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Pid E Ph - Regolare il pH in una vasca


onire77

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Salve, non ho esperienza di controlli PID, ho letto la guida di Livio, ma ancora ho dei dubbi.

Devo controllare un processo chimico.

Descrivo brevemente il sistema: ho una vasca di cui devo controllare il pH mantenendolo ad un set-point desiderato. La vasca è dotata di piaccametro e di una pompa proporzionale per l’immisione di un acido che abbassa il pH ed un’altra pompa che mi aggiunge una base, che lo alza. Una terza pompa non proporzionale, ma dotata di controllo di portata, immette il liquido da trattare in vasca.

Supponiamo che si voglia un valore in vasca di pH 3 e il liquido da trattare abbia pH 5 e da analisi di laboratorio si determina che la quantità di acido sia 50 ml per ogni litro di liquido da trattare, ma che il pH della vasca, in partenza, sia 4.

Se il pH della vasca fosse 3, penso che sarebbe sufficiente impostare un PID che mi vada a regolare la proporzionalità tra il liquido che entra e l’acido, ma dovendo anche correggere il valore del pH della vasca, come posso fare?

Grazie

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Livio Orsini
Supponiamo che si voglia un valore in vasca di pH 3 ...

Se conosci i dati di partenza dovresti usare questi dati come feed forward, cioè imposti le velocità delle pompe e le loro portate in modo da avere, in teoria, il valore di PH corretto. Poi in base ai valori del PH della vasca andrai a correggere la portata dell'acido o della base per affinare il controllo. Io eviterei l'uso di PID, limitandomi solo ad un PI.

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Per dati iniziali che intendi? Io conosco solo le portate ed il pH, la quantità di liquido già presente non è nota.

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Scusami Livio, ma data la mia inesperienza, mi resta un po’ difficile capire, correggimi pure se sbaglio. Determino attraverso una semplice proporzionalità, la velocità della pompa dell’acido per rispettare i parametri iniziali. A questa vado a sommare algebricamente, un secondo termine di velocità calcolato attraverso un regolatore P.I., che serve a correggermi il valore del liquido già presente in vasca .

Tutto ciò dovrei implementarlo su un s7-300, ho letto che tu sconsigli di usare fb41, perché?

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Livio Orsini
Io conosco solo le portate ed il pH, ..

Appunto, questi sono i dati di partenza.

Il PID di libreria S7, oltre che deve essere ben conosciuto, ha alcune caratteristiche che, a mio giudizio, sono dei difetti.

Prima di tutto è un UCAS (Ufficio Complicazioni Affari Semplic), è più adatto a controlli di temperatura, poi....lasciamo perdere.

Tieni presente che i risultati migliori si ottengono sempre usando solo quello che è necesario, in altre parole si devono rispettare le condizioni di sufficiente e necesario. Tutto quello che c'è in più non serve, non migliora le prestazioni ed anzi può essere causa di problemi

Modificato: da Livio Orsini
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del_user_56966
UCAS (Ufficio Complicazioni Affari Semplic),

Detta cosi non la conoscevo neppure io... :lol:

Comunque questa funzione la si ritrova in molti apparati, forse è uno standard ??

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Livio Orsini
Comunque questa funzione la si ritrova in molti apparati, forse è uno standard ??

Se ti riferisci alla funzione UCAS è uno standard di tutti software Siemens. Ne è parzialmente esente microwin perchè è di origine USA (T.I.), però in circa 10 anni i bravi germanici son quasi riusciti nel loro intento di complicazioni fine a se stesse. Però, a pensarci bene, anche MS non scherza con tutti i suoi Winxx ed i vari SP.

Un esempio di implementzione su s7-300, dove posso trovarla?

Un esempio di cosa? Se ti riferisci al PID in FB41 leggi gli interventi di Batta: ne ha parlato a diverse riprese.

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del_user_56966
anche MS non scherza con tutti i suoi Winxx ed i vari SP.

Che dire, io sono rimasto al service Pack 2 di XP e non faccio altri aggiornamenti,

quindi lo stress relativo e irrisorio...

Per vista non ho avuto grandi problemi, anche perchè NT lo può mascherare quanto gli pare sempre NT rimane.... :whistling:

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Descrivo brevemente il sistema: ho una vasca di cui devo controllare il pH mantenendolo ad un set-point desiderato. La vasca è dotata di piaccametro e di una pompa proporzionale per l’immisione di un acido che abbassa il pH ed un’altra pompa che mi aggiunge una base, che lo alza. Una terza pompa non proporzionale, ma dotata di controllo di portata, immette il liquido da trattare in vasca.
Dovresti postare il P, & I D ( piping and instrumentation diagram )
Un esempio di implementzione su s7-300, dove posso trovarla?
Devi vedere l'FB41 Cont_C , per grandezze regolante proporzionale in uscita e l'FB4 Cont_S per grnadezze regolante con uscita ad impulso (digitale) Modificato: da Savino
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Al di là delle regolazioni specifiche, visto che fai un discorso di miniprocesso, dovresti effettivamente chiarire meglio con un piccolo disegno la situazione anche se semplificata ma sufficiente a capire i punti di regolazione. La vasca di controllo del ph ha un agitatore, mescolatore o no. In genere la misura di ph risente della stagnazione del liquido mel recipiente. Come dice giustamente savino dovresti fornire un esempio di principio. Allo scopo ti allego un piccolo disegno di principio fatto da me come esempio, vedi se puoi adattarlo o modificarlo.Riparazione contatti telecomando.txt

