Technologie Proportionnelle - ASCO · Sélection du matériel 8 Régulation de pression 10 SENTRONICD 10 SENTRONICplus 12 PuLSTRONIC II 14 ... vers le turbo-compresseur est régulé

La réguLation précise de La pression et du débit

Technologie Proportionnelle

Les exigences sans cesse croissantes en termes de qualité, précision, productivité, confort, facilité de mise en œuvre, service etc., imposent des normes toujours plus strictes sur les équipements automatisés et les machines de production. Ces normes ne peuvent être atteintes que lorsque les grandeurs physiques (telles que température, pression, force, vitesse, couple de rotation etc.) sont précisément adaptées aux conditions de fonctionnement des installations. C’est une régulation continue de ces variables qui est le facteur décisif dans ce contexte.

Pour assurer ce type de régulation, les vannes proportionnelles permettent de contrôler et réguler un fluide en fonction d’une valeur de consigne. L’association de ces vannes à une électronique de commande permet d’améliorer leur niveau de précision et donc, d’élargir leur domaine d’application.

qualité et performance ameliorées

1

technologie proportionnellesommaire

Applications pour vannes proportionnelles 2 - 7

Qualité, sécurité de fonctionnement et économie 2 Régulation de pression 2 Régulation de débit 7

Sélection des produits 8 - 32

Sélection du matériel 8

Régulation de pression 10

SENTRONICD 10 SENTRONICplus 12 PuLSTRONIC II 14 SERvOTRONICDigital 16

Régulation de débit 18

fLOwTRONICD 18 PIEzOTRONIC 20 PRECIfLOw 22 POSIfLOw 24 POSITIONERD 26 mOTORfLOwD 28

Régulateur 30

CONTROLD 30

Contrôle par bus de terrain 32

module G3 Entrées/Sorties analogiques 32

Introduction à la technologie proportionnelle 34 - 39

Symboles et glossaire des termes 34 Systèmes de réglage / méthodes de régulation 36 Types de régulateurs 38

Documentation 40 - 41

Internet - catalogues 40

2

toujours plus de qualité, de sécurité des processus et d’économie …

Les valeurs telles que déplace-ment, vitesse et force doivent être ajustées dans tous les processus répétitifs. En règle générale, les vannes proportionnelles per-mettent de contrôler avec sûreté ces paramètres et ce, de manière simple, flexible et économique. Elles sont performantes et leur maintenance est aisée et rapide. Les capteurs de pression des vannes proportionnelles permettent le contrôle permanent de leurs fonctions.

Les systèmes de contrôle prévus sur de longues distances (p.ex. dans de grandes unités de production ou en cas de danger pour l’opé-rateur) et utilisant des conduites

hydrauliques ou pneumatiques ne peuvent souvent être réalisés que dans une étendue limitée. Dans ce cas, il est préférable d’utiliser des vannes proportionnelles pouvant être contrôlées via des lignes élec-triques dont la longueur importe peu. La transmission des signaux peut être adaptée aux besoins de l’utilisateur, elle est exempte d’inertie et n’est influencée ni par la pression ni par la température.

Les vannes proportionnelles jouent un rôle important dans les systèmes programmables de régu-lation. L’association d’une électro-nique intelligente à la puissance de la pneumatique offre des solu-tions nouvelles et innovantes pour

les applications les plus variées.

Les équipes spécialisées d’ASCO Numatics peuvent vous conseiller, vous assister pour toutes les questions relatives au développement et à l’optimisation de votre processus de production et mettre à votre disposition leur grande expérience des marchés industriels. Outre les solutions standard, nous développons depuis de nombreuses années, des composants et systèmes spéci-fiques particulièrement adaptés aux besoins de nos clients.

les vannes proportionnelles per-mettent d’optimiser les processus de production automatisée dans les secteurs les plus divers comme les industries alimentaire, textile, médi-cale, pharmaceutique, automobile et des matériels industriels. Elles sont utilisées dans les systèmes de commande séquentielle, de réglage télécommandé ou de réglage en boucle programmable.

régulation de pressioncompensation de longueurs lors de l’enroulement

Valeur de consigne

Aircomprimé

Capteur à ultrasons

Retour capteur

les vérins pilotés par le régulateur de pression proportionnel ajustent la tension du produit à enrouler quelles que soient ses longeurs.

applicationsrégulation de pression

soudage par points

Valeur de consigne

Air comprimé

le régulateur de pression proportionnel contrôle la force de pincement de la tête de soudage en fonction du matériel à souder et de son épaisseur.

compensation d’épaisseurs

Valeur de consigne

Air comprimé

la pression d’appui du rouleau est réglée au moyen d’un régulateur de pression proportionnel pour compenser les différentes épaisseurs du matériau.

servofrein

Valeur de consigne

Filtre d'air

Air comprimé

Pompe à vide

Servofrein

Test de vide

Vanne d'isolement

alimentée par une pompe à vide, la vanne proportionnelle régule le vide dans le servofrein afin de le tester.

régulation de la vitesse et du couple

Valeur de consigne

Aircomprimé

Retour capteur

CapteurMoteurpneumatique

la vitesse et le couple sont réglés en modifiant la pression de pilotage via le régulateur de pression proportionnel

force

Valeur de consigne

Air comprimé

Machine à bandes abrasives

Pièce à usiner

la vanne proportionnelle régule la pression d’appui sur les pièces à usiner placées sur une machine à bandes abrasives, sur une presse pneumatique etc.

équilibreur de charges

Valeur de consigne

Air comprimé

Capteur de force

Reto

ur c

apte

ur

la vanne pneumatique proportionnelle ajuste la pression dans le vérin selon la masse. Des charges lourdes peuvent facilement être levées et abaissées à la main.

3

régulation de pression

essai de matériaux

Valeur de consigne

Air comprimé

Pièce à tester

la force contrôlée par la vanne proportionnelle et agissant sur la pièce à tester est augmentée progressivement jusqu’à la rupture de celle-ci.

application de fluides

Valeur de consigne

Air comprimé

Section depulvérisationvariable

Liquide de pulvérisation

Buse depulvérisation

la section de pulvérisation, c.à.d. la largeur d’application du liquide est ajustée par une pression d’air régulée par la vanne proportionnelle.

simulateur de vol

Valeur de consigne

Air comprimé

Simulateur de vol

les mouvements d’un avion sont simulés en alimentant les vérins avec différentes pressions de pilotage.

réglage de température

Valeur de consigne

Air compriméClapets deventilation

HabitationCapteur detempérature

Retour capteur

la température ambiante est maintenue à un niveau constant en ouvrant ou fermant des clapets de ventilation.

test d’étanchéité

Valeur de consigne

Air comprimé

Récipient à tester

Pression de test

le régulateur de pression proportionnel ajuste précisé-ment la pression de test dans les récipients les plus divers afin d’effectuer des contrôles d’étanchéité.

pression de freinage

Valeur de consigne

Air comprimé

un signal de consigne est utilisé pour freiner graduellement et ralentir une masse en rotation et ce, en fonction du profil de vitesse du système de commande.

