Régulation : comment mieux réguler et gagner en productivité

« Mettre en place une « bonne » régulation ? Dans quel but ? Alors que mon P.I.D marche à peu près comme je veux ? C’est sûr, il n’est pas parfait mais… »
Et pourtant, on sait que pour des cas « rebelles », le régulateur P.I.D n’est plus adapté ; on sait que, outre les difficultés de réglage, les performances obtenues sont insuffisantes, et avec, en conséquence, un produit non optimal ; enfin, on sait que pour la majorité des procédés cruciaux, une meilleure régulation est indispensable pour optimiser la production.

MOTIVATIONS TECHNIQUES POUR UNE BONNE REGULATION



Examinons ces diverses affirmations, en les illustrant par des exemples concrets.

La régulation classique (de type P.I.D, par exemple) a des difficultés lors de la prise en compte de retards purs importants et variables, c’est à dire lorsqu’il existe des temps morts entre une action sur le process et la mesure de l’effet correspondant.

C’est le cas pour une ligne de galvanisation de SOLLAC, par exemple, ou la mesure de l’effet d’une variation de pression de l’actionneur ne se fait qu’après que la section de tôle correspondante ait parcouru la distance entre les buses d’air et les jauges de mesure. Ceci engendre donc un retard important, et dont la durée dépend de la vitesse de la ligne !

De même, des variations de comportement dynamique des procédés peuvent intervenir en cours de fonctionnement (selon la charge de l’installation, ou l’influence de facteurs extérieurs : la température, …), et rendre très inégales les performances de la régulation.

Dans une station d’évaporation de l’industrie sucrière, par exemple, les caractéristiques des matières premières utilisées varient d’un jour à l’autre ; pour avoir de bons résultats, il faut adapter la régulation à ces différents changements.

En outre, les régulateurs classiques possèdent peu de paramètres de réglage ce qui est insuffisant vu la complexité des caractéristiques dynamiques de nombreux process. Et comme ces paramètres sont souvent réglés de façon empirique, le régulateur ne permet pas d’atteindre les performances souhaitées. Ainsi, considérons un réacteur d’oxychloration, chez ATOCHEM. Il est vital que la température interne de ce réacteur soit bien régulée, afin de prévenir tout emballement thermique. Or, cette température est très sensible à des perturbations au niveau du débit d’entrée du procédé, d’ou la nécessité d’un régulateur robuste et plus rapide que le classique P.I.D.

Certains changements technologiques sont aussi à l’origine d’amélioration de la régulation.

Ainsi, pour réguler leur machine automatique de fabrication de câbles torsadés téléphoniques, les Etablissements POURTIER ont choisi un PC plutôt que des régulations analogiques commandés par une logique de type automates programmables. Ceci leur a permis de simplifier l’ensemble des régulations et synchronisations de mouvements, en faisant mieux que la simple reproduction de l’ancien système de commande.

Définissons une bonne régulation : sa caractéristique principale n’est pas uniquement de tenir la valeur de consigne, mais peut se chiffrer à l’aide d’une campagne de mesure par rapport à cette consigne.

Une régulation est alors qualifiée de bonne si elle réduit la dispersion des points de mesure autour de la consigne, diminuant donc la variance de la variable régulée. L’impact de ce resserrement est très net sur la qualité de la production (par l’uniformisation de celle-ci), mais peut avoir aussi d’autres conséquences (économie de matière, d’énergie, augmentation de production, etc…).



LA DEMARCHE TECHTEAM EN TROIS ETAPES


Les exemples précédemment cités proviennent de branches industrielles très variées (et nous pourrions en citer d’autres en cimenterie, pétrochimie, thermique, manutention, mécatronique…). Leur besoin initial, ou leur motivation première, n’est pas la même. Et pourtant, dans tous les cas, c’est la même démarche qui a été utilisée.



Etape 1 : Identification du Modèle de Procédé

Pour affiner les connaissances à priori du système à commander, il est nécessaire de déterminer un modèle de son comportement dynamique à partir des mesures sur le site. Or cette étude doit se faire en perturbant le moins possible le système, pour des raisons évidentes de qualité de fabrication et de sécurité des installations. Le logiciel WinPIM. Techteam réalise cette identification d’un modèle échantillonné pendant le fonctionnement normal des installations.



Etape 2 : Calcul du Régulateur

A partir de cette connaissance du modèle du procédé et des performances que l’on souhaite atteindre lors du fonctionnement de la régulation, il faut déterminer l’algorithme de régulation et ajuster au mieux ses coefficients. Ces tâches sont effectuées par le logiciel WinREG, qui permet aussi de simuler la future boucle fermée pour analyser son comportement.



Etape 3 : Mise en œuvre

Dernière étape de la démarche : l’implémentation du régulateur ainsi calculé. Cette phase s’adapte au système de commande utilisé sur le site.
- Automate programmable
- Régulateur de tableau
- Calculateur
- Carte contrôleur

Les dirigeants de Techteam

Vincent de Bentzmann

CEO

Découvrez son interview sur le contrôle avancé : Cliquez ici

Sébastien Ricci

Directeur commercial

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