques techniques Fluides distribués : Air ou gaz neutre Avantages : ■ Hystérésis très faible Pression d’utilisation : Vide à 50 bar ■ Temps de réponse extrêmement courts ■Sensibilité élevée ■Tous les orifices conformes aux diamètres nominaux correspondants Raccordements :G 1/8, G 1/4 , G 1/2, G 1 versions à applique Construction : Vanne à clapets Actionnement : Bobine proportionnelle ■ Filtration standard à 50 µm Consigne : Analogique 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA. Digitale ■Pas de consommation d’air en régime stabilisé ■Sortie analogique de la valeur instantanée de pression sur le connecteur Options : Version inox ■Optimisation simple des paramètres de régulation ■Trés bon comportement dynamique ■Communication PC Régulation de pression Contrairement aux servodistributeurs SENTRONIC, les vannes PULSTRONIC II fonctionnent avec 2 électrovannes de pilotage qui modifient la pression dans une chambre de commande. Un booster convertit la pression de pilotage en une pression de sortie avec un débit plus important. Celle-ci est mesurée avec un capteur de pression et intégrée dans une boucle de régulation interne. La valeur de consigne est donnée par un signal de commande standard [0 à 10 V, 0(4) à 20 mA] via le connecteur électrique débrochable. La PULSTRONIC II est particulièrement adaptée à la régulation de pression à débit constant, p.ex. la régulation du débit de buses, le réglage de la vitesse de turbines, le dosage de colle et de vernis ou le contrôle de la pression d’équipements de soudage. Version ATEX disponible Raccordement électrique 14 Afficheur électronique de régulation Chambre de pilotage Piston d’échappement électrovanne pilote Membrane Utilisation “2” Piston de mise sous pression échappement “3” pulstronic II le Data aquisition Software (DaS) et sa liaison RS 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (Téléchargeable gratuitement) principe de fonctionnement 15 Mise sous pression Régulation échappement Le piston de mise sous pression est actionné. Communication entre les orifices 1 et 2. Les pistons de mise sous pression et d’échappement sont en position centrale : aucun débit entre les orifices. Le piston d’échappement est levé. échappement de l’orifice 2 vers l’orifice 3. Caractéristiques techniques Fluides distribués : Air ou gaz neutre Pression d’utilisation :0 à 10 bar Raccordement :G 1/4 Construction : Vanne à clapets Actionnement : Electrovannes 2/2 Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Avantages : ■Hystérésis faible ■Changements de pression rapides, faibles overshoot ■ Filtration standard à 50 µm ■Pas de consommation d’air en régime stabilisé ■Régulation de pression stable à débit continu ■Régulation numérique ■Faible consommation électrique ■Afficheur ■Optimisation simple des paramètres de régulation Régulation de pression Pour une plus grande flexibilité dans les processus de production automatisés, la gamme des vannes SERVOTRONICdigital permet, grâce à l’apport de l’électronique, d’accroître considérablement les performances et le champ d’application des composants pneumatiques. La servovalve SERVOTRONICdigital répond directement aux besoins de régulation de pression et indirectement aux exigences de la régulation d’autres grandeurs physiques telles que : position, vitesse, accélération, force, masse etc. L’association d’une technologie pneumatique innovante, d’une mécanique de haute précision et d’une électronique adaptée permet de régler avec rapidité les valeurs de pression d’un circuit pneumatique de puissance en fonction d’un signal issu de l’électronique de commande. La servovalve SERVOTRONICdigital, utilisée pour la régulation de débit (débit proportionnel), comprend, contrairement à la SENTRONICplus, un distributeur pneumatique constitué d’un ensemble tiroir-chemise appairé. Elle permet des fréquences de cycles très élevées avec des temps de réponse extrêmement courts. La servovalve SERVOTRONICdigital a une consommation d’air constante. 16 Bobine électromagnétique proportionnelle électronique de contrôle Utilisation “2” échappement “3” Tiroir Métal / Métal Ressort de rappel Pression “1” servotronic digital le Data aquisition Softare (DaS) et sa liaison RS 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (Téléchargeable gratuitement) principe de fonctionnement Capteur de pression Utilisation Régulation de pression Électro-aimant proportionnel Arrivée de pression Échappement Ressort de rappel La SERVOTRONICdigital en version régulation de pression est un régulateur de pression à 3 orifices/ 3 positions à commande électronique délivrant une pression proportionnelle à une valeur de consigne donnée. La position du tiroir évolue en continu pour tenir constante la pression de sortie en fonction d’un signal de consigne 0-10 V pour une pression donnée. Caractéristiques techniques Fluides distribués : Air ou gaz neutre Pression d’utilisation : 0 à 40 bar Raccordement : G 3/8 Débit : 0 à 1700 Nl/min Construction : Servovalve à tiroir-chemise Actionnement : Bobine proportionnelle Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Avantages : ■ Hystérésis très faible ■ Temps de réponse extrêmement courts ■ Excellentes performances de débit ■Ensemble compact et monobloc avec électronique et capteur intégré ■Grande fiabilité et longue durée de vie grâce à une mécanique de haute précision alliée à une technologie de commande simple ■Différentes