Schéma bloc d'un régulateur PID | Définition et fonctionnement

Le contrôleur PID (Proportionnel Intégral Dérivé) est un dispositif ou instrument utilisé au niveau industriel pour réguler différents paramètres, notamment la pression, le débit, la température, la vitesse, etc. Ces contrôleurs sont largement utilisés et sont indépendants des opérateurs car ils fonctionnent sur les valeurs définies pour ces paramètres.

Dans ce guide, nous parlerons du fonctionnement du contrôleur PID à travers son schéma fonctionnel. Il couvrira tous les avantages, les utilisations et le fonctionnement du contrôleur PID. Vous apprendrez également comment créer un schéma fonctionnel de contrôleur PID à travers différentes méthodes.

Partie 1. Qu'est-ce qu'un contrôleur PID ?

Le contrôleur PID est un dispositif essentiel utilisé pour contrôler ou maintenir différents paramètres autour des valeurs définies par l'opérateur. Il est utilisé pour contrôler à des fins multiples comme mélanger des produits chimiques dans une proportion correcte, faire couler de l'eau dans un récipient à des valeurs définies, maintenir la température d'une machine ou d'une pièce fermée à une valeur spécifique, etc. Le contrôleur PID utilise une rétroaction en boucle de contrôle pour détecter les valeurs actuelles et définies de ce paramètre et fournit une sortie favorable au processus.

Avoir ces contrôleurs au niveau industriel est très pratique car cela réduit la charge de travail de l'opérateur. La plupart des appareils électroménagers utilisent également ces contrôleurs, mais ils sont de plus petite taille. Il affiche également les valeurs numériques de ces paramètres.

Pourquoi utiliser un schéma fonctionnel du contrôleur PID ?

Un schéma fonctionnel pour le contrôleur PID nous offre différents avantages. Il est utilisé pour voir la méthodologie de fonctionnement du système et aide les ingénieurs à comprendre l'objectif du système afin qu'ils puissent l'améliorer si des modifications sont nécessaires.

Un schéma fonctionnel peut nous aider à connaître les composants utilisés dans une machine ou un dispositif. Il nous aide à avoir une idée si les composants que nous avons utilisés correspondent à nos exigences ou non. En même temps, il nous aide également à trouver les irrégularités dans un dispositif.

Les schémas fonctionnels sont bénéfiques en électronique, développement logiciel, matériel, etc. Ils nous aident à trouver des problèmes techniques et économisent beaucoup de temps.

Partie 2. Schéma fonctionnel du contrôleur PID

Voici le schéma fonctionnel du contrôleur PID.

Le schéma fonctionnel du contrôleur PID montre son fonctionnement en action en boucle fermée. Dans un tel contrôleur en boucle fermée, l'efficacité de notre travail est exceptionnelle. Dans le cas d'un système en boucle ouverte, le système fonctionne pendant un temps spécifique et ne se concentre pas sur les résultats souhaités.

Par exemple, lorsque nous allumons un sèche-linge, il fonctionne pendant une période, et il est réglé et éteint après ce temps, indépendamment du fait que les vêtements soient secs. Lorsqu'un sèche-linge en boucle fermée est considéré, un capteur est réglé pour vérifier si de l'humidité est présente dans les vêtements. S'il reste de l'humidité, le sèche-linge ne s'arrêtera pas de fonctionner. Lorsque les vêtements sont complètement secs, le sèche-linge s'arrêtera et fournira une sortie (vêtements secs).

Le contrôleur PID combine trois termes de base, c'est-à-dire Proportionnel, Intégral et dérivés. Donc, il y a trois modes du dispositif. Vérifions-les un par un.

Réponse proportionnelle (P)

Comme indiqué dans le schéma fonctionnel du contrôleur PID, la valeur proportionnelle (P) est la valeur de l'erreur, généralement connue sous le nom d'erreur en régime permanent. Lorsque cette valeur est grande, la sortie sera grande et le système se comportera anormalement. Donc, un contrôleur P ne répond pas à nos besoins seul.

Réponse intégrale (I)

Le contrôleur à réponse intégrale maintient l'erreur en régime permanent aussi faible que possible. L'action intégrale continue jusqu'à ce que cette erreur en régime permanent soit nulle et que la sortie soit la même valeur que nous avons définie pour notre paramètre.

Réponse dérivée (D)

Ce contrôleur n'est pas utilisé seul non plus. Le contrôleur intégral maintient l'erreur en régime permanent à zéro, mais il y a toujours une erreur constante à des vitesses plus élevées. Le contrôleur dérivé maintient cette erreur constante sous contrôle et maintient la valeur de sortie à la valeur définie, négligeant tout type d'erreurs constantes.

