Contrôleurs d’électrovannes Burkert 8611 - Leur fonctionnement

Burkert 8611 Solenoid Valve Controller - Comment ils fonctionnent

Burkert 8611 contrôleur de valve proportionnellel

Figure 1 : Burkert 8611 contrôleur de vanne proportionnelle

Le contrôleur de processus Burkert 8611 a été conçu pour transformer la théorie du contrôle en un système de contrôle polyvalent, facile à configurer et fiable. Avec un ensemble diversifié d'entrées et de sorties, le 8611 peut contrôler des électrovannes proportionnelles et d'autres types de vannes de processus ou de dispositifs d'actionnement. Les applications de contrôle courantes qui peuvent être résolues avec le 8611 comprennent le débit, la pression, la température, la conductivité, le pH et le niveau de remplissage. Le 8611 utilise un système de contrôle en boucle fermée avec des boucles de contrôle PI ou P pour réduire les erreurs du système et contrôler avec précision un processus. Comme le 8611 gère toute la logique de commande, il peut libérer des ressources PLC dans votre système.

De plus, il existe plusieurs styles de montage pour supporter les nombreux styles de vannes. La figure 1 montre le Burkert 8611. Pour réduire encore le temps d'installation et la complexité de la programmation, toutes les vannes proportionnelles et tous les capteurs Burkert sont compatibles avec le contrôleur 8611 et ont leurs valeurs mémorisées. Lors de l'utilisation d'une électrovanne proportionnelle d'une autre marque, les paramètres de fonctionnement doivent être saisis correctement pour une performance optimale. Nous vous conseillons de lire notre article technique sur les régulateurs d'électrovannes proportionnelles pour mieux comprendre comment la théorie de la modulation de largeur d'impulsion (PWM) et de la régulation PI (proportionnelle et intégrale) fonctionne dans le régulateur Burkert 8611.

Table des matières

Contrôle en boucle fermée

Contrairement au contrôleur 8605, le contrôleur 8611 utilise une boucle de contrôle PI (proportionnel et intégral), pour ajuster une variable de contrôle (c'est-à-dire la fréquence de commutation PWM) en fonction de la rétroaction mesurée fournie par la variable de processus contrôlée (c'est-à-dire la pression). La boucle de contrôle PI utilise des paramètres appelés termes proportionnels et intégraux pour ajuster dynamiquement la variable de contrôle afin de réduire l'erreur. Ceci est considéré comme un système en boucle fermée et les avantages d'un système de contrôle en boucle fermée tel qu'une boucle PI incluent :

  • Hystérésis réduite par rapport au point de consigne
  • Correction automatisée des erreurs de processus
  • Stabilité accrue du processus

Comment fonctionne le contrôleur Burkert 8611

Le contrôleur 8611 est conçu pour contrôler une variété de vannes ou d'autres actionneurs de commutation dans un système en boucle fermée utilisant une commande PI. En fonction du processus à contrôler, différentes entrées, sorties et fonctions de contrôle seront utilisées. Les entrées seront utilisées pour mesurer les variables du processus à partir de capteurs (débit, pression, température, niveau de remplissage, etc.), et pour la connexion du signal du point de consigne. Les sorties seront utilisées pour commander des vannes, comme des électrovannes proportionnelles, ou d'autres dispositifs d'actionnement. Il est important de noter que la fonction de contrôle du système change en fonction de la variable du processus à contrôler. La figure 2 montre le schéma fonctionnel de la commande Burkert 8611. Le fonctionnement du 8611 dépend de trois paramètres critiques :