possibilités de consigne d’entrée (tension et courant) ■Raccordement électrique à connecteur débrochable ■Paramètres de la boucle de régulation ajustable 17 Régulation de débit FLOWTRONICD est un régulateur de débit numérique avec une plage de régulation jusqu’à 2000 Nl/min. Le régulateur FLOWTRONICD intègre une vanne 2 voies à commande directe proportionnelle qui fonctionne indépendamment de la pression d’entrée (4 bar), et d’une unité de contrôle qui contient l'ensemble de l'électronique et les capteurs. La vanne FLOWTRONICD offre un débit précis et est parfaitement adaptée aux régulations de débit dynamiques. Elle permet une régulation et le maintien du débit constant quelles que soient les perturbations externes. Les applications typiques pour le FLOWTRONICD sont : les applications de peinture, mélange de gaz, l'emballage, l'industrie agroalimentaire, le traitement de surface, le contrôle de brûleur, pile à combustible… L'électronique de commande numérique et une interface USB permettent au contrôleur de s’adapter très facilement aux différentes applications grâce au logiciel FlowCom qui permet d’ajuster les paramètres de régulation. 18 Liaison pour connection USB sur PC Afficheur Electronique Mécanique Capteurs Commande directe Flowtronic principe de fonctionnement d Le logiciel FlowCom et son interface USB permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (Téléchargeable gratuitement) En connectant le FlowtronicD à un PC via un port USB, le logiciel ASCO Numatics FlowCom peut être utilisé pour optimiser les paramètres de régulation de la vanne en fonction des contraintes de l’application. Pas de débit Le logiciel FlowCom possède une fonction oscilloscope qui permet à l’utilisateur de sélectionner et de visualiser la réponse des différents signaux ou paramètres. Le piston mobile n'est pas sollicité et le passage de l'orifice 1 à l'orifice 2 est fermé Les paramètres de régulation peuvent être ajustés à l'aide du logiciel sans avoir à démonter le régulateur de l’installation. Les paramètres, une fois optimisés, peuvent être enregistrés et recopiés sur d’autres régulateurs par exemple. Cette fonctionnalité optimise la mise au point des applications. Le logiciel ASCO Numatics FlowCom offre les fonctionnalités suivantes : • Affichage en temps réel : du signal de commande, de la pression de sortie, des paramètres de contrôle interne (ex. P, I ou D), du signal pressostat, etc… • Ajustement des paramètres : Type de signal de commande, offset, pente, limitation du courant de control de la bobine, rampe, etc… • Menu de diagnostic pour la détection d'erreur et tests Débit • Ajustement personnalisé à une application Le piston mobile est sollicité et permet un passage plus ou moins important entre l'orifice 1 et 2 en fonction de la consigne • Simulation Caractéristiques techniques Fluide : Air ou gaz neutre filtré 50 μm Pression d'utilisation : jusqu'à 8 bar Raccordements : G 1/4 , G 3/8, G 1/2 Plage de régulation : 5 - 2000 Nl/min Consigne - analogique : 0 - 10 V, 0/4 - 20 mA Retour - analogique : 0 - 10 V, 0/4 à 20 mA Hystérésis : ± 3% Linéarité : Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Temps de réponse très courts ■ Très haute sensibilité ■Filtration Standard 50 μm ■ Retour capteur analogique ■Optimisation simple des paramètres de régulation ■Visualisation des résultats immédiats grâce à la fonction oscilloscope 3% ■ Electronique numérique Reproductibilité : ± 1,5% ■ Afficheur pour diagnostic (option) Temps de réponse : < 200 ms ■ Sauvegarde des paramètres ■ Communication USB PC via M12 19 Régulation de débit L’électrovanne PIeZOTRONIC à régulation proportionnelle est une solution de haute technologie développée pour les applications à consommation en courant extrêmement faible. Grâce à sa durée de vie pratiquement illimitée de 1 milliard de cycles, son alimentation électrique possible par piles, batteries ou cellules solaires et son faible poids, elle est parfaitement adaptée aux matériels portables tels les appareils de mesure, d’instrumentation médicale ou les analyseurs de gaz. Elle peut être également utilisée dans les atmosphères explosibles. Version ATEX disponible Elément piezo Siège 20 Corps PPS Effet piézoélectrique Extens ion L’élément piézocéramique se compose d’au moins deux couches dont l’une se raccourcit et l’autre s’allonge à mise sous tension. Ceci entraîne un effet de flexion de l’élément céramique qui permet l’ouverture ou la fermeture de l’électrovanne. La combinaison de l’effet piézocéramique et la technologie multicouche d’ASCO Numatics, qui consiste en dipôles élémentaires polarisés lors de leur fabrication, a pour avantages : • une faible tension de commande de seulement 20 à 40 V • des efforts compatibles avec la maîtrise des fluides • des courses plus longues que celles normalement réalisées avec des actionneurs à deux couches. Faible consommation électrique Consommation Électrovannes piezotronic principe de fonctionnement 21 20 VCC - moitié du débit 0 Volt - fermé Fermé A mi-course 40 VCC - débit optimal Ouvert caractéristiques techniques Fluides distribués : Air ou gaz neutre Pression d’utilisation : 0 à 8 bar Raccordement :Corps à applique. Embases M 5, G 1/8 Débit : jusqu'à 0,12 Nl/min Construction : Vanne à clapets Actionnement : élément piézoélectrique Avantages : ■Consommation en courant extrêmement faible < 100µA ■ Large plage de tension ■Endurance pratiquement