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Intanto volevo ringraziarvi tutti per il vostro tempo ed i vostri consigli.

adross, ho modificato il tuo disegno (che programma hai usato?),

2310075600_6c3dc1151d.jpg

La vasca è dotata di agitatore, che presubilmente starà sempre in funzione, la pompa che immette l'acido è proporzionale, 4-20mA. Tale pompa è sempre dotata di segnale di feedback, 4-20mA, al momento non so se questo segnale mi possa essere utile. Le altre 2 pompe sono a numero di giri costanti e soltanto quella del liquido da trattare è dotata di misuratore di portata.

Inoltre la vasca ha un galleggiante di massima e di un tubo di emissione (che nel disegno non ho riportato), da cui defluisce in un vaso comunicante, spero di essere stato chiaro, non esitate a chiedere ulteriori dettagli.

PS spero che l'immagine si veda, non ho capito come fare per iserirla in formato ridotto

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E opportuno che dai un altro chiarimento.

E' un processo batch, cioè prepari una carica di liquido e lo porti corretamente al valore di set del ph con le soluzioni

oppure è un processo continuo, con carico e scarico ad altro vaso in continuo.

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E' un processo in continuo.

All'inizio del processo la vasca è già riempita ad un livello non noto ed il ph potrebbe differire da quello desiderato.

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Premesso che il controllo del ph tramite additivazione è un processo dai tempi relativamente lunghi dettati dalla quantità di liquido da controllare, dalla velocità della reazione chimica e dalla sua propagazione a tutta la massa allo scopo di avere un ph omogeneo per tutto il liquido.

Il discorso nei cicli in continuo va tenuto in considerazione perchè si rischia di non riuscire a trattare tutta la massa omogenea che poi va allo scarico.

L'agitatore ha un ruolo fondamentale per migliorare l'omogeneizzazione del processo. Forse è per questo che si parla anche di un pre-trattamento del liquido durante il pompaggio nella vasca di trattamento finale legato in modo proporzionale alla portata.

Direi che ci sono due fasi di lavoro:

La prima allo start up è quella di trattare il liquido presente nella vasca, che si dice piena, fino all'ottenimento dei parametri utili allo scarico.

Con l'agitatore in moto, dopo un tempo di omogeneizzazione, (dipendente dalla capacità della vasca) la lettura del ph diventa rappresentativa.

in base al valore letto si va a fare la correzione acida o basica del liquido. A set raggiunto, si inizia lo scarico e inizia ad abbassarsi il livello del liquido nella vasca.

Ad un certo punto, livello YY si da il via al reintegro di liquido misurato con il misuratore di portata. Si fa inoltre un pretrattamento del liquido durante il trasferimento con iniezione acida dosata in base a delle analisi di laboratorio.

Qui nasce una perplessità personale. Personalmente non affiderei mai una iniezione di acido in modo teorico e non misurato, gli inconvenienti possono essere tanti percui farei una misura di ph anche a valle del pre-trattamento per vederne l'efficacia.

Con il pretrattamento funzionante, il trattamento in vasca dovrebbe essere solo di finitura è quindi con tempi più veloci.

Sentiamo onire77 se i ragionamenti sono giusti.

Per quanto riguarda i disegni, questi sono sono molto semplici e per questi uso il classico paint di windows che è appunto semplice, veloce ed efficace,

magari per decennale abitudine, i simboli poi sono sempre gli stessi quindi va bene il copia ed incolla.

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e l'FB4 Cont_S per grnadezze regolante con uscita ad impulso (digitale)
Chiedo scuse per l'errore di battitura.. intendevo dire l'FB42 Cont_S piuttosto.
For Savino :

CITAZIONE
...piping and instrumentation diagram..


P.I.D.......

Caro Walter, non ho capito bene a cosa ti riferisci.

Comunque, penso di avere scritto bene P & ID ( piping and instrumentation diagram) si pronuncia Pi and ai di.

Incambio il P.I.D. (controller), proportional, integral , derivative si pronuncia PID in questo caso non centrava.

Infatti, adross a reso bene l'idea. ;)

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Caro Walter, non ho capito bene a cosa ti riferisci.

Era una battuta, Savino....

Il nostro amico voleva capire come funzionava un PID, e tu gli hai chiesto un...PID... :)

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Premesso che il controllo del ph tramite additivazione è un processo dai tempi relativamente lunghi....