  • Variable de contrôle : Cette sélection définit la variable réelle qui sera contrôlée. Les sélections possibles sont le contrôle du débit, de la pression, de la température, du niveau de remplissage ou du rapport.
  • Élément d'actionnement (variable manipulée) : Les sélections sont basées sur l'actionneur à contrôler. Il est possible de commander des vannes proportionnelles, des vannes de process ou d'autres actionneurs (par exemple, une vanne motorisée). Les dispositifs commandés par PWM nécessitent la saisie des propriétés de l'actionneur. Ceci est essentiel pour le contrôle du système. Toutes les vannes et tous les capteurs Burkert sont mémorisés par le contrôleur 8611. Par exemple, en entrant le type spécifique de vanne proportionnelle Burkert, sa fréquence de fonctionnement et ses limites de fréquence seront automatiquement indiquées. La saisie manuelle des propriétés de l'actionneur est également possible pour les actionneurs d'autres marques.
  • Entrée de la valeur du processus (valeur réelle du processus de retour) : Cette sélection définit la variable utilisée comme retour d'information pour le contrôleur. Les sélections sont limitées à la variable de commande et à l'élément d'actionnement sélectionnés. Les sélections possibles sont la fréquence, le capteur PT100, ou le signal standard de tension/courant.
Schéma fonctionnel du contrôle 8611

Figure 2 : Schéma fonctionnel du contrôle 8611

Que peut-elle contrôler ?

Le contrôleur Burkert 8611 peut contrôler une large gamme de produits pour les applications de contrôle des fluides. En fonction du signal de sortie, il peut commander des vannes de process normalement ouvertes (NO) ou normalement fermées (NC), des électrovannes proportionnelles ou des actionneurs linéaires, pour ne citer que quelques exemples. Il est essentiel de comprendre les besoins de votre système du point de vue de l'entrée (capteur) et de la sortie (dispositif d'actionnement) du contrôleur avant de choisir le modèle de contrôleur nécessaire. La figure 3 montre l'architecture matérielle du Type 8611. Veuillez consulter notre tableau de sélection pour savoir quelles entrées et sorties sont disponibles sur les différentes versions. L'alimentation de toutes les versions est de 24 V et peut être câblée à l'aide d'un connecteur M12 à 8 broches ou d'une entrée de terminal pour la version en armoire. Les connexions de câblage d'entrée et de sortie varient en fonction de la version. Les câbles peuvent être achetés séparément. De plus, le brochage de tous les connecteurs est spécifié dans le manuel d'utilisation du 8611. Les sorties possibles disponibles et les dispositifs d'actionnement appropriés compatibles avec chaque sortie sont les suivants :

  • Sortie analogique, sortie de la valeur du processus : Fournit une tension de 0 à 10 V ou un signal de courant de 4 à 20 mA qui peut être utilisé par des dispositifs tels qu'un capteur de débit ou un actionneur linéaire.
  • Sortie transistor : Délivre un signal PWM pour commander des électrovannes proportionnelles. Le signal de sortie PTM est également possible avec différentes versions de montage. La tension de commutation est de 24V avec un courant maximal possible de 1,5 A. La plage de fréquence de commande est comprise entre 1,2kHz et 20 Hz.
  • Sortie binaire : Sortie transistor configurable entre 0 et 24 V DC avec un courant maximal de 1,5 A pour la commande de vannes de process NO/NC.
  • Alimentation électrique des capteurs : 24 / 5 V DC disponible comme alimentation pour les capteurs.

Les entrées possibles disponibles pour le contrôle du point de consigne ou les capteurs externes sont les suivantes :

  • Entrée du point de consigne externe : Un signal standard de tension (0 - 10 V) ou de courant (4 - 20 mA) peut être appliqué pour le contrôle du point de consigne ou du rapport. L'entrée du point de consigne provient souvent d'une commande logique programmable (PLC) pour automatiser le contrôle.
  • Entrée du capteur : La valeur mesurée du processus utilisée pour la correction des erreurs provient des entrées des capteurs. Des entrées standard de tension (0 - 10 V) ou de courant (4 - 20mA), de signal de fréquence et de capteur de température Pt 100 sont disponibles. La version avec montage sur le débit peut être commandée avec un capteur à effet Hall intégré. Le capteur à effet Hall interne ne peut être utilisé qu'avec le raccord de débit Burkert Type S030.
  • Entrée binaire : Utilisé pour activer ou désactiver diverses fonctions du contrôleur, l'entrée provient généralement d'un interrupteur de sécurité ou du retour d'information d'un contrôleur logique. La plage de tension d'activation logique est comprise entre 3 et 30 V. Une entrée inférieure à 3 V est considérée comme un arrêt logique.

