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PLC Forum


Posizionamento di una valvola


lorecn

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Buongiorno, premetto due cose: 1. pur avendo delle conoscenze di base (teoriche) sui controlli automatici, sono nuovo alla loro applicazione. 2.Sto iniziando a lavorare con PLC e relativi ambienti di sviluppo. Dopo aver così bene messo le mani avanti ;), vengo al dunque.

 

Mediante PLC devo effettuare il controllo di un semplice sistema per il mantenimento di un livello in alcune vasche, che hanno immissioni variabili, agendo su una valvola di scarico.

 

La valvola è motorizzata con un attuatore elettrico di tipo ON-OFF, dotato di uscita analogica per il controllo della posizione.

 

La prima domanda è questa: nell'ambiente di sviluppo del PLC trovo alcune funzioni preconfezionate inerenti a questo compito, nell'ambito delle funzioni di regolazione P (I-D), ma non riesco a vederne l'impiego diretto al mio caso.

Quale è l'approccio giusto al problema di creare una funzione per il posizionamento della valvola a un determinato set-point (di posizione), considerando comunque i vari controlli sulle anomalie che dovranno essere inseriti? E' un regolatore P? Ho come la sensazione che l'approccio (che parrebbe naturale) di "aprire" o "chiudere" finchè non si raggiunge una posizione >= o <= al setpoint abbia dei tranelli nascosti.

 

La valvola va poi regolata per mantenere il livello della vasca (monitorato con apposito sensore analogico). La seconda domanda è se, volendo implementare un regolatore PI (D) , il suo compito è quello di calcolare il valore del Setpoint di posizione della valvola. Tutto questo considerando che l'effetto della regolazione della valvola sul livello è lentissimo (se paragonato alla velocità della valvola), in virtù della notevole capacità d'accumulo, quindi è necessario un tempo congruo per dare tempo al livello di assestarsi al nuovo regime.

 

Grazie per i Vs consigli.

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La valvola è l'attuatore.

La variabile da controllare è il livello.

Poi dipende dalle caratteristiche della valvola. Se la valvola ha già un siuo anello di posizione devi solo dare un valore  di riferimento.

Se la valvola non ha il suo anello di posizione dovrai fare 2 regolatori: uno interno e più veloce per la posizione della valvola, ed uno esterno più lento per regolare il livello.

 

Dovresti dare le caratteristiche della valvola per poterti dare rispsote più mirate.

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Grazie mille per la risposta.

 

Sono infatti  2 problemi separati.

 

Il problema di controllare la posizione della valvola in questo caso è implicato nella regolazione del livello, ma è una funzione che ha anche altri impieghi indipendenti.

 

La valvola si controlla con 2 comandi discreti (che potrebbero essere 2 interruttori), uno di "Apri" e uno di "Chiudi" che, quando azionati, fanno muovere la valvola all'interno del suo range da 0 al 100% di apertura. Queste valvole si muovono a velocità (nominalmente) fissa, quindi di fatto "la quantità di apertura/chiusura" (scusate l'italiano) dipende dal tempo che teniamo ad ON o l'uno o l'altro comando. In più ho il segnale di ritorno (analogico) della posizione della valvola.

Di fatto il problema è quello di stabilire quanto tempo tenere ON un comando in relazione alla distanza della posizione attuale col nuovo set-point. Detto così mi parrebbe un regolatore P. Un possibile inghippo è che la velocità di movimento potrebbe non essere così stabile (per attriti od ostacoli), quindi al termine della manovra potrei trovarmi un errore sulla posizione voluta anche maggiore di una banda morta, comunque necessaria, che costringe ad una ulteriore manovra di aggiustamento.

Un approccio intuitivo è quello di confrontare continuamente il valore del setpoint di posizione col valore dato dal segnale analogico di ritorno, e interrompere la manovra quando si è raggiunto il setpoint. Considerando il tempo di ciclo del PLC e la relativa lentezza della valvola, credo che l'errore in questo caso sarebbe comunque più che tollerabile.

Il consiglio richiesto è appunto sulla correttezza o meno di questo approccio o se ci siano metodi migliori e più generali.