illimitée, sans pièce d’usure ■Pas de pics d’induction, donc pas de suppression des pics de tension ■Version à applique au standard industriel ■ Pas d'échauffement Tension de pilotage : 0 - 40 V Option : Sécurité intrinsèque EExia Régulation de débit Les vannes de la gamme Preciflow sont la continuité logique du développement de la gamme Posiflow, vannes ayant démontré leur efficacité et performances sur le marché de la régulation proportionnelle. Leur principale différence par rapport à une Posiflow est l’absence de frottement du noyau. Le noyau est maintenu dans le tube culasse entre deux ressorts plats profilés ainsi il n'y a pas de contact ni de frottement entre les pièces. Le frottement est toujours un énorme inconvénient pour les vannes de régulation. Ainsi cette construction innovante élimine presque complètement le frottement entre le tube culasse et le noyau, ce qui se caractérise par d'excellentes performances de régulation de la Preciflow. De plus, grâce à sa faible hystérésis, la répétabilité est une autre caractéristique remarquable de cette conception. La force magnétique de la bobine agit sur les ressorts plats pour tirer le noyau et permet de faire varier plus ou moins l’ouverture de la vanne. Cette conception permet d’agir sur des diamètres de passage jusqu’à 0,2 mm. Ce type de vanne est particulièrement bien adapté pour les applications liées à l’analyse. Les vannes Preciflow sont aussi très bien adaptées pour les applications travaillant sur le vide et des versions en acier inoxydable sont disponibles pour les fluides agressifs. Pour son pilotage Asco Numatics propose le ControlD, un régulateur autonome PID ou un connecteur amplificateur. 22 Suspension sans frottement du noyau entre 2 ressorts plats Joint FPM Siège de vanne en inox Control D Le dispositif de contrôle autonome CONTROLD est utilisé pour une boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle (en cascade). Il est spécialement conçu pour contrôler le courant dans une bobine de vanne proportionnelle. Connecteur amplificateur Ce connecteur amplificateur convertit un signal standard (0 à 10 V, 0(4) à 20 mA) en un courant de sortie (0 à 1,0 A). Le courant de sortie est créé par modulation de largeur d'impulsion, Il permet un contrôle à faible hystérésis indépendamment de l’influence de la température. preciflow principe de fonctionnement 23 Fermé A mi-course Ouvert Le noyau est comprimé sur le siège de la vanne : vanne fermée, pas de débit Le noyau est maintenu en position intermédiaire par la force magnétique de la bobine Le circuit magnétique attire le noyau au maximum de sa course : pleine ouverture, débit maxi caractéristiques techniques Fluide : air ou gaz Avantages : ■ Faible Hystérésis Gamme de pression : Vide à 10 bar (8,6 bar) ■ Adapté aux faibles débits Orifices : M5, G1/8 ■ Adapté aux pressions élevées Débit : 0,08 à 200 Nl/min ■Technologie innovante (Ressorts Plats) Construction : Clapet ■ Frottements internes presque nuls ■Pas de pression mini de fonctionnement ■ Adapté à la régulation proportionnelle Consigne : D Via Connecteur ampli ou Control (0-10V, 0-20mA, 4-20mA) Régulation de débit Les électrovannes proportionnelles POSIFLOW peuvent être utilisées dans presque toutes les applications où il est nécessaire de réguler le débit d’un fluide liquide ou gazeux. Une seule vanne proportionnelle peut remplacer deux ou trois vannes standard (NO/NF) utilisées en parallèle pour obtenir différents niveaux de débit ; le coût et l’encombrement seront ainsi considérablement réduits. Le noyau est guidé par deux bagues permettant d’assurer un faible frottement et une bonne réponse dynamique. Le boîtier électronique de régulation, directement monté sur la POSIFLOW, permet d’accroître son domaine d’application. Trois potentiomètres intégrés sont utilisés pour ajuster les valeurs minimales et maximales de courant de la bobine et la fréquence. Une fonction rampe peut également être activée afin de lisser la réponse de la vanne aux variations rapides des signaux d’entrée. Dans le cas où la valeur de consigne est inférieure à 200 mV (<0,4/4,4 mA), le courant de pilotage est coupé et l’électrovanne est hors tension (fonction complètement fermée). Vis pointeau d’arrêt (ajustée en usine) 24 Bobine proportionnelle Guide-noyau (bagues mobiles) Noyau mobile Corps de vanne ControlD Connecteur amplificateur Le dispositif de contrôle autonome CONTROLD est utilisé pour une boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle (en cascade). Il est spécialement conçu pour contrôler le courant dans une bobine de vanne proportionnelle. Ce connecteur amplificateur convertit un signal standard (0 à 10 V, 0(4) à 20 mA) en un courant de sortie (0 à 1,0 A). Le courant de sortie est créé par modulation de largeur d'impulsion, Il permet un contrôle à faible hystérésis indépendamment de l’influence de la température. posiflow principe de fonctionnement 25 2 1 2 1 2 1 Fermé A mi-course Ouvert Le noyau est déplacé vers le bas guidé par deux bagues mobiles et le débit est bloqué de l’orifice 2 vers l’orifice 1. Le noyau est déplacé vers le haut guidé par les deux bagues et le débit est relâché de l’orifice 2 vers l’orifice 1. Le noyau est maintenu dans sa position centrale : le débit entre l’orifice 2 et l’orifice 1 est régulé proportionnellement à la commande. caractéristiques techniques Fluides distribués :Air, gaz, liquides Avantages : ■ Encombrement