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LS82

Gestione con PLC di una Unita Trattamento Aria

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LS82

Buonasera a tutti,

dovrei realizzare un controllo (PID) di una Unità di Trattamento Aria costituita da:

Sonda di temperatura, sonda di umidità, batteria caldo gestita da valvola modulante, batteria freddo gestita da valvola modulante, umidificatore gestito da valvola modulante.

 

Da quello che ho potuto estrapolare dalla rete, il controllo di temperatura agisce sia su valvola del caldo che del freddo.

Il controllo di umidità agisce sia su valvola dell' umidificatore che su valvola del freddo.

 

I miei dubbi sono i seguenti:

- Quanti PID è più indicato utilizzare per il controllo di temperatura?

Avrei pensato ad un solo PID che lavora ad esempio da -100 a +100 (valori negativi vuol dire che devo raffreddare; valori positivi che devo riscaldare) con gestione della banda morta per evitare la sovrapposizione delle due azioni. Supponiamo che raggiungo il mio setpoint con una apertura della valvola del caldo a 45%. Se ad un certo punto ho bisogno di raffreddare poiché la temperatura rilevata è salita rispetto al setpoint (più eventualmente un banda morta), come è meglio che agisca il controllo? Nel caso che ho appena descritto inizio a chiudere la valvola del caldo per poi procedere all'apertura della valvola del freddo nel momento in cui il PID va in negativo (meno la banda morta) fino al raggiungimento del setpoint.

Nel caso di utilizzo di due PID (uno diretto e l'altro inverso) ognuno va ad agire contemporaneamente sulle due valvole. Questo è corretto oppure potrei osservare un effetto pendolamento dovuto al fatto della doppia azione su due elementi di controllo distinti?

 

 

Per quanto riguarda il controllo di umidità, esso agisce sia sull'umidificatore che sulla valvola del freddo. Stessa domanda, come è meglio realizzare il controllo?

Ad esempio dovendo deumidificare devo agire sull'apertura della valvola del freddo. Supponiamo che riesco a raggiungere il setpoint di umidità con una certa apertura della valvola del freddo. Se poi ho necessità di umidificare, come è meglio agire? Ridurre l'apertura della valvola del freddo fino al limite imposto su di essa dal controllo di temperatura oppure agire subito sulla valvola di umidificazione senza andare ad agire su quella del freddo?

 

Non essendo esperto in questa tipologia di impianti vi chiedo se potete darmi delle indicazioni al fine di imboccare la via migliore.

 

Grazie a tutti

Lorenzo

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Livio Orsini

hai aperto 4 discussioni su questo argomento creando una gran confusione. Continua solo con questa senza aprirne altre.

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rguaresc

Il controllo dell'umidita' e quello della temperatura sono interdipendenti

 

In prima battuta ipotizza di non controllare l'umidita'; dovresti governare semplicemente le due valvole del freddo / caldo per ottenere la temperatura del set, con uno o due PID,  se sono due puoi meglio parametrizzarli in modo indipendente, le azioni della battteria calda e di quella fredda non sono identiche. Lo stesso per l'umidifazione, l'incremento ha effetto rapido, mentre la deumidificazione e' piu' ingarbugliata.

 

Se l'umidita' relativa risulta sotto il set dovrai umidificare con un PID   di umidificazione, questo fara' anche abbassare la temperatura e il PID di temperatura corregggera'

 

Se, invece l'umidita' relativa risulta alta il PID di umidita' dovra aprire progressivamente la valvola del freddo per far condensare l'umidita', poi la correzione del PID di temperatura alzando i gradi abbassera l'umidita' relativa

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DavidOne71

- la valvola del caldo lavorerà tra 0 e 100% quando la temperatura rilevata sarà inferiore al setpoint di temperatura stabilito

- la valvola del freddo lavorerà tra 0 e 100% quando la temperatura rilevata sarà superiore al setpoint di temperatura stabilito e/o quando l'umidità sarà superiore al setpoint di umidità stabilito

- la valvola dell'umidificatore lavorerà tra 0 e 100% quando l'umidità rilevata sarà inferiore al setpoint di umidità stabilito

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LS82

Per il controllo di temperatura lavorando con due PID (uno diretto e l'atro inverso) essi devono lavorare contemporaneamente?

 

Una volta raggiunto il setpoint con gestione della banda morta, dai grafici che ho trovato in rete, sembra che le due valvole caldo e freddo non devono più regolare (intendo che devono essere allo 0%). Poi ad esempio se devo riscaldare regolo soltanto il caldo e se devo raffreddare soltanto il freddo.

 

Esempio:

Supponiamo che devo riscaldare, quindi aprirò il caldo ad una certa %, fino al raggiungimento del setpoint. Il PID una volta raggiunto il setpoint lascerebbe la % della valvola al valore necessario. Sembra invece dalla immagine allegata che una volta che ho raggiunto il setpoint sia meglio richiudere subito la valvola del caldo.

