Station de surpression Surpres1

STATION DE SURPRESSION
REGULATION DE PRESSION D'EAU
COMMUNICATION A DISTANCE
Compte rendu de TP - Fiche de formalisation
Lycée Colbert - Tourcoing
BTS Electrotechnique
Fiche de formalisation – régul com station surpress 2.W
Schéma synoptique de la station de surpression :
P1
Clapet
anti-retour
Vanne
manuelle
P2 P3
Vidange
P
Manostat Capteur de
pression
Réservoir
surpresseur
Réservoir
(simule la nappe phréatique)
Vannes
utilisateur
Pompe
PREPARATION
I. PROCEDES ELEMENTAIRES
Précisez les procédés élémentaires mis en œuvre dans le système « station de surpression » :
>

II. IDENTIFICATION DES STRUCTURES PRINCIPALES DE LA STATION
Compléter les noms manquants des structures repèrées par une flèche.
III. IDENTIFICATION DE LA BOUCLE DE REGULATION :
Compléter le schéma ci-après, avec les noms des structures et grandeurs suivantes :
Structures :
MOTEUR + POMPE + RESEAU D'UTILISATION
CAPTEUR DE PRESSION ( 4 - 20mA )
CORRECTEUR
VARIATEUR DE VITESSE
Grandeurs :
i  Mesure analogique de pression
Vcde  Grandeur réglante pour la commande du variateur (en Volts)
Q.perturb.  Débit de perturbation
   Erreur
Pcons.  Consigne numérique de pression ( en bars )
P  Pression
Y.num.  Grandeur réglante générée par l'algorithme de régulation.
W.mod.  Energie modulée
P.num.  Mesure numérique de pression
FACADE ARMOIRE
ELECTRIQUE
KIT DEPORT ATV61
MAGELIS XBTR411
LIAISON
PC / TSX 37
PC 230V APPAREIL
DE MESURE
GROUPE
SURPRESSEUR
CAPTEURS BP ET
HP
MANOMETRE
PRESSION
TRANSMETTEUR
PRESSION 4-20mA
BALLON
SURPRESSEUR
RESERVOIR EAU
PROPRE 50L
VANNE DE
SIMULATION
BALISE
LUMINEUSE
BLANCHE
MANOMETRE
PRESSION
RESERVOIR EAU
PROPRE 200L
0L
VANNES
UTILISATION
DEBIMETRE
MECANIQUE
PRISES DE MESURES
SORTIE IMPRIMANTE
ET RJ45 TSXETZ410
VANNE PERTE DE
CHARGES
INTERRUPTEUR
SECTIONNEUR

#
#
IV. PRINCIPE D’UNE REGULATION A ACTION PROPORTIONNELLE :
On rappelle que : Bp ( ou Xp ) : Bande proportionnelle, relative a l'action proportionnelle.
Bp s'exprime en % de l'étendue maximale de l'échelle
de consigne
 coefficient de l'action
proportionnelle :
Kc =
100
Bp(%)
donc : Bp(%) =
100
Kc
Les données sont les suivantes :
Etendue de l'échelle de consigne de pression : 0 à 4 bars.
Consigne réglée : Pcons. = 2 bars
Bande proportionnelle réglée : Bp = 20 %
4.1) Tracer sur le document réponse R1, la loi de commande Y(%) = f( P ) générée par le régulateur,
en régime statique.
Bp
P (Pression)
( bars)
Y
(%)
100
0Pcons
étendue de l'échelle
de consigne
0% 100%
0
( Xp )
4
Loi de commande
générée par
l'algorithme de
régulation à action
" Proportionnelle "

0
20
40
60
80
100
Y (%)
0 1 2 3 4 5 P
( Bars )
4.2) Calculer le coefficient Kc de l'action proportionnelle, correspondant au réglage ci-dessus.
>
4.3) Soit  : erreur = consigne de pression - pression mesurée.
Quel sera le sens de variation de  (en régime statique), si on augmente le coefficient de l’action
proportionnelle ? ( préciser si  augmente, ou diminue ).
>
4.4) Que risque-t-il de se passer pour la grandeur régulée P (pression), si on augmente
indéfiniment le coefficient Kc ? (donc si Bp = 0)
>
4.5) En admettant qu'un algorithme de régulation P.I.D. peut être régi par la relation temporelle
suivante :
Y(t) =
Kc t. ( )
Kc
Ti
().tdt
+
Kc Td.
.
d t
dt
( )
P I D
ou encore : Y(t) =
100
Bp t. ( )
100
Bp
1
Ti
().t dt
+
100
Bp
Td
d t
dt
( )
avec  : erreur = consigne - mesure
Kc : coefficient de l'action proportionnelle.
Bp : bande proportionnelle en %.
Ti : constante de temps de l'action intégrale.
Td : constante de temps de l'action dérivée.
 Quelles valeurs numériques faut-il donner à ' Ti ' et ' Td ' , pour constituer un algorithme
de régulation à action proportionnelle seule ? (élimination des effets des actions intégrale et dérivée)
>

V. PRINCIPE D’UNE REGULATION A ACTION " PROPORTIONNELLE ET INTEGRALE "
Sur la station de surpression, l'algorithme de régulation est du type P.I.
5.1) Soit l'algorithme de régulation seul :
Algorithme
P. I.
(t) y(t)
On admet que l'algorithme de régulation P.I. peut être régi par la relation suivante :
Y(t) =
100
Bp t. ( )
100
Bp
1
Ti
().t dt
P I
5.2) Quel est l'intérêt d'avoir une action P.I. ( Proportionnelle, Intégrale ), pour une régulation ?
>
ESSAIS
I. IDENTIFICATION DE LA MESURE DE PRESSION D’EAU :
« CAPTEUR PRESSION ( 4 - 20mA ) + API »
Le capteur de pression génère un courant proportionnel à la pression d’eau mesurée :
i = k . p avec i  courant de sortie du capteur ( A )
k1  constante du capteur (en A / bars)
p  pression d'eau mesurée (en bars)
Ce courant ‘’ i ‘’ , est appliqué sur une entrée analogique de l’API, pour quantification ; la mesure
numérique de pression obtenue, est alors comparée à la consigne numérique de pression ( pour
régulation ).
Une sortie analogique de l’API, restitue la mesure de pression sous forme d’une tension ‘’ u ‘’, « 0 –
10V », directement accessible sur bornes de sécurité du coffret de commande, permettant ainsi de
réaliser des relevés expérimentaux ( voir schéma ci-dessous ).
On a alors :
u = k1 . p avec u  tension de sortie du capteur ( V )
k1  constante du capteur (en V / bars)
p  pression d'eau mesurée (en bars)