Réglage PID

Réglage des régulateurs de température PID

En règle générale, il existe 2 types de réglage que vous pouvez implémenter avec un régulateur PID au stade de la configuration. Le processus de réglage consiste à évaluer les meilleures valeurs pour les paramètres PID et à les appliquer à la sortie de contrôle pour obtenir la meilleure réponse. Ici, nous discuterons des méthodes de réglage pour le contrôle de la température, mais beaucoup de ces thèmes sont communs au contrôle de processus générique et peuvent être appliqués au contrôle PID de la pression, du débit et de la vitesse.

Réglage automatique - le régulateur exécute un algorithme pour calculer les meilleurs paramètres pour le PID. Différents types d'autoréglage peuvent être effectués.

Réglage manuel - est mis en œuvre par l'utilisateur, les paramètres sont ajustés pour obtenir la réponse souhaitée. Un processus logique doit être suivi avec le réglage manuel et il n'est pas recommandé pour le personnel inexpérimenté.

En examinant d'abord le réglage automatique, la plupart des régulateurs de température modernes intègrent cette fonction pour accélérer le processus de mise en service. Il existe plusieurs catégories d'autoréglage. Avec un contrôleur Novus, ce sont Rapide, Complet et Adaptatif. Avec quelques variations sur chacun selon le modèle du contrôleur.

Qu'est-ce qu'un autoréglage rapide ?

L'autoréglage rapide est suffisant pour la majorité des applications de contrôle de température de base. Il prend généralement moins de 10 minutes et trouve automatiquement les meilleures valeurs PID pour votre installation. L'un des points clés à retenir est de laisser une plage adéquate entre la valeur du processus et le point de consigne lors de l'exécution de l'autoréglage. Nous recommandons normalement un différentiel de 50 à 100 °C. Par exemple, avec un four ou un four de cuisson, il est préférable de laisser l'équipement refroidir à température ambiante avant d'activer le paramètre de réglage rapide. Cela garantit que l'algorithme a le temps d'exécuter avec précision les calculs requis. Avec un appareil Novus, à la fin de l'autoréglage, le voyant lumineux d'indication AT ou Tune s'éteint et les paramètres sont enregistrés dans le contrôleur. Généralement, il n'est pas nécessaire de répéter ce processus, sauf en cas de modification de la configuration du processus. Par exemple, l'ajout ou le retrait de capacité de chauffage/refroidissement, la modification des dimensions physiques de la zone sous contrôle, le remplacement ou le déplacement du capteur.

Nos contrôleurs d'entrée de gamme prennent en charge le réglage PID automatique simple. Si vous débutez avec les équipements PID, nous vous recommandons particulièrement les modèles N1030, N1030T et N1040. Une fois que vous avez trouvé un ensemble stable de valeurs, il est utile de les noter pour les sauvegarder. Les paramètres pertinents à vérifier sont Pb (bande proportionnelle), Ir (taux intégral) et dT (temps dérivé). Un réglage réussi remplira automatiquement ces valeurs.

Pourquoi effectuer un autoréglage complet ?

L'autoréglage complet prendra plus de temps pour finaliser les calculs nécessaires. Cela peut être bénéfique lorsque le retour du capteur peut prendre un certain temps pour se stabiliser. Encore une fois, à la fin du processus d'autoréglage, les meilleures valeurs sont automatiquement enregistrées dans le contrôleur et il n'est pas nécessaire d'effectuer d'autres réglages à moins que la réponse ne se détériore. En théorie, un autoréglage complet est plus précis qu'un autoréglage rapide, bien que souvent en pratique, la différence des paramètres PID soit très faible, sans perte notable de performance. Vous devez toujours éviter d'éteindre le contrôleur tant que le processus de réglage n'est pas terminé.

Un exemple d'utilisation de l'autoréglage complet serait dans un four industriel qui contient des produits ou des matières premières coûteux. Un réglage rapide initial peut être effectué avec un four vide à 50-75% de la température de travail normale. Cela crée une bonne base de référence avec un petit dépassement potentiel avant de procéder à un autoréglage complet avec les produits chargés.

Tous les contrôleurs PID que nous proposons prennent en charge l'autoréglage complet. Les modèles équipés d'un port USB vous permettront de surveiller le processus de réglage graphiquement à l'aide de l'outil QuickTune. À la fin du processus, vous pouvez également enregistrer la configuration pour une utilisation future. Par exemple, si vous avez un certain nombre d'appareils identiques à programmer, vous pouvez flasher les appareils avec les mêmes valeurs PID.