et coûts réduits Pression d’utilisation : Vide à 16 bar Raccordements : G 1/8, G 1/4, G 3/8, G 1/2 ■ Régulation précise : - Hystérésis < 5%, - Reproductibilité <3% Bobine proportionnelle - Sensibilité < 2% Pilotage : Via connecteur Ampli ou ControlD ■ Compensation de température intégrée 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Options : Corps en acier inoxydable Joints d’étanchéité spéciaux ■Fonction rampe afin d’assurer une réaction douce aux changements du signal d’entrée Version antidéflagrante ■ Débit optimal sans coup de bélier Etanchéité par garnitures à soufflet ■Fonction “switch off” Débit : 0,8 à 35 Nl/min (eau) Construction : Vanne à clapet Actionnement : Régulation de débit Les vannes proportionnelles à 2 ou 3 orifices à commande par pression positionerd offrent une solution de faible encombrement et permettent une installation simple et un réglage aisé. Ces vannes peuvent être utilisées dans de nombreux processus : systèmes de contrôle séquentiel, régulation en boucle ouverte ou fermée, régulation de débit ou de pression par ajustement automatique de la course du clapet. Avec une construction adaptée, ces vannes peuvent être utilisées sur différents gaz ou fluides agessifs Pour les installations nécessitant une adaptation des paramètres de process, la modification peut se faire directement sur site. (Paramètres modifiables avec logiciel PosCom). Le positionerd monté sur une vanne de la série 290 ou 390 à 2 ou 3 orifices, offre une multitude de caractéristiques de débit. LED de diagnostique 26 Potentiomètre de retour de position Pression d'alimentation du Positioner D Clapet profilé Utilisation Arrivée sous le clapet Pas de coups de bélier positioner d Kv * le logiciel PosCom et son interface RS 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (Téléchargeable gratuitement) signal de consigne Les vannes proportionnelles version 2/2 sont équipées d’un clapet profilé. Sa construction parabolique assure un Kv proportionnel à l’ouverture de la vanne. principe de fonctionnement 1 er llw So 3 t er llw So Ist we 1 1 rt 3 t er llw So Ist we rt 3 2 2 t Ist we rt 2 27 1 1 2 Fermé Le clapet profilé est appliqué sur le siège. Pas de débit entre les orifices 2 et 1. 2 1 2 A mi-course Ouvert La construction parabolique du clapet profilé permet d’avoir un débit proportionnel au déplacement de celui-ci. La position du clapet profilé est activée par deux électrovannes intégrées (Positionneur compact) qui assurent l’alimentation ou la coupure en air. Débit entre les orifices 2 et 1. caractéristiques techniques Fluides distribués :Air, gaz, liquides et vapeur Pression d’utilisation : 0 à 16 bar (vide) Raccordement :G 1/2 à G 2 1/2 Avantages : ■2 positions en cas de perte de puissance - Pression maintenue - Mise à l’échappement ■ Faible hystérésis ■Dimensions réduites Construction :Vanne à clapet (clapet profilé version 2/2 ou 3/2 clapet plat) ■ Seuil de filtration standard de 50 µm ■Contrôle par double boucle (option) Actionnement :Electrovannes 2/2 NF ■Simple ou double effet Consigne :0 - 10 V, 4 - 20 mA ■Contrôle numérique ■ LED de diagnostic ■Mise en œuvre simple (fonction Auto INIT) Débit : Kv 4,6 à 74 (m /h) 3 Régulation de débit 28 La conception de la vanne motorisée d’ASCO Numatics consiste en deux disques plats rotatifs qui travaillent de la même manière qu'un robinet mitigeur sur les circuits d’eau des applications sanitaires. A la place du levier manuel, un moteur électrique est utilisé pour permettre l'ajustement en continu de l'écoulement entre la position “totalement ouverte” et la position “complètement fermée” de la vanne (0-100 %). Les disques ont une ouverture triangulaire et glissent l’un sur l’autre. Le MotorFlowD ajuste l'angle d’ouverture durant la régulation afin de fournir une caractéristique d’écoulement pratiquement linéaire. Les disques céramiques sont très résistants à l'usure et insensibles à la pollution. Le moteur électrique courant continu de faible puissance est directement contrôlé par son électronique. Un potentiomètre rotatif intégré, mesure la position de la vanne et fournit le signal de retour pour la boucle de régulation. Le MotorFlowD est équipé d'un régulateur PID interne. En cas de perte de tension d’alimentation, la position de la vanne est maintenue (Fail-Safe Position). Le MotorFlowD autorise en Option, une régulation en double-boucle (en cascade) pour permettre un contrôle direct d’une pression, d’un débit, d’une température etc… Une entrée fréquence permet l'utilisation de capteurs de débit “type turbine” pour contrôler le flux des liquides. La vanne peut être adaptée à une application spécifique à l'aide du logiciel MotorCom qui permet d’optimiser les paramètres de régulation. Moteur avec Drive potentiomètre et électronique Axe de rotation Disque plat céramique Corps de vanne motorflow d le logiciel MotorCom et son interface RS 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (Téléchargeable gratuitement) principe de fonctionnement 29 Fermé A mi-course Ouvert Consigne (OV ou 0/4mA) les ouvertures des disques rotatifs sont complètement obturées. Pas de débit Consigne en 5 V ou 10mA. Disques plats tournés de 45° par rapport à l'autre. Moitiè du débit Consigne en 10V ou 20 mA. Disques plats tournés de 90°. Débit maximum caractéristiques techniques Fluide : air, gaz, eau, huile Gamme de pression : Vide à 10 bar Avantages : ■Très bonne Résistant à l'usure