Contrôle de l'automatisation électrique : termes de contrôle industriel, termes d'instrumentation et de mesure
Contrôle de l'automatisation électrique : termes de contrôle industriel, termes d'instrumentation et de mesure
Contrôle industriel
Contrôle en boucle fermée
Concept fondamental de la théorie du contrôle, le contrôle en boucle fermée diffère du contrôle en boucle ouverte en renvoyant la sortie contrôlée à l'extrémité d'entrée pour influencer le contrôle. Ce mécanisme de rétroaction permet à la sortie de revenir à l'entrée via une « chaîne latérale », permettant à l'entrée d'exercer un contrôle sur la sortie. L'objectif principal du contrôle en boucle fermée est d'obtenir une régulation basée sur la rétroaction.
Points d'E/S
Terme fréquemment utilisé dans les systèmes de contrôle, les points d'E/S font référence aux points d'entrée/sortie. Les entrées sont des paramètres de mesure provenant des instruments entrant dans le système de contrôle, tandis que les sorties sont des paramètres de contrôle envoyés du système aux actionneurs. L'échelle d'un système de contrôle est souvent définie par le nombre maximum de points d'E/S qu'il peut accueillir.
Grandeurs analogiques et de commutation
Dans les systèmes de contrôle, les paramètres peuvent être des grandeurs analogiques ou de commutation. Les grandeurs analogiques sont des valeurs qui varient continuellement dans une plage spécifique, telle que la température ou la pression. Cependant, les grandeurs de commutation n'ont que deux états, comme les états marche/arrêt d'un interrupteur ou d'un relais.
Boucle de contrôle
Pour le contrôle analogique, un contrôleur ajuste une sortie en fonction d'une entrée à l'aide de règles et d'algorithmes spécifiques, formant ainsi une boucle de contrôle. Les boucles de contrôle peuvent être en boucle ouverte ou fermée. Le contrôle en boucle fermée, ou contrôle par rétroaction, est le type le plus courant, où la sortie est renvoyée à l'entrée pour comparaison avec la valeur définie.
Contrôle à deux positions
La forme la plus simple de contrôle par rétroaction, également connue sous le nom de contrôle par commutateur. Il déclenche un signal de commutation lorsque la valeur mesurée atteint un maximum ou un minimum. Bien que la valeur mesurée puisse être analogique, la sortie de contrôle est numérique. Cette méthode est couramment utilisée dans les thermorégulateurs industriels et les commutateurs de niveau.
Contrôle proportionnel
La sortie du contrôleur est proportionnelle à l'écart entre la valeur mesurée et la valeur définie ou le point de référence. Le contrôle proportionnel offre une régulation plus douce que le contrôle à deux positions et élimine les problèmes d'oscillation associés au contrôle à deux positions.
Contrôle intégral
En contrôle intégral, la modification de la variable contrôlée est liée au temps nécessaire pour que la sortie du système de contrôle devienne efficace. La sortie de l'actionneur atteint progressivement la valeur réglée. Cette méthode de contrôle est couramment utilisée dans les systèmes de contrôle de la température.
Contrôle dérivé
La commande dérivée est généralement utilisée en combinaison avec une commande proportionnelle et intégrale. Cela permet au système de contrôle de réagir plus rapidement aux écarts, évitant ainsi des réponses lentes du système. Associé au contrôle proportionnel et intégral, il aide la variable contrôlée à atteindre plus rapidement un état stable sans oscillation.
Contrôle PID
En fonction des exigences spécifiques du système de contrôle, les méthodes de contrôle peuvent être le contrôle P (proportionnel), PI (proportionnel - intégral), PD (proportionnel - dérivé) ou PID (proportionnel - intégral - dérivé). Le contrôle PID est le mode de contrôle le plus courant dans les systèmes de contrôle.
Contrôle du retard
* Couramment utilisé dans les applications de contrôle de commutation, le contrôle de retard introduit un délai entre un changement d'état de commutateur et l'action de sortie du contrôleur. Par exemple, dans les lignes de production, les détecteurs de proximité nécessitent souvent un délai de plusieurs secondes avant que le rouleau suivant ne commence à fonctionner après le positionnement d'une pièce.
Contrôle de verrouillage
* Fréquemment utilisé dans les scénarios de contrôle de commutation, le contrôle de verrouillage établit des relations entre les commutateurs. Par exemple, l'interrupteur C ne peut être activé que lorsque les interrupteurs A et B sont tous deux ouverts, ou l'interrupteur C doit s'ouvrir lorsque l'interrupteur A s'ouvre. Le contrôle de verrouillage est courant dans les applications critiques pour la sécurité, telles que la vanne de ventilation dans un réacteur, qui doit s'ouvrir immédiatement lorsque la pression atteint un certain niveau.