À l'exception du N1030 d'entrée de gamme, tous les modèles Novus sont équipés d'un port USB, y compris le N1020, le N1050 et les appareils que l'on trouve dans notre gamme avancée.

Qu'est-ce que le réglage PID adaptatif ?

Réglage adaptatif : lorsque cette fonction est activée et que le contrôleur détecte un changement de performance, il lance un cycle d'autoréglage pour rétablir les valeurs PID correctes. Le réglage adaptatif nécessite une intervention minimale de l'utilisateur. Il est conseillé pour les processus susceptibles de dégrader la réponse ou présentant une instabilité inhérente. Prenons l'exemple d'une opération de chauffage complexe avec plusieurs éléments : il est possible qu'au fil du temps certains éléments tombent en panne. Le réglage adaptatif ajustera les valeurs PID pour fournir la meilleure performance. Un inconvénient du réglage adaptatif est qu'il n'est pas disponible sur certains modèles de contrôleurs et qu'il est généralement fourni avec des appareils haut de gamme, qui sont plus coûteux. Pour les processus industriels, un contrôleur avec réglage adaptatif est souvent le meilleur choix. Il peut ne pas être nécessaire dans tous les cas, mais il est bénéfique pour pérenniser le processus de contrôle.

Le réglage adaptatif est pris en charge par les modèles N1020, N1200 et N20K48. Le paramètre Atun (Autotune) doit être défini sur SELF ou l'une des autres variantes adaptatives. Avec les derniers modèles, il existe 5 variantes de réglage automatique.

Comment effectuer un réglage PID manuel pour le contrôle de la température ?

Le réglage manuel présente l'inconvénient majeur d'être soumis à l'intervention de l'opérateur et nécessite un certain degré d'essais et d'erreurs pour établir les meilleures valeurs PID. Nous recommandons de suivre un schéma de réglage manuel établi où un paramètre est ajusté à la fois avant de noter la réponse et d'affiner si nécessaire.

1. Le premier paramètre à ajuster devrait toujours être Pb, en recherchant la performance optimale, tout en comprenant qu'il y aura toujours une erreur d'état stationnaire jusqu'à ce que les autres termes soient définis.

2. Une fois satisfait de Pb, introduire le terme Ir et vérifier si l'erreur d'état stationnaire est minimisée. À ce stade, le contrôleur devrait maintenir la température relativement bien.

3. Enfin, augmenter lentement Dt de manière à ce que le contrôleur atteigne tout changement de point de consigne rapidement avec peu ou pas de dépassement.

Si tout le reste échoue, réinitialiser le contrôleur aux paramètres par défaut ou effectuer un réglage automatique rapide pour restaurer les valeurs PID. Il arrive parfois qu'une petite quantité de réglage manuel soit nécessaire après un réglage automatique. Par exemple, pour augmenter le taux de réponse ou amortir les petites oscillations.

PARAMÈTRE	EN L'AUGMENTANT, LE PROCESSUS…	EN LE DIMINUANT, LE PROCESSUS…
Pb	Devient plus lent. Devient généralement plus stable ou moins oscillant. A moins de dépassement.	Devient plus rapide. Devient plus instable ou plus oscillant. A plus de dépassement.
Ir	Devient plus rapide, atteignant rapidement le point de consigne. Devient plus instable ou plus oscillant. A plus de dépassement.	Devient plus lent, prenant plus de temps pour atteindre le point de consigne. Devient plus stable ou plus oscillant. A moins de dépassement.
Dt	Devient plus lent. A moins de dépassement.	Devient plus rapide. A plus de dépassement.

SI LA PERFORMANCE DU PROCESSUS…	ESSAYER LES OPTIONS UNE PAR UNE :
Est presque bonne mais le dépassement est un peu élevé.	Augmenter Pb de 20 %. Diminuer Ir de 20 %. Augmenter Dt de 50 %.
Est presque bonne mais il n'y a pas de dépassement, et il faut un certain temps pour atteindre le point de consigne.	Diminuer Pb de 20 %. Augmenter Ir de 20 %. Diminuer Dt de 50 %.
Est bonne, mais MV varie toujours entre 0 % et 100 % ou varie trop.	Diminuer Dt de 50 %. Augmenter Pb de 20 %.
Est mauvaise. Après le démarrage, le transitoire présente plusieurs périodes d'oscillation, qui se réduisent très lentement ou pas du tout.	Augmenter Pb de 50 %.
Est mauvaise. Après le démarrage, il se déplace lentement vers le point de consigne, sans dépassement. Il est encore loin du point de consigne et MV est déjà inférieur à 100 %.	Diminuer Pb de 50 %. Augmenter Ir de 50 %. Diminuer Dt de 70 %.