Accueil Usines et Technologies Optimisation Comment déterminer si du contrôle avancé est approprié?

Comment déterminer si du contrôle avancé est approprié?

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Il faut d'abord définir ce qu'est le contrôle avancé, la frontière étant mal définie.

Boucle simple

Une boucle simple est composée de :

  • Procédé
  • Transmetteur qui mesure la variable à contrôler
  • Contrôleur, généralement un régulateur de type PID (Proportionnel, Intégral, Dérivé)
  • Élément terminal, généralement une vanne ou un entraînement à vitesse variable

1. Le régulateur peut être un modèle plus élaboré qu'un simple PID :

  • PID avec fonctions spéciales
  • Gain variable selon des conditions, par exemple selon l'ouverture de la vanne
  • Sortie caractérisée par une équation ou par segments de droite
  • Avec une bande autour de la consigne où les paramètres sont différents
  • Avec des paramètres variables, par exemple le retrait de l'intégral selon certaines conditions
  • Avec une structure différente pour les changements de consigne
  • Avec fonction logarithmique sur la mesure et la consigne (ex. pour pH)
  • P2ID
  • Filtre sur la consigne
  • Prédicteur de Smith
  • Filtres spéciaux, par exemple pour éliminer les vagues dans un réservoir
  • Etc.

2. Contrôleur autre que PID

  • Contrôleur à modèle interne
  • Algorithmes propriétaires propres à un manufacturier

Stratégies de contrôle (« Advanced Regulatory Control »)

  • Cascade
  • Anticipation (« Feedforward »)
  • Contrôle à rapport
  • Plage partagée (« Split range »)
  • Majeure/Mineure (« Mid Range » ou « Coarse/Fine »)
  • Contrôle sous contrainte (« Constraint ou Override »)
  • Structure variable

Multi variable

1. Basé sur des modèles

  • MPC (« Model Predictive Control »)
  • DMC (« Dynamic Model Control »)

2. Basé sur des règles

  • Systèmes experts (nombre très élevé de règles pour prévoir une foule de cas possibles)
  • Logique floue ou logique à variables multiples (quelques règles simples pour mimer un opérateur)

3. Basé sur l'apprentissage de cas

  • Réseaux neuronaux où un modèle est obtenu à partir de données passées

4. Optimisation de la production en ligne
    (« R.T.O., Real Time Optimization »)

Boucle ou stratégie ou contrôle avancé?

Pour simplifier, résumons que tout ce qui n'est pas une simple boucle PID est souvent qualifié de contrôle avancé. Aussi, il est fréquent de mettre ensemble plusieurs stratégies et contrôleurs spéciaux et il devient plus difficile de nommer l'ensemble. Par exemple, le contrôle de niveau d'un ballon de chaudière utilise une stratégie cascade et anticipative (« feedforward ») dans la plupart des cas. Parfois, on utilise des règles pour adapter la stratégie de contrôle; d'autres fois, on utilise un réseau neuronal pour remplacer une mesure complexe ou pour fins de validation.

La pyramide du contrôle :

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Sur ce schéma, les approches diverses sont illustrées sous la forme de pyramide. Cette pyramide est utilisée pour illustrer la progression des approches possibles mais aussi pour insister sur le fait qu'il ne sert à rien de passer d'un étage à un autre si cet étage n'est pas en bon ordre. Par exemple, si une pompe est sous dimensionnée, le contrôle avancé n'est pas la solution!

Plus on s'élève dans la pyramide, plus le suivi est complexe et plus il est nécessaire d'avoir du personnel qualifié. Le contrôle avancé, tout comme le contrôle de base peut être suivi à distance en utilisant les outils appropriés; le personnel de l'usine a ainsi accès à des experts qui peuvent dépanner et optimiser à distance grâce aux communications sécurisées.

Conclusions

Combien de projets de contrôle avancé ont échoué? Combien de systèmes avancés sont mis hors service après quelques mois? Combien de projets étaient réellement nécessaires? Quelle est la dépendance de l'usine envers le manufacturier?

Le premier critère de performance pour le contrôle avancé est la proportion du temps qu'il est en service. La proportion sera élevée si les opérateurs ont été formés correctement et y voient des bénéfices, si la production est améliorée quand le système est en service et si le support approprié est disponible.

Par où commencer?

Les solutions les plus simples sont toujours préférables. Il n'y a pas de raison de rendre plus complexe si les performances (production, qualité, opération ou autre) ne le justifient pas. Une étude de rentabilité peut déterminer si les coûts et les bénéfices le justifient. BBA-Top Control offre ce service et en général, cette analyse peut être faite en quelques jours, voire en quelques heures.

Comment choisir?

Les besoins devraient guider les choix, pas les modes ou les tendances du moment! Par exemple, si les méthodes de contrôle conventionnelles ont échoué mais qu'un opérateur réussit à obtenir de bons résultats, il sera peut être possible d'utiliser du contrôle sous contrainte ou de « modéliser » cet opérateur par de la logique floue. À l'opposé, s'il est possible de décrire le procédé par des modèles, le multi variable sera à considérer. Nos experts sauront vous guider. En peu de temps, ils vous aideront à orienter vos choix.

Algorithmes spéciaux, Stratégies complexes, Multi variable, Logique floue, MPC, DMC, Système expert, lequel ai-je de besoin?

Avant de rendre un système plus complexe, il est important de définir les besoins, les objectifs à atteindre, le support nécessaire, le budget, etc. Toutes ces approches ont des forces et des faiblesses. Il est hasardeux de bâtir un projet sur une technologie donnée plutôt que sur les besoins et les objectifs sans avoir déterminé au préalable ce qui était le plus approprié. Les experts de BBA-Top Control peuvent également former votre personnel pour réduire la dépendance envers les fournisseurs.

N'hésitez pas à communiquer avec nous,
il nous fera plaisir de vous aider : www.bba.ca

Nous profitons de cette occasion pour vous informer des webinaires organisés par la Communauté Contrôle de procédés de PAPTAC (www.paptac.ca/process_control) dont fait partie Michel Ruel.
Le prochain webinaire aura lieu le 25 septembre prochain et portera justement sur le contôle avancé.

 


*Michel Ruel ing. a plus de 35 années d'expérience comme consultant, formateur et auteur de plusieurs livres, publications et logiciels scientifiques se rapportant à l'instrumentation et au contrôle de procédé. Il a aussi enseigné dans plusieurs collèges et universités. Président et fondateur de Top Control Inc., il a œuvré dans plusieurs pays et est un conférencier régulier de plusieurs associations.

M. Ruel est membre de plusieurs sociétés :

  • OIQ (Ordre des Ingénieurs du Québec)
  • EO ("Professional Engineers of Ontario")
  • SA, membre Fellow ("International Society for Automation");
  • Dir Management Division
  • Member of ISA 2009 Committee
  • I.E.E.E. ("Institute of Electrical and Electronic Engineers")
  • TAPPI ("Technical Association for Pulp and Paper Industry ")
  • PAPTAC ("Pulp and Paper Technical Association of Canada), Vice-président, Division Contrôle de procédés
  • Vice Chairman Process Control Division
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