Comment les refroidisseurs à recirculation maintiennent des températures constantes
Les composants de base d'un refroidisseur sont une pompe pour faire circuler le fluide, un réservoir pour contenir un volume de fluide froid dans le refroidisseur, un système de réfrigération pour refroidir le fluide et un module de contrôle de la température. (Voir figure 1.)
Un régulateur de température standard, disponible dans le commerce, peut être utilisé comme module de contrôle de la température. Les contrôleurs sont disponibles auprès d'un grand nombre de fabricants avec une variété d'options. Tous comprennent un affichage de la température, sont montés sur panneau et reçoivent les entrées de température provenant de détecteurs de température à résistance (RTD) ou de thermocouples. Diverses options de communication sont également disponibles. La fonction d'auto-réglage PID (Proportionnelle-Intégrale-Dérivée) est une fonction utile de nombreux contrôleurs. Cela permet à l'utilisateur de laisser le contrôleur calculer la réponse optimale aux perturbations du système. Les perturbations se présentent sous la forme de charges de processus variables, de changements de points de référence et de bruit. Une fois le réglage automatique terminé, l'utilisateur peut avoir à effectuer quelques ajustements supplémentaires des paramètres de réglage pour s'assurer que la température du fluide est dans les limites de contrôle du processus. Cela n'achève pas nécessairement le processus de réglage du refroidisseur avec cet outil. L'utilisateur doit être conscient que la fonction d'auto-réglage tentera de régler le régulateur de température au seul point de fonctionnement évalué.
La dynamique des processus est souvent affectée par des conditions qui n'existent qu'à certains moments ou dans des circonstances spécifiques. Si ces conditions spéciales peuvent être détectées ou prédites d'une manière ou d'une autre, une méthode de contrôle adaptatif (feed forward) est nécessaire pour compléter le contrôle réactif (feedback) utilisé dans un schéma de contrôle typique. Les refroidisseurs destinés aux applications ayant ces besoins avancés sont souvent mieux adaptés à l'utilisation de contrôleurs logiques programmables (CLP) et de terminaux d'interface opérateur (TIO). (Voir figure 2.)
L'utilisation d'un CLP offre la souplesse nécessaire pour répondre aux besoins d'un environnement de contrôle plus exigeant. Il facilite l'intégration des mesures de processus non liées à la température du processus, telles que les pressions, les débits, la température ambiante, etc. ou des événements critiques tels que la surcharge de la pompe, l'arrêt d'urgence, etc. dans un schéma de contrôle adaptatif. Les CLP fournissent également un moyen de collecte et de communication des données. Ils se connectent facilement aux systèmes hôtes via une myriade d'options de communication.
Diverses connexions de bus de terrain sont disponibles (Profibus, DeviceNet, Lonworks, etc.) ainsi que des liens non-propriétaires en série et liens Ethernet. Cela permet à l'utilisateur de mieux intégrer le refroidisseur à l'outil. Si le contrôle de la température est une fonction critique pour de nombreux processus industriels, la stabilité de la température l'est également pour certains processus. Une stabilité accrue correspond généralement à un coût plus élevé. De nombreuses applications requièrent une température stable à ±0,5 °C d'une température de référence donnée à une charge thermique spécifiée. Ce niveau de stabilité peut être obtenu en mesurant la température dans le réservoir et en faisant fonctionner une vanne marche-arrêt dans le système de réfrigération. (Voir figure 3.) Un algorithme PID de base dans le module de contrôle de la température fait fonctionner la vanne marche-arrêt selon les besoins. Le réservoir fournit un volume de fluide à température constante pour aider à réduire l'impact de tout changement minimale de température dû aux changements de charge thermique de l'outil.
Si le réservoir permet de maintenir une température constante pour le fluide alimentant l'outil, il masque également les pics de température importants dans le fluide revenant de l'outil. Ces changements résultent de la variation des charges thermiques Par exemple, un laser en fonctionnement peut ajouter une charge thermique constante de 300 W au fluide pendant 5 minutes. La puissance du laser peut alors fonctionner à 500 W pendant 5 minutes, puis être ramenée à 300 W pendant encore 5 minutes. Ce cycle peut se répéter à l'infini. Une augmentation de la charge thermique de 67 % modifiera soudainement la température du fluide retournant au refroidisseur. Comme la température du fluide dans le réservoir varie plus lentement, le module de contrôle de la température est plus lent à réagir à ces changements.