4

applicationsrégulation de pression

régulation de la pression de serrage

Valeur de consigne

Air comprimé

Boîte dynamométrique

Pièce à usiner

Mandrin à mâchoires pneumatiques

Retour capteur

la pression de serrage sur les mandrins de machines-outils est régulée en fonction du matériau de la pièce à usiner (acier, matière synthétique, ...).

fabrication de pneus

Valeur de consigne

Air comprimé


Carcasse dupneu

Retour capteur assistée par le régulateur de pression proportionnel et selon le diamètre du pneu, les struc-tures consti-tuant celui-ci sont appliquées, assurant ainsi une qualité constante.

turbocompresseur à suralimentation

Valeur de consigne

Air compriméÉchappement

Turbocompresseur

Gazd'échappement

le débit des gaz d’échappement vers le turbo-compresseur est régulé selon le régime du moteur pour maintenir la pression de suralimentation à un niveau constant.

découpage au laser

Valeur de consigne

Alimentationen gaz

Laser

Épaisseur variabledu matériau

la pression du gaz est régulée en fonction du matériau et de son épaisseur.

soudage par ultrasons

Valeur de consigne

Air compriméPièces usinées

le régulateur de pression proportionnel régule la pression de friction entre les pièces usinées sur les machines de soudage par ultrasons.

soufflage de bouteilles

Valeur de consigne

Air comprimé

Forme

Ébauche

De l’air est insufflé via une vanne proportionnelle dans une ébauche jusqu’à l’obtention de sa forme optimale.

5


régulation de débit

micro-injection dans des cellules vivantes

Aiguille

Air comprimé

Fluide

Cellule

la mini- électrovanne proportionnelle régule la pression de l’air insufflé dans la seringue pour contrôler le débit d’injec-tion du liquide dans les cellules vivantes.

échangeur thermique

Régulateur

SortieVapeur

Capteur detempérature

Alimentation 24 V CC

une vanne proportionnelle régule le débit de vapeur en fonction de la température souhaitée en sortie d’échan-geur.

brûleur pour four

Valeur de consigne

Gaz

Brûleur


Moteur

Pression

Retour capteurune vanne proportionnelle régule le débit de gaz dans le brûleur en fonction du degré de chaleur souhaité en sortie.

pression de remplissage

Valeur de consigne

Aircomprimé

Pression de remplissage

Capteur de pression

Retour capteurle liquide est amené à la vanne à une pression constante indépendam-ment du niveau de remplissage dans le réservoir de stockage. le volume de remplissage reste ainsi égal.

pistolet à peinture

Pilotage dela turbine (air)

Peinture

Ajustement dela largeur du jet

Alimentationen peinture

pilotage d’un pistolet à pein-ture : contrôle du débit de la peinture, de la densité du jet et de la surface à peindre.

réglage de gaz

1Valeur de consigne

234

Gaz

Table de cuissonl’unité de réglage se compose de quatre vannes proportionnelles qui régulent l’alimentation en gaz des brûleurs de la table de cuisson.

6

applications

système de remplissage

Valeur de consigne


Indicateurde poids

Capteur de poids

Fluide

Retour capteur

une vanne proportionnelle régule le débit de remplissage d’un fût jusqu’à l’obtention du poids souhaité. Ce système permet un remplissage rapide tout en maintenant un équilibre précision/poids optimum.


positionnement

Valeur de consigne

Aircomprimé

Commande

les servodistri-buteurs ajustent les positions sur les installations de palettisation grâce à des capteurs de distance (potentiomètres linéaires) montés sur des vérins sans tige.

obtention du vide

Valeur de consigne

Air comprimé

Silencieuxd'échappement

Vide

Générateur de vide

une modification de la pression d’entrée du générateur de vide par l’intermédiaire d’une vanne proportionnelle modifie le vide généré.

dosage de colle

Valeur de consigne

Air comprimé


Colle

le régulateur de pression proportionnel régule la pres-sion en fonction de la valeur de consigne. le volume de colle appliqué est dosé en conséquence et de manière constante.

cœur artificiel

Valeur de consignede l'unité de réglage

Pompage

Ventriculegauche

Ventriculedroit

Alimentation

Air comprimé

Vide

le sang est pompé au travers d’un cœur artificiel en appliquant alternativement de la pression ou du vide.

régulation de volume

Valeur de consigne

Eau

une vanne proportionnelle régule en permanence l’alimentation en eau d’une balayeuse.

7

CaraCtéris-tiques

teChniques

Rac

cord

emen

t

Pres

sio

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sio

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n

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it

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Tech

no

log

ie

Posi

tio

n d

e re

pli

SentronicD G1/8,1/4, 3/8

-0 à 10

bar

jusqu’à 1300

Nl/min50 μm < 1%

21 à 40 w

ClapetMise à

l’échappement

Sentronicplus

G1/8,G1/4, G1/2,

G1-

vide à 50 bar

jusqu’à 5600

Nl/min50 μm < 1%

12 à 44 w

ClapetMise à

l’échappement

Pultronic ii G1/4 -0 à 10

bar0 à 470 Nl/min

50 μm < 1% 3,6 w ClapetPression

Maintenue

ServotronicDigital G3/8 -0 à 40

bar0 à 1700 Nl/min

50 μm < 0,5% 14 wTiroir/

ChemiseMise à

l’échappement

FlowtronicD G1/4, G3/8,G1/2

-0 à 8 bar

5 à 2000 Nl/min

50 μm < 3%33 à 44

wClapet

Mise à l’échappement

Piezotronicm5,G1/8

-0 à 8 bar

0,086 à 0,12 Nl/min

50 μm< 10 to

15%0,007 w Clapet

Fermeture étanche

PreciFlow m5, G1/8 -vide à 16 bar

0,08 à 200 Nl/min

50 μm(5 μm)

< 3% 1 à 9 w ClapetFermeture étanche

PoSiFlowG1/8, G1/4,G3/8, G1/2

-vide à 16 bar

0,3 à 35 Nl/min

50 μm < 5% 3 à 11 w ClapetFermeture étanche

vanne à Siège in-cliné e 290 avec

PoSitionnerD

G1/2 bisG2 1/2

4 bis10 bar

vide à 16 bar

Kv 4,6 àKv 74

(m3 /h)50 μm < 1% 3,6 w

Clapet profilé 2/2 ou clapet

plat 3/2

Mise à l’échappe-ment ou Pression

Maintenue

MotorFlowD G3/4 -vide à 10 bar

jusqu’à Kv 1,1(m3 /h)

50 μm < 3% 10 wDisque plat

rotatifPression

Maintenue

8

Choix des

equipements

régulation Fluide précision pilotage application

CaraCtéristiquesspéCifiques

Pres

sio

n

Déb

it

Vid

e

Air

/Gaz

neu

tre

Liq

uid

es

Vap

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Ou

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Ferm

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Elec

triq

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Elec

tro

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neu

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e

Stat

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e

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ue

SentronicD ▲Numérique

avec ou sans afficheur Optimisation des paramètres

Sentronicplus ▲Numérique

Optimisation des paramètres

Pultronic ii Numérique


ServotronicDigital ▲Numérique

Optimisation des paramètres

FlowtronicD ▲Numérique


Piezotronic

Très faible consommation Durée de vie illimitée > 1 Milliard de cycles Différentes tensions

PreciFlow Grande précisionFaible hystérésis

PoSiFlow

Bonne résistance aux pics de pression,

Durée de vie exceptionnelle Solution économique pour

contrôle de débit

vanne à Siège in-cliné e 290 avec

PoSitionnerD

NumériqueDesign compact

Solution économique pour le pilotage

MotorFlowD ▲Trés bonne résistance à l’usure, disque rotatif

sélection du matériel

Fonction principale

Statique : application avec peu de variations de la consigne.

▲ Dynamique : application avec variations de la consigne à haute fréquence.

Fonction secondaire

Fonction secondaire

9

Une nouvelle génération de régulateurs proportionnels de pression à contrôle numérique.COmmANDE DIRECTE : régulation précise et temps de réponse courts,DYNAmIQuE : périodes de stabilisation courtes et fréquence d’oscillation basse.La SENTRONICD offre les avantages suivants : - Réglage manuel : AffICHAGE incorporé et deux boutons-poussoirs pour une lecture

directe de la valeur de pression, un réglage manuel de la valeur de consigne et un diagnostic par LED de visualisation.