Partie 3. Comment créer un schéma fonctionnel pour un contrôleur PID sur EdrawMax ?

Les schémas fonctionnels offrent de la valeur aux ingénieurs et leur permettent de connaître les détails d'un système. Ils sont utilisés pour de nombreux avantages allant de la compréhension d'un système aux améliorations. Les schémas fonctionnels pour les contrôleurs PID sont dessinés à travers ces deux méthodes.

Méthode 1 : Commencer de zéro

Dans cette méthode, vous devez dessiner tous les composants vous-même. C'est une méthode facile—vous devez simplement glisser et déposer des éléments sur le canevas. Vous pouvez trouver tous les symboles et équations pour compléter votre diagramme. Discutons de cette méthode.

Voici quelques étapes dont vous avez besoin pour dessiner un schéma fonctionnel.

Étape 1 : Téléchargez EdrawMax et ouvrez-le. Cliquez sur New > Schéma Difonctionnel.

Étape 2 : Vous trouverez des symboles et des composants sur le côté gauche de l'écran. Vérifiez si tous les composants sont disponibles là pour dessiner votre diagramme.

Étape 3 : Faites glisser les composants ou blocs de cette barre de symboles sur le canevas.

Étape 4 : Étiquetez tous les blocs et gardez-les en bonne symétrie.

Étape 5 : Tracez des lignes de relation entre les blocs et autres composants.

Étape 6 : Ajoutez des couleurs au bloc et aux éléments dans le schéma fonctionnel.

Étape 7 : Ajoutez un arrière-plan pour que votre design soit meilleur. Vous êtes autorisé à utiliser votre arrière-plan et les arrière-plans donnés dans EdrawMax.

Vous avez terminé le diagramme. C'est aussi simple que possible.

Méthode 2 : Commencer avec un modèle

Un modèle facilite votre travail. Vous n'avez pas besoin de glisser et déposer des composants ; tout ce que vous devez faire est d'apporter des modifications au modèle déjà donné et de mettre vos valeurs et étiquettes pour créer votre propre diagramme. Tout ce que vous devez faire est de suivre ces étapes.

Étape 1 : Ouvrez EdrawMax, cliquez sur TModèles et entrez schémas fonctionnels dans la barre de recherche.

Étape 2 : Vous verrez beaucoup d'exemples de schémas fonctionnels parmi lesquels choisir.

Étape 3 : Choisissez un diagramme et cliquez sur Utiliser immédiatement.

Étape 4 : Utilisez ce modèle et créez votre schéma fonctionnel en quelques minutes.

C'est tout. Vous pouvez modifier ce modèle et apporter des modifications selon vos besoins.

Partie 4. Fonctionnement et applications du contrôleur PID

Le contrôleur PID fonctionne en boucle fermée et maintient précisément les valeurs de paramètres définies. Il existe plusieurs applications de ces contrôleurs PID. Vérifions-en quelques-unes.

1. Dans les industries où d'énormes températures sont nécessaires pour faire fondre les matières premières, les contrôleurs PID nous aident là-bas. Il devient difficile de maintenir la température du four et la température des matériaux nécessaires à la sortie. Dans un tel cas, le contrôleur PID entre en action et aide à atteindre la température requise. La chaleur est détectée à travers un ventilateur, et un signal PV est appliqué à travers le contrôleur PID. Un signal PV est appliqué, et un contrôleur dérivé stabilise la chaleur du four et les matériaux requis à la sortie.
2. Les contrôleurs PID sont utilisés dans les systèmes de flux d'eau, de pH et de contrôle de vitesse.
3. Les entreprises pharmaceutiques utilisent des contrôleurs PID pour maintenir la température du médicament à certains niveaux.
4. L'humidité est également contrôlée par des contrôleurs PID dans des endroits comme les usines alimentaires, où ils ont besoin d'une température optimale pour conserver les aliments.

Conclusion

Les contrôleurs PID sont des dispositifs utiles qui nous aident à maintenir la température, la pression, le débit, la vitesse et l'humidité. Ils sont également utilisés dans de plus petits appareils électroménagers. Nous avons discuté de toutes les choses relatives à un contrôleur PID à travers ses schémas fonctionnels. Ces schémas fonctionnels pour le contrôleur PID offrent plus d'avantages et aident quiconque à comprendre et modifier le modèle lorsque cela est nécessaire.

Si vous devez créer de tels schémas fonctionnels pour vos systèmes, il est plus facile de les dessiner avec EdrawMax. Vous pouvez trouver des modèles et tous les éléments nécessaires pour créer ces diagrammes. Alors, essayez-le et ayez une expérience optimale à vie.