Automatisation des systèmes CVC : réglage des paramètres PID sur site

Lors de la mise en service, la température de l'air soufflé par la centrale de traitement d'air (CTA) était réglée à 18 °C, mais la valeur réelle oscillait constamment entre 16 °C et 21 °C. À chaque dépassement, il fallait plusieurs minutes pour que la température revienne à la normale. L'ingénieur a tenté d'augmenter le gain proportionnel, ce qui n'a fait qu'aggraver l'oscillation ; en le diminuant, la réponse était extrêmement lente, voire inexistante. Après plusieurs tentatives infructueuses, les paramètres étaient complètement déréglés.

01 Avant le réglage — Si ces deux éléments ne sont pas corrects, le réglage des paramètres est une perte de temps.

Lorsque le réglage PID échoue, le premier réflexe de la plupart des gens est de modifier les paramètres.

Prérequis 1 : Le capteur est-il au bon endroit ?

L'emplacement du capteur de température détermine la température que le régulateur PID contrôle réellement. Si le capteur de température de l'air soufflé de la CTA est monté sur le mur opposé à la sortie d'air soufflé, il mesure la température de l'air déjà mélangé à l'air ambiant, et non la température réelle de l'air soufflé. Le délai sera important et le régulateur PID oscillera inévitablement.

Emplacement correct : à l’intérieur du conduit d’air d’alimentation, sur une section droite située entre 0,5 et 1 mètre de la sortie d’air d’alimentation. Il en va de même pour les capteurs de pression différentielle ; s’ils sont mal positionnés, les mesures ne refléteront pas la demande réelle aux terminaux.

Prérequis 2 : Connaître la constante de temps de l’objet contrôlé

Les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) ont un temps de réaction relativement long. Entre l'ouverture d'une vanne d'eau glacée et le changement effectif de la température de l'air soufflé, il faut généralement compter entre 30 secondes et 3 minutes, selon la taille du serpentin, le volume d'air et le débit d'eau. Le simple fait que la vanne s'ouvre n'entraîne pas un changement de température immédiat ; et l'absence de changement de température ne signifie pas nécessairement que la vanne est défectueuse.

Avant le réglage, appliquez manuellement un signal en échelon (par exemple, faites passer la vanne directement de 20 % à 80 %) et observez combien de temps il faut pour que la température de l'air d'alimentation commence à changer et finisse par se stabiliser.

02 La « sensation » des paramètres P, I et D

P contrôle la vitesse, I élimine les erreurs et D est pratiquement inutile.

P - Proportionnel : Plus l’erreur est importante, plus la réaction est forte. P détermine la force à appliquer en fonction de l’écart entre la température actuelle et la consigne. Une valeur de P élevée signifie une réponse rapide mais sujette aux dépassements et aux oscillations ; une valeur de P faible signifie une réponse lente mais stable.

I - Intégrale : Plus l'erreur s'accumule, plus elle réduit progressivement l'écart. Se fier uniquement à P engendre une erreur en régime permanent (la température sera toujours légèrement différente de la consigne). Le rôle de I est d'accumuler lentement cette petite déviation jusqu'à ce que l'erreur en régime permanent disparaisse. Si I est trop forte, elle peut facilement provoquer un emballement et un dépassement.

D - Dérivée : Anticipe et freine en fonction de l’évolution de l’erreur. Elle analyse le taux de variation de l’erreur afin de réduire proactivement la sortie. Théoriquement, elle peut réduire le dépassement, mais les signaux CVC sont bruités, et la fonction D a tendance à amplifier ce bruit, provoquant des fluctuations fréquentes des vannes.

Recommandation sur site : Commencez par définir D à 0. N’envisagez de l’ajouter que dans des situations très spécifiques.

03 Méthode de réglage par observation sur site — Commencez par P, étape par étape

La règle d'or du réglage est la suivante : ne modifiez qu'un seul paramètre à la fois et attendez sa stabilisation avant de passer au suivant. Si vous modifiez deux paramètres simultanément, vous ne saurez pas lequel est à l'origine du problème en cas de dysfonctionnement.

Étape 1 : Coupez les signaux I et D, accordez uniquement le signal P.

Réglez le temps d'intégration à sa valeur maximale (ou le gain I à 0) et la dérivée à 0. Le système devient alors une régulation purement proportionnelle. De cette manière, l'effet de P est le plus net.

Commencez par une valeur P relativement faible (par exemple, gain P = 0,5 ou bande proportionnelle = 200 %). Introduisez une perturbation (par exemple, modifiez manuellement la consigne de 2 °C) et observez la courbe de température :

Si la réponse est trop lente et qu'il faut une éternité pour atteindre le point de consigne → P est trop petit, augmentez-le légèrement.

Si la température dépasse le point de consigne et continue d'osciller → P est trop élevé, diminuez-le.

Objectif : La température doit converger vers la valeur de consigne en 1 à 2 dépassements maximum. Une légère erreur en régime permanent est normale.

Étape 2 : Une fois P stabilisé, ajoutez lentement I pour éliminer l'erreur en régime permanent

En mode de régulation purement proportionnelle, la température se stabilise près de la consigne, mais avec un léger écart (erreur en régime permanent). À ce stade, ajustez le temps d'intégration (ou augmentez le gain I) pour que le courant I élimine progressivement cet écart.

Ne réduisez pas la durée d'intégration d'un seul coup. Diminuez-la progressivement de 20 à 30 % et observez un cycle de réponse complet.

Si l'erreur en régime permanent a disparu mais que la température commence à osciller lentement (oscillations de basse fréquence et de grande amplitude) → I est trop fort, augmentez légèrement le temps d'intégration.

Si vous constatez une accélération intégrale (la température dépasse significativement le point de consigne pendant une longue période avant de revenir) → Vérifiez s'il existe un réglage anti-accélération ou augmentez le temps d'intégration.

Objectif : La température se stabilise à ±0,5 °C de la valeur de consigne sans oscillation continue.

Étape 3 : Ne pas utiliser D dans les scénarios de CVC

Si le système est stable après le réglage de P et I, laissez simplement D à 0. Les signaux des capteurs de CVC contiennent du bruit, et D amplifiera ce bruit, ce qui provoquera de légères et fréquentes vibrations de la vanne, ce qui accélère l'usure de la vanne et ne vaut pas le compromis.

Il convient d'envisager l'ajout de D uniquement si le système présente un temps de réponse extrêmement court (par exemple, pour la régulation de pression différentielle de haute précision dans certaines salles blanches) et qu'une oscillation rapide et manifeste persiste après le réglage de P+I. Même dans ce cas, il est impératif de commencer par une valeur extrêmement faible et de ne l'augmenter que très légèrement à chaque étape.

Étape 4 : Vérification — Testez-le dans des conditions de fonctionnement différentes

Les paramètres optimisés pour une condition de fonctionnement donnée ne garantissent pas de bonnes performances dans d'autres conditions. La charge des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation varie selon les saisons. Après le réglage, il est impératif de vérifier les paramètres dans au moins deux conditions typiques : charge élevée et charge faible.

Conditions de charge élevée : température extérieure élevée, toutes les unités terminales entièrement ouvertes, pression du système élevée.

Conditions de faible charge : La nuit ou en intersaison, un grand nombre de terminaux sont fermés.

Le réglage ne peut être considéré comme véritablement terminé que lorsque les paramètres fonctionnent de manière acceptable dans les deux conditions.

Suzhou Pharma Machinery Co., Ltd.

2026/07/31

Gino