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enricojester1

Controllo Elettrovalvola On Off Tramite Pid

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enricojester1

salve ragazzi

 

mi è stato richiesto di comandare delle valvole vapore per controllare la temperatura di un essicatoio.

 

il cliente per risparmiare ha voluto scegliere le on off e non le modulanti.

 

ho creato un fb dove gestisco una specie di proporzionale tra valore settato e valore temperatura voluto, nel senso, che se il valore

 

voluto è molto differente rispetto al settato il tempo di accensione valvola aumenta rispetto al tempo di spegnimento e viceversa

 

,lo posto e lo regalo a chi lo volesse.

 

problema è che appena apro la valvola, anche di un mezzo secondo, la temperatura schizza in alto e non riesco a regolare la temperatura.

 

secondo voi potrei integrare un pid e l' uscita analogica convertirla in tempo accensione e spegnimento valvola o è tempo perso?

 

grazie saluti

 

 

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Livio Orsini

La diagnosi è semplicissima: il tempo di apertura è troppo elevato.

 

Io ti consiglio di rilevare, per prima cosa, la costante di proporzionalità tra tempo di apertura ed incremento della temperaura.

 

Supponendo che la temperatura del vapore sia pressochè costante, altrimenti bisogna considerare anche questa variabile.

Apri l'elettrovalvola per il minimo tempo possibile in modo ripetibile, dato che dovresti avere dalla specifica tecnica dell'elettrovalvola, e verifica se c'è un incremento di temperatura significativo ed a quanto corrisponde; attendi che la temperatura sia ritornata al valore precedente e ripeti verificando che gli incrementi siano se non uguali molto simili.

A questo punto hai un primo dato.

Ripeti la prova con un tempo doppio e verifica se c'è una corrispondenza tra tempo di aperura ed incremento di temperatura.

Poi moltiplichi per 100 il tempo minimo di apertura e consideri il tempo risultante come periodo totale.

Poi regoli modulando il rapporto aperto chiuso in funzione dello scostamento della temperatura dal valore di consegna.

 

Il medtodo che ti ho descritto è essenzialmente empirico, ma se non non hai a disposizione tutti i dati ed i parametri necessari per realizzare un modello, anche molto approssimato, del sistema da controllare è l'unico modo per riuscire ad ottenre dei risultati con cognizione di causa.

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enricojester1

grazie Livio per la risposta.

 

in effetti non mi sono stati consegnati dati molto accurati, anzi non mi sono stati consegnati per niente dato che l' impianto è stato calcolato "ad occhio"

 

in effetti penso che la tua proposta sia l' unica ..il pid penso sia sprecato e la valvola, essendo elettropneumatica, non consente un tempo di apertura e chiusura accurato.

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batta

 

.il pid penso sia sprecato e la valvola, essendo elettropneumatica, non consente un tempo di apertura e chiusura accurato.

Secondo me il PID potrebbe aiutarti. C'è anche la funzione PID apposita per controllo ON/OFF come nel tuo caso.

 

 

anche di un mezzo secondo, la temperatura schizza in alto e non riesco a regolare la temperatura.

Scusa, ma che dimensioni ha questo essiccatoio? E che portata hai di vapore?

Se con mezzo secondo di apertura della valvola ottieni un incremento di temperatura elevato, c'è qualcosa che non quadra.

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Lucky67

 

 

Se con mezzo secondo di apertura della valvola ottieni un incremento di temperatura elevato, c'è qualcosa che non quadra.

 

Concordo e comunque a mio parere se devi fare delle regolazioni di apertura/chiusura dell'ordine dei decimi di secondo, con una valvola elettromeccanica (magari pneumatica e quindi indiretta) la vedo molto ma molto dura.

 

Io ho fatto delle regolazioni come dici tu usando, come dice batta, la regolazione PID ON/OFF e il risultato, per dei serbatoi incamiciati era molto molto buono. Non conosco il tuo caso specifico ma ho paura che ci sia qualcosa che non quadra...

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enricojester1

 

 

Secondo me il PID potrebbe aiutarti. C'è anche la funzione PID apposita per controllo ON/OFF come nel tuo caso.

intendi il pid 3 step?

 

ma in effetti per forza di cosa devo comandarla nell' ordine di decimi di secondo, ma è pneumatica indiretta e sono dubbioso per il pid.

 

a questo punto bisognerà intervenire sulla meccanica della valvola in modo di "strozzare" il vapore

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enricojester1

comunque nel' s71200 non vedo il controllo pid per valvole on off.