La stabilité de la température peut être augmentée pour les processus dynamiques en mesurant la température du fluide à la sortie du système de réfrigération et avant le réservoir. (Voir figure 4.) Le module de contrôle de la température voit les pics de température du fluide et peut réagir en conséquence. La stabilité de la température du fluide fourni à l'outil peut être doublée en changeant simplement le point de mesure. (Voir figure 5.)
Il est important de noter que si un refroidisseur est conçu pour une stabilité de ±0,5 °C à l'aide d'une vanne marche-arrêt (telle qu'une électrovanne de réfrigération), une augmentation supplémentaire de la stabilité entraînera des cycles plus fréquents et réduira la durée de vie de la vanne. Ce problème peut survenir lors de l'utilisation de la fonction d'auto-réglage d'un régulateur de température standard. Par conséquent, le refroidisseur ne doit fournir que la stabilité nécessaire pour garder le processus sous contrôle.
Un autre problème courant lié au contrôle de la température du refroidisseur est la perte de température environnementale ou ambiante entre le refroidisseur et l'outil. Cela se produit généralement lorsque le fluide de traitement est beaucoup plus chaud ou plus froid que la température ambiante et que la distance et la quantité de tuyauterie entre le refroidisseur et l'outil sont importantes. Parfois, le refroidisseur se trouve même à un étage différent de celui de l'outil. Par exemple, un fluide sortant du refroidisseur à 15 °C peut se réchauffer à 20 °C au moment où il atteint l'outil en raison de l'air ambiant qui augmente la température du fluide. Le processus exige que le fluide soit livré à l'outil à une température constante de 15°C, et non de 20 °C. Dans ce but, un décalage de 5 °C peut être saisi dans le module de contrôle de la température. Une température de référence de 15 °C est saisie pour le refroidisseur, mais le refroidisseur sera en fait régulé à 10 °C. Le processus obtiendra le fluide nécessaire de 15 °C et le refroidisseur communiquera une valeur de 15 °C sur l'écran ou par le biais d'autres moyens de communication.
De nombreux processus sont plus sensibles à la température, comme ceux utilisés dans les appareils médicaux, certains lasers et les équipements à semi-conducteurs. Pour les refroidisseurs à recirculation, la stabilité à ±0,1 °C d'une température de référence donnée à une charge thermique spécifiée n'est pas rare. Toutefois, comme indiqué précédemment, il est recommandé de s'assurer que ce niveau de stabilité est réellement nécessaire pour un processus donné, car il peut en résulter une augmentation du coût des composants du refroidisseur ou du développement. Un algorithme PID dans le module de contrôle de la température contrôlera soit une vanne marche-arrêt, soit une vanne modulante dans le système de réfrigération. Une vanne modulante est caractérisée par un fonctionnement plus progressif, permettant un contrôle plus précis au point de fonctionnement. Elle n'est pas non plus limitée à un nombre spécifique de cycles pendant la durée de vie de la vanne comme une vanne marche-arrêt. La vanne modulante met plus de temps à s'ouvrir et à se fermer complètement qu'une vanne marche-arrêt. Par conséquent, il faudra plus de temps au refroidisseur pour atteindre une nouvelle température en cas de changement progressif du point de référence.
Le contrôle de la température peut être complexe dans les refroidisseurs lorsqu'il s'agit de contrôler plusieurs boucles de fluides ou de fonctionner sur un large intervalle de température avec des charges thermiques très variables. Dans ce cas, les CLP et les TIO sont utilisés car ils peuvent être programmés pour contrôler plusieurs dispositifs de contrôle et avoir plusieurs boucles PID. Ces appareils offrent une flexibilité optimale car ils ne sont limités que par le programme créé pour eux.
De manière générale, il est important de déterminer soigneusement les points de fonctionnement du système et la stabilité requise. Une spécification incorrecte de ces éléments peut entraîner une perte de contrôle de la température de l'outil et/ou des coûts supplémentaires inutiles. Un fabricant de refroidisseurs expérimenté peut fournir la sélection la plus appropriée de refroidisseurs standards ou sur mesure à condition de disposer des informations nécessaires.
Utilsation de la communication RS232 à votre avantage
L'avenir élèvera la satisfaction des clients à un nouveau niveau de demande. Les clients ont besoin d'un service pour devenir partie intégrante de leur organisation. Les systèmes de refroidissement et les refroidisseurs à recirculation mesurent les informations vitales sur l'état d'un système complet au moyen de capteurs et de contrôles internes. Pour cette raison, les systèmes de refroidissement et les refroidisseurs peuvent être efficacement utilisés pour communiquer les problèmes du système via une interface RS232. Cette mine d'informations peut vous aider à entretenir et à préserver votre équipement dans l'ensemble du système.
