LABORATOIRE # 6. Contrôle du niveau d eau d un réservoir

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1 LABORATOIRE # 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir OBJECTIFS Calibrer le capteur de pression à courant (capteur de niveau). Déterminer la zone morte de la vanne de remplissage (VR). Obtenir les réponses temporelles (RT) expérimentales en boucle ouverte et en boucle fermée du système à l aide d un instrument virtuel (VI). Déterminer la fonction de transfert (FT) du système. Déterminer les performances du système asservis. 1. Introduction L objectif principal de ce laboratoire est de faire la conception d un contrôleur proportionnel afin de contrôler le niveau d eau d un réservoir réel. Pour cela vous allez utiliser un instrument virtuel (VI) appelé PID. 2. Description du banc d essai Le banc d essai du système étudié est le même que celui du laboratoire Manipulations 3.1 Déploiement des librairies OPCTags.lvlib et OPCVariables.lvlib 1) Placer le répertoire Laboratoire6 sur le bureau. 2) Lancer le serveur CX-OPC Server (Démarrer >> Programmes >> OMRON >> CX-Server OPC >> OPC Server). L icône ( ) «OPC Server» devrait s afficher en bas à droite de l écran. Faites un clic droit sur cette icône et choisissez Sélectionner un projet. La fenêtre suivante s ouvre : Figure 1 : Sélection du fichier 3) Cliquer sur le bouton Ouvrir de cette fenêtre pour ouvrir le projet configtagplc.cdm qui se trouve dans le sous répertoire config du répertoire Laboratoire6. 4) Ouvrez le répertoire Laboratoire6. Faites un double clic sur ProjetLabo6.lvproj. 5) Sur la fenêtre du projet ProjetLabo6.lvproj faites un clic droit sur la librairie OPCTags.lvlib et choisissez la commande Tout déployer. Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 1/8

2 6) Vérifier que cette librairie est réellement déployée. Pour cela faites un clic droit sur l icône ( ) OPC Server et vérifiez que la commande Sélectionner un projet est désactivée. Si ce n est pas le cas répéter l étape 5). 7) Sur la fenêtre du projet ProjetLabo6.lvproj faites un clic droit sur la librairie OPCVariables.lvlib et choisissez la commande Tout déployer. 8) Sur la fenêtre du projet ProjetLabo6.lvproj faites un double clic sur le VI PID.vi pour ouvrir ce dernier. 3.2 Configuration de la variable LireNiveau 1) Sur la fenêtre du projet cliquez sur le signe + de la librairie OPCVariables.lvlib. Ensuite faites un clic droit sur la variable LireNiveau de cette librairie et choisissez Propriétés. Sur la fenêtre Propriétés, cliquez sur Mise à l échelle. Dans les commandes Échelle zéro brute et Pleine échelle brute, tapez les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous (les valeurs dépendent du poste choisi). Poste 0 cm 50 cm ELE-A ELE-A ELE-A ELE-A ) Cliquez sur OK pour fermer la fenêtre propriété. 3.3 Calibration du capteur de Niveau Obtention du niveau «zéro» 1) Cliquer sur l onglet Calibration du VI. La page suivante s affiche : Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 2/8

3 Figure 2 : Page Calibration. 2) Dans les commandes de la page Calibration tapez les valeurs suivantes : a) Com_VR : 35; b) Mize à zéro : 0; c) Gain : 1. 3) Dans la barre d outils du VI PID cliquez sur. La fenêtre ci-dessous devrait apparaitre : Cliquez sur OK pour la fermer la fenêtre apparue. 4) Fermer la vanne de vidange (VV). La VV est la vanne qui est à gauche sur la figure cidessous : Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 3/8

4 Figure 3 : Vanne de vidange (VV) à gauche, la vanne centrale, au centre et la vanne de blocage (VB) à droite. 5) Démarrer la pompe. La pompe est commandée par deux boutons (ARRÊT et MARCHE). Ces deux boutons sont montrés sur la figure ci-dessous : Figure 4 : Les boutons de commande de la pompe 6) Cliquer sur le bouton START pour ouvrir la vanne de remplissage (VR). 7) Quand le niveau d eau dans le réservoir atteint un niveau de l ordre de 55 cm arrêter la pompe. 8) Ouvrez la VV pour vider complètement le réservoir. 9) Quand le réservoir sera vide et la valeur affichée dans l afficheur numérique (l afficheur numérique est placé à droite du réservoir) du réservoir reste constante, noter la valeur affichée dans le tableau 1 du modèle du rapport (cas 1). Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 4/8