 

forse intendevi uscita pwm?

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Livio Orsini

La regolazione che ti ho spiegato non è altro che un regolatore P.

Da quello che hai descritto al limite si potrà giungere ad usare anche una componente "I" molto lenta.

In un sistema come il tuo, basato esclusivamente su dati......che non ci sono, è a mio avviso l'unico mezzo per arrivare ad un minimo di risultato positivo.

Io per mia filosofia tendo a non usare le funzioni di libreria per la ragione che devono essere molto generiche e, soprattutto, perchè è possibile dominarle solo parzialmente.

 

Rimane la questione di fondo: prima ancora di ipotizzare la strategia di regolazione, che a mio avviso è comunque obbligata, è necessario arrivare ad avere un minimo di conoscenza dei dati fisici del sistema.

Essenzialmente è obbligatorio conoscere i tempi minimi di reazione della valvola, l'incremento di temperatura con il minimo di apertura della valvola, la costanza o meno della temperatura del vapore.

 

Senza questi dati ogni tentativo di regolazione è destinato ad andare incontro a delusioni.

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enricojester1

grazie a tutti

 

in effetti Livio una cosa simile l' avevo provata all' avviamento della macchina provando a dare un tempo di apertura breve della valvola

 

con il risultato sopra citato, al giorno del collaudo farò prove più accurate.

 

la mia domanda era stata postata per capire se mai nessuno si era imbattuto in un problema analogo e se era riuscito 

 

a comandare valvole on off con tempi di decimi di secondo con esito positivo

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batta

 

problema è che appena apro la valvola, anche di un mezzo secondo, la temperatura schizza in alto e non riesco a regolare la temperatura.

Mi piacerebbe che riuscissi a descrivere un po' meglio quello che succede.

Aprendo la valvola per mezzo secondo, che variazione di temperatura ti ritrovi?

Quanto è grande questo essiccatore?

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claudioram

Saluti a tutti e buone ferie.

Se hai questo problema, prova a chiudere il volantino del vapore o acqua surriscaldata in ingresso o uscita, fino a che il sistema sia ottimale.

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Livio Orsini
Mi piacerebbe che riuscissi a descrivere un po' meglio quello che succede.

 

Anche a me piacerebbe.

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walterword

devi usare il PID con uscita PWM

Io ho scritto un PI che oltre all'uscita analogica fornisce anche l'uscita PWM con parametro duty cycle ect

In questo modo puoi pilotare rele' statici o comunque attuatori che lavorano on-off

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enricojester1

ciao Batta certo ecco qua

 

l' essicatoio è lungo 15 metri di larghezza 3 metri a 2 piani  composto da 10 evaporatori e quindi 10 zone,5 sopra e 5 sotto.

 

ogni evaporatore fa passare al suo interno del vapore tramite valvole on off, il vapore ha una temperatura di circa 120 gradi centigradi ad una pressione(a detta dell' ingegnere

 

dello stabilimento)è di 

 

gli essicatoi hanno il compito di riscaldare l' aria con cui viene a contatto.

 

l' essicatoio ha il compito di seccare dei biscotti salati.

 

il motivo per cui ogni zona si riscalda velocemente è che secondo me gli evaporatori sono sovradimensionati i tubi di alimentazione del vapore hanno diametro di circa

 

5 cm e il tunnel dove passa il prodotto tramite nastro in maglie d' acciaio, è stretto ha un' altezza di circa mezzo metro.

 

sulla scheda tecnica della valvola non ho trovato tempi di chiusura e apertura ma contattando il produttore mi da una stima approssimativa di almeno 1 secondo 

 

di un ciclo apertura chiusura minimo.

 

all' apertura di meno di un secondo e alla sua immediata chiusura la temperatura sale per inerzia da 35 a 90 gradi.


scusate ..la pressione è di circa 1.5 bar 

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Livio Orsini
all' apertura di meno di un secondo e alla sua immediata chiusura la temperatura sale per inerzia da 35 a 90 gradi.

Presumo che tu ti riferisca alla temperatura della zona interessata.

Anche se sarebbe una buona informazione sapere in quanto tempo la temperatura sale sino a raggiungere i 90°C, il delta mi sembra comunque troppo elevato.

E' significativo anche conoscere in quanto tempo la temperatura ritornerebe al valore originario di 35°C ed a quale valore di temperatura dovrebbe lavorare l'essiccatore.

Con questi valori la regolazione è impossible.