Commande électrique
* Fait référence aux systèmes de contrôle où la sortie est obtenue via des quantités électriques ou des signaux électroniques, ciblant les composants à commande électrique tels que les relais, les électrovannes et les servomoteurs. La plupart des systèmes de contrôle automatique intègrent des éléments de commande électriques.
Commande hydraulique
* Les systèmes de commande hydrauliques sont utilisés dans le fonctionnement des machines et des équipements, en particulier dans les applications de contrôle continu de la vitesse. La commande hydraulique est souvent combinée avec une servocommande électrique pour former des actionneurs électro-hydrauliques très efficaces et précis.
Commande pneumatique
* Les systèmes de contrôle pneumatiques sont utilisés dans divers scénarios. Ils utilisent l'air comprimé comme source d'énergie pour la transmission ou l'actionnement du signal. L'air comprimé est largement utilisé dans les usines en raison de sa disponibilité, de sa propreté, de sa sécurité et de sa fonctionnalité de contrôle simple, ce qui rend les outils pneumatiques courants dans de nombreuses lignes de production.
Interpolation
* L'interpolation est le processus par lequel un système CNC de machine-outil détermine la trajectoire de l'outil à l'aide d'une méthode spécifique. Il s'agit de calculer des points intermédiaires entre des points de données connus sur une courbe, également appelé « densification des points de données ». Le système CNC génère la trajectoire de contour requise en densifiant les données entre les points de début et de fin d'un segment de programme.
Boucles de position, de vitesse et de courant
* Le concept de boucles implique l'utilisation du feedback pour améliorer la stabilité et les performances des systèmes d'application.
* Le contrôle de la boucle de courant vise à réguler la tension en utilisant la transmission du signal de courant pour compenser les pertes, les chutes de tension et le bruit lors de la transmission de la tension.
* La relation entre la vitesse et la position est basée sur la formule : distance = vitesse × temps. La variation continue de la vitesse sur un intervalle de temps se traduit par l'intégrale de la vitesse sur cet intervalle, qui correspond à la distance parcourue (position).
* La relation entre la vitesse et le courant est définie par : vitesse = accélération × temps. L'accélération dépend du courant appliqué et l'intégrale de l'accélération sur un intervalle de temps donne la vitesse instantanée.
* En mode contrôle de couple, le servomoteur tourne à un couple défini en maintenant une sortie constante de la boucle de courant. Si le couple de charge externe est égal ou supérieur au couple de sortie défini du moteur, le couple de sortie du moteur reste constant et le moteur suit le mouvement de la charge. À l'inverse, si le couple de charge externe est inférieur au couple de sortie défini du moteur, le moteur continue d'accélérer jusqu'à atteindre la vitesse maximale autorisée du moteur ou du variateur, auquel cas une alarme se déclenche et le moteur s'arrête.
* En mode vitesse, la vitesse du moteur est définie et le retour de vitesse de l'encodeur du moteur forme un système de contrôle en boucle fermée. Le but est de garantir que la vitesse réelle du servomoteur correspond à la vitesse réglée.
* La sortie de contrôle de la boucle de vitesse sert de point de consigne de couple de boucle de courant de mode couple. En mode contrôle de position, le point de consigne de position fourni par l'ordinateur hôte et le signal de retour de position de l'encodeur du moteur ou le retour de mesure de position directe de l'équipement sont comparés pour former une boucle de position. Cela garantit que le servomoteur se déplace vers la position définie. La sortie de la boucle de position est introduite dans la boucle de vitesse en tant que point de consigne de la boucle de vitesse. Ainsi, le mode de contrôle de couple utilise la boucle de contrôle de courant comme couche la plus fondamentale. La boucle de contrôle de vitesse est construite sur la boucle de contrôle de courant, et la boucle de contrôle de position est construite sur les boucles de contrôle de vitesse et de courant.
Termes d’instrumentation et de mesure
Gamme
Un intervalle continu d'une quantité définie par des limites supérieure et inférieure.
Plage de mesure
Plage de valeurs mesurées pour laquelle l'instrument peut atteindre la précision spécifiée.
Limite inférieure de la plage de mesure : valeur mesurée minimale pour laquelle l'instrument peut atteindre la précision spécifiée.
Limite supérieure de la plage de mesure : valeur mesurée maximale pour laquelle l'instrument peut atteindre la précision spécifiée.
Portée
La différence algébrique entre les limites supérieure et inférieure d'une plage. Par exemple, si la plage est comprise entre -20°C et 100°C, l'étendue est de 120°C.
Caractéristique de performance
Paramètres qui définissent la fonction et la capacité d'un instrument et leurs expressions quantitatives.
Caractéristique de performance de référence : caractéristique de performance obtenue dans des conditions de fonctionnement de référence.
