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regolatore climatico con compensazione interna


and_ga10

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Salve, voglio controllare un impianto di riscaldamento. LA temperatura di mandata all'impianto è controllata mediante una valvola miscelatrice. Ho due ingressi: temperatura esterna (AI01)  e temperatura ambiente (AI02). Devo controllare l'uscita AQ01 (VALVola) in funzione del valore di temoperatura ambiente (AQ02) . Se ho capito si può fre con un regolatore PI. S può fare? Potere aiutarmi a capire come disporre i componenti. grazie

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Con un regolatore PI(D) puoi mantenere costante la temperatura ambiente regolando la temperatura dell'accqua di mandata.

La temperatura esterna può e deve essere usata come correttivo del regolatore. In genere su usa per avere un anticipo sulla regolazione.

Chiarisco con un esempio.

Hai la tempertura ambiente a regime, il sistema legge una variazione in diminuzione della temperatura esterna, quindi anticipa l'aumento della temperatura di mandata per prevenire una diminuzione della temperatura ambiente.

Si può fare anche un semplice regolatore PI(D) e correttore, però non è ne semplice ne facile da mettere a punto, specie se si ha scasa dimestichezza con queste tecniche di regolazione.

Inoltre lo strumento ipotizzato (LOGO) non è forse il migliore per questo tipo di regolazioni.

 

In genere però si usano regolatori basati su di un modello ed un osservatore, per avere reazioni più pronte e precise

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Ciao,se dai un'occhiata su gli esempi a disposizione nel LogoSoft (sotto program) ,trovi uno chiamato - Closed loop control ad pulse width modulation -,dove hai già fatta la regolazione PI in cui devi solo aggiungere l' ingresso per la correzione della temperatura esterna e togliere il blocco PWM che non ti occorre.

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devi solo aggiungere l' ingresso per la correzione della temperatura esterna

 

E dove l'aggiunge?

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Se non sbaglio per compensare una maggior dispersione con l'abbassamento della temperatura esterna si esegue una sottrazione tra T ambiente - T esterna.

 

Aggiungo che sarebbe opportuno sottrarre la differenza tra T interna ed T esterna in quanto altrimenti non funzionerebbe.

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Grazie delle risposte. Ma non mi torna una cosa: se ho capito imposto una temo di mandata per mantenere una temo interna, quella esterna mi serve solo la correzione. Da termotecnica pensavo che si potesse fare: imposto una temo di mandata in funzione di una temo esterna, lo scostamento dal set point di temp interna mi serve per fare la correzione, cioè fuori ci sono 15 gradi, mi direbbe di mandare l'acqua di mandata per esempio a 50 gradi, ma là tempo interna è ancorà 15 gradi, quindi faccio una correzione aumentando la temo di mandata con formula o Delta da definire. Questa è la normale regolazione climatica. Si può fare ? Però sto ragionando anche se può andar bene o essere meglio quello che dice ordini. Grazie

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Non conosco il LOGO, però credo di avere una almeno discreta competenza in fatto di regolazioni.

 

La variabile da controllare è la temperatura interna (ambiente) che deve essere mantenuta al valore di riferimento, questi sono i 2 ingressi al PI(D): valore di riferimento (temperatura impostata) e reazione (temperatura ambiente).

Il regolatore, se ben ottimizzato, deve mantenere costante la temperatura ambiente, anche in caso di disturbi esterni.

La variazione dellatemperatura esterna è, appunto, un disturbo.

Usando questa variabile si può rendere il regolatore più pronto nella reazione.

La semplice sottrazione di questo valore, o una parte proporzionale ad esso, dal valore della temperatura ambiente porterà ad un'errata regolazione di questo valore perchè il regolatore riceve un'informazione errata.

Non per niente avevo scritto:

"Hai la tempertura ambiente a regime, il sistema legge una variazione in diminuzione della temperatura esterna, quindi anticipa l'aumento della temperatura di mandata per prevenire una diminuzione della temperatura ambiente."

 

Altra ipotesi di soluzione, che suggerivo nel primo messaggio, è l'uso di una parte di feed forward, o regolazione diretta, basata sull'rsevazione della temperatura esterna. Si usa la temperatura esterna per dare una maggiore o minore temperatura di mandata; su questa grandezza si somma algebricamente l'uscita del regolatore. In funzione del processo da controllare e dalle sue caratteristiche si dovranno ottimizzare i pesi relativi alla componente diretta ed alla componente di reazione.

 

Queste tecniche ed altre similari le ho descritte nel mio tutorial sulle regolazioni; tutorial che trovi nella sezione didattica (link anche nella mia firma) sezione elettrotecnica.