Dans sa forme la plus simple, l'interface RS232 peut être utilisée pour contrôler les fonctions de base du refroidisseur et vérifier si le système présente des défaillances. La plupart des personnes utilisent simplement l'interface RS232 pour activer et désactiver l'unité, et pour contrôler des fonctions de base comme le point de consigne. Cependant, étant donné que la quasi-totalité des fonctions du refroidisseur sont disponibles dans l'interface RS232, ses fonctionnalités sont beaucoup plus nombreuses que cela.
Le contrôle de la température peut être complexe dans les refroidisseurs lorsqu'il s'agit de contrôler plusieurs boucles de fluides ou de fonctionner sur un large intervalle de température avec des charges thermiques très variables. Dans ce cas, les CLP et les TIO sont utilisés car ils peuvent être programmés pour contrôler plusieurs dispositifs de contrôle et avoir plusieurs boucles PID. Ces appareils offrent une flexibilité optimale car ils ne sont limités que par le programme créé pour eux.
De manière générale, il est important de déterminer soigneusement les points de fonctionnement du système et la stabilité requise. Une spécification incorrecte de ces éléments peut entraîner une perte de contrôle de la température de l'outil et/ou des coûts supplémentaires inutiles. Un fabricant de refroidisseurs expérimenté peut fournir la sélection la plus appropriée de refroidisseurs standards ou sur mesure à condition de disposer des informations nécessaires.
Par exemple, les refroidisseurs à recirculation de Boyd peuvent surveiller et communiquer les changements de pression. Lorsqu'un système est installé et opérationnel, la mesure de la pression existante sur le côté liquide peut être enregistrée et utilisée comme point de référence pour surveiller continuellement la pression sur le côté liquide. Si votre équipement enregistre une tendance soudaine à l'augmentation ou la diminution de la pression sur une période de temps ou de jours donnée, par exemple en raison de problèmes de plomberie, d'une corrosion ou de filtres obstrués, vous êtes alors alerté de tout éventuel problème avant qu'il ne se produise. Des changements lents mais stables de température sont également des indicateurs de problèmes à venir. Si un système perd déjà sa capacité à maintenir la température dans des conditions normales de fonctionnement, cela pourrait signifier que les composants électroniques refroidis sont en surchauffe ou qu'ils ne fonctionnent pas en raison de défaillances internes, ou peut-être parce que le refroidisseur perd de ses performances. Les refroidisseurs Boyd ont la capacité de mesurer les changements de température aussi minimes que 1/100 d'un degré et leur communication via l'interface RS232. Le développement de tests du système de démarrage ou de tests pouvant être réalisés régulièrement à l'aide des fonctions de mesure et de contrôle du refroidisseur est un moyen extrêmement efficace d'identifier des problèmes avant qu'ils ne se produisent et ne provoquent un temps d'arrêt. La mesure de la température, de la pression et d'autres paramètres à l'aide des capteurs intégrés du refroidisseur et de l'interface RS232 permet d'éviter les dépenses et les complications qu'engendrent l'intégration des capteurs de température et de pression supplémentaires, et le diagnostic précoce et la réparation des problèmes du système permet de réduire les coûts et d'éviter les temps d'arrêt. Téléchargez le logiciel de communication RS232 et copiez-le sur votre disque dur. Extrayez-le dans un dossier unique (comme votre ordinateur de bureau) ; n'extrayez pas le fichier KodiakPCHost.cab. En raison des pare-feux, veuillez renommer le fichier setup.exr setup.exe. Exécutez le fichier setup.exe. Si une fenêtre contextuelle affiche un message indiquant qu'un fichier sur votre système est plus récent que celui qui est en cours d'installation, optez pour la conservation du fichier le plus récent. Ensuite, assurez-vous du fait que le port com1 est défini sur 9600 baud, 8 bits de données, 1 bit d'arrêt, aucune parité. Il ne devrait y avoir également aucun contrôle de flux logiciel. Notez que lors de l'extraction du fichier zip à l'aide de Winzip, la version doit être au moins 9.0. Le programme est une interface simple servant à représenter l'écran et les contrôles principaux. Vous devez désactiver votre bloqueur de pop-up pour autoriser les téléchargements. Learn more about Recirculating Chillers where can implement intelligent system controls like RS323 Communications.