- Contrôle par ordinateur via le logiciel DaS: • Caractéristiques de paramétrage : Le réglage des paramètres PID de régula-

tion vous permet d’adapter la vanne à votre application et d’optimiser son temps de réponse, sa précision et la pression régulée.

• Diagnostic de la vanne : Lire des informations telles que le numéro de série, la température de la vanne et contrôler le temps de fonctionnement avec l’afficheur digital. Lire l’état de la vanne et effectuer des tests pour l’installa-tion et la maintenance.

- Sauvegarde des paramètres : une fois les paramètres déterminés, vous pouvez les sauvegarder dans un fichier pour votre utilisation personnelle ou envoyer ce fichier à notre service technique pour une future production en série.

régulation de la pression

Bobine électro-magnétiqueproportionnelle

Electronique de contrôle

Diagnostic par LED de visualisation

Lecture de la pression

Liaison RS 232 pour logiciel DaS

Régulation manuelle de la pression

10

avec le logiciel “Data acquisition Software” et une liaison Rs 232, vous pouvez adapter de manière optimale l’élec-tronique de commande à une boucle de régulation. les paramètres piD peuvent être ajustés avec le logiciel DaS. De plus, avec la fonction oscilloscope, les signaux de commande et les résultats sont visualisés immédiatement. (logiciel téléchargeable gratuitement)

caractéristiques techniquesFluides distribués : Air ou gaz neutre Plages de pression : 0-3 bar, 0-6 bar, 0-10 barRaccordements : G 1/8, G 1/4 , G 3/8,

Versions à applique Construction : Vanne à clapets Actionnement : Bobine proportionnelle Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA

Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Temps de réponse extrêmement courts ■ Très bonne sensibilité ■ Tous les orifices conformes aux

diamètres nominaux correspondants ■ Seuil de filtration standard de 50 µm ■ Pas de consommation d’air en régime

stabilisé ■ Sortie analogique ■ Optimisation simple des paramètres de

régulation ■ Contrôle numérique ■ Affichage digital intégré

(selon la version utilisée) ■ Comportement dynamique

(vitesse élevée) ■ Communication PC

sentronicd

Générateur de signaux et fonction oscilloscope

paramètres

Fonction test d’échelons Fonction test de rampe

Définition de l’oscilloscope

gestion globale avec le logiciel das

Caractéristiques du logiciel DaS :• Enregistrement des paramètres sEntRoniCD

en usine ou personnalisés• générer des échelons et créer des rampes• Fonction oscilloscope : visualiser la valeur de

consigne, la pression de sortie, les signaux internes de la régulation piD.

11

La vanne SENTRONICplus à boucle de régulation interne associe une technologie pneumatique innovante et une électronique intégrée. Cette série de servodistribu-teurs permet de réguler avec précision les valeurs de pression, débit, force, vitesse, et de positionnement linéaire ou angulaire. Tous les orifices sont de même diamètre pour assurer des temps de réponse courts à l’admission ou à l’échappement de la pression. L’effet combiné de tous les composants assure un fonctionnement avec une hystérésis extrêmement faible.


Bobine électromagnétiqueproportionnelle

Capteur de pression

Piston d’échappement

Piston d’alimentation

électronique de commande

Orifices taraudés

Version ATEX disponible

12

échappementle piston d’échappement est levé. échappement de l’orifice 2 vers l’ori-fice 3.

sentronicplus

les vannes sEntRoniCplus sont soumises à des tests automa-tiques avant de quitter nos usines. un certificat d’essai comprenant tous les résultats est joint à chaque produit livré.

principe de fonctionnement

Mise sous pressionle piston d’alimentation est action-né. Communication entre les orifices 1 et 2.

Régulationles pistons d’alimentation et d’échappement sont en position centrale : aucun débit entre les 3 orifices.

caractéristiques techniquesFluides distribués : Air ou gaz neutre

Pression d’utilisation : Vide à 50 bar

Raccordements : G 1/8, G 1/4 , G 1/2, G 1 versions à applique

Construction : Vanne à clapets

Actionnement : Bobine proportionnelle

Consigne : Analogique 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA. Digitale

Options : Version inox

Avantages : ■ Hystérésis très faible ■ Temps de réponse extrêmement courts ■ Sensibilité élevée ■ Tous les orifices conformes aux

diamètres nominaux correspondants ■ Filtration standard à 50 µm ■ Pas de consommation d’air en régime

stabilisé ■ Sortie analogique de la valeur

instantanée de pression sur le connecteur ■ Optimisation simple des paramètres de

régulation ■ Trés bon comportement dynamique ■ Communication PC

2

1

3

2

1

3

2

1

3

13


Raccordement électrique

Afficheur

Piston d’échappement

Piston de mise sous pression

Chambre de pilotage

électronique de régulation

échappement “3”

Utilisation “2”

Membrane

électrovanne pilote

Contrairement aux servodistributeurs SENTRONIC, les vannes PuLSTRONIC II fonction-nent avec 2 électrovannes de pilotage qui modifient la pression dans une chambre de commande. un booster convertit la pression de pilotage en une pression de sortie avec un débit plus important. Celle-ci est mesurée avec un capteur de pression et intégrée dans une boucle de régulation interne. La valeur de consigne est donnée par un signal de commande standard [0 à 10 v, 0(4) à 20 mA] via le connecteur élec-trique débrochable. La PuLSTRONIC II est particulièrement adaptée à la régulation de pression à débit constant, p.ex. la régulation du débit de buses, le réglage de la vitesse de turbines, le dosage de colle et de vernis ou le contrôle de la pression d’équipements de soudage.


14

le Data aquisition Software (DaS) et sa liaison Rs 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (téléchargeable gratuitement)

échappementle piston d’échappement est levé. échappement de l’orifice 2 vers l’ori-fice 3.

pulstronic ii


Mise sous pressionle piston de mise sous pression est actionné. Communication entre les orifices 1 et 2.

Régulationles pistons de mise sous pression et d’échappement sont en position centrale : aucun débit entre les ori-fices.

caractéristiques techniquesFluides distribués : Air ou gaz neutre

Pression d’utilisation : 0 à 10 bar

Raccordement : G 1/4


Actionnement : Electrovannes 2/2

Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA

Avantages : ■ Hystérésis faible ■ Changements de pression rapides,

faibles overshoot ■ Filtration standard à 50 µm ■ Pas de consommation d’air en régime

stabilisé ■ Régulation de pression stable à débit

continu ■ Régulation numérique ■ Faible consommation électrique ■ Afficheur ■ Optimisation simple des paramètres de

régulation

15


Bobine électromagnétiqueproportionnelle

Utilisation “2”

Tiroir Métal / Métal

Ressort de rappel

Pression “1”

électronique de contrôle

échappement “3”

Pour une plus grande flexibilité dans les processus de production automatisés, la gamme des vannes SERvOTRONICDigital permet, grâce à l’apport de l’électronique, d’accroître considérablement les performances et le champ d’application des composants pneumatiques. La servovalve SERvOTRONICDigital répond directement aux besoins de régulation de pression et indirectement aux exigences de la régulation d’autres grandeurs physiques telles que : position, vitesse, accélération, force, masse etc. L’association d’une technologie pneumatique innovante, d’une mécanique de haute précision et d’une électronique adaptée permet de régler avec rapidité les valeurs de pression d’un circuit pneumatique de puissance en fonction d’un signal issu de l’électronique de commande. La servovalve SERvOTRONICDigital, utilisée pour la régulation de débit (débit proportionnel), comprend, contrairement à la SENTRONICplus, un distributeur pneumatique constitué d’un ensemble tiroir-chemise appairé. Elle permet des fréquences de cycles très élevées avec des temps de réponse extrêmement courts. La servovalve SERvOTRONICDigital a une consommation d’air constante.