Pour une intégration plus poussée dans un système de contrôle, des interfaces RS485 et IO-link sont disponibles sur demande. Les interfaces RS485 et IO-link permettent de lire et d'écrire les paramètres du 8611 sans l'intervention d'un opérateur. Ces interfaces de communication sont uniquement disponibles avec le style de montage sur panneau.

Architecture matérielle du type 8611

Figure 3 : Architecture matérielle du type 8611

Fonctions de contrôle

La fonction de contrôle est déterminée par l'élément d'actionnement sélectionné et configure la manière dont le contrôleur va réguler le processus. Chaque fonction de contrôle comprend des paramètres spécifiques à l'actionneur contrôlé. La configuration de chaque fonction de contrôle sera déterminée par la sélection de la variable de contrôle. De plus, la programmation des entrées du capteur et du signal du point de consigne sera sélectionnée en fonction de chaque fonction de contrôle. La configuration de chaque fonction du contrôleur est guidée sur la base de la variable de commande afin de limiter les choix de configuration possibles.

Les paramètres PI de chaque fonction doivent être réglés pour améliorer le contrôle du système. Vous trouverez des exemples de réglage et de calcul des paramètres PI dans le manuel d'utilisation du 8611. En outre, il existe un mode de test pour aider à la mise au point. Nous y reviendrons dans la section de cet article consacrée aux caractéristiques du logiciel 8611.

  • Régulation continue par vanne proportionnelle: Cette fonction est utilisée pour commander des vannes proportionnelles avec une entrée de point de consigne, une entrée de capteur et un signal de sortie PWM. La fréquence PWM doit être réglée en fonction du type de vanne sélectionné pour un fonctionnement correct. La fréquence PWM de toutes les valves Burkert est mémorisée par les contrôleurs 8611. Le type spécifique peut être saisi lors de la configuration pour charger automatiquement tous les paramètres de fonctionnement.
  • Contrôle quasi-continu des vannes de procédé : Cette fonction permet de commander une vanne de process sans retour de position. Cette fonction est généralement utilisée dans les applications où le retour d'information n'est pas possible en raison de conditions de fonctionnement difficiles, telles qu'une température ou une humidité élevée ou un espace limité. Une vanne de processus est commandée par une sortie PTM (modulation d'impulsions en temps) et un retour d'information sur le processus.
  • Vanne de régulation à commande continue : Cette fonction est utilisée pour commander une vanne en utilisant la sortie analogique (4-20 mA ou 0-10 V) pour le contrôle. Cette fonction est généralement utilisée avec des vannes motorisées ou des positionneurs pour le contrôle du débit. Une vanne de régulation peut être actionnée à l'aide d'un signal standard de 0-20 mA ou 0-10 V et d'un retour d'information sur le processus.
  • Commande quasi-continue de la vanne d'ouverture/fermeture (2 états, 3 états) : Cette fonction est utilisée pour commander des vannes ouvertes/fermées en utilisant les sorties transistorisées du contrôleur. Contrairement à un schéma de régulation purement ON/OFF, le temps d'ouverture et de fermeture des vannes varie proportionnellement à l'écart entre le point de consigne et la valeur réelle. La commande à deux états est utilisée pour commander une seule vanne de régulation et la commande à trois états est utilisée pour commander deux vannes de régulation distinctes. La commande à 3 états utilisera 2 sorties transistorisées. Cette fonction peut fonctionner avec des vannes normalement ouvertes (NO) ou normalement fermées (NC).
  • Contrôle du ratio: Cette fonction est utilisée pour contrôler le débit par rapport à un débit non contrôlé. La relation entre le débit non contrôlé et le débit contrôlé est définie par un facteur de rapport. Le débit contrôlé est adapté au débit non contrôlé de sorte qu'il correspond à un rapport spécifique. Cette fonction est couramment utilisée dans les applications de mélange de fluides. Le raccord de débit Burkert Type S030 utilisé sur le support de raccord 8611 peut être utilisé pour mesurer le débit.