 

 

L'eventuale correzione del valore della variabile controllata, me è meglio agire sul riferimento, nel caso di un regolatore di temperatura ambiente, lo si fa non per compensare la temperatura esterna, ma per compensare l'umidità.

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Volutamente Anonimo

Conviene dichiarare di che tipo di regolazione si parla, altrimenti si rischia di usare delle logiche incoerenti con l'obiettivo.

 

Se si sta parlando di un riscaldamento ambientale, es. civile abitazione, si utilizza questa strategia per compensare la riduzione del calore radiante delle pareti.

In pratica, quando esternamente fa molto freddo, le pareti interne assumono temperature superficiali più basse, e questo influisce sulla temperatura media operante, dando una sensazione di ambiente più freddo.

Quindi, ad es., uno imposta una strategia di regolazione in maniera tale che se T.est = 10° allora T interna = 20°C e se T.est = 0 °C allora Tint = 22°C, nei valori intermeni la T.int varia linearmente.

 

In altri contesti (ambienti terziari, con presenza di pubblico) si adottano situazioni opposte, per compensare la differenza di vestizione degli individui.

 

Magari con Test = 0°C le persone tendono a vestirsi più pesantemente che non con T est. =12°C ecco che la regola di compensazione la moduli all'opposto.

 

In altri casi ancora si fa come ha detto prima Livio Orsini, ovvero si usa la T. est per anticipare la perturbazione.

 

Se invece si sta parlando di acqua, allora li il discorso varia ancora, ma molto spesso si cerca di abbassare il set per fare lavorare generatori e impianto a temperature più basse possibili quando possibile.

 

 

Insomma, prima di scrivere il Sw uno deve aver già chiaro i principi fisici che deve andare a manipolare.

 

Vale la legge Garbage in garbage out.

 

 

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Quindi, ad es., uno imposta una strategia di regolazione in maniera tale che se T.est = 10° allora T interna = 20°C e se T.est = 0 °C allora Tint = 22°C, nei valori intermeni la T.int varia linearmente.

 

Detto così non è corretto.

Faccio unesempio di quello che succederebbe con questa impostazione.

Temperatura esterna 12°C, riferimento temperatura interna 20°C, il regolatore mantiene la temperatura interna a 20°C.

La temperatura esterna scende bruscamente a10°C, se sposto il riferimento di temepratrura interna a 22°C il regolatore porterà la temperaura interna a 22°C, cosa non corretta.

Se invece uso la derivata della temperatura esterna come anticipo di regolazione, il regolatore mantiene la temperatura interna a 20°C minimizzazndo sovra e sotto elongazioni.

 

Non bisogna confondere l'azione del regolatore di temperatura con il controllo di benessere, che è tutta un'altra cosa.

 

Il regolatore di temperaura serve per mantere la temperatura al valore di consegna.

Il controllo di benessere agisce sulla sensazione di caldo e di freddo delle persone, quindi lavora su parametri quali l'umidità relativa e la velocità dell'aria,

 

Le variazioni di temperatura esterne non influiscono sul benessere se non variano i parametri del microclima interno.

I muri interni non si raffreddano se il regolatore di temperatura lavora correttamente, aumenta si la quantità di calore che viene ceduta all'esterno, da qui la ragione di dover aumentare la quantità di calore irradiato internamente aumentando, ad esempio, la temperatura degli elementi radianti.

 

Il sistema è assimilabile, ed è dimostrabile analiticamente, ad un condensatore che si scarica attraverso un resistore. La tensione di carica è la temperatura interna, la tensione a cui tende è la temperaura esterna, la resistenza di scarica dipende dalla resistenza termica delle pareti, non per niente si parla  di "legge di ohm termica".

Gli elementi radianti fanno le veci del generatore di tensione di carica del condensatore e la resistenza di carica è assimilabile alla capacità di cedere calore all'ambiente circostante.

 

Il regolatore di temperatura, se lavora in modo corretto, porta la "tensione di carica" al giiusto valore perchè le perdite siano esattamente compensate, mantenendo la tensione (temperatura ambiente) costante al valore prefissato.

 

I controlli di benessere invece lavorano con modelli complessi, che tendono conto di umidità relativa, circolazione dell'aria, parametri legati alle persone. Proprio per questa complessità i migliori controlli di benessere si basano su logiche fuzzy.