16

le Data aquisition Softare (DaS) et sa liaison Rs 232 permet l'optimisation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (téléchargeable gratuitement)

servotronicdigital


Régulation de pressionla sERVotRoniCDigital en version régulation de pression est un régulateur de pression à 3 orifices/ 3 positions à commande électronique délivrant une pression proportionnelle à une valeur de consigne donnée. la position du tiroir évolue en continu pour tenir constante la pression de sortie en fonction d’un signal de consigne 0-10 V pour une pression donnée.

caractéristiques techniques

Fluides distribués : Air ou gaz neutre


Raccordement : G 3/8

Débit : 0 à 1700 Nl/min

Construction : Servovalve à tiroir-chemise

Actionnement : Bobine proportionnelle

Consigne : 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA

Avantages : ■ Hystérésis très faible

■ Temps de réponse extrêmement courts

■ Excellentes performances de débit

■ Ensemble compact et monobloc avec électronique et capteur intégré

■ Grande fiabilité et longue durée de vie grâce à une mécanique de haute précision alliée à une technologie de commande simple

■ Différentes possibilités de consigne d’entrée (tension et courant)

■ Raccordement électrique à connecteur débrochable

■ Paramètres de la boucle de régulation ajustable

UtilisationCapteur de pression

Arrivée de pression Échappement Ressort de rappel

Électro-aimant proportionnel

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fLOwTRONICD est un régulateur de débit numérique avec une plage de régulation jusqu’à 2000 Nl/min. Le régulateur fLOwTRONICD intègre une vanne 2 voies à com-mande directe proportionnelle qui fonctionne indépendamment de la pression d’entrée (4 bar), et d’une unité de contrôle qui contient l'ensemble de l'électro-nique et les capteurs.La vanne fLOwTRONICD offre un débit précis et est parfaitement adaptée aux régulations de débit dynamiques. Elle permet une régulation et le maintien du débit constant quelles que soient les perturbations externes.Les applications typiques pour le fLOwTRONICD sont : les applications de peinture, mélange de gaz, l'emballage, l'industrie agroalimentaire, le traitement de surface, le contrôle de brûleur, pile à combustible…L'électronique de commande numérique et une interface uSB permettent au contrôleur de s’adapter très facilement aux différentes applications grâce au logiciel flowCom qui permet d’ajuster les paramètres de régulation.


Liaison pour connection USB sur PC

CapteursCommande directe

Mécanique

Electronique

Afficheur

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Flowtronicd

En connectant le flowtronicD à un PC via un port uSB, le logiciel ASCO Numatics flowCom peut être utilisé pour optimiser les para-mètres de régulation de la vanne en fonction des contraintes de l’application.

Le logiciel flowCom possède une fonction oscilloscope qui permet à l’utilisateur de sélectionner et de visualiser la réponse des différents signaux ou paramètres.

Les paramètres de régulation peuvent être ajustés à l'aide du logiciel sans avoir à démonter le régulateur de l’installation.

Les paramètres, une fois optimisés, peuvent être enregistrés et reco-piés sur d’autres régulateurs par exemple.

Cette fonctionnalité optimise la mise au point des applications.

Le logiciel ASCO Numatics flowCom offre les fonctionnalités suivantes :

• Affichage en temps réel : du signal de commande, de la pression de sortie, des paramètres de contrôle interne (ex. P, I ou D), du signal pressostat, etc…

• Ajustement des paramètres : Type de signal de commande, offset, pente, limitation du courant de control de la bobine, rampe, etc…

• menu de diagnostic pour la détection d'erreur et tests

• Ajustement personnalisé à une application

• Simulation


Fluide : Air ou gaz neutre filtré 50 µm

Pression d'utilisation : jusqu'à 8 bar

Raccordements : G 1/4 , G 3/8, G 1/2

Plage de régulation : 5 - 2000 Nl/min

Consigne - analogique : 0 - 10 V, 0/4 - 20 mA

Retour - analogique : 0 - 10 V, 0/4 à 20 mA

Hystérésis : ± 3%

Linéarité : 3%

Reproductibilité : ± 1,5%

Temps de réponse : < 200 ms

Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Temps de réponse très courts ■ Très haute sensibilité ■ Filtration Standard 50 µm ■ Retour capteur analogique ■ Optimisation simple des paramètres

de régulation ■ Visualisation des résultats immédiats

grâce à la fonction oscilloscope ■ Electronique numérique ■ Afficheur pour diagnostic (option) ■ Sauvegarde des paramètres ■ Communication USB PC via M12


Pas de débitle piston mobile n'est pas sollicité et le passage de l'orifice 1 à l'orifice 2 est fermé

Débitle piston mobile est sollicité et permet un passage plus ou moins important entre l'orifice 1 et 2 en fonction de la consigne

le logiciel FlowCom et son interface usB permet l'opti-misation des paramètres de régulation en fonction de l'application. (téléchargeable gratuitement)

19

E x t e n s i o n

L’électrovanne PIEzOTRONIC à régulation proportionnelle est une solution de haute technologie développée pour les applications à consommation en courant extrêmement faible. Grâce à sa durée de vie pratiquement illimitée de 1 milliard de cycles, son alimentation électrique possible par piles, batteries ou cellules solaires et son faible poids, elle est parfaitement adaptée aux matériels portables tels les appareils de mesure, d’instrumentation médicale ou les analyseurs de gaz. Elle peut être également utilisée dans les atmosphères explosibles.


Consommation

Électrovannes

Effet piézoélectrique

Faible consommation électriquel’élément piézocéramique se compose d’au moins deux couches

dont l’une se raccourcit et l’autre s’allonge à mise sous tension. Ceci entraîne un effet de flexion de l’élément céramique qui permet l’ouverture ou la fermeture de l’électrovanne.

la combinaison de l’effet piézocéramique et la technologie multicouche d’asCo numatics, qui consiste en dipôles élémen-taires polarisés lors de leur fabrication, a pour avantages :

• une faible tension de commande de seulement 20 à 40 V• des efforts compatibles avec la maîtrise des fluides• des courses plus longues que celles normalement réalisées

avec des actionneurs à deux couches.


Corps PPS

Elément piezo

Siège

20

piezotronic


Fermé A mi-course

0 Volt - fermé

Ouvert

40 VCC - débit optimal20 VCC - moitié du débit


Fluides distribués : Air ou gaz neutre


Raccordement : Corps à applique. Embases M 5, G 1/8

Débit : jusqu'à 0,12 Nl/min


Actionnement : élément piézoélectrique

Tension de pilotage : 0 - 40 V

Option : Sécurité intrinsèque EExia

Avantages : ■ Consommation en courant extrêmement faible < 100µA

■ Large plage de tension

■ Endurance pratiquement illimitée, sans pièce d’usure

■ Pas de pics d’induction, donc pas de suppression des pics de tension

■ Version à applique au standard industriel

■ Pas d'échauffement

21

ControlD

le dispositif de contrôle autonome ContRolD est utilisé pour une boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle (en cascade). il est spécialement conçu pour contrôler le courant dans une bobine de vanne proportionnelle.

Connecteur amplificateurCe connecteur amplificateur convertit un signal standard (0 à 10 V, 0(4) à 20 ma) en un courant de sortie (0 à 1,0 a). le courant de sortie est créé par modula-tion de largeur d'impulsion, il permet un contrôle à faible hystérésis indépendam-ment de l’influence de la température.