 

Il problema della regolazione del livello è forse più canonico, credo di aver letto anche altri post in merito. La particolarità casomai è che spesso si parla di valvole "tutto aperto/tutto chiuso" oppure di valvole con un ingresso analogico che determina la posizione. Il mio caso è un po' un ibrido, ma se dall'algoritmo di regolazione di livello ottengo il valore di posizione valvola da raggiungere con la logica di cui sopra, più o meno siamo nello stesso ambito.

 

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Ciao lorecn, per onor di cronaca, hai una valvola di che tipo ? Farfalla, spillo, globo ? Per l'attuatore, hai un attuatore 3 punti (definizione corretta) con retroazione della posizione.

 

Detto questo, se cerchi altre discussioni in merito al comando servomotori o valvole tre punti, troverai semplici spiegazioni di come tramutare il segnale in uscita del regolatore (qualsiasi esso sia) in comandi APRE-CHIUDE.

 

Io gestisco le valvole di regolazione a farfalla con e senza feedback, con opportuni blocchi che mi sono realizzato, ma essenzialmente le tue preoccupazioni sono da bilanciare con la caratteristica meccanica della valvola.

 

Se non stiamo parlando del dosaggio di cc, diciamo che ci stiamo preoccupando di nulla, dato che il comparatore di qualsiasi PLC lo puoi fare ciclare a 300 ms e una valvola motorizzata, dovrebbe avere tempi di azione 0:100 % tra alcuni secondi (fino a minuti). 

 

In sistemi con un integrale molto alto (vasche di grande dimensioni) con inerzie di un certo peso, oppure come il tuo caso con apporti irregolari, il feedback è superfluo, dato che il sistema si bilancerà indipendentemente da una posizione conosciuta della valvola. Potrebbe essere più utile nel caso in cui il processo invece abbia delle velocità di variazione importanti, tali per cui ti sarà utile per "prevedere" o anticipare tramite azioni correttive.

 

Che volume ha la vasca e che portata ha lo scarico, come range ?

 

Buona serata.

 

Ennio

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SandroCalligaro

Il problema che vedo per il controllo tramite una valvola del genere è che l'attuazione avviene con un tempo che è molto lungo (e variabile a seconda dello spostamento desiderato).

Volendola vedere in un altro modo, si tratta di un integratore (hai un valore binario che, integrato nel tempo con un certo guadagno, ti dà la posizione della valvola.

In ogni caso è un sistema non-lineare e piuttosto lento.

 

La regolazione del livello, quindi, probabilmente non potrà essere molto veloce (visto che, per quel che ne so, i movimenti della valvola di solito sono lenti). Puoi utilizzare un regolatore la cui uscita rappresenti l'incremento di apertura in %.

Quel valore verrà attuato immagino come durata di un impulso sul morsetto "apri" o "chiudi", che sul PLC penso sia facile realizzare con un timer ed un set-reset. Altrimenti puoi utilizzare il feedback di posizione della valvola, e continuare a muoverla finché non raggiunge il valore desiderato (probabilmente non serve, come dice Ennio).

Il massimo valore di incremento/decremento ammesso ti vincolerà la durata minima del periodo di campionamento ed aggiornamento del controllo, visto che deve essere stato attuato l'incremento precedente prima di aggiornare il valore di apertura.

 

In questo caso, una volta tanto, se si hanno le misure del serbatoio e dell'uscita controllata, si dovrebbero avere tutti i dati per poter fare anche qualche conto o addirittura simulare :o

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Grazie a tutti per la risposta. Sono contento del fatto di aver avuto preoccupazioni superflue. La valvola in questione è una (grossa) saracinesca. Il tempo della corsa da 0 a 100% è sicuramente di diversi minuti. Non parliamo della dinamica della vasca, che sarà di DECINE di minuti.

 

Per cui, sì, sicuramente andrò avanti col movimento controllato dal segnale analogico di ritorno o addirittura semplicemente con un timer.

 

Per quanto riguarda la regolazione del livello, con questo tipo di valvola non si possono fare cose particolarmente fini, anche perchè il flusso che rilascia non è lineare con l'apertura e dipende anche dal battente d'acqua, per cui le cose si complicano parecchio.

Nel caso della vasca in questione farò una regolazione a step fissi in apertura o chiusura, intervallati da un tempo congruo per valutare l'effetto sul livello, che comunque sarà sufficientemente più corto della risposta del sistema e della dinamica di variazione degli apporti.

 

Saluti.

 

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