5 10) Fermer de nouveau la VV. 11) Démarrer la pompe. 12) Répéter les étapes 7) à 9) ci-dessus pour le cas 2 du tableau 1. 13) Répéter les étapes 10) et 11) et ensuite les étapes 7) à 9) ci-dessus pour le cas 3 du tableau 1. 14) Déterminer la valeur moyenne des valeurs notées dans le tableau 1. 15) Taper la valeur moyenne obtenue dans la commande Mise à zéro Obtention du niveau «50cm» 16) Répéter les étapes 10) et 11) ci-dessus et ensuite l étape 7). 17) Placer la Vanne de blocage (VB) en position horizontale, comme illustré ci-dessous : Figure 5 : Vanne de blocage en position horizontale 18) À l aide de la vanne de vidange ajuster le niveau à 50 cm avant de la fermer complètement. 19) Noter la valeur affichée dans l afficheur numérique du réservoir dans le tableau 2 du modèle du rapport (cas 1). 20) Ouvrez la VV pour vider complètement le réservoir. 21) Placer la Vanne de blocage (VB) en position verticale. 22) Répéter les mêmes opérations pour les 2 autres cas du tableau ) Déterminer la valeur moyenne ( H ) des valeurs notées dans le tableau 2. Noter la 50 valeur de H moy dans le tableau 2. 24) Déterminer le gain de proportionnalité G par : 50 G moy 50 H moy 25) Taper la valeur obtenue de G dans la commande Gain 26) Placer la Vanne de blocage (VB) en position verticale. Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 5/8

6 27) Cliquer sur le bouton STOP qui se trouve sur la page Calibration pour terminer cette étape. 3.2 Estimation de la zone morte de la vanne de remplissage 1) Ouvrez la vanne de vidange (VV) à 30%. 2) Démarrer la pompe. 3) Cliquer sur l onglet Boucle ouverte du VI. La page suivante s affiche : Figure 6 : Page Boucle ouverte. 4) Cliquer sur le bouton START pour ouvrir la VR. 5) Taper la valeur 10 dans la commande Zone morte. Ensuite à l aide de la flèche incrémentation de cette commande augmentez progressivement la valeur de cette commande jusqu à ce que quelques goutes d eau tombent dans le réservoir principal. Notez la valeur correspondante dans le modèle du rapport. 6) Cliquer sur le bouton STOP. 3.3 Estimation de la fonction de transfert 1) Taper la valeur 15 dans la commande Excitation. 2) Cliquer sur le bouton START. Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 6/8

7 Note : la valeur tapée dans la commande Excitation doit permettre d avoir un niveau en régime permanent dans l intervalle 25cm-50 cm. Si ce n est pas le cas appuyez sur le bouton STOP et recommencer après avoir choisi une valeur appropriée. 3) Observer la variation du niveau d eau dans le réservoir. Quand le système sera en régime cliquez sur le bouton STOP. 4) À l aide du curseur déterminer les valeurs de Hper qui représente la valeur du niveau en régime permanent. Ensuite les valeurs de tr et de τ. tr temps de retard (ici c est le temps qui correspond à un niveau de 1cm. τ - c est le temps qui correspond à 63% de la valeur de Hper. Notez ces paramètres dans le modèle du rapport. 5) Copier le graphique de la RT obtenue et insérer le dans le modèle du rapport. 3.4 Manipulations en boucle fermée Suivez la procédure suivante : 1) Dans le modèle du rapport déterminer la valeur du gain G P d un contrôleur proportionnel qui permet d avoir une erreur en régime permanent de 20%. 2) Cliquer sur l onglet Boucle fermée du VI. La page suivante s affiche : Figure 7 : Page Boucle fermée. Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 7/8

8 Dans les commandes tapez les valeurs suivantes : a) Consigne : 30; b) Gp : la valeur obtenue de G P pour avoir 20% d erreur; c) Gi : 0; d) Gd : 0. 3) Démarrer la pompe et Cliquer sur le bouton START. 4) Observer la variation du niveau d eau dans le réservoir. Quand le système sera en régime permanent cliquer sur le bouton STOP. 5) À l aide du curseur déterminer les valeurs de Hmax et Hper qui représentent respectivement la valeur maximale et en régime permanent du niveau. 6) Copier le graphique de la RT obtenue et insérez le dans le modèle du rapport. 3.5 Manipulations pour terminer 1) Cliquer sur le bouton ARRÊT. 2) Sur la fenêtre du projet ProjetLabo6.lvproj faites un clic droit sur la librairie OPCVariables.lvlib et choisissez la commande Annuler le déploiement. 3) Sur la fenêtre du projet ProjetLabo6.lvproj faites un clic droit sur la librairie OPCTags.lvlib et choisissez la commande Annuler le déploiement. 4) Après quelques secondes l icône ( ) OPC Server disparait. Si ce n est pas répéter l étape 3) ci-dessus. Laboratoire 6 Contrôle du niveau d eau d un réservoir 8/8