Les vannes de la gamme PRECIfLOw sont la continuité logique du développement de la gamme POSIfLOw, vannes ayant démontré leur efficacité et performances sur le marché de la régulation proportionnelle.Leur principale différence par rapport à une POSIfLOw est l’absence de frotte-ment du noyau. Le noyau est maintenu dans le tube culasse entre deux ressorts plats profilés ainsi il n'y a pas de contact ni de frottement entre les pièces. Le frottement est toujours un énorme inconvénient pour les vannes de régulation.Ainsi cette construction innovante élimine presque complètement le frotte-ment entre le tube culasse et le noyau, ce qui se caractérise par d'excellentes performances de régulation de la PRECIfLOw.De plus, grâce à sa faible hystérésis, la répétabilité est une autre caractéristique remarquable de cette conception.La force magnétique de la bobine agit sur les ressorts plats pour tirer le noyau et permet de faire varier plus ou moins l’ouverture de la vanne. Cette conception permet d’agir sur des diamètres de passage jusqu’à 0,2 mm.Ce type de vanne est particulièrement bien adapté pour les applications liées à l’analyse.Les vannes PRECIfLOw sont aussi très bien adaptées pour les applications travaillant sur le vide et des versions en acier inoxydable sont disponibles pour les fluides agressifs.Pour son pilotage ASCO Numatics propose le ControlD, un régulateur autonome PID ou un connecteur amplificateur.


Siège de vanne en inox

Joint FPM

Suspension sans frottement du noyau entre 2 ressorts plats

22

preciFlow

Ouvertle circuit magnétique attire le noyau au maximum de sa course : pleine ouverture, débit maxi


Ferméle noyau est comprimé sur le siège de la vanne : vanne fermée, pas de débit

A mi-coursele noyau est maintenu en position intermédiaire par la force magné-tique de la bobine


Fluide : air ou gaz

Gamme de pression : Vide à 10 bar (8,6 bar)

Orifices : M5, G1/8

Débit : 0,08 à 200 Nl/min

Construction : Clapet

Consigne : Via Connecteur ampli ou ControlD (0-10V, 0-20mA, 4-20mA)

Avantages : ■ Faible Hystérésis

■ Adapté aux faibles débits

■ Adapté aux pressions élevées

■ Technologie innovante (Ressorts Plats)

■ Frottements internes presque nuls

■ Pas de pression mini de fonctionnement

■ Adapté à la régulation proportionnelle

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ControlD

le dispositif de contrôle autonome ContRolD est utilisé pour une boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle (en cascade). il est spécialement conçu pour contrôler le courant dans une bobine de vanne proportionnelle.

Connecteur amplificateurCe connecteur amplificateur convertit un signal standard (0 à 10 V, 0(4) à 20 ma) en un courant de sortie (0 à 1,0 a). le courant de sortie est créé par modula-tion de largeur d'impulsion, il permet un contrôle à faible hystérésis indépendam-ment de l’influence de la température.

Les électrovannes proportionnelles POSIfLOw peuvent être utilisées dans presque toutes les applications où il est nécessaire de réguler le débit d’un fluide liquide ou gazeux. une seule vanne proportionnelle peut remplacer deux ou trois vannes stan-dard (NO/Nf) utilisées en parallèle pour obtenir différents niveaux de débit ; le coût et l’encombrement seront ainsi considérablement réduits. Le noyau est guidé par deux bagues permettant d’assurer un faible frottement et une bonne réponse dyna-mique. Le boîtier électronique de régulation, directement monté sur la POSIfLOw, permet d’accroître son domaine d’application. Trois potentiomètres intégrés sont utilisés pour ajuster les valeurs minimales et maxi-males de courant de la bobine et la fréquence. une fonction rampe peut également être activée afin de lisser la réponse de la vanne aux variations rapides des signaux d’entrée. Dans le cas où la valeur de consigne est inférieure à 200 mv (<0,4/4,4 mA), le courant de pilotage est coupé et l’électrovanne est hors tension (fonction complètement fermée).


Vis pointeau d’arrêt (ajustée en usine)

Bobine proportionnelle

Guide-noyau (bagues mobiles)

Noyau mobile

Corps de vanne

24

Ouvertle noyau est maintenu dans sa posi-tion centrale : le débit entre l’orifice 2 et l’orifice 1 est régulé proportion-nellement à la commande.

posiFlow


Ferméle noyau est déplacé vers le bas guidé par deux bagues mobiles et le débit est bloqué de l’orifice 2 vers l’orifice 1.

A mi-coursele noyau est déplacé vers le haut guidé par les deux bagues et le débit est relâché de l’orifice 2 vers l’orifice 1.


12 12 12

Fluides distribués : Air, gaz, liquides Pression d’utilisation : Vide à 16 bar Raccordements : G 1/8, G 1/4, G 3/8, G 1/2 Débit : 0,8 à 35 Nl/min (eau) Construction : Vanne à clapet Actionnement : Bobine proportionnelle Pilotage : Via connecteur Ampli ou ControlD 0 - 10 V, 0 - 20 mA, 4 - 20 mA Options : Corps en acier inoxydable Joints d’étanchéité spéciaux Version antidéflagrante Etanchéité par garnitures à soufflet

Avantages : ■ Encombrement et coûts réduits

■ Régulation précise :

- Hystérésis < 5%,

- Reproductibilité <3%

- Sensibilité < 2%

■ Compensation de température intégrée

■ Fonction rampe afin d’assurer une réaction douce aux changements du signal d’entrée

■ Débit optimal sans coup de bélier

■ Fonction “switch off”

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Clapet profilé

Utilisation

Potentiomètre de retour de position

LED de diagnostique

Pression d'alimentation du

PositionerD

Arrivée sous le clapet Pas de coups de bélier

Les vannes proportionnelles à 2 ou 3 orifices à commande par pression POSITIONERD offrent une solution de faible encombrement et permettent une installation simple et un réglage aisé.Ces vannes peuvent être utilisées dans de nombreux processus : systèmes de contrôle séquentiel, régulation en boucle ouverte ou fermée, régulation de débit ou de pression par ajustement automatique de la course du clapet. Avec une construction adaptée, ces vannes peuvent être utilisées sur différents gaz ou fluides agessifsPour les installations nécessitant une adaptation des paramètres de process, la modification peut se faire directement sur site. (Paramètres modifiables avec logi-ciel PosCom). Le POSITIONERD monté sur une vanne de la série 290 ou 390 à 2 ou 3 orifices, offre une multitude de caractéristiques de débit.

26

le logiciel posCom et son interface Rs 232 permet l'optimisation des para-mètres de régulation en fonction de l'application. (téléchargeable gratuite-ment)

Ouvertla position du clapet profilé est acti-vée par deux électrovannes intégrées (positionneur compact) qui assurent l’alimentation ou la coupure en air. Débit entre les orifices 2 et 1.

positionerd

21

2

1

3

Sollwert

Istwert

2

21

Sollwert

Istwert

1

3

21

23

Sollwert

Istwert

1


Ferméle clapet profilé est appliqué sur le siège. pas de débit entre les orifices 2 et 1.

A mi-coursela construction parabolique du cla-pet profilé permet d’avoir un débit proportionnel au déplacement de celui-ci.


les vannes proportionnelles version 2/2 sont équipées d’un clapet profilé. sa construction parabolique assure un Kv proportionnel à l’ouverture de la vanne.

