Controllo segnale 0-10V

[niccc]

Buongiorno,

 

sono nuovo del forum, un saluto a tutti. Avrei bisogno di un consiglio esperto, essendo alle prime armi nel controllo di macchine industriali. Vi espongo brevemente quello che è il mio "problema". Devo comandare un generatore di potenza, che funge da alimentatore per un forno ad induzione. Questo generatore è pilotato da un segnale analogico in tensione 0-10V. Come feedback ho un altro segnale analogico  in tensione 0-10V, che esprime appunto la potenza realmente erogata. Ho bisogno di un controllore elettronico, modulo di I/O, o qualsiasi altra cosa che mi consenta di avere una risoluzione in input e output migliore possibile (<2mV sia in ingresso che in uscita), e sia interfacciabile al PC. Il sistema è infatti controllato da un software che sto attualmente scrivendo. Mi sapete consigliare su che tipo di dispositivi orientare la mia ricerca? Quali caratteristiche ricercare, ecc? 

Ho già effettuato delle prove con dei controllori Eurotherm e Honeywell già presenti in azienda, ma con scarsi risultati in termini di precisione, e soprattutto isolamento elettrico.

Grazie mille

[SandroCalligaro]

Visto che usi il PC, hai provato a cercare tra i prodotti National?
Io non li conosco molto bene, ma hanno certamente una vasta gamma di interfacce.

 

Per avere quella risoluzione (1/10.000) ti occorrono 14 bit, ma perché ti serve una risoluzione così alta? E' difficile poi avere una precisione corrispondente...

[Adelino Rossi]

Devi chiarire nel dettaglio le catteristiche di Generatore di potenza.

Cosi e troppo generico

[niccc]

Mi dica pure quali caratteristiche, vedo di reperire più dati possibile.

[niccc]

In ogni caso, ho bisogno di una tale risoluzione perchè il processo produttivo in questione è molto sensibile alla temperatura, e quindi dalla potenza erogata da questo generatore. Chiaramente la stabilità è un requisito fondamentale. Sono da settimane alla ricerca di un dispositivo che mi dia un segnale in tensione così preciso e pulito, che sia governabile da pc (sto scrivendo del software in c++ per il controllo e la comunicazione).

[Livio Orsini]

• Ci sono moduli per PC, come quelli in catalogo a NI che hanno risuluzione >=14 bits; il problema nasce poi dalla connnessione al processo perchè rischi di capatare disturbi maggiori della risoluzione.
• L'idea di un controllo basato su PC non è l'ottimo sia per la poca robustezza Hw che Sw. Si potrebbe superare almeno in parte questi problemi adottando schede adatte e, soprattutto, un OS specifico. In altri termini il PC funge solo da ospite e da interfaccia HMI. Per soluzioni simili sono reperibiribili sul mercato parecchi prodotti, a partire dai prodotti Hw e Sw NI. Cito questo amrchio perchè è uno dei più diffusi, con molte opzioni Hw e Sw, oltre a costi abbordabili.

[Adelino Rossi]

Il generatore da quanti kva è?

Il carico da quanti kw è?

Perchè il forno non possiede un sistema di regolazione della temperatura indipendente dal generatore.?

Cioè un suo pid con termocoppia come riferimento?

 

[niccc]

Il generatore eroga una potenza massima di 35 kW circa. Il tutto non possiede un proprio controllo perchè quello che ho chiamato genericamente forno è in realtà una fornace, con crogiolo in iridio riscaldato appunto induttivamente, che usiamo per portare a fusione ossidi metallici, a temperature superiori a 1800 °C. Il software che utilizziamo utilizza altri parametri, che dipendono dal processo produttivo, per regolare la potenza erogata. Fin'ora il sistema è governato da dei PC e software vecchi di vent'anni, fornitoci tempo fa dai costruttori delle macchine; questi pc sono dotati di una scheda custom che parla appunto al "famoso" generatore tramite un segnale 0-10V. Al momento sto lavorando per passare ad un sistema sviluppato in casa e moderno, e mi trovo davanti al problema di rimpiazzare questa elettronica di controllo. 

[batta]

Quote

Al momento sto lavorando per passare ad un sistema sviluppato in casa e moderno, e mi trovo davanti al problema di rimpiazzare questa elettronica di controllo. 

Non specifichi se intendi rimanere su architettura PC-moduli I/O, oppure passare ad un PLC.

Per la risoluzione che richiedi direi che non è un problema. Tutti i grandi marchi di PLC forniscono moduli analogici con risoluzione 15 o 16 bit.

Per quello che chiedi sono sufficienti 14 bit (16384 divisioni).

Anche se, in tutta sincerità, per il tipo di regolazione richiesta, dubito molto sia veramente importante discriminare i 2 mV.

 

Se stai pensando di cambiare tutto, penso che la scelta del modulo analogico sia il problema minore.

[lupusimprobus]

Domanda: Ma se il pc va in blocco e l'uscita rimane fissa a 10V, la macchina si può danneggiare?
Mi preoccupa sempre utilizzare un PC per comandare dei segnali in campo.

[niccc]

Per rispondere ad entrambi: pensavo di rimanere in ambito PC + moduli I/O, perché comunque ho a disposizione un software di partenza (già particolarmente elaborato) su cui lavorare. Il problema principale consiste nell'aggiornare l'hardware, dopo quasi 20 anni di servizio, con qualcosa di più recente.

 

La risoluzione di 2 mV è necessaria vista la delicatezza del processo produttivo, e tutt'ora disponiamo già di tale precisione.