Options de montage

Le Type 8611 présente cinq styles de montage. Les cinq styles sont : raccord, mur, rail, vanne proportionnelle et panneau. Les configurations de montage mural et sur rail seront abordées ensemble, car la principale différence réside dans une plaque d'adaptation pour le montage. Les connexions d'entrée et de sortie peuvent varier en fonction du style de montage. C'est pourquoi, en général, les entrées/sorties requises pour une application sont connues et décidées en premier lieu pour ensuite choisir parmi les styles de montage disponibles qui les possèdent.

Montage de l'appareil

Le contrôleur est monté sur le raccord du capteur de débit en ligne Burkert S030, généralement sur un système de canalisation, comme le montre la figure 4. Le S030 mesure le débit à l'aide d'une roue à palettes intégrée. Lorsque le fluide s'écoule dans le tuyau, la roue à aubes tourne et produit des impulsions dont la fréquence est proportionnelle au débit. Le débit est mesuré par un capteur à effet Hall intégré. Le 8611 utilise la fréquence comme retour pour le contrôle de la sortie. L'alimentation, le point de consigne et les entrées binaires ainsi que le signal continu et les sorties binaires peuvent être câblés avec un connecteur M12 à 8 broches. Enfin, les sorties à signal continu et à transistor peuvent être câblées avec une fiche M8 à 4 broches. Il existe 5 modèles disponibles en fonction de l'entrée du capteur requise, veuillez consulter notre tableau de sélection.

Montage d'un tuyau en ligne sur un raccord de capteur de débit

Figure 4 : Montage d'un tuyau en ligne sur un raccord de capteur de débit pour le Burkert 8611

Raccord de vanne proportionnelle

Le 8611 peut être directement connecté à une vanne proportionnelle avec un connecteur DIN 175301 - 803 Forme A (brièvement DIN-A), comme le montre la Figure 5. Ce modèle comprend une fiche femelle à l'arrière du contrôleur de processus. En utilisant le point de montage DIN-A, la sortie du transistor pour contrôler la vanne est déjà connectée. Aucun fil ou connexion supplémentaire n'est nécessaire. Les entrées du capteur sont câblées avec un connecteur M8 à 3 broches. L'alimentation, le point de consigne et les entrées binaires ainsi que le signal continu et les sorties binaires peuvent être câblés avec un connecteur M12 à 8 broches. Il existe 3 modèles disponibles en fonction de l'entrée de capteur requise (chaque modèle ne peut accepter qu'un seul type de capteur), veuillez donc consulter notre tableau de sélection.

Valve proportionnelle à montage direct

Figure 5 : Valve proportionnelle à montage direct pour le Burkert 8611

Montage des murs et des rails

Les modèles à montage mural et sur rail sont dotés d'adaptateurs permettant de les monter directement sur un rail DIN ou de les fixer à un mur, comme le montre la figure 6. Chaque modèle dispose d'adaptateurs distincts qui sont inclus dans le contrôleur 8611. Les entrées de l'alimentation et du capteur sont disponibles par le biais d'un connecteur M8 à 3 broches situé sur la partie inférieure du contrôleur. L'alimentation, le point de consigne et les entrées binaires ainsi que le signal continu et les sorties binaires peuvent être câblés avec un connecteur M12 à 8 broches. Le signal continu et les sorties transistorisées sont câblés avec un connecteur M8 à 4 broches. Il existe 4 modèles pour le montage mural et 3 modèles pour le montage sur rail, en fonction de l'entrée du capteur requise. Veuillez consulter notre tableau de sélection.