Kv

signal de consigne*

Fluides distribués : Air, gaz, liquides et vapeur

Pression d’utilisation : 0 à 16 bar (vide)

Raccordement : G 1/2 à G 2 1/2

Débit : Kv 4,6 à 74 (m3/h)

Construction : Vanne à clapet (clapet profilé - version 2/2 ou 3/2 clapet plat)

Actionnement : Electrovannes 2/2 NF

Consigne : 0 - 10 V, 4 - 20 mA

Avantages : ■ 2 positions en cas de perte de puissance- Pression maintenue - Mise à l’échappement

■ Faible hystérésis ■ Dimensions réduites ■ Seuil de filtration standard de 50 µm ■ Contrôle par double boucle (option) ■ Simple ou double effet ■ Contrôle numérique ■ LED de diagnostic ■ Mise en œuvre simple

(fonction Auto INIT)

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Moteur avec Drive potentiomètre et électronique

Axe de rotation

Disque plat céramique

Corps de vanne

La conception de la vanne motorisée d’ASCO Numatics consiste en deux disques plats rotatifs qui travaillent de la même manière qu'un robinet mitigeur sur les circuits d’eau des applications sanitaires. A la place du levier manuel, un moteur électrique est utilisé pour permettre l'ajus-tement en continu de l'écoulement entre la position “totalement ouverte” et la position “complètement fermée” de la vanne (0-100 %).Les disques ont une ouverture triangulaire et glissent l’un sur l’autre. Le mOTORfLOwD ajuste l'angle d’ouverture durant la régulation afin de fournir une caractéristique d’écoulement pratiquement linéaire.Les disques céramiques sont très résistants à l'usure et insensibles à la pollution.Le moteur électrique courant continu de faible puissance est directement contrôlé par son électronique. un potentiomètre rotatif intégré, mesure la position de la vanne et fournit le signal de retour pour la boucle de régulation.Le mOTORfLOwD est équipé d'un régulateur PID interne. En cas de perte de tension d’alimentation, la position de la vanne est maintenue (fail-Safe Position).Le mOTORfLOwD autorise en Option, une régulation en double-boucle (en cascade) pour permettre un contrôle direct d’une pression, d’un débit, d’une température etc…une entrée fréquence permet l'utilisation de capteurs de débit “type turbine” pour contrôler le flux des liquides.La vanne peut être adaptée à une application spécifique à l'aide du logiciel motorCom qui permet d’optimiser les paramètres de régulation.

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le logiciel MotorCom et son interface Rs 232 permet l'optimisation des para-mètres de régulation en fonction de l'application. (téléchargeable gratuite-ment)

OuvertConsigne en 10V ou 20 ma. Disques plats tournés de 90°.Débit maximum

motorFlowd


FerméConsigne (oV ou 0/4ma) les ouvertures des disques rotatifs sont complètement obturées. pas de débit

A mi-courseConsigne en 5 V ou 10ma. Disques plats tournés de 45° par rapport à l'autre.Moitiè du débit

caractéristiques techniquesFluide : air, gaz, eau, huile

Gamme de pression : Vide à 10 bar

Orifices : G3/4

Débit : kv 1,1 (m3/h)

Construction : disque céramique plat

Consigne : (0-10V, 0-20mA, 4-20mA)

Retour capteur : 0-10V, 0-20mA, 4-20mA

Avantages : ■ Très bonne Résistant à l'usure des disques céramiques

■ Pas de coup de bélier

■ Pas de pression mini de fonctionnement

■ Faible consommation électrique

■ Insensible à la pollution

■ Régulation Numérique

■ Régulation double boucle (Option)

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Le CONTROLD est un régulateur autonome utilisé pour le contrôle en boucle ouverte, boucle fermée ou double-boucle des installations (Régulation en cascade)Il est conçu pour contrôler les vannes proportionnelles en régulant le courant de la bobine. La valeur maximale du courant de la bobine est déterminée automatiquement grâce la fonction “auto-tune”.Ainsi, le CONTROLD, permet d’étendre la régulation proportionnelle à de plus en plus d’applications complexes en intégrant des signaux d'entrées analogiques de débit, de température, de pression, de force, etc…une liaison série RS232 ou une interface uSB mini permettent la communication avec un PC et le ControlD.Le logiciel ASCO Numatics DigiCom permet d’adapter les paramètres de régulation du contrôleur à l’application.Trois boutons et un afficheur permettent le réglage de la consigne en mode manuel et l'affichage des informations de retour sans avoir besoin de connecter le contrôleur à un PC lors de la mise en service de l’installation.Des LEDs supplémentaires indiquent l'état de fonctionnement et les messages d'erreur (p. ex. tension basse, surtension, consigne pas atteinte)

régulation de débit électrique

Bouton auto tune

ConnectionUSB mini

ConnectionRS 232

Réglagesmanuels

30

controld

• La fonction scope vous permet d’avoir accès et de lire la réponse du système transitoire en temps réel.

• Les paramètres de régulation peuvent être ajustés à l'aide du logiciel sans avoir à démonter le régulateur de l’installation.

• Les Paramètres, une fois optimisés, peuvent être enre-gistrés et recopiés sur d’autres ControlD par exemple.

Le logiciel ASCO Numatics DigiCom offre les fonction- nalités suivantes :

• Affichage en temps réel : du signal de commande, de la pression de sortie, des paramètres de contrôle internes (ex. P, I ou D), du signal pressostat, etc…

Ajustement des paramètres :

• Type de signal de commande, offset, pente, limitation du courant de control de la bobine, rampe, etc…

• Réglages personnalisés à une application

• Contrôle des vannes proportionnelles telles que POSIfLOw, PRECIfLOw ou vannes proportionnelles 602 de régulation de pression

En connectant le ControlD à un pC via un port usB, le logiciel asCo numatics DigiCom (livré avec le ControlD) peut être utilisé pour optimiser les paramètres de régulation de la vanne en fonction de l’application. (téléchargeable gratuitement)

caractéristiques électriquesTension d'alimentation : 12/24 Vcc ±10 %

Température ambiante : -20°C à +50°C

Courant maxi de bobine d'électrovanne proportionnelle : 2 A

Entrée de consigne : 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA ou 4 - 20 mA

Entrée capteur : 0 - 10 V CC, 0 - 20 mA ou 4 - 20 mA

Sortie de valeur instantanée : 0 - 10 V, 0 / 4 - 20 mA

Rampe : ON/OFF réglable entre 0,1 et 20 secondes

Fréquence de commutation réglable : 20 à 2000 Hz

Avantages : ■ Faible hystérésis ■ Optimisation simple des paramètres ■ Régulation Numérique ■ Afficheur intégré ■ AUTO-TUNE pour détermination

automatique du courant Maxi de la Bobine

■ Communication USB mini PC ■ Communication RS232 PC ■ Retour capteur configurable ■ Visualisation des résultats immédiats

grâce à la fonction oscilloscope ■ Boucle ouverte, fermée ou double ■ Sauvegarde des paramètres ■ Exemple de vannes connectables :

POSIFLOW, PRECIFLOW et 602 de la gamme ASCO Numatics

Électrovanneproportionnelle

ProcessConsigne SignalPWM

SignalPWM

boucle ouverte

Capteur 1

Consigne

Comparateur

* PWM : Modulation de la largeur d’impulsion

double boucle

Unité Unité Électrovanne

proportionnelleProcess

Capteur 2

boucle fermée

SignalPWM

Consigne Électrovanneproportionnelle

Process

Capteur


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Ce module d'E/S permet à l'utilisateur de contrôler les vannes proportionnelles analogiques via des ilots de distributeurs pneumatiques connectés aux principaux bus de terrain.Les avantages principaux de ce type de pilotage :- Simplification du câblage- Diagnostic par bus de terrain- Réduction du temps de câblage

Toutes les vannes proportionnelles ASCO Numatics, SentronicD, Sentronicplus, motorflowD, flowtronicD etc… peuvent être connectées directement à un ilot pneumatique équipé de son électronique G3.Le module d'E/S analogiques G3 fournit le signal de consigne, la puissance nécessaire (Jusqu’à 2 A sous 24 vdc) et permet de lire le retour capteur (Donnée de sortie) sur la voie d’entrée analogique associée.

pour le contrôle de vannes proportionnelles

module entrées/sorties analogiques g3

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module entrées/sorties analogiques g3


• Sortie analogiqueRésolution : 16 bits Gamme de signaux : 0-10 VDC

• Entrée analogiqueRésolution : 16 bits Gamme de signaux : 0-10 VDC

• CaractéristiquesPlage de température : - 20° C à + 50° CHumidité : 95 % d'humidité relative,

sans condensationDegré de protection : IP65, IP67 (avec assemblage

approprié et avec résistance de terminaison)

• Information des afficheurs - Alarmes haute et basse- Mapping des modules- Diagnostic- Paramétrage- Visualisation des signaux analogiques par barres

graphe

• Avantages : ■ Contrôle par Bus de terrain des vannes proportionnelles■ Efficacité et réduction des coûts de câblage■ Diagnostic par afficheur ■ Diagnostic via le bus de terrain par bits de diagnostic ■ Très haute sensibilité ■ Large gamme de protocoles

L’électronique G3 est un nœud bus de terrain intégré sur un ilot de distributeurs pneumatiques

La G3 intègre un afficheur sur chaque module afin de simplifier le paramétrage ou le diagnostic des installa-tions.