des disques céramiques ■ Pas de coup de bélier ■Pas de pression mini de fonctionnement disque céramique plat ■ Faible consommation électrique (0-10V, 0-20mA, 4-20mA) ■Insensible à la pollution ■Régulation Numérique ■Régulation double boucle (Option) Orifices : G3/4 Débit : kv 1,1 (m3/h) Construction : Consigne : Retour capteur : 0-10V, 0-20mA, 4-20mA Régulation de débit électrique 30 Le CONTROLD est un régulateur autonome utilisé pour le contrôle en boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle des installations (Régulation en cascade) Il est conçu pour contrôler les vannes proportionnelles en régulant le courant de la bobine. La valeur maximale du courant de la bobine est déterminée automatiquement grâce la fonction “auto-tune”. Ainsi, le CONTROLD, permet d’étendre la régulation proportionnelle à de plus en plus d’applications complexes en intégrant des signaux d'entrées analogiques de débit, de température, de pression, de force, etc… Une liaison série RS232 ou une interface USB Mini permettent la communication avec un PC et le ControlD. Le logiciel ASCO Numatics DigiCom permet d’adapter les paramètres de régulation du contrôleur à l’application. Trois boutons et un afficheur permettent le réglage de la consigne en mode manuel et l'affichage des informations de retour sans avoir besoin de connecter le contrôleur à un PC lors de la mise en service de l’installation. Des LEDs supplémentaires indiquent l'état de fonctionnement et les messages d'erreur (p. ex. tension basse, surtension, consigne pas atteinte) Bouton auto tune Connection RS 232 Connection USB mini Réglages manuels control d En connectant le ControlD à un PC via un port USB, le logiciel ASCO Numatics DigiCom (Livré avec le ControlD) peut être utilisé pour optimiser les paramètres de régulation de la vanne en fonction de l’application. (Téléchargeable gratuitement) • La fonction scope vous permet d’avoir accès et de lire la réponse du système transitoire en temps réel. principe de fonctionnement • Les paramètres de régulation peuvent être ajustés à l'aide du logiciel sans avoir à démonter le régulateur de l’installation. boucle ouverte Consigne Signal PWM Électrovanne proportionnelle Signal PWM Électrovanne proportionnelle Process boucle fermée Consigne Process Capteur Consigne Unité Unité • Affichage en temps réel : du signal de commande, de la pression de sortie, des paramètres de contrôle internes (ex. P, I ou D), du signal pressostat, etc… Ajustement des paramètres : double boucle Signal PWM • Les Paramètres, une fois optimisés, peuvent être enregistrés et recopiés sur d’autres ControlD par exemple. Le logiciel ASCO Numatics DigiCom offre les fonctionnalités suivantes : Électrovanne proportionnelle Process • Type de signal de commande, offset, pente, limitation du courant de control de la bobine, rampe, etc… • Réglages personnalisés à une application Capteur 1 Capteur 2 Comparateur * PWM : Modulation de la largeur d’impulsion • Contrôle des vannes proportionnelles telles que POSIFLOW, PRECIFLOW ou vannes proportionnelles 602 de régulation de pression Caractéristiques éLECTRIQUES Tension d'alimentation : 12/24 Vcc ±10 % Température ambiante : -20°C à +50°C Courant maxi de bobine d'électrovanne proportionnelle : 2 A Entrée de consigne : 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA ou 4 - 20 mA Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Optimisation simple des paramètres ■ Régulation Numérique ■Afficheur intégré ■AUTO-TUNE pour détermination automatique du courant Maxi de la Bobine ■ Communication USB mini PC Entrée capteur : 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA ou 4 - 20 mA ■ Communication RS232 PC ■Retour capteur configurable Sortie de valeur instantanée : ■Visualisation des résultats immédiats grâce à la fonction oscilloscope Rampe : 0 - 10 V, 0 / 4 - 20 mA ON/OFF réglable entre 0,1 et 20 secondes Fréquence de commutation réglable : 20 à 2000 Hz ■ Boucle ouverte, fermée ou double ■ Sauvegarde des paramètres ■ E xemple de vannes connectables : POSIFLOW, PRECIFLOW et 602 de la gamme ASCO Numatics 31 Module E pour le contrôle de vannes proportionnelles Ce module d'E/S permet à l'utilisateur de contrôler les vannes proportionnelles analogiques via des ilots de distributeurs pneumatiques connectés aux principaux bus de terrain. Les avantages principaux de ce type de pilotage : - Simplification du câblage - Diagnostic par bus de terrain - Réduction du temps de câblage Toutes les vannes proportionnelles ASCO Numatics, SentronicD, SentronicPLUS, MotorflowD, FlowtronicD etc… peuvent être connectées directement à un ilot pneumatique équipé de son électronique G3. Le Module d'E/S analogiques G3 fournit le signal de consigne, la puissance nécessaire (Jusqu’à 2 A sous 24 Vdc) et permet de lire le retour capteur (Donnée de sortie) sur la voie d’entrée analogique associée. 