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AZprocede, simulation

dynamique de procédés



INTERFACE PROCEDE

Généralités: tout (ou presque) peut se faire avec la souris et ses deux (trois) boutons. On peut pointer la souris sur les objets, cliquer avec les boutons droit ou gauche, ou avec la roulette ou les boutons (g+d) à la fois. On peut aussi appuyer en continu avec la souris sur des valeurs ou des objets (consigne ou sortie, pompe à débit variable, etc.).

  Codes couleurs d'affichage des mesures 

/////

Pour les Régulateurs voir (-> Manipulation) ou ( ->Configuration)

Manipulation des équipements :

pompe centrifuge arrêtée (bouton droit souris)

pompe centrifuge démarrée (bouton gauche souris)

pompe volumétrique arrêtée (bouton droit souris)

pompe volumétrique démarrée (bouton gauche souris)

vanne de réglage (controlée par un régulateur en mode manuel)

vanne de réglage controlée par un régulateur

vanne d'isolement femée (bouton droit souris)

vanne d'isolement ouverte (bouton gauche souris)

/vanne trois voies.

Accès aux différents synoptiques :

Retour au Menu des modèles: la (les) simulation(s) en cours est arrêtée (sauvée si option "sauver en quittant" )

Accès aux différents modèles. En mode multi-modèles, la (les) simulation(s) en cours continue(nt) de fonctionner. En mode mono-modèle, la simulation en cours est arrêtée (sauvée si option "sauver en quittant" )

Page d'historiques (si le modèle en possède une)

Modes modèles internes /  externes et modes Mono-modèle / Multi-modèle :

Ces options sont réglables sur la page Menu des modèles

Modèles internes: les programmes contenant les différents modèles sont situés dans un seul exécutable. L'accès aux différents modèles se fait via le Menu des modèles ou le bouton , toujours dans la même fenêtre. En mode multi-modèles, plusieurs modèles peuvent ainsi être démarrés en même temps, ils apparaissent cochés [X] dans le menu d'accès.

Modèles externe: les programmes contenant les différents modèles sont des exécutables indépendants. Ils sont détectés automatiquement si présents dans le répertoire d'installation. Chaque modèle fonctionne dans une fenêtre qui lui est propre. En mode multi-modèle, plusieurs modèles peuvent fonctionner simultanément (attention à la charge CPU). En mode mono-modèle,

Mono-modèle: chaque appel d'un nouveau modèle arrête le modèle en cours. Celui-ci est sauvé dans un fichier automatiquement si l'option "sauver en quittant est cochée.

Multi-modèles: chaque appel d'un nouveau modèle laisse le(s) modèle(s) démarré(s) en fonctionnement. Si on est également en mode Modèles internes, les modèles démarrés apparaissent cochés dans le menu .

Remarque: si plusieurs modèles sont démarrés simultanément en mode Modèles interne, il est fortement déconseillé de sauvegarder la simulation qui contiendrait alors plusieurs modèles ne pouvant être rechargés sélectivement.

Raccourcis et séquences :

Raccourcis du modèle: par ex démarrage instantané, mise à l'ébullition du bouilleur, etc...

Séquences animées de présentation de certains modèles, permettant de se familiariser avec l'interface et/ou le procédé

réglage de la vitesse de la séquence animée

mise en pause de la séquence animée

reprise de la lecture de la séquence animée mise en pause

temps (ici 10 s) avant passage à l'étape suivante de la séquence animée

Vitesse de simulation, temps et cycle/s :

vitesse (de 1 à 16) et pas de temps de la simulation (voir l’aide sur la vitesse de simulation)

tsim: temps depuis lequel la simulation est démarrée (en s),

tpro: temps depuis lequel le procédé est démarré (en s).

Rq: ici, le procédé est démarré depuis (1150 s), et la simulation depuis 174 s): la vitesse de la simulation est probablement ~8

Mesure et consigne du nombre de cycles effectués par seconde (voir l’aide sur la vitesse de simulation). Un cycle comprend l'affichage, la lecture des interfaces (souris notamment), et N=V/dt/(cy/s) exécutions du modèle. Lorsqu’on baisse cy/s de 8 à 4, la charge de la machine liée à l’affichage et à l’interface est réduite de moitié. En revanche, la charge liée à l’exécution du modèle est conservée.

Divers :Rapport d'enregistrement du logiciel (date de péremption de l'exécutable, des clefs ou de la licence...)

Effets sonores : activation des effets sonores sur débordement, démarrage pompe, ébullition, etc...

Exercices : accès aux fichiers *.html situés dans le répertoire d'installation, sous répertoire \modèle\exercice.

Vous pouvez rajouter vos propres exercices au format *.html dans ces répertoires, ils seront détectés automatiquement.

Perturbations : accès aux perturbations automatiques sur certains modèles. Clignote si la perturbation est active.