 

Cosa è meglio fare?

 

Temp_control.png

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Livio Orsini
2 minuti fa, LS82 scrisse:

Per il controllo di temperatura lavorando con due PID (uno diretto e l'atro inverso) essi devono lavorare contemporaneamente?

 

No son tutti e due diretti è l'azione che è inversa.

Però dovresti farti un regolatore che sta sopra i 3 PID (2 per caldo e freddo ed uno per l'umidità). Questo regolatore attiva o il PI di riscaldo oppure quello di rinfresco in funzione dello scostamento della temperatura reale dal valore di consegna.

Inoltre quando avora l'umidificazione dovrebbe anticipare l'azione su quello del riscaldamento, così come ha spiegato correttamente Rguaresc

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LS82

Livio,

supponiamo che devo riscaldare e quindi entrerà in funzione il regolatore di riscaldo che agisce soltanto sulla valvola del caldo.

Nel momento in cui agisce il riscaldo la valvola del freddo dovrà già essere chiusa? Oppure quella rimane all'ultimo valore calcolato dal PID di raffrescamento?

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LS82

... vi chiedo questo poiché per la regolazione di temperatura a PID separato per valvola del caldo e valvola del freddo, non riesco a capire bene come debbano agire. Se riscaldo non raffreddo e questo è ok, ma se ad esempio avevo la situazione in cui ho raggiunto il mio setpoint con una valvola del caldo al 35% e poi devo raffreddare, allora agirà il PID di raffrescamento che va ad agire soltanto sulla valvola del freddo. E la valvola del caldo che fa? Rimane al valore di 35% oppure la devo riportare a 0% appena ho raggiunto il mio setpoint.

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Livio Orsini
1 ora fa, LS82 scrisse:

Nel momento in cui agisce il riscaldo la valvola del freddo dovrà già essere chiusa?

 

Certo.

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LS82

Quindi questo implica che a setpoint le valvole devono essere chiuse entrambe?

Non conosco bene la dinamica di queste UTA, ma se fosse così allora il tipo di controllo non è propriamente un PID, dato che per soddisfare il setpoint non è detto che la valvola del caldo o freddo siano a 0%, ma magari ho la situazione di valvola caldo aperta al 25% per garantire il setpoint.

Quindi se ad un certo punto dovessi raffreddare, dovrei prima far chiudere totalmente ( istantanemante o con una certa rampa?) la valvola del caldo e poi iniziare ad aprire quella del freddo?

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Livio Orsini

Se devi raffreddare il riscaldo è chiuso ed il rinfresco sarà aperto, viceversa quando riscaldi.

Se l'errore è compreso nella banda morta la configurazione rimarrà come l'ha lasciata il regolatore

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LS82

Ok Livio. Dunque ricapitolando se devo riscaldare fintanto che la temperatura decrementa allora andrò ad agire sull'apertura della valvola del caldo; al contrario man mano che la temperatura si riavvicina al setpoint desiderato allora la valvola del caldo si chiuderà fino ad essere chiusa nell'intorno del setpoint. Idem immagino con quella del freddo. Corretto?

 

Detto questo per il controllo di umidità se devo umidificare agirò sulla valvola dell'umidificatore.

Se dovessi invece deumidificare allora dovrei agire su quella del freddo. Come gestiresti la doppia azione su questa valvola? Essa viene regolata sia dal controllo di temperatura che umidità. C'è una sorta di priorità?

Grazie ancora...

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Livio Orsini
4 minuti fa, LS82 scrisse:

 al contrario man mano che la temperatura si riavvicina al setpoint desiderato allora la valvola del caldo si chiuderà fino ad essere chiusa nell'intorno del setpoint.

 

Non è detto. Anzi è probabile che debba rimanere aperta.

 

Forse non conosci bene come funziona un regolatore PID; potresti leggerti il mio tutorial sulle regolazioni, lo trovi nella sezione didattica di elettrotecnica.

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LS82

Livio, ti ringrazio per l'indicazione del manuale, ma ho già utilizzato questa tipologia di regolazione e ne conosco il suo funzionamento.

 

Sono pienamente d'accordo con te sul fatto che a setpoint non è detto che la valvola debba essere chiusa.

 

Quello che ho capito dalle tue parole: "Se devi raffreddare il riscaldo è chiuso ed il rinfresco sarà aperto, viceversa quando riscaldi. " mi torno, ma quello che ho chiesto è come avviene il passaggio in queste CTA tra riscaldamento e raffreddamento e viceversa.

