REGULATIONS et ASSERVISSEMENTS performants et robustes avec

l’ automate programmable S7-200 SIEMENS

Algorithmes de régulation PID et RST, et méthodologie de réglage optimal WinPIM+TR de ADAPTECH

LE CONTEXTE 90% des boucles de régulation et asservissement utilisent la structure PID classique. Bien que relative-ment facile à régler, le PID ne permet pas toujours de bonnes performances dans le cas de process :

• à retard pur important, • dont les caractéristiques dynamiques varient au cours du fonctionnement, • d’ ordre supérieur à 2. En complément au bloc de régulation PID classique de base, ADAPTECH a donc intégré dans le S7-200 une régulation RST, plus performante et robuste,

LA REGULATION RST La régulation RST intégrée dans le S7-200 est basée sur un algorithme de commande largement diffusé, et dont la structure à 3 branches R, S et T permet :

• de gérer indépendamment les dynamiques de poursuite (asservissement) et de réjection de pertur-bation (régulation),

• de spécifier indépendamment les temps de montée et le dépassement sur la consigne, • de tenir compte du retard pur du process, • d’ obtenir une régulation robuste vis à vis :

- des variations du process - des changements des points de consigne, - des variations des produits,

• en final, d’obtenir des mesures plus proches de la consigne imposée et, en conséquence, des gains potentiels en performance et en qualité.

L’ AUTOMATE SIEMENS S7-200

Automate compact et rapide, équipé de 14 E et 10 S Tor, avec module d’extension Analogique compre-nant 4 E et 1 S Ana, programmable avec l’atelier STEP 7-Micro/Win.

%

Bonne Régulation

consigne 1

faible variance

consigne 2

sortie régléevaleur minimale spécifiée

mauvaise régulationgrande variance

Resserrez les mesures autour de la consigne

avec la régulation RST du LT160 :

Spécifiez les performances de la boucle fermée

En Poursuite ET en Régulation

y(t)

régulation

r

t

Sous forme d’une trajectoire du 2° ordre, spécifiée parson temps de montée Tm et le dépassement accepté D

0.9 r

Tm

D

Le régulateur PID est un cas particulier de RST avec R = T Fonction de transfert en boucle fermée : y(t)/r(t) = BT / AS+BR

Mise en œuvre de la régulation RST robuste sur l’ automate S7-200 Siemens

• L’algorithme RST est un bloc fonctionnel écrit en langage LIST dans le S7-200 • Les paramètres R, S, T sont chargés avec WinTRAC via une liaison ModBus dans une table de l’automate. • Les mesures pour l’identification peuvent être effectuées en ligne sur le procédé avec le S7-200 qui pos-

sède le bloc fonctionnel SBPA nécessaire.

L’architecture de régulation PID/RST cascade, les voies d’entrée/sortie, les paramètres du/des régulateurs* sont définis dans le programme d’application RST chargé dans l’automate.

Lorsque les paramètres de régulation sont chargés, l’automate S7-200 peut fonctionner en mode autonome sans liaison avec le PC et WinTRAC. Il commande alors directement le procédé. Le démarrage de la régulation, le passage Manu/Auto, sont réalisés par boutons poussoirs. Les mesures, consignes et commandes peuvent être « remontées » de l’automate vers WinTRAC pour visualisation et archivage.

• les paramètres des régulateurs PID et RST sont calculés et optimisés avec le progiciel WinREG*, à partir d’un modèle du procé-

dé, identifié avec WinPIM* par exemple.

ADAPTECH 4 rue du Tour de l’Eau 38400 Saint Martin d’Hères Tél.: 04 76 51 52 77

* WinPIM : identification des modèles de procédés (ADAPTECH) * WinREG : calcul et analyse de régulateurs RST numériques (ADAPTECH)

ModBus

WinTRAC S7

T +

1/S

R

Procédé

E/S Ana Régulateur RST

-

T

+

-

1/S PROCEDE

y = q-d * B/A * u

R

y(t) r(t) u(t)

consigne

mesure

Structure d’un régulateur RST

Algorithme RST en langage LIST :

S7-200