Échelle linéaire
Échelle dans laquelle l'espacement entre les divisions de l'échelle et les valeurs mesurées correspondantes ont une relation proportionnelle constante.
Échelle non linéaire
Une échelle où l'espacement entre les divisions de l'échelle et les valeurs mesurées correspondantes ont une relation proportionnelle non constante.
Supprimé - Échelle zéro
Échelle dont la plage d'échelle n'inclut pas la valeur d'échelle correspondant à la valeur zéro de la quantité mesurée.
Échelle étendue
Échelle dans laquelle une partie disproportionnée de la longueur de l'échelle est occupée par une section élargie de l'échelle.
Échelle
Ensemble de graduations ordonnées et de nombres associés qui font partie d'un dispositif indicateur.
Plage d'échelle
* La plage définie par les valeurs de début et de fin de l'échelle.
Marque d'échelle
* Une marque sur le dispositif indicateur correspondant à une ou plusieurs valeurs mesurées spécifiques.
Marque d'échelle zéro
* Le repère ou la ligne de l'échelle correspondant à la valeur zéro de la quantité mesurée.
Division d'échelle
* La partie de l'échelle entre deux marques d'échelle adjacentes.
Valeur de division d'échelle
* La différence entre les valeurs mesurées correspondant à deux graduations adjacentes.
Espacement des divisions d'échelle
* La distance entre les lignes centrales de deux graduations adjacentes le long de la longueur de l'échelle.
Longueur de l'échelle
* La longueur du segment de ligne, réel ou imaginaire, passant par les milieux de tous les repères les plus courts entre les repères de début et de fin.
Valeur de départ de l'échelle
* La valeur mesurée correspondant au repère de l'échelle de départ.
Valeur finale de l'échelle
* La valeur mesurée correspondant au repère de fin d'échelle.
Numérotation des échelles
* L'ensemble des chiffres sur l'échelle correspondant aux valeurs mesurées définies par les graduations ou indiquant l'ordre des graduations.
Zéro d'un instrument de mesure
* L'indication directe d'un instrument de mesure lorsque toute l'énergie auxiliaire nécessaire à son fonctionnement est appliquée et que la valeur mesurée est nulle.
* Dans les cas où l'instrument de mesure utilise une alimentation auxiliaire, ce terme est généralement appelé « zéro électrique ».
* Lorsque l'instrument n'est pas en fonctionnement en raison de l'absence de toute énergie auxiliaire, le terme « zéro mécanique » est souvent utilisé.
Constante de l'instrument
* Coefficient par lequel l'indication directe d'un instrument de mesure doit être multipliée pour obtenir la valeur mesurée.
Courbe caractéristique
* Une courbe montrant la relation fonctionnelle entre la valeur de sortie en régime permanent d'un instrument et une quantité d'entrée, toutes les autres quantités d'entrée étant maintenues à des valeurs constantes spécifiées.
Courbe caractéristique spécifiée
* La courbe montrant la relation fonctionnelle entre la valeur de sortie en régime permanent d'un instrument et une quantité d'entrée dans des conditions spécifiées.
Ajustement
* Opérations effectuées pour garantir que l'instrument est en état de fonctionnement normal et pour éliminer les écarts pour une utilisation correcte.
* **Ajustement utilisateur** : ajustements autorisés à être effectués par l'utilisateur.
Calibrage
* L'opération consistant à établir, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs indiquées par un instrument ou un système de mesure et les valeurs connues correspondantes de la grandeur mesurée.
Courbe d'étalonnage
* Une courbe montrant la relation entre la quantité mesurée et la valeur réelle mesurée de l'instrument dans des conditions spécifiées.
Cycle d'étalonnage
* La combinaison de la courbe d'étalonnage ascendante et de la courbe d'étalonnage descendante entre les limites de la plage d'étalonnage d'un instrument.
Tableau d'étalonnage
* Une représentation tabulaire de la courbe d'étalonnage.
Traçabilité
* Propriété d'un résultat de mesure qui peut être comparé à des normes appropriées (généralement des normes internationales ou nationales) grâce à une chaîne ininterrompue de comparaisons.
Sensibilité
* Le quotient de la variation de la sortie de l'instrument et de la variation correspondante de la quantité d'entrée.
Précision
* Le degré de cohérence entre l'indication de l'instrument et la valeur réelle de la quantité mesurée.
Classe de précision
* La classification des instruments selon leur précision.
Limites d'erreur
* L'erreur maximale tolérée d'un instrument telle que spécifiée par les normes ou les spécifications techniques.
Erreur de base
* L'erreur d'un instrument dans les conditions de référence.
Conformité
* Le degré de cohérence entre la courbe standard et la courbe caractéristique spécifiée (telle qu'une ligne droite, une courbe logarithmique, une courbe parabolique, etc.).