Par exemple, sur la régulation de niveau, on peut générer une fluctuation du débit de fuite, du débit de la pompe, ou un hystérésis sur la vanne de régulation

Sauvegardes :charger ou enregistrer les dimensions et configurations d’une installation (*.txt), les données d’un mélange binaire (*.txt), ou une simulation à un instant t dans un fichier pour la reprendre ultérieurement.

Permet également de sauver l’image du synoptique dans un fichier (*.bmp).

Voir l'aide sur les sauvegardes.

Rq: les fichiers de simulation ne sont compatibles qu’avec la version du logiciel qui les a générés. Ils ne seront pas utilisables avec la prochaine version par exemple.

Répertoire par défaut : ce répertoire est normalement C:\Program Files\AZprocede ou C:\AZprocede pour les versions réseau. Les sauvegardes sont normalement effectuées dans ce répertoire, notament les sauvegardes automatiques en quittant. Les fichiers sont automatiquement classés en sous répertoires dans ce répertoire par défaut.

Il n'est normalement pas conseillé de modifier le répertoire par défaut.

Réglages : aide contextuelle, bandeaux gris, mesures supplémentaires, style d'interface, langue...

Remarque: de l'aide est bienvenue pour la traduction anglaise (finalisation) ou dans une autre langue (allemand, espagnol, ...).

Aide du logiciel

aide du modèle en cours d'exécution

Quitter : ce bouton permet de quitter AZprocede. La simulation est sauvée si cette option est sélectionnée dans les réglages.

Rq: quitter par le bouton de la fenêtre Windows ne permet pas de sauver la simulation!

Réglages Ecran :

Mise en plein écran, mode fenêtre 100% (environ 600x800)

taille de fenêtre maximale, réduction taille de fenêtre par pas de 5%.

Rq: le logiciel s'appuie sur les capacités de votre carte graphique pour ces fonctions. Si elles ne fonctionnent pas correctement, c'est que votre carte est trop ancienne ou non supportée.

Prendre une photo du synoptique (avec retardateur...)

Objets graphiques des modèles:

Ces boutons proposent diverses constructions graphiques en relation avec le modèle:

- /historique de 3 variables en relation avec un modèle ou un régulateur

- /représentations graphiques en rectification (équilibres, McCabe et Thiele…)

- /représentation graphique des profils de température dans les échangeurs

bouton g -> MANU

 

bouton d -> AUTO

 

bouton g+d -> CASC

roulette -> CASC

MANIPULATION (resp Configuration) DES REGULATEURS

 

Généralités: un régulateur possède deux modes principaux de fonctionnement, le mode manuel et le mode automatique. En mode manuel, le régulateur permet de manipuler un actionneur (généralement une vanne, mais parfois une pompe, une puissance de chauffe ou autre…). Il permet également d’afficher une mesure (débit, pression, niveau, température parmi les plus courantes). En mode automatique, le régulateur agit sur l’actionneur pour maintenir la mesure à une valeur fixée par l’opérateur (vous), valeur appelée consigne.

L’affichage du régulateur présente, de haut en bas :

- la valeur de la mesure accompagnée de son unité,

- la consigne appliquée par l’opérateur, dans la même unité que la mesure,

- le mode du régulateur (manuel, automatique ou cascade)

- la sortie du régulateur, c’est à dire la valeur de commande envoyée vers l’actionneur (entre 0 et 100%).

Le nom du régulateur s'affiche également lorsque la souris pointe sur le régulateur: FICx, PICx, LICx ou TICx pour un régulateur de débit (F pour flow), pression (P pour pressure), niveau (L pour level), température (T pour température) par exemple.

Certains régulateurs présentent en plus un petit bouton gris © permettant d’accéder au menu de configuration.

 

Changement de consigne : on peut changer la valeur de la consigne en appuyant sur le bouton gauche (augmenter) ou droit (diminuer) de la souris lorsque celle-ci pointe sur la consigne. Si on laisse le bouton de la souris appuyé, la valeur de la consigne change de plus en plus vite (de 0.1 en 0.1, puis de 1 en 1, puis de 10 en 10 par exemple). On peut également appuyer sur le bouton du milieu de la souris lorsque celle-ci pointe sur la consigne et entrer une valeur réelle. La valeur de consigne est limitée à l’échelle haute et basse de la mesure.

Changement de la sortie du régulateur (aussi appelée commande) : le régulateur doit être en mode manuel, car sinon c’est lui qui calcule la sortie. On peut changer la valeur de la sortie en appuyant sur le bouton gauche (augmenter) ou droit (diminuer) de la souris lorsque celle-ci pointe sur l’affichage de la sortie. Si on laisse le bouton de la souris appuyé, la valeur de la sortie change de plus en plus vite (de 0.1 en 0.1, puis de 1 en 1, puis de 10 en 10 par exemple). On peut également appuyer sur le bouton du milieu et entrer une valeur réelle. La valeur de la sortie est limitée à 0 et 100 (pour 0 – 100%).