Bisogna ridurre drasticamente la portata del vapore, altrimenti non c'è regolatore che tenga.

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enricojester1

si Livio intendevo la zona con l' essicatore interessato

 

perdona la dimenticanza, il passaggio da 35 a 90 gradi il tempo è di circa 15 minuti.

 

mentre per ritornare a 35 ahimè ci vuole come minimo mezza giornata, per quello non sono riuscito a fare tante prove.

 

l' ingegnere dello stabilimento mi ha assicurato che è normale perchè senza prodotto la temperatura sale drasticamente ma per me

 

la situazione non è normale nemmeno per sogno.

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claudioram

Se devi fare biscotti non puoi assolutamente deviare di due gradi. Da quello che dici Enrico, l'essiccatoio è sovradimensionato, non ti resta che chiudere la portata del vapore, inizialmente come ti avevo suggerito, e quando hai valutato il tutto con dei regolatori di portata per vapore.

Guarda è esatto come ti dice l'ingegnere, senza prodotto la temperatura sale, ma con il prodotto deve assolutamente non deviare in su o in giù di due tre gradi.

Facci sapere.

Edited by claudioram

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Lucky67

 

 

all' apertura di meno di un secondo e alla sua immediata chiusura la temperatura sale per inerzia da 35 a 90 gradi.

 

 

 

perdona la dimenticanza, il passaggio da 35 a 90 gradi il tempo è di circa 15 minuti

 

Scusa ma mi sembra che tu ti contraddica...o forse non ho capito io...vuoi dire che se apri la valvola mezzo secondo, in un quarto d'ora hai un delta di 55 gradi? La posizione della sonda di temperatura dov'è?

Edited by Lucky67

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Livio Orsini
Scusa ma mi sembra che tu ti contraddica...o forse non ho capito io...vuoi dire che se apri la valvola mezzo secondo, in un quarto d'ora hai un delta di 55 gradi?

 

Pur non conoscendo fisicamente l'apparato in discussione, ritengo che a vuoto sia abbastanza normale quanto descritto.

Si tratta di una camera termicamente ben isolata, nel tempo di apertura della valvola entra nello scambiatore una notevole qauntità di vapore a 120°C, il sistema è molto inerte quindi è normale che impieghi questo tempo.

Che la camera sia molto ben isolata lo dimostra anche il tempo necessario per tornare ai 35°C.

 

E' mia opinione che oltre a ridurre di molto la portata del vapore probabilmente non si risolve il problema con un regolatore PID, o almeno non con il solo regolatore PID.

Questo è un sistema molto inerte, ma con sensibilità elevata ai disturbi (materiale da esseiccare).

Inoltre si richiede una precisione di regolazione abbastanza elevata per il sistema.

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Lucky67

Si ok il sistema ottimamente isolato, ok il funzionamento a vuoto ma a mio parere su un volume di 15 metri x 3 metri (non si capisce l'altezza ma a questo punto credo che sia un'inezia) mi pare sempre grande il divario (anche perchè stiamo parlando di pressione di vapore molto bassa). Mi sorge un dubbio, ma a fronte di un tubo DN50 da quanto è la valvola? Ridurre la portata di vapore per una pressione così bassa, a mio parere non lo vedo molto efficace. A quel punto suggerirei di mettere una valvola da mezzo o 3/4 di pollice. 

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batta

Sembra che si ripeta sempre la stessa storia: c'è da regolare la temperatura, in modo piuttosto preciso, di un sistema molto sensibile ai disturbi. Già così potrebbe essere cosa non semplicissima. Ma c'è sempre qualcuno che, per risparmiare una manciata di euri (lo so che è sempre euro anche al plurale), installa una valvola ON/OFF dove andrebbe bene una proprzionale. E vagli poi a spiegare che gli euri apparentemente risparmiati serviranno per pagare il maggior tempo di collaudo.

Risultato finale: nessun risparmio e sistema con prestazioni inferiori.

Se non hai modo di cambiare tipo di attuatore, penso anch'io che l'unica via sia ridurre drasticamente la portata di vapore.

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Adelino Rossi

distribuzione+vapore+bp

Un ingegnere che progetta un impianto termico non può non conoscere la tecnica d'uso del vapore che esiste nell'industria da sempre.

mi sembra un impianto complesso descritto e affrontato in modo scolastico. L'elettronica non risolve niente senza tutti i dati tecnologici dell'impianto.