Montage mural (à gauche) et montage sur rail (à droite) en utilisant une plaque d'adaptation pour le Burkert 8611

Figure 6 : Montage mural (à gauche) et montage sur rail (à droite) en utilisant une plaque d'adaptation pour le Burkert 8611

Montage sur panneau

Le style de montage sur panneau utilise des éléments de fixation pour se monter directement sur une découpe du panneau de commande, comme le montre la figure 7. Les éléments de fixation sont inclus avec le 8611. Toutes les entrées possibles du capteur sont disponibles. Les entrées et les sorties sont accessibles à partir des borniers situés à l'arrière du contrôleur. Les borniers sont constitués de bornes à ressort pour le câblage. Il n'y a qu'un seul modèle disponible pour le montage sur panneau, voir notre tableau de sélection pour une présentation claire des entrées et sorties disponibles.

Montage sur panneau

Figure 7 : Support de panneau pour le Burkert 8611

Caractéristiques du logiciel

Les fonctions logicielles disponibles dans le 8611 permettent d'affiner les performances du contrôleur et d'améliorer l'expérience de l'utilisateur en réduisant le temps de configuration et de dépannage. Les principales caractéristiques du logiciel sont présentées ci-dessous.

Paramètres de contrôle réglables

Les paramètres du contrôleur peuvent être utilisés pour affiner le fonctionnement de chaque fonction de contrôle au-delà de sa configuration standard des paramètres proportionnels de réglage. La performance dynamique du contrôleur peut être encore améliorée en utilisant des paramètres de contrôle spéciaux. Les paramètres les plus importants sont énumérés ci-dessous. Tous les paramètres de commande, tels que les paramètres de réglage proportionnel et intégral, peuvent être référencés dans le manuel d'utilisation du 8611.

  • Zone morte : Cette zone morte fait que le régulateur ne réagit qu'aux points de consigne situés dans une plage donnée. Elle est utilisée pour éliminer les effets du bruit sur un signal de commande.
  • Arrêt au point zéro : La fermeture du point zéro est utilisée pour s'assurer que la vanne est fermée hermétiquement. Si la tension de commande n'atteint pas le zéro absolu (c'est-à-dire 0 V), il se peut que la vanne soit restée ouverte. Si ce paramètre est activé, l'alimentation de la vanne sera automatiquement coupée lorsque le point de consigne est atteint à 2% de la plage totale. Par exemple, pour un signal de 0 à 10 V, la sortie de puissance vers la vanne sera coupée à 0,2 V.
  • Position de départ du contrôle : La position de départ de la commande n'est utilisée que pour les modes de commande continue. Ce paramètre est utilisé pour augmenter le temps de réponse de la vanne en démarrant immédiatement la commande au "point de travail" de la vanne.

Mode de test de l'accord de contrôle

Cela peut être utilisé pour déterminer comment un processus réagit à une configuration de programmation sur une plage de contrôle de fonctionnement définie. Par exemple, si la pression est la variable du processus à contrôler, elle peut être surveillée sur une plage de points de consigne spécifiée (c'est-à-dire 0 - 10 V). Cette fonction permet d'affiner facilement le réglage de la boucle PI.

Calibrage des entrées et sorties du capteur

Le mode d'étalonnage permet de recalibrer les entrées et sorties analogiques pour l'entretien ou le dépannage. Le mode d'étalonnage permet de modifier les lectures d'entrée réelles. Les lectures réelles de l'affichage ne doivent être comparées qu'à des appareils étalonnés.