Changement du mode du régulateur : le régulateur peut être mis en mode manuel en cliquant sur le bouton gauche de la souris lorsque celle-ci pointe sur le bouton auto/manu, ou en mode automatique en cliquant sur le bouton droit. En mode automatique, l’opérateur ne peut pas changer la valeur de la sortie. En mode manuel, certaines configurations empêchent de changer la valeur de la consigne (qui n’est pas utilisée par le régulateur dans ce mode). Certains régulateurs peuvent être mis en mode cascade en appuyant à la fois sur les boutons droite et gauche de la souris, ou sur le bouton du milieu. La consigne du régulateur en mode cascade est alors forçée par un régulateur maître, ou issue d’un calcul (taux de reflux par exemple).

Changement de la configuration du régulateur : en cliquant sur le petit bouton gris/bleu (© si présent) , on accède à un menu qui donne accès à certains des paramètres de configuration (gain, intégrale, dérivée, échelles…). Tous les régulateurs ne sont pas configurables. Le changement de certains paramètres (comme les échelles) peut ne pas être compatible avec le modèle procédé. Sur les régulateurs des modèles régulation, un bouton spécifique dans le bandeau supérieur permet aussi de changer la configuration des régulateurs.

bouton g -> MANU

 

bouton d -> AUTO

 

bouton g+d -> CASC

roulette -> CASC

 CONFIGURATION (resp Manipulation) DES REGULATEURS

 

Généralités: la configuration du régulateur demande quelques connaissances préliminaires sur les algorithmes de régulation PID (PID pour action Proportionnelle, Intégrale et Dérivée) qui ne font pas partie de cette aide mais d’un cours de régulation. Dans ce qui suit, la mesure (respectivement la consigne) du régulateur est parfois appelée pv pour “ process value ” (respectivement sp pour “ setpoint ”). La sortie (ou commande) du régulateur est parfois notée “ out ”.

Les équations retenues pour le calcul des actions du régulateur sont les équations classiques PID mixte, PID série et PID parallèle.

Pour le PID mixte et série, le Gain agit ainsi sur l’action proportionnelle, mais également sur les actions intégrale et dérivée.

Pour le PID parallèle, le Gain n'agit que sur l'action proportionnelle.

Les actions PID sont calculées à partir des valeurs de la mesure et de la consigne exprimées en pourcentage de l’échelle du régulateur, pvhigh et pvlow. Une mesure de 125 avec une échelle basse de 50 et une échelle haute de 200 vaut, en %, pv=(mesure-pvlow)/(pvhigh-pvlow)=(125-50)/(200-50)=50%.

Lors de l’identification du procédé, le gain du procédé peut être exprimé en unités de la mesure ou en % d’échelle. C’est ce dernier qui doit être utilisé pour calculer les constantes PID par les formules classiques.

 

Gain du régulateur Kp: soit out0 la valeur de la sortie du régulateur lorsqu'il est mis en automatique. L'action proportionnelle est calculée par:

PID mixte ou parallèle: out=Kp*(pv-sp)+out0

PID série: out=Kp*((Ti+Td)/Ti)*(pv-sp)+out0

Constante intégrale Ti: Ti est compris entre 1 et 3600s. La valeur Ti=0 annule l’action intégrale.

PID mixte ou série:

PID parallèle:

Constante dérivée Td: l'action dérivée peut-être calculée sur la dérivée de la mesure d(pv)/dt ou de l'écart mesure consigne d(pv-sp)/dt.

PID mixte ou série: out=Kp*Td*d(pv-sp)/dt [-> ou d(pv)/dt]

PID parallèle: out=Td*d(pv-sp)/dt [-> ou d(pv)/dt]

Sens d’action directe ou inverse: un régulateur direct augmente sa sortie lorsque la mesure augmente (régulation d’un niveau par action sur soutirage par ex). Un régulateur inverse diminue sa sortie lorsque la mesure augmente (régulation de niveau par action sur remplissage par ex).

Action dérivée sur pv-sp ou pv : l’action dérivée peut être calculée sur la dérivée de l’écart mesure moins consigne, d(pv-sp)/dt, ou sur la dérivée de la mesure seule, d(pv)/dt.

Pour éviter les accoups dus à l’action dérivée lors des changements de consigne, il est préférable de configurer cette action sur la dérivée de la mesure seule, d(pv)/dt, qui est le réglage par défaut de la plupart des régulateurs.

Consigne suiveuse : ce terme signifie que lorsque le régulateur est en mode manuel, la consigne est forçée à la valeur de la mesure. Cela permet une mise en automatique du régulateur sans accoup sur le procédé.

Equation PID mixte, série et parallèle : choix de l'équation PID (mixte par défaut)

Echelles pvlow et pvhigh : limites basse et haute de la mesure venant du transmetteur. La valeur procédé peut être inférieure ou supérieure à ces limites, la mesure se fige alors sur l’échelle basse ou haute.