 

gestire il vapore non è facile, esistono delle regole da rispettare sopratutto dimensionali e termodinamiche sopratutto nei casi di distribuzione multistadio.

ha 10 evaporatori divisi in 5 zone, le termocoppie e i pid quanti sono? non mi sembra di averlo capito.

ci sono moltissimi effetti che bisogna considerare.

non è possibile descrivere minutamente gli eventi e le osservazioni senza il disegno meccanico dell'impianto. Ti consiglio prima, se il problema è reale, di acquisire un po di conoscenza

sulle tecniche del vapore, vedi link di esempio. Un esempio tra i tanti, le valvole se si manovrano in modo troppo veloce si danneggiano. Martellano, non regolano e il vapore bp le lamina, se

il vapore stesso non e privo il più possibile di gocce d'acqua sospese, vedi " i separatori di condensa, se nella fase do off si forma condensa d'acqua al successivo on si ha un primo ingresso di acqua calda con il classico colpo d'ariete.

In caso di multistadio succede che si rubano il vapore uno con l'altro, le temperatura di un stadio interferiscono con l'altro, ecc. ecc.

La velocità del gradiente di riscaldamento e raffreddamento, ho lavorato per anni nei forni, (60 e più metri per materiali plastici) e la tecnica era di una leggera circolazione d'aria per stabilizzare tutta la camera poi si regola la temperatura

fino al valore di set primario, quindi si compensa con la presenza del materiale. ma questo è un ciclo continuo, se il ciclo è discontinuo si deve valutare un altra tecnica. comunque la circolazione d'aria di riciclo per stabilizzare la temperatura di tutto il forno 

secondo me è necessaria. Un'altra ipotesi potrebbe essere quella di distribuire il vapore a tutti gli stadi in parallelo con dei ripartitori di portata del vapore per allineare tutti gli stadi. esempio gli stadi periferici richiedono presumibilmente più vapore degli stadi intermedi,

e regolare con una sola valvola proporzionale tutto il sistema. ecc. ecc. ecc.

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Livio Orsini
A quel punto suggerirei di mettere una valvola da mezzo o 3/4 di pollice.

 

E' un modo per ridurre la portata del vapore, con la differenza che se la riduzione la fai "strozzando" agendo su di una valvala manuale (rubinetto) puoi anche regolarla.

 

Ma c'è sempre qualcuno che, per risparmiare una manciata di euri.....

 

Come sempre gli errori del passato sembra non insegnino alcunchè, anzi la tendenza sembra indicare l'esatto contrario. Se una ventina di anni fa questi risparmi miserevoli e controproducenti eran circoscritti a pochi settori, oggi sembra sia la regola.

Su un impianto del genere la differenza di costo tra valvole proporzionali e valvole on-off inciderà per frazioni di %, mentre i maggiori costi che ne conseguono..... :toobad:

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enricojester1

ciao ragazzi non pensavo che un argomento così destasse tanta curiosità

 

in effetti tutte le mie paure e preoccupazioni stanno prendendo forma con i vostri commenti.

 

immagginavo che una valvola on off non si potesse comandare velocemente come fatto presente da Adelino, oltretutto oserei dire che i tempi cicli di una valvola così sono limitati.

 

comunque per essere ancora più dettagliato: le zone sono 10, ogni sona un evaporatore, ogni evaporatore una valvola, ogni zona una sonda pt100, ogni sonda lettura analogica tramite modulo rtd, ogni sonda controlla, tramite controllo proporzionale da plc la valvola

 

fatidica..niente pid per il momento.

 

pensavo anche di suggerire all' ingegnere una proporzionale inizio mandata del vapore se proprio non vuole su ogni evaporatore, perchè in questo modo proprio non riesco a controllarlo

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claudioram

Toglimi una curiosità Enrico, oltre alla valvola per il vapore, hai  per ogni zona dei ventilatori che  mandano aria  verso il prodotto, che contro il prodotto, (in questo caso biscotti) per l'essiccazione?

E ancora,  ci sono delle valvole che gestiscono l'umidità del prodotto? (immissione aria dall' esterno, ed emissione dell' aria troppo umida)

Da quello che ho capito il prodotto proviene dal' impastatrice?

Se per caso fosse così dovresti avere delle sonde particolari Pt100 della Rotronic o Vaisala con stelo di 30-40 cm che esternamente dall' essiccatoio, tramite un foro vanno nel centro della camera, appena sopra il prodotto, e non vicino la batteria di essiccazione!!

Edited by claudioram

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