La régulation parallèle
Introduction
La régulation parallèle ou override ou auto-sélective permet le contrôle de deux mesures ou plus en relation entre elles, par l’intermédiaire d’un unique organe de réglage.
Le but est de réguler une grandeur d’un procédé sur lequel une autre grandeur (ou plusieurs) ne doit pas dépasser une valeur limite en marche normale ou perturbée. Il s’agit d’une régulation de sécurité.
Quelques exemples :
- contrôle de débit avec surveillance de pression
- contrôle de température d'un four avec surveillance de température des éléments chauffants
- contrôle du niveau dans une cuve aval avec surveillance de du niveau dans la cuve amont
Exemple: régulation de niveau dans une cuve
Limites de fonctionnement
Lors de la régulation du niveau du bac inférieur, on est amené à modifier l'ouverture de la vanne, ce qui provoque une variation du niveau du bac supérieur.
Niveau bas et haut stabilisés à une valeur intermédiaire, si l'on effectue un échelon de consigne positif sur la boucle de régulation du niveau bas, le régulateur va ouvrir la vanne. Le niveau de la cuve du haut va augmenter, puis celui du bas. Les variations du niveau de la cuve du haut seront plus rapides et de plus grande amplitude que celles du niveau bas, cela pouvant aller jusqu'au débordement de la cuve supérieure.
Si il n'a pas été prévu de dispositif de trop plein, la cuve va être engorgée et selon le process, l'augmentation de pression résultante (fonction de la pompe)pourra entraîner des dommages.
Proposition de solution
En mettant une boucle de régulation du niveau haut qui n'entrera en service qu'en cas de nécessité, l'ouverture de la vanne sera limitée.
Il y a alors deux régulateurs pilotant un seul actionneur. Pour éviter un débodement de la cuve, il faut que l'ouverture de la vanne soit la plus faible possible. Un sélecteur de minimum est placé en sortie des régulateurs pour sélectionner le signal de commande le plus faible.
Fonctionnement
En fonctionnement normal, le niveau dans la cuve supérieure est en dessous de W1, Yr1 est à 100/%. C'est le régulateur de niveau bas qui est prioritaire.
En cas de montée brutale du niveau haut, voir dépassement de la consigne de sécurité, le régulateur de niveau haut va fortement baisser Yr1 qui va alors devenir inférieur à Yr2. La régulation de niveau haut devient prioritaire.
Ci-après, un exemple de courbes obtenues sur le banc de niveau:
En rouge et vert, consigne et mesure du niveau inférieur
En blanc et bleu, consigne et mesure du niveau supérieur
En jaune, le signal de commande envoyé à la vanne.
On remarque le décroché brutal du signal de commande lorsque le niveau haut atteint la consigne. La reconstitution des signaux de commande individuels est aisée.
Réalisation concrète
Que ce soit avec un SNCC tel que le système DelatV d'Emerson, ou avec un régulateur tel que le 3504 d'Eurotherm, la configuration sera logicielle avec l'ajout d'un bloc math (sélecteur) en sortie des régulateurs. La sortie du sélecteur pilotera l'actionneur.
Cas concret
Dans le cas du fonctionnement batch d'un filtre presse, on commence par remplir les plateaux du filtre à débit constant. Au fur et à mesure de l'encrassement des plateaux, la pression en sortie de pompe va augmenter. A partir d'un certain seuil de pression, le remplissage va se faire à pression constante, le débit chutant parallèlement. A une certaine valeur de débit jugée trop faible, la filtration sera stoppée, le filtre lavé et un nouveau cycle de filtration pourra commencer.