Les principaux avantages de la G3 :

• Câblage réduit : mode distribué permettant de connecter les entrées/sorties au plus près de l’action-neur

• Connexion standard : Raccordement par connecteur à visser m12 ou à borniers

• Raccordement rapide et efficace : Connecteur SPEEDCONNEC m12 verrouillé en ½ tour

• Sauvegarde des données : module ARm (mémoire de sauvegarde). mémoire non volatile pour sauve-garde des paramètres

• Rapidité d’intervention : visualisation des diagnos-tics par afficheur sur chaque module

• Accessibilité : Enclipsage facile de chaque module en face avant, sans démontage de l’îlot

• Modularité pneumatique : Interface avec les dis-tributeurs d’un débit de 275, 600, 1310 et 3820 l/min ANR

• Modularité électrique : Entrées/Sorties analogiques et numériques

• Etude simplifiée : Téléchargement des dessins 2D/3D disponibles en 85 formats différents

L'électronique G3 est compatible avec les protocoles de communication suivants :

Ethernet POwERLINK, DeviceNetTm, EtherNet/IP™, modbus TCP/IP, PROfIBuS DP®, PROfINET®, CANopen®, DeviceLogixTm et EtherCat®.

Diagnostic par afficheur

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introduction à la technologie de régulationsymboles et glossaire

hySTéRéSiS

SENSiBiLiTé DE FONCTiONNEMENT

LiNéARiTé

REPRODUCTiBiLiTé

L’hystérésis provient du frottement et d’une déformation importante des composants élastiques. Pour le fonc-tionnement, il en résulte des pressions de sortie différentes à une même 0 valeur de consigne (signal électrique) selon que la valeur préalable était plus grande ou plus petite.

Capteur depression

Capteur de force

Capteur de déplacement

Capteur d'angle

Capteur de débit

Capteur detempérature

Potentiomètre

Vérin

symboles

Le changement minimal de la consigne qui génère une modification de la pression de sortie est appelé sensibilité de fonctionnement. Exprimée en pourcentage de la valeur maximale du signal électrique d’entrée, cette valeur n’est que de 0,5 % pour la vanne SENTRONIC d’ASCO Numatics, permettant ainsi une mise au point idéale de la pression de sortie.

une pression de sortie établie en fonction d’une valeur de consigne donnée devrait résulter dans une courbe de caractéristiques presque droite (linéaire). La (non-) linéarité exprime la déviation de la courbe de débit réelle de la ligne droite théorique (exprimée comme un pourcentage pour un intervalle linéaire donné de la courbe).

Les composants de régulation sont plus précis dans la répétition d’une valeur prédéterminée que dans l’ajustement de valeurs absolues. La reproducti-bilité, c’est mesurer la variation de la valeur de sortie lorsque la même valeur d’entrée est appliquée et ce, de façon répétitive et dans les mêmes conditions. D’autre part, elle est positivement influencée par une faible hystérésis.

34

introduction à la technologie de régulation

Potentiomètre

Interrupteurélectrique

Affichagenumérique

Affichageanalogique

Génératricetachymétrique

Vanneproportionnelle

Convertisseur detension/courant

Convertisseurnumérique-analogique

symboles

DéCALAGE DU zéRO

MODiFiCATiON DE LA PENTE

FONCTiON DE RAMPE

VALEUR iNSTANTANéE

Par le décalage du zéro, on peut soit assigner un point de départ prédéfini à une vanne propor-tionnelle, soit faire correspondre une pression ou un débit précis à une valeur de consigne définie ou inversement.

Si la plage de pression de l’utili-sateur n’est qu’une partie de la plage totale d’ajustement de la vanne, on peut modifier la pente en adaptant la plage de consigne (0 - 10 v) à la plage d’opération de l’utilisateur. On obtient ainsi la plus grande résolution possible.

La fonction de rampe permet de contrôler le temps de réaction de la vanne. La pente de cette rampe, due à une variation brusque de la consigne, peut être réglée par l’intermédiaire de l’électronique de commande. Cette fonction peut permettre une ouverture et une fermeture lente des vannes pro-portionnelles.

valeur électrique effective d’une grandeur physique (pression, force, température, débit...).

VALEUR DE CONSiGNEvaleur de référence électrique de la variable contrôlée qui doit être effectivement atteinte et maintenue dans la boucle de contrôle.

FRéqUENCE D’ONDULATiONTension de modulation permettant de diminuer le frottement par adhérence (« slip-stick ») dans une vanne.

35


Sur beaucoup de machines et d’installations, des grandeurs physiques (température, pression, force, déplacement, etc.) doivent atteindre une valeur déterminée (p.ex. la position du chariot d’une machine-outil) indépendamment d’influences extérieures perturbatrices. Pour ce faire, il faut réaliser deux opérations liées l’une à l’autre : la comparaison et l’ajustage. Le cycle d’opérations nécessaires s’effectue dans une boucle dite “de régulation”. On peut distinguer deux types de boucles : “boucle de régulation ouverte” et “boucle de régulation fermée”.

systèmes de réglage

régulation en boucle ouverte

régulation en boucle fermée

une boucle de régulation ouverte, c’est par exemple un radiateur dans lequel l’alimentation en eau chaude et, ainsi, la température, sont “réglées” ou plus précisément “ajustées”. En fonction des variations de la température ambiante, on agit manuellement (ouverture/fermeture) sur la vanne. Il s’agit d’une régulation sans boucle de contrôle entre l’entrée et la sortie du système, ni retour d’informations.On entend ainsi par régulation l’utilisation de méthodes et d’équipements spéciaux qui influent sur des cycles opératoires ou des processus. un système de régulation est en place si un processus est influencé par une relation à un état désiré sans tenir compte de l’état des mesures. une caractéristique parti-culière de la régulation “en boucle ouverte” est la séquence ouverte des actions.

Dans une boucle fermée, la valeur souhaitée est constamment comparée à la valeur effective. La norme DIN 19226 définit les termes “réglage et régulation” comme suit : “Le réglage / la régulation” est une opération dans laquelle une grandeur physique (p.ex. température, pression ...) est continuellement mesurée et comparée à une valeur déterminée, avec pour but d’aligner ces variables. La séquence fermée des actions qui en résulte s’effectue dans une boucle dite de régulation fermée. En prenant pour exemple la régulation de la température d’un radiateur, la température réelle est mesurée par un capteur de température et comparée à la consigne. Tout écart entre la valeur désirée et la valeur mesurée provoque un signal qui est transmis à la vanne pour l’ouvrir (si la température est in-férieure à la valeur souhaitée) ou la fermer (si la température est supérieure à la valeur souhaitée). Ainsi, la température est maintenue à la consigne et ce, de manière stable et indépen-damment des conditions extérieures ou d’éléments perturba-teurs.