[lupusimprobus]

Sarà una mia fissazione ma io sono dell'idea che i PC siano fatti per gestire i dati mentre i PLC servono per muovere gli oggetti o come in questo caso gestire una temperatura.

Dovendo rifare il sistema penserei ad un PLC anche piccolo con gli input/output necessari in cui inserire i controlli e la gestione in caso di malfunzionamento del PC o della comunicazione, Il software lato PC si prenderebbe in carico la parte di gestione dei dati e l'interfaccia utente. In questo modo la macchina potrebbe anche funzionare a pc spento.
Puoi comunicare con input/output remoti anche in ethernet con modelli tipo WAGO ma c'è sempre il problema che in caso di interruzione della comunicazione puoi avere le uscite che rimangono fisse all'ultimo valore comandato.
Se questa eventualità non crea problemi allora va tuto bene, in caso contrario sarebbe opportuno pensarci.

[Livio Orsini]

Quote

Sarà una mia fissazione ma io sono dell'idea che i PC siano fatti per gestire i dati mentre i PLC servono per muovere gli oggetti o come in questo caso gestire una temperatura.

 

La tu non è una "fissazione", ma è lo specchio della realtà.

Le soluzioni di controllo industriale basate su PC, come ho scritto prima, si basano su Hw specifivo in cui il PC funge da ospite, mentre il dispositivo che esegue automazione e regolazione ha un Hw dedicato con OS che è un vero RTOS.

Circa 20 anni fa Siemens aveva un'ottima linea di prodotti che compendiavano PC e PLC in unico rack con sistema operativo RTOS Siemens-Intel. Era una una bella linea di prodotti che offriva prestazioni notevoli e robustezza da PLC. Poi credo l'abbiano abbandonata sia per i costi, sia perchè richiedeva competenze di programmazione molto al di sopra di quelle del programmatore medio di PLC.

[niccc]

Il motivo per cui non avevo ancora contemplato tale soluzione è perchè sono del tutto neofita in materia, e autodidatta. La programmazione invece non è un problema. Vi posso chiedere, è possibile fare queste cose da autodidatta, e in tempi ragionevoli?

 

[lupusimprobus]

Penso di si.
L'importante è capire i concetti di sicurezza sia per le cose che per le persone.
In pratica:
Tutto quello che in caso di problemi (di rete, di malfunzionamento PC o altre cause) potrebbe provocare danni a cose e persone dovrebbe essere gestito dal PLC.
Esempio: Se io comando un motore che fa muovere un carrello e questo carrello deve fermarsi quando raggiunge un finecorsa. Se lo gestisci da PC e il pc va in loop a causa di un errore di programmazione (esempio ti dimentichi di incrementare il contatore in un ciclo WHILE). Quando il carrelllo arriva sul finecorsa il PC non se ne accorge e il carrello continua ad avanzare fino a che non va a sbattere da qualche parte. In questo dcaso sia il comando del relè che alimenta il motore che il finecorsa sarebbe meglio li gestisse il PLC. Il PC avrebbe solo il compito di dire al PLC che deve spostare il carrello dalla posizione 1 alla 2.
Una volta divisi i compiti ti troverai con due programmi singolarmente meno complessi e il PC avrà il solo compito di comunicare le missioni al PLC.
Se utilizzi ad esempio un PLC serie 1200 della Siemens può essere programmato con linguaggio SCL che è un simil-java che  non dovrebbe provocarti troppi problemi.
 

Io farei così.
Spero di esserti stato utile.

[Livio Orsini]

La prima cosa che devi fare è l'analisi dei rischi.

Cosa può capitare alle cose e, soprattutto, alle persone se il tuo regolatore si bloccasse?

Poi devi analizzare la reale necessità di risoluzione ed i problemi ad essa relativi.

Ad esempio quanto valgono, in termini reali della variabile controllata, questi 2mV? Potrebbe anche risultare che è inutile spingere la risoluzione a questi levelli perchè i problemi di runore vanificherebbero o, peggio, peggiorerebbero la regolazione.

 

Una volta che ti sei fatto il quadro esatto del sistema e dei problemi relativi puoi cercare quale apparato ti offre la migliore soluzione del problema.

 

Tu hai scritto:

Quote

Ho già effettuato delle prove con dei controllori Eurotherm e Honeywell già presenti in azienda, ma con scarsi risultati in termini di precisione, e soprattutto isolamento elettrico.

 

Non hai specificato con quali apparecchiature specifiche (modello) hai effettuato le prove. Però non credo che con un PC tu possa migliorare le cose, sopratutto dal punto di vista di "isolamento elettrico". Tra l'altro dovresti chiarire cosa intendi per isolamento elettrico. Separazione galvanica? Reiezione ai disturbi?

[batta]

Quote

Vi posso chiedere, è possibile fare queste cose da autodidatta, e in tempi ragionevoli?

Come possiamo risponderti senza avere un'idea della complessità del sistema?

Comunque, oramai quasi tutti i PLC si possono programmare anche in "testo strutturato", un linguaggio più amichevole per chi è abituato alla programmazione di PC.

 

[Adelino Rossi]

Bisogna anche fare attenzione nella scelta delle schede che alcune sono totalmente passive, cioè se non ricevono niente vanno a zero le uscite mentre altre hanno una elettronica attiva che mantiene memorizzato il comando anche in assenza di controllo del pc.

per esperienza reale negli impianti io ho sempre creato un controllo sulla comunicazione attiva tra sistemi diversi.