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Vi ringrazio delle risposte, riguardo al logo, come faccio ad impostare il set point SP all'interno del blocco "regolatore PI" da un blocco di riferimento esterno? Ho visto l'esempio che diceva Blackice, ma sotto al blocco regolatore PI non si apre il segno + dei parametri con ai lati dei segni neri di collegamenti, invece quando lo creo io, mi si apre tale tabella. grazie

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Perché l'esempio è fatto per uno 0BA6,clicca in basso a destra del Logosoft e cambia versione a 8 FS4,ora puoi aprire il + e abbinare il SP a quello che vuoi.

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scusa blackice, quello che mi hai detto mi è riuscito, funziona, ma non riesco a fare una cosa:

AI01 ingresso analogico di T° est

AI02 ingresso analogico di T° mandata acqua

voglio fare un regolatore PI che abbia con set point il riferimento di un blocco con uscita pari ad una operazione lineare di A01, AI02. Puoi per favore indicarmi il disegno dei componenti, grazie

 

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Devi scalare il tipo di ingresso analogico (per comodità mettiamo le PT100) e eseguire una o più operazioni matematiche (disponi soltanto di operazioni base + - * / ):

                                                                                 Cattura.PNG.998aaa2b2ddb1fbb792d5b12a606ad2e.PNG

ricorda che il LOGO non esegue calcoli in virgola mobile,altrimenti ti occorre un PLC più potente.

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Grazie della risposta, poi ci ragiono sopra. Quindi se vedo bene i blocchi, perché è da poco che studio il logo, il regolatore PI non compare, cioè non serve, giusto?

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No,ti ho fatto solo un esempio per eseguire la scalatura ingressi analogici ed eventualmente delle operazioni matematiche,poi aggiungerai il resto del circuito compreso il tuo regolatore PI.

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Volutamente Anonimo

 

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Quindi, ad es., uno imposta una strategia di regolazione in maniera tale che se T.est = 10° allora T interna = 20°C e se T.est = 0 °C allora Tint = 22°C, nei valori intermeni la T.int varia linearmente.


 

 

Detto così non è corretto.

Faccio unesempio di quello che succederebbe con questa impostazione.

Temperatura esterna 12°C, riferimento temperatura interna 20°C, il regolatore mantiene la temperatura interna a 20°C.

La temperatura esterna scende bruscamente a10°C, se sposto il riferimento di temepratrura interna a 22°C il regolatore porterà la temperaura interna a 22°C, cosa non corretta.

 

 

Salve Livio, mi permetto di dissentire.

Siamo in situazioni di regolazioni di temperatura ambiente, quindi le variazioni di temperatura sono moderatamente lente.

Lo "scende bruscamente" si traduce mediamente in qualche ora, E di questo se ne deve tenere di conto.

 

 

 

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Le variazioni di temperatura esterne non influiscono sul benessere se non variano i parametri del microclima interno.

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I muri interni non si raffreddano se il regolatore di temperatura lavora correttamente, aumenta si la quantità di calore che viene ceduta all'esterno, da qui la ragione di dover aumentare la quantità di calore irradiato internamente aumentando, ad esempio, la temperatura degli elementi radianti.

Qui Dissento.

La temperatura superficiale dei muri interni, varia al variare delle temperatura esterna, le modalità con cui varia dipendono dalla coibentazione degli stessi.

La temperatura superficiale dei muri interni influisce sul benessere.

Quindi alcune volte si utilizza la compensazione della temperatura ambiente con la Text proprio per lenire questo effetto.

 

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I controlli di benessere invece lavorano con modelli complessi, che tendono conto di umidità relativa, circolazione dell'aria, parametri legati alle persone. Proprio per questa complessità i migliori controlli di benessere si basano su logiche fuzzy.

 

Certamente, ci sono controlli più performanti, ma almeno fino a qualche anno fa, si utilizzava di compensare le temperature interne in relazione alla Text per lenire questi due effetti: o maggior/minor vestizione o maggior/minor temperatura superficiale delle pareti.

 

Saluti.

 

 
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Siamo in situazioni di regolazioni di temperatura ambiente, quindi le variazioni di temperatura sono moderatamente lente.

Lo "scende bruscamente" si traduce mediamente in qualche ora, E di questo se ne deve tenere di conto.

E' tutto un processo lento, l'unica variabile relativamente veloce è la variazione di temperatura della mandata.

Anticipare l'incremento di aumento di temepratura degli elementi radianti porta ad un leggero incremento di temperatura ambiente che viene poi compensato dalla maggior dispersione di calore verso l'esterno. A transitorio esaurito la temperatura si mantiene costante entro i limiti di isteresi del sistema. Se non si procede a questo anticipo, si inizierà ad aumentare la temperatura degli elemnti radianti, solo per effetto della dminuzione della temperatura interna. Il transitorio risulterà più lungo e si avrà una sensazione di disagio maggiore.