Valeur deconsigne

Organe decommande Actionneur Processus

Régulation en boucle ouverte

Valeur deconsigne

Organe decommande Actionneur Processus

Capteur

Régulation en boucle fermée

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Lorsqu’un écart est observé dans un processus, les méthodes de régulation peuvent être distinctes selon le comportement d’un régulateur. Pour les applications en produc-tion, il est important de connaître l’influence du temps sur la variable de régulation. Les régulateurs peuvent avoir un comportement continu ou discontinu. On distingue ainsi deux types de régulations : à action discontinue (régulation à deux ou plusieurs niveaux) ou à action continue (régulation proportionnelle).

méthodes de régulation

régulation à action discontinue

régulation à action continue

un processus s’effectuant pas à pas est appelé discontinu. un régulateur à action discontinue, ou encore appelé régulateur à commutation, influence le processus par une commande tout ou rien à un niveau d’énergie constant. Ces régulateurs assurent la fonction de commutation en déclen-chant une séquence d’impulsions à un niveau d’énergie fixe. Ces séquences de commutation “en circuit” et “hors circuit” ont des temps d’influence variable sur le process à réguler. Les inconvénients d’un tel système sont les à-coups déclenchés lors de la mise en route. En outre, il n’est pas possible d’éviter les variations de la valeur instantanée autour de la valeur de consigne. Le niveau d’intervalles entre lesquels la grandeur à régler oscille entre l’état “en circuit” et l’état “hors circuit” est appelé amplitude de variation. Cette amplitude est la fonction caractéristique de l’action discontinue. Les régulateurs à trois ou multiples positions disposent d’au moins une étape inter-

médiaire supplémentaire par rapport aux régulateurs tout ou rien (ex. : appareil de conditionnement d’air : chauffage - posi-tion neutre - refroidissement).

Les régulateurs à action continue assurent la fonction de régu-lation en exerçant une influence permanente sur le processus. La valeur de la variable contrôlée peut se situer à n’importe quel niveau de la plage de régulation, ce qui peut générer des signaux entre 0 et 100 %.Exemple : une charge lourde est à accélérer et décélérer en douceur. Dans le cas d’un régulateur à action discontinue, il faut d’abord démarrer la charge à la vitesse v1 puis à la vitesse v2. Celle-ci est ensuite transportée à une vitesse constante v3, puis décélérée aux vitesses v4 et v5 (voir illustration ci-contre). La vitesse est contrôlée en pas à pas. Les paliers individuels des échelons de vitesse sont légèrement nivelés par le débit volumé-trique et l’inertie du vérin. Il est toutefois difficile d’en réduire les fluctuations, c.à.d. d’obtenir des échelons plus “lisses”. L’une des méthodes pour pallier ces inconvénients est d’utiliser une vanne proportionnelle qui régule en permanence le processus, c.à.d. les vitesses des vérins et des moteurs, évitant ainsi les

à-coups des commutations. De plus, il est possible de prédéfinir les vitesses de ces matériels.

Régulation à action discontinue Régulation à action continue

tempstemps

Valeur deconsigne

tempé

ratu

re

tempé

ratu

re

Régulation à action discontinue

Régulation à action continueContrôle proportionnel

temps

vites

se

37


un régulateur a une fonction de transfert qui compare la valeur instantanée reçue d’un capteur à la valeur prédéterminée (c.à.d. une valeur de consigne) et qui la traite de sorte qu’un signal de contrôle soit transmis à l’élément régulateur (vanne propor-tionnelle) sous une forme appropriée. Cette opération devrait être contrôlée dans le temps par le régulateur de manière à ce que les qualités dynamiques du processus à réguler soient bien équilibrées. La valeur de consigne doit être atteinte dans le plus bref délai tandis que la valeur instantanée doit fluctuer le moins possible par rapport à cette valeur de consigne.

types de régulateurs

régulateur à action continue

La sortie d’un régulateur à action continue est pourvue d’un signal continu (tension ou courant) qui peut en permanence prendre toutes les valeurs intermédiaires entre une valeur initiale et une valeur finale.

Le régulateur P (Proportionnel) est un régulateur de base. Les régulateurs I (Intégral) ou D (Dérivé) seuls, sont moins appropriés en pratique. Des combinaisons de régulateurs P, D et I telles que les versions PI, PD ou PID se sont avérées les plus adaptées.

Les combinaisons sont choisies en fonction du type d’appli-cation. L’avantage d’un régulateur PID est sa performance dynamique, sa précision de réglage et sa stabilité. L’ajustage individuel des paramètres de réglage permet l’adaptation optimale des vannes proportionnelles aux applications spécifiques.

Types de régulateursApplication

Pression

Débit

Température

Niveau

Vitesse

exigencessimples

nonappropriés

appropriés

appropriés

appropriés

appropriés

appropriés

nonappropriés

appropriés

appropriés

appropriés

moinsappropriés

nonappropriés

appropriés

exigencessimples

Régulateur p

Régulateur i

Régulateur D

Régulateur piD

38

introduction à la technologie de régulationrégulateurs tout ou rien

régulateurs auto-adaptatifs logique “floue” (fuzzy logic) / sentronic “fuzzy”

A l’opposé d’un régulateur à action continue, ce type de régu-lateur ne dispose pas d’un signal de sortie continu mais d’un signal qui peut seulement être mis “en circuit ou hors circuit”. Il reste toutefois adaptable à la régulation.

Les différents types de modulation : • la modulation en largeur d’impulsion • la modulation d’impulsions en amplitude • la modulation d’impulsions en fréquence

ASCO Numatics utilise de la modulation en largeur d’impulsion dans ses boîtiers électroniques.

Modulation en largeur d’impulsionDans la modulation en largeur d’impulsion, la tension d’alimen-tation de 24 v CC est transformée en impulsions rectangulaires de différentes largeurs. Le signal de sortie n’est plus un signal constant mais une série d’impulsions répétées à intervalles ou périodes de temps réguliers. Durant chaque période, l’impulsion est présente (24 v) pendant un laps de temps, puis elle est absente (0 v). La durée pendant laquelle l’impulsion est présente s’appelle la “largeur d’impulsion”.Ce type de modulation est obtenu en changeant la largeur

d’impulsion, qui peut varier entre 0 % et 100% de la période. Cette variation de la largeur d’impulsion provoque une varia-tion proportionnelle du courant moyen de la bobine.

En complément de la vanne SENTRONIC avec régulateur PID standard, nous proposons une vanne propor-tionnelle à logique “floue” pour les applications où la mise au point des paramètres de réglage est délicate. Contrairement à la logique “tout ou rien”, la logique “floue” utilise des transitions continues et définit automatiquement les paramètres de réglage optimaux. La vanne proportionnelle effectue ainsi 10 étapes d’adaptation de la consigne. Son électronique évalue la valeur de retour des capteurs et les paramètres de réglage sont alors optimisés après chaque étape et mémorisés au bout des 10 phases d’adaptation. La vanne proportionnelle fonctionne alors avec ces paramètres optimisés.

Courant Intensité bobineLargeur d'impulsion

Période

Tensionmoyenne

Tensionmoyenne

Tensionmoyenne

Tensionmoyenne

Valeur instantanée

Valeur de consigne

U, P

Valeur instantanée

Valeur de consigne

U, P

Valeur instantanée

Valeur de consigne

U, P

Valeur instantanée avec paramètres de réglage non-adaptés

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ASCO Numatics développe et commercialise plus de 5000 types différents de vannes et d’électrovannes standard ainsi que des versions spéciales pour répondre à l’ensemble de vos besoins de contrôle des fluides.

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Technologie Proportionnelle - ASCO · Sélection du matériel 8 Régulation de pression 10 SENTRONICD 10 SENTRONICplus 12 PuLSTRONIC II 14 ... vers le turbo-compresseur est régulé