32 Entrées/Sorties analogiques G3 L’électronique G3 est un nœud bus de terrain intégré sur un ilot de distributeurs pneumatiques • Rapidité d’intervention : Visualisation des diagnostics par afficheur sur chaque module La G3 intègre un afficheur sur chaque module afin de simplifier le paramétrage ou le diagnostic des installations. • Accessibilité : Enclipsage facile de chaque module en face avant, sans démontage de l’îlot Les principaux avantages de la G3 : • Modularité pneumatique : Interface avec les distributeurs d’un débit de 275, 600, 1310 et 3820 l/min ANR • Câblage réduit : Mode distribué permettant de connecter les entrées/sorties au plus près de l’actionneur • Modularité électrique : Entrées/Sorties analogiques et numériques • Connexion standard : Raccordement par connecteur à visser M12 ou à borniers • Etude simplifiée : Téléchargement des dessins 2D/3D disponibles en 85 formats différents • Raccordement rapide et efficace : Connecteur SPEEDCONNEC M12 verrouillé en ½ tour L'électronique G3 est compatible avec les protocoles de communication suivants : • Sauvegarde des données : Module ARM (mémoire de sauvegarde). Mémoire non volatile pour sauvegarde des paramètres Ethernet POWERLINK, DeviceNetTM, EtherNet/IP™, Modbus TCP/IP, PROFIBUS DP®, PROFINET®, CANopen®, DeviceLogixTM et EtherCat®. r Diagnostic par afficheu 33 Caractéristiques techniques • Sortie analogique Résolution : Gamme de signaux : 16 bits 0-10 VDC • Entrée analogique Résolution : Gamme de signaux : 16 bits 0-10 VDC • Caractéristiques Plage de température : - 20° C à + 50° C Humidité : 95 % d'humidité relative, sans condensation Degré de protection : IP65, IP67 (avec assemblage approprié et avec résistance de terminaison) • Information des afficheurs - Alarmes haute et basse - Mapping des modules - Diagnostic - Paramétrage - Visualisation des signaux analogiques par barres graphe • Avantages : ■ Contrôle par Bus de terrain des vannes proportionnelles ■ Efficacité et réduction des coûts de câblage ■ Diagnostic par afficheur ■ Diagnostic via le bus de terrain par bits de diagnostic ■ Très haute sensibilité ■ L arge gamme de protocoles introduction à la Symboles et glossaire symboles hystérésis L’hystérésis provient du frottement et d’une déformation importante des composants élastiques. Pour le fonctionnement, il en résulte des pressions de sortie différentes à une même 0 valeur de consigne (signal électrique) selon que la valeur préalable était plus grande ou plus petite. sensibilité de fonctionnement Le changement minimal de la consigne qui génère une modification de la pression de sortie est appelé sensibilité de fonctionnement. Exprimée en pourcentage de la valeur maximale du signal électrique d’entrée, cette valeur n’est que de 0,5 % pour la vanne Sentronic d’ASCO Numatics, permettant ainsi une mise au point idéale de la pression de sortie. 34 Capteur de pression Capteur de force Capteur de déplacement Capteur d'angle Linéarité Une pression de sortie établie en fonction d’une valeur de consigne donnée devrait résulter dans une courbe de caractéristiques presque droite (linéaire). La (non-) linéarité exprime la déviation de la courbe de débit réelle de la ligne droite théorique (exprimée comme un pourcentage pour un intervalle linéaire donné de la courbe). Reproductibilité Les composants de régulation sont plus précis dans la répétition d’une valeur prédéterminée que dans l’ajustement de valeurs absolues. La reproductibilité, c’est mesurer la variation de la valeur de sortie lorsque la même valeur d’entrée est appliquée et ce, de façon répétitive et dans les mêmes conditions. D’autre part, elle est positivement influencée par une faible hystérésis. Capteur de débit Capteur de température Potentiomètre Vérin technologie de régulation décalage du zéro symboles Par le décalage du zéro, on peut soit assigner un point de départ prédéfini à une vanne proportionnelle, soit faire correspondre une pression ou un débit précis à une valeur de consigne définie ou inversement. Potentiomètre modification de la pente Interrupteur électrique Affichage numérique Si la plage de pression de l’utilisateur n’est qu’une partie de la plage totale d’ajustement de la vanne, on peut modifier la pente en adaptant la plage de consigne (0 - 10 V) à la plage d’opération de l’utilisateur. On obtient ainsi la plus grande résolution possible. 35 fonction de rampe Affichage analogique Génératrice tachymétrique Vanne proportionnelle Convertisseur de tension/courant Convertisseur numériqueanalogique La fonction de rampe permet de contrôler le temps de réaction de la vanne. La pente de cette rampe, due à une variation brusque de la consigne, peut être réglée par l’intermédiaire de l’électronique de commande. Cette fonction peut permettre une ouverture et une fermeture lente des vannes proportionnelles. fréquence d’ondulation Tension de modulation permettant de diminuer le frottement par adhérence (« slip-stick ») dans une vanne. valeur instantanée Valeur électrique effective d’une grandeur physique (pression, force, température, débit...). valeur de consigne Valeur de référence électrique de la variable contrôlée qui doit être effectivement atteinte et maintenue dans la boucle de contrôle. introduction à la systèmes de réglage Sur beaucoup de machines et d’installations, des grandeurs physiques (température, pression, force, déplacement, etc.) doivent atteindre une valeur déterminée (p.ex. la position du chariot d’une machine-outil) indépendamment d’influences extérieures perturbatrices. Pour ce faire, il faut réaliser deux opérations liées l’une à l’autre : la comparaison et l’ajustage. Le cycle d’opérations nécessaires s’effectue dans une boucle dite “de régulation”. On peut distinguer deux types de boucles : “boucle de régulation ouverte” et “boucle de régulation fermée”. Régulation en boucle ouverte 36 Une boucle de régulation ouverte, c’est par exemple un radiateur dans lequel l’alimentation en eau