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La temperatura superficiale dei muri interni, varia al variare delle temperatura esterna, le modalità con cui varia dipendono dalla coibentazione degli stessi.

Assolutamente No!

  1. "le modalità con cui varia dipendono dalla coibentazione degli stessi." significa avere una maggiore o minore resistività termica, quello che viene anche definita "legge di ohm termica"
  2. Se la temperatura interna rimane costante varia solo il differenziale di temperatura tra interno ed esterno; questo fenomento causa una maggior trasmissione di calore dall'interno verso l'esterno, ma se il calore disponibile è sufficiente la temperatura del lato interno rimane invariata. Se anche si vogliono considerare le restitenze termiche differenti tra aria, superficie del muro, e laterizio, la differenza di temperatura reale tra aria e superficie del muro è insignificante.  Non bisogna confondere un'evantuale sensazione, tocco il muro e mi sembra freddo, con la temperatura misurata da uno strumento.

 

Poi dipende da dove e da come vai a misurare la temperatura interna per mantenerla costante. Spesso si confonde l'errore di misura, per un errato posizionamento del sensore e/o inesitente circolazione dell'aria con una sensazione di malessere dovuta ad una temperatura reale inferiore a quella misurata.

 

Oltre alla dimostrazione analitica, che puoi reperire anche in rete, puoi farti anche un modellino sperimentale casalingo, che può essere utile per determinare empiricamente i coefficienti di trasmissibilità del calore per diversi materiali.

 

Ma qui entriamo in un campo che esula dal tema della discussione.

 

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scusate, avevo posto male la domanda , riepilogo:

AI01 sonda T°est

AI02 sonda T° amb

AI03 sonda T° mandata acqua

 

AI03 è regolata da una uscita analogica AQ01 , comandata da una combinazione dei valori di AI01 e AI02, questo è quello che vorrei fare, cioè leggendo i valori di AI01, AI02, ottengo il valore che voglio mantenere per AI03.  Scusami Blackice, una doimanda sullo schema che mi hai dato:

I blocchi di amplificatore analogico servono perchè hai messo delle sonde PT100m giusto? L'uscita  AM  poi è necessaria perchè per avere uil collegamento completo si parte da una uscita fino all'ingresso e quindi non essendo una vera uscita fisica, si mette AM che è una uscita virtuale e da lo stesso valore dell'ingresso dopo l'amplificazione, giusto

 

 

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  • 9 months later...

Scusami livio,  

ripensavo a quello che hai detto, considerone due tipi di regolazione:

1) voglio regolare la temp ambiente con regolazione pid, a regime faccio una compensazione esterna.

uso un Plc vp116 kernel.  Come è la logica? Cioè in funzione della temp esterna calcolo la temp di mandata. Poi? A regime controllo la temp di mandata a questo set poniti? Quindi anche a regime il circuito di riscaldamento è sempre acceso , non stacca  mai, giusto? Ai 20 gradi ambiente, l’attuatore non è più comandato per regolare  la temp ambiente ma er tenere la temp di mandata calcolata dalla climatica? Fino a che temp ambiente? Perché rischio che mi salga a 21-21;5 gradi.

2) faccio una regolazione climatica , regolando la temp di mandata in funzione dell’esterna, ma con una compensazione della temp interna, cioè secondo la climatica la mandata sarebbe 50 gradi ma sono lontano dai 20 ambiente, per cui aumento la temp di mandata di tot gradi per ogni grado di differenza tra Tamb e 20. Giusto? E come se creassi una banda attorno ai 20 gradi ambiente, se la temp amb è fuori a banda, seguo la compensazione interna , altrimenti no. 

Chiedo, il secondo sistema penso sia usato negli impianti più lenti, con più inerzia, come pannelli radianti o anche radiatori, o dove l’inerzia dell’edificio è minore di quella dell’impianto, per esempio forti sup vetrate, ecc. 

Ho detto bene? Puoi chiarirmi il pr8mo punto è se hai una formulazione di compensazione nei due punti? 

Grazie

 

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A parte i mesi di tempo intercorsi (quasi un anno), per cui dovrei fare mente locale ed andare a ricostruirmi tutti i ragionamenti, io sono un esperto di controlli e regolazioni ma ho pochissime conoscenze di climatizzazione.

Per dare risposte serie alle tue domande è necessaria una conoscienza di impianti di climatizzazione che io non ho.

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