Mise à l'échelle et filtrage des signaux

L'entrée du point de consigne, l'entrée du capteur et la sortie analogique peuvent être mises à l'échelle selon un facteur avant que le contrôleur ne traite ou n'émette le signal. Cette fonction est utilisée pour faire correspondre la signalisation entre deux dispositifs distincts à des fins de compatibilité. Cela permet au contrôleur de traiter correctement le signal d'entrée ou de sortie sur toute sa plage de fonctionnement. Par exemple, la plage de fonctionnement d'un capteur de 0 à 8 V peut être définie de sorte que le contrôleur traite 8 V comme 100 % du signal d'entrée. Le filtrage peut être utilisé pour lisser un signal d'entrée ou de sortie analogique. Le filtrage peut aider à éliminer les effets d'un signal bruyant.

Sélection de l'unité

Les unités de mesure et le nombre de décimales des variables affichées peuvent être modifiés pour satisfaire les préférences de l'utilisateur.

Protection par mot de passe

L'accès aux paramètres de configuration peut être protégé par un code. Il empêche tout accès non autorisé au code de paramètres du contrôleur. Par défaut, la protection par mot de passe n'est pas activée.

Accessoires

Accessoires de connexion électrique

Des câbles avec des connecteurs M12 et M8 sont disponibles pour une connexion facile à l'alimentation, aux entrées et aux sorties.

Accessoires de montage

Des adaptateurs de rechange pour montage mural et sur rail sont disponibles pour les contrôleurs 8611 à montage mural et sur rail. Des supports de montage de rechange pour les contrôleurs 8611 montés en armoire sont également disponibles.

Agréments et normes

Ce contrôleur est disponible avec les homologations et les normes énumérées ci-dessous :

  • CE : Conforme à la directive CEM EN61326
  • IP65

Critères de sélection des contrôleurs

La détermination du contrôleur approprié pour votre application dépend fortement du processus que vous essayez de contrôler. Les considérations suivantes doivent être prises en compte lors de la sélection d'un contrôleur :

  1. Type de contrôle
    1. Déterminez si votre application nécessite un contrôleur en boucle ouverte ou en boucle fermée. Quelle est la stabilité du système que votre vanne contrôle ? Comment l'erreur affectera-t-elle le processus ? Un régulateur à boucle ouverte tel que le Burkert 8605 convient aux systèmes stables qui fonctionnent de manière constante autour d'un point de consigne. Un régulateur en boucle fermée tel que le Burkert 8611 convient aux applications qui nécessitent des changements automatiques. Ces applications ont tendance à être instables et nécessitent une régulation des erreurs.
  2. Entrées de commande
    1. Le signal du point de consigne doit être compatible avec le régulateur.
    2. Les systèmes en boucle fermée utilisant le Burkert 8611 nécessitent l'entrée de capteurs pour mesurer l'erreur du système. Il faut utiliser un capteur qui répond aux exigences de signal du contrôleur.
  3. Sorties de contrôle
    1. Assurez-vous que le contrôleur possède les sorties appropriées pour commander la vanne de raccordement. Le Burkert 8605 ne peut contrôler que des valves proportionnelles. Le Burkert 8611 est un contrôleur universel et peut contrôler des vannes proportionnelles, des vannes de processus, et plus encore. Le signal de commande doit également être compatible avec l'entrée de la vanne.
  4. Style de montage
    1. Il existe différentes options de montage pour chaque type de contrôleur. Assurez-vous que le contrôleur peut être monté correctement et que les entrées et sorties sont suffisantes pour les capteurs et les vannes utilisés dans votre système.

Tableau de sélection 8611

Tableau de sélection 8611

Intégration avec des produits non-Burkert

Les contrôleurs 8611 sont conçus et testés avec des produits Burkert. Ils peuvent être utilisés avec des composants d'autres marques, mais les paramètres doivent être saisis et réglés manuellement. Pour assurer une performance correcte, les dispositifs et composants tiers doivent être autorisés par Burkert avant d'être utilisés.

Informations complémentaires

Cliquez sur l'un des liens ci-dessous pour plus d'informations :