chaude et, ainsi, la température, sont “réglées” ou plus précisément “ajustées”. En fonction des variations de la température ambiante, on agit manuellement (ouverture/fermeture) sur la vanne. Il s’agit d’une régulation sans boucle de contrôle entre l’entrée et la sortie du système, ni retour d’informations. On entend ainsi par régulation l’utilisation de méthodes et d’équipements spéciaux qui influent sur des cycles opératoires ou des processus. Un système de régulation est en place si un processus est influencé par une relation à un état désiré sans tenir compte de l’état des mesures. Une caractéristique particulière de la régulation “en boucle ouverte” est la séquence ouverte des actions. Valeur de consigne Organe de commande Actionneur Processus Régulation en boucle ouverte Régulation en boucle fermée Dans une boucle fermée, la valeur souhaitée est constamment comparée à la valeur effective. La norme DIN 19226 définit les termes “réglage et régulation” comme suit : “Le réglage / la régulation” est une opération dans laquelle une grandeur physique (p.ex. température, pression ...) est continuellement mesurée et comparée à une valeur déterminée, avec pour but d’aligner ces variables. La séquence fermée des actions qui en résulte s’effectue dans une boucle dite de régulation fermée. En prenant pour exemple la régulation de la température d’un radiateur, la température réelle est mesurée par un capteur de température et comparée à la consigne. Tout écart entre la valeur désirée et la valeur mesurée provoque un signal qui est transmis à la vanne pour l’ouvrir (si la température est inférieure à la valeur souhaitée) ou la fermer (si la température est supérieure à la valeur souhaitée). Ainsi, la température est maintenue à la consigne et ce, de manière stable et indépendamment des conditions extérieures ou d’éléments perturbateurs. Valeur de consigne Organe de commande Actionneur Capteur Régulation en boucle fermée Processus technologie de régulation méthodes de régulation Lorsqu’un écart est observé dans un processus, les méthodes de régulation peuvent être distinctes selon le comportement d’un régulateur. Pour les applications en production, il est important de connaître l’influence du temps sur la variable de régulation. Les régulateurs peuvent avoir un comportement continu ou discontinu. On distingue ainsi deux types de régulations : à action discontinue (régulation à deux ou plusieurs niveaux) ou à action continue (régulation proportionnelle). régulation à action discontinue Régulation à action discontinue température médiaire supplémentaire par rapport aux régulateurs tout ou rien (ex. : appareil de conditionnement d’air : chauffage - position neutre - refroidissement). température Un processus s’effectuant pas à pas est appelé discontinu. Un régulateur à action discontinue, ou encore appelé régulateur à commutation, influence le processus par une commande tout ou rien à un niveau d’énergie constant. Ces régulateurs assurent la fonction de commutation en déclenchant une séquence d’impulsions à un niveau d’énergie fixe. Ces séquences de commutation “en circuit” et “hors circuit” ont des temps d’influence variable sur le process à réguler. Les inconvénients d’un tel système sont les à-coups déclenchés lors de la mise en route. En outre, il n’est pas possible d’éviter les variations de la valeur instantanée autour de la valeur de consigne. Le niveau d’intervalles entre lesquels la grandeur à régler oscille entre l’état “en circuit” et l’état “hors circuit” est appelé amplitude de variation. Cette amplitude est la fonction caractéristique de l’action discontinue. Les régulateurs à trois ou multiples positions disposent d’au moins une étape inter- Régulation à action continue Valeur de consigne temps temps régulation à action continue à-coups des commutations. De plus, il est possible de prédéfinir les vitesses de ces matériels. vitesse Les régulateurs à action continue assurent la fonction de régulation en exerçant une influence permanente sur le processus. La valeur de la variable contrôlée peut se situer à n’importe quel niveau de la plage de régulation, ce qui peut générer des signaux entre 0 et 100 %. Exemple : Une charge lourde est à accélérer et décélérer en douceur. Dans le cas d’un régulateur à action discontinue, il faut d’abord démarrer la charge à la vitesse V1 puis à la vitesse V2. Celle-ci est ensuite transportée à une vitesse constante V3, puis décélérée aux vitesses V4 et V5 (voir illustration ci-contre). La vitesse est contrôlée en pas à pas. Les paliers individuels des échelons de vitesse sont légèrement nivelés par le débit volumétrique et l’inertie du vérin. Il est toutefois difficile d’en réduire les fluctuations, c.à.d. d’obtenir des échelons plus “lisses”. L’une des méthodes pour pallier ces inconvénients est d’utiliser une vanne proportionnelle qui régule en permanence le processus, c.à.d. les vitesses des vérins et des moteurs, évitant ainsi les Régulation à action continue Contrôle proportionnel Régulation à action discontinue temps 37 introduction à la Types de régulateurs Un régulateur a une fonction de transfert qui compare la valeur instantanée reçue d’un capteur à la valeur prédéterminée (c.