Les bases de la guidage web sont essentielles pour assurer un fonctionnement optimal des systèmes de guidage. Nous avons déjà exploré les mécanismes, les actionneurs et les capteurs de guidage web. Il est maintenant temps de nous pencher sur le composant restant : le contrôleur de guidage web.
Le rôle essentiel du contrôleur
Le contrôleur est le cerveau du système de guidage web. Il reçoit les informations des capteurs et calcule les actions correctives nécessaires pour déplacer le guide web.
Chaque système de guidage nécessite un contrôleur. En effet, il s’agit du processeur qui gère les signaux entrants et sortants provenant du capteur et de l’actionneur. Autrefois, les contrôleurs étaient équipés de boutons, de molettes et de voyants pour calibrer les capteurs et les actionneurs. Cependant, leur utilisation était complexe et nécessitait des manuels d’utilisation. De plus, ils fonctionnaient généralement avec des signaux électriques ou pneumatiques analogiques.
De nos jours, les contrôleurs ont évolué pour intégrer une interface homme-machine, généralement sous la forme d’un écran, permettant aux opérateurs de régler les paramètres, de sélectionner des options et de visualiser l’état du système en temps réel.
La terminologie associée aux contrôleurs de guidage web
Comme dans tous les domaines de l’industrie de la conversion, il existe certains termes spécifiques aux contrôleurs. Le gain est le terme le plus couramment utilisé et il détermine la réponse dynamique nécessaire. La tension de fonctionnement et la consommation électrique font référence à l’alimentation électrique requise par le contrôleur. Comme mentionné précédemment, une interface homme-machine (HMI) ou une interface opérateur (OI) indique la présence d’une interface permettant aux opérateurs de manipuler le contrôleur. Aujourd’hui, les écrans conviviaux sont un grand pas en avant pour créer des systèmes simples et faciles à utiliser. Le type de pilotes de moteur dépend du type d’actionneur, qu’il s’agisse d’un moteur pas à pas ou d’un moteur servo. Les contrôleurs peuvent avoir un ou plusieurs ports d’entrée pour les capteurs. Dans certains cas, la connectivité Ethernet ou Profinet est souhaitée, ainsi que la possibilité de contrôle à distance.
Le contrôleur proportionnel à gain fixe
La plupart des systèmes de contrôle de guidage web utilisent une structure avec un contrôle proportionnel à gain fixe. En règle générale, le contrôle proportionnel est amplement suffisant pour un système de guidage web, car l’opération d’intégration est intégrée dans le système. Habituellement, il y a un moteur, une boucle de courant, une boucle de vitesse avec un tachymètre, une structure de guidage avec son propre rapport de transmission, et la dynamique de la bande qui est inconnue. La dynamique de la bande fait référence à la manière dont la bande se déplace en cas de déplacement du guide web. Cela dépend des conditions de transport, de la rigidité de la bande, de la tension et d’autres caractéristiques de la bande. Enfin, il y a le capteur qui mesure la position du bord et transmet l’information à un contrôleur de position qui pilote toutes les boucles. Il s’agit d’une architecture assez simple pour les contrôleurs de guidage web.
Les contrôleurs proportionnels de guidage web ont un gain fixe et sont souvent désaccordés en fonction des conditions. Pour obtenir des performances optimales, il faudrait ajuster le contrôleur en raison de la dynamique de la bande inconnue. Ces contrôleurs sont le plus souvent utilisés avec des moteurs à courant continu, des moteurs servo à courant continu et des moteurs pas à pas à courant continu.
Le contrôle adaptatif de référence modèle
Il existe d’autres technologies de contrôle avancées telles que le contrôle adaptatif, où le contrôleur s’adapte ou apprend en temps réel. Ainsi, l’ajustement n’est peut-être pas nécessaire. L’apprentissage en temps réel signifie qu’il s’adapte aux variations de gain du capteur ou de la dynamique de la bande.
Structure de contrôle avancée pour les moteurs pas à pas
Dans notre cas, nous avons une structure assez similaire à celle du contrôleur proportionnel à gain fixe. Cependant, elle intègre des aspects de contrôle de mouvement tels que la courbure de position en forme de S et des trajectoires de vitesse. Cela permet d’augmenter la stabilité du contrôleur et d’obtenir des performances de sortie assez agressives. Encore une fois, la structure est assez similaire à celle du contrôle proportionnel à gain fixe, avec une boucle de courant, une boucle de position si vous avez un encodeur, la position de l’actionneur et la position de la bande, qui inclut la dynamique de la bande.
Réponse des moteurs pas à pas en boucle ouverte et en boucle fermée
Vous avez peut-être déjà entendu parler des systèmes de contrôle sans rétroaction et avec rétroaction. Il s’agit d’une autre façon de décrire les systèmes en boucle ouverte et en boucle fermée. Dans les systèmes en boucle ouverte, le signal de sortie n’est pas mesuré et ne retourne pas au contrôleur pour être comparé à une consigne. Les systèmes en boucle fermée, quant à eux, ont la capacité de s’autocorriger car leur sortie est affectée par le signal d’entrée et la correction calculée par le contrôle. Nous avons effectué des tests en laboratoire avec un système de guidage web utilisant un système en boucle ouverte. Bien que le système de guidage web tente lentement de corriger la position de la bande, il dépend fortement de la vitesse de la bande et n’est pas très réactif. Le même test avec un système de guidage web en boucle fermée est bien plus efficace et parvient rapidement à une sortie stable.
Caractéristiques d’un bon contrôleur pour un système de guidage web
Lorsque l’on parle des fonctionnalités souhaitables d’un contrôleur pour un système de guidage web, plusieurs éléments clés doivent être pris en compte. Le contrôleur doit avoir une bonne réponse dynamique, c’est-à-dire une capacité à atténuer les perturbations sur le guide web. Il doit être facile à régler, voire ne nécessiter aucun réglage. De plus, il doit être stable et disposer d’une puissance de traitement rapide pour gérer plusieurs capteurs. Avec les nouvelles conceptions de machines de conversion, les fabricants et les utilisateurs finaux recherchent de plus en plus une connectivité Ethernet industrielle pour des fonctionnalités avancées. Une autre caractéristique souhaitable des contrôleurs modernes est une interface opérateur intuitive. En général, les opérations de conversion évoluent vers des systèmes conviviaux permettant une navigation rapide dans les menus et une compréhension facile des icônes. Enfin, avec les avancées de l’automatisation, les fabricants adoptent de plus en plus l’intelligence artificielle (IA) dans leurs systèmes, contribuant ainsi à l’adoption de la technologie 4.0 dans l’industrie de la conversion.
Nous aborderons la performance de guidage dans notre prochain article sur les fondamentaux du guidage web. Nous espérons que cette série vous sera bénéfique, et n’oubliez pas de suivre nos prochains articles !
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