Symboles et glossaire

4
Introduction
Symboles et glossaire
Petit lexique de la technologie proportionnelle
Hystérésis
Sensibilité de fonctionnement
Linéarité
Reproductibilité
Le changement minimal de la consigne qui gé-
nère 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.
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 dévia-
tion de la courbe de débit réelle de la ligne droite
théorique (exprimée comme un pourcentage
pour un intervalle linéaire donné de la courbe).
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 posi-
tivement influencée par une faible hystérésis.
L’hystérésis provient du frottement et d’une dé-
formation importante des composants élastiques.
Pour le fonctionnement, il en résulte des pres-
sions de sortie différentes à une même 0
valeur de consigne (signal électrique) selon que
la valeur préalable était plus grande ou plus pe-
tite.
SYMBOLES
Capteur de
pression
Capteur de force
Capteur de
déplacement
Capteur d'angle
Capteur de débit
Capteur de
température
Potentiomètre
Vérin

5
Décalage du zéro
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.
Modification de la pente
Fonction de rampe
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.
Fréquence d‘ondulation
Tension de modulation permettant de diminuer le frottement par adhérence
(« slip-stick ») dans une vanne.
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.
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’intermé-
diaire de l’électronique de commande. Cette
fonction peut permettre une ouverture et une
fermeture lente des vannes proportionnelles.
SYMBOLES
Introduction
Potentiomètre
Interrupteur
électrique
Affichage
numérique
Affichage
analogique
Génératrice
tachymétrique
Vanne
proportionnelle
Convertisseur de
tension/courant
Convertisseur
numérique-
analogique

6
Introduction
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”.
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.
Systèmes de réglage
Régulation en boucle ouverte
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 opé-
ration 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 régula-
tion fermée.
En prenant pour exemple la régulation de la tempéra-
ture 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 supé-
rieure à la valeur souhaitée). Ainsi, la température est
maintenue à la consigne et ce, de manière stable et indé-
pendamment des conditions extérieures ou d’éléments
perturbateurs.
Régulation en boucle fermée
Valeur de
consigne Organe de commande Actionneur Processus
Régulation en boucle ouverte
Valeur de
consigne Organe de commande Actionneur Processus
Capteur
Régulation en boucle fermée

7
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 cir-
cuit” et “hors circuit” ont des temps d’influence variable
sur le process à réguler. Les inconvénients d’un tel sys-
tème 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 ré-
gler 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 régu-
lateurs à trois ou multiples positions disposent d’au
moins une étape intermédiaire supplémentaire par rap-
port aux régulateurs tout ou rien (ex. : appareil de
conditionnement d’air : chauffage - position neutre -
refroidissement).
Méthodes de régulation
Lorsqu’un écart est observé dans un processus, les méthodes de régulation peuvent être dis-
tinctes 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 régu-
lations : à action discontinue (régulation à deux ou plusieurs niveaux) ou à action continue
(régulation proportionnelle).
Régulation à action discontinue
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 si-
tuer 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 discon-
tinue, 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 vi-
tesse 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 inconvé-
nients 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 à-coups des commuta-
tions. De plus, il est possible de prédéfinir les vitesses de
ces matériels.
Régulation à action continue
Introduction
Régulation à action discontinue Régulation à action continue
tempstemps
Valeur de
consigne
température
température
Régulation à action discontinue
Régulation à action continue
Contrôle proportionnel
temps
vitesse

8
Types de régulateurs
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.
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 ré-
glage permet l’adaptation optimale des vannes pro-
portionnelles aux applications spécifiques. Régulateur I
Régulateur DRégulateur P
Régulateur PID
Régulateur à action continue
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 quali-
tés 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.
Introduction
Types de régulateursApplication
Pression
Débit
Température
Niveau
Vitesse
exigences
simples
non
appropriés
appropriés
appropriés
appropriés
appropriés
appropriés
non
appropriés
appropriés
appropriés
appropriés
moins
appropriés
non
appropriés
appropriés
exigences
simples