à.d. une valeur de consigne) et qui la traite de sorte qu’un signal de contrôle soit transmis à l’élément régulateur (vanne proportionnelle) sous une forme appropriée. Cette opération devrait être contrôlée dans le temps par le régulateur de manière à ce que les qualités dynamiques du processus à réguler soient bien équilibrées. La valeur de consigne doit être atteinte dans le plus bref délai tandis que la valeur instantanée doit fluctuer le moins possible par rapport à cette valeur de consigne. régulateur à action continue La sortie d’un régulateur à action continue est pourvue d’un signal continu (tension ou courant) qui peut en permanence prendre toutes les valeurs intermédiaires entre une valeur initiale et une valeur finale. 38 Le régulateur P (Proportionnel) est un régulateur de base. Les régulateurs I (Intégral) ou D (Dérivé) seuls, sont moins appropriés en pratique. Des combinaisons de régulateurs P, D et I telles que les versions PI, PD ou PID se sont avérées les plus adaptées. Les combinaisons sont choisies en fonction du type d’application. L’avantage d’un régulateur PID est sa performance dynamique, sa précision de réglage et sa stabilité. L’ajustage individuel des paramètres de réglage permet l’adaptation optimale des vannes proportionnelles aux applications spécifiques. Application Régulateur P Régulateur D Régulateur I Régulateur PID Types de régulateurs Température exigences simples non appropriés exigences simples Niveau appropriés non appropriés non appropriés Vitesse appropriés appropriés appropriés Pression Débit appropriés appropriés appropriés moins appropriés appropriés appropriés technologie de régulation régulateurs tout ou rien A l’opposé d’un régulateur à action continue, ce type de régulateur ne dispose pas d’un signal de sortie continu mais d’un signal qui peut seulement être mis “en circuit ou hors circuit”. Il reste toutefois adaptable à la régulation. d’impulsion, qui peut varier entre 0 % et 100% de la période. Cette variation de la largeur d’impulsion provoque une variation proportionnelle du courant moyen de la bobine. Les différents types de modulation : • la modulation en largeur d’impulsion • la modulation d’impulsions en amplitude • la modulation d’impulsions en fréquence Modulation en largeur d’impulsion ASCO Numatics utilise de la modulation en largeur d’impulsion dans ses boîtiers électroniques. Modulation en largeur d’impulsion Dans la modulation en largeur d’impulsion, la tension d’alimentation de 24 V CC est transformée en impulsions rectangulaires de différentes largeurs. Le signal de sortie n’est plus un signal constant mais une série d’impulsions répétées à intervalles ou périodes de temps réguliers. Durant chaque période, l’impulsion est présente (24 V) pendant un laps de temps, puis elle est absente (0 V). La durée pendant laquelle l’impulsion est présente s’appelle la “largeur d’impulsion”. Ce type de modulation est obtenu en changeant la largeur Courant Intensité bobine Largeur d'impulsion Période Tension moyenne Tension moyenne Tension moyenne 39 Tension moyenne régulateurs auto-adaptatifs Logique “floue” (Fuzzy logic) / sentronic “fuzzy” U, P Valeur instantanée U, P U, P En complément de la vanne SENTRONIC avec régulateur PID standard, nous proposons une vanne proportionnelle à logique “floue” pour les applications où la mise au point des paramètres de réglage est délicate. Contrairement à la logique “tout ou rien”, la logique “floue” utilise des transitions continues et définit automatiquement les paramètres de réglage optimaux. La vanne proportionnelle effectue ainsi 10 étapes d’adaptation de la consigne. Son électronique évalue la valeur de retour des capteurs et les paramètres de réglage sont alors optimisés après chaque étape et mémorisés au bout des 10 phases d’adaptation. La vanne proportionnelle fonctionne alors avec ces paramètres optimisés. Valeur instantanée Valeur de consigne Valeur instantanée avec paramètres de réglage non-adaptés Valeur de consigne Après la 3ème adaptation Valeur instantanée Valeur de consigne Après la 10ème adaptation internet www.asconumatics.eu Le site Internet pour une information constamment mise à jour. 40 Pour recevoir régulièrement nos actualités par e-mail, n’hésitez pas à vous inscrire à la lettre d’information sur notre site Internet. Sélectionner un produit, trouver une référence, consulter ses caractéristiques techniques ... Des outils qui correspondent à vos habitudes de travail et qui vous aident à être toujours plus efficace. 41 catalogues ASCO Numatics développe et commercialise plus de 5000 types différents de vannes et d’électrovannes standard ainsi que des versions spéciales pour répondre à l’ensemble de vos besoins de contrôle des fluides. Une présence internationale Dans le monde entier, nos spécialistes vous proposent des solutions pour vos applications quel que soit votre secteur d’activité industrielle. Un réseau de distribution de plus de 1000 points de vente vous assure un service de proximité. Pour répondre à vos besoins d’assurance de la qualité, nous utilisons des procédés de fabrication rigoureux et les performances de chacun de nos produits sont testées et vérifiées avant livraison. Comme preuve de notre engagement, nos sites de développement et de fabrication sont certifiés ISO 9000 version 2000. 42 notes Consultez notre réseau commercial sur notre site : www.asconumatics.eu (rubrique Contact) ASCO Numatics Technologie Proportionnelle Imprimé en France - Document non contractuel. ☎ 383 72 42a . 2M1012 BP 312 - 92506 RUEIL-MALMAISON CEDEX - FRANCE 01 47 14 32 00 - FAX 01 47 08 53 85