Leggendo i vostri post mi sono convito che è meglio dividere il processo in 2 fasi come consigliava adross, ovvero stabilire le condizioni iniziali nella vasca e successicamente aggiungere nuovo prodotto ed acido in modo proporzionale.

Il controllo del pH viene fatto anche in vasche successive, ma per ora mi occore far funzionare al meglio solo la prima.

La pompa dell'acido come già detto è una pompa proporzionale, qui trovate lo schema.

Il sevocomando è dotato di segnale di comando a 4..20mA e segnale di risposta a sempre a 4..20mA.

Secondo voi dovrei comunque effettuare un uleteriore PID utilizzato il segnale di feedback della pompa o potrebbe essere sufficiente la sola indicazione di pH della vasca?

Grazie

:rolleyes:

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Livio Orsini

Se devi controllare il PH della vasca, fare un anello chiuso di portata sulla pompa non è essenziale. Potrebbe migliorare le prestazioni perchè avresti un feedforward più preciso, però potresti avere anche inconvenienti sui transitori. proprio perchè è un processo lento io chiuderei l'anello solo sul valore di PH della vasca

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.....fare un anello chiuso di portata sulla pompa non è essenziale...

Questo mi eviterebbe anche di mettere un'altra scheda analogica. :)

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Concordo con livio sulla regolazione.

La variabile da controllare è il ph non la velocità.

Ipotesi di regolazione, Ciclo di avviamento con serbatoio pieno, Start all'agitatore per xx secondi (dipende dalla dimensione del serbatoio)

Lettura del ph Iniezione di acido o base a seconda delle necessità.

L'iniezione avviene avviando a step brevi le pompe con un successivo step di miscelazione e lettura del ph.

La portata variabile della pompa può essere usata per ottimizzare il ciclo di iniezione.

Al raggiungimento della soglia attesa, stabilizzazione e inizio dello scarico.

A mio parere la regolazione batch non dovrebbe avere grossi problemi. l'unica verifica è sull'avviamento del ciclo continuo.

Se il delta ph da correggere nel serbatoio è basso non dovresti avere peroblemi, ma se il delta da compensare è elevato e il tempo di permanenza nel serbatoio e breve potresti avere una deriva difficilmente compensabile. Se il valore è un elemento essenziale per il processo io metterei anche un phmetro sullo scarico con soglie di allarme e blocco per supero dei parametri.

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Per conoscere la corretta quantità finale di Acido da addizionare alla vasca,

al raggiungimento del corretto PH.

E' necessario sapere quanto è l' attuale capienza della Vasca in hl, è attuale valore di PH.

Solo così a priori potresti sapere quanto acido Aggiungere.

Bene il PH lo misuri con il PHmetro (Nota Agitatori sempre in funzione)

La reale capienza della vasca la posso desumere con questa procedura :

1) Aggiungendo una precisa quantità di acido (quantità adeguata alla misura da effettuare).

2) Dopo un determinato tempo posso rilevare la nuova concentrazione.

3) e da questo Delta del PH potresti benissimo ricavare la reale capienza della Vasca.

La regolazioni la dovresti attuare con questi passi:

Ora che conosci il PH Attuale e Capacità reale della Vasca.

A ) Prepara la corretta concentrazione di Acido, per il PH finale

Questa è un azione Predittiva (Azione in Avanti) FeedForward.

B ) Non attivare nessun PID, aspetti un tempo di assestamento.

(vedi capacità dei miscelatori ed hl nella Vasca)

C ) Attiva una Regolazione ad anello chiuso PI, per la regolazione Finale

E quindi la correzione minima finale.

Questa procedura potrebbe sembra lunga, ma ti dà la certezza di non sforare mai il Valore di PH di SetPoint.

Inoltre il valore finale sarà raggiunto più velocemente, rispetto ad una classica regolazione PID.

Potresti addirittura andare a colpo sicuro, adottando un algoritmo per desumere la

Capacità della vasca dal semplice (Delta PH / Delta t) iniziale (Vedi il Punto1).

In questo Modo inietti la giusta quantità di acido, e non devi aspettare nessun tempo di assestamento finale.

Potrai avere la certezza che il PH finale sarà quello prefissato.

Questo ultimo passo presume che tu, oppure il tuo algoritmo abbia acquisito una certa esperienza

sul processo.

Con il solo PID può invece provocare dei seri problemi, se ad esempio il processo fosse da adottare ad una vasca di coltura

(Pesci, organismi cellulari etc).

Pensa se solo per un istante il PH superi la soglia voluta (Assestamento del PID), cosa può succedere.

Modificato: da Henon
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Pensa se solo per un istante il PH superi la soglia voluta (Assestamento del PID), cosa può succedere.

Proprio per evitare problemi del genere si usano PID in configurazione "bump less". Il guaio è che con l'acronimo PID è identificata una tipologia di regolatori che in comune hanno solo le 3 componenti: Proporzionale, Integrativo e Derivativo.

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