 

CASO PRATICO:

Devo riscaldare. il regolatore inizierà ad aprire la valvola del caldo fino a riportare la temperatura al valore di setpoint. Questo avviene con un valore di apertura del caldo ad esempio del 30%. Termina la fase di riscaldamento, ma la valvola del caldo è al 30%.

 

Successivamente ad esempio dovrò raffreddare. Quindi ho una fase di raffreddamento, ma la valvola del caldo è al 30%. Come deve lavorare il controllo in questo caso? Da quello che mi hai indicato posso aprire il freddo solo se il caldo è chiuso. Come avviene la chiusura del caldo prima che possa aprire il freddo?

 

Grazie ancora

Ciao

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Livio Orsini
7 minuti fa, LS82 scrisse:

Successivamente ad esempio dovrò raffreddare. Quindi ho una fase di raffreddamento, ma la valvola del caldo è al 30%.

 

Il regolatore PI del caldo porta alla chiusura della valvola; il regolatore che sta sopra, verificando che l'errore è ancora maggiore della banda morta, abiliterà il PI del raffreddamento.

Ricorda quanto ho scritto in precednza:

5 ore fa, Livio Orsini scrisse:

Però dovresti farti un regolatore che sta sopra i 3 PID (2 per caldo e freddo ed uno per l'umidità). Questo regolatore attiva o il PI di riscaldo oppure quello di rinfresco in funzione dello scostamento della temperatura reale dal valore di consegna.

 

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LS82

Ok, quindi potrei avere un minimo di contemporaneità dell'azione caldo e freddo? 

Questa è data dal tempo necessario affinché il regolatore del caldo porti a zero la valvola del caldo, ma allo stesso tempo dovendo raffreddare avrei anche un'apertura in corso del freddo.

Questa eventuale sovrapposizione a livello di processo causa grossi problemi?

 

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DavidOne71

è molto semplice.

ammettiamo di dover mantenere la temperatura in un locale, tra i 20°C e 24°C (banda morta di 4°C).

Si ha una sonda che controlla la temperatura e invia l'informazione al controllore che comanderà le valvole.

Il ragionamento da fare è questo:

- Il sensore rileva una temperatura di 30°C, cosa fa il controllore? Apre la valvola del freddo fino a quando il valore di temperatura rilevato non scende sotto i 24°C. (tiene chiusa la valvola del caldo perchè la temperatura supera i 20°C)

- Il sensore rileva una temperatura di 25°C, cosa fa il controllore? Apre la valvola del freddo fino a quando il valore di temperatura rilevato non scende sotto i 24°C. (tiene chiusa la valvola del caldo perchè la temperatura supera i 20°C)

- Il sensore rileva una temperatura di 23,9°C°C, cosa fa il controllore? Chiude la valvola del freddo. (tiene chiusa la valvola del caldo perchè la temperatura supera i 20°C)

- Il sensore rileva una temperatura di 22°C, cosa fa il controllore? Chiude la valvola del freddo. (tiene chiusa la valvola del caldo perchè la temperatura supera i 20°C)

- Il sensore rileva una temperatura di 18°C, cosa fa il controllore? Chiude la valvola del freddo e apre la valvola del caldo

- Il sensore rileva una temperatura di 19°C, cosa fa il controllore? Chiude la valvola del freddo e apre la valvola del caldo

- Il sensore rileva una temperatura di 21°C, cosa fa il controllore? Chiude la valvola del freddo e chiude la valvola del caldo

 

Con il controllo dell'umidità, il discorso si complica perchè potresti avere sia la valvola del caldo e del freddo aperta.

 

Le percentuali di apertura delle valvole dipendono da quanto è l'errore, e il pid cercherà di azzerare

 

Spero di non averti incasinato la vita

 

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LS82

Ciao Davide,

quello che mi hai descritto te è quello che ho trovato sia qui sulle varie discussioni che su alcuni manuali in rete.

Diciamo che differisce da quello che mi ha detto Livio questo pomeriggio, poiché nel tuo ragionamento si evince che le due valvole all'interno della banda morta devono essere chiuse entrambe, mentre nell'approccio descritto sopra potrebbe non essere vero che nell'intorno del setpoint le valvole debbano essere obbligatoriamente chiuse.

 

Non so che esperienza hai con le CTA. Per me è la prima volta quindi diciamo che sarebbe stato forse più indicato aver avuto indicazioni il più possibile concordi tra di loro.

Grazie mille per la tua risposta.

Ciao 

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DavidOne71

Livio a detto la stessa cosa se non ho capito male

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Livio Orsini
15 ore fa, LS82 scrisse:

Ok, quindi potrei avere un minimo di contemporaneità dell'azione caldo e freddo? 

 

Assolutamente no.

Se non ci fosse un problema di parametrizzazione differente potresti usare un unico regolatore PID che regola sia la valvola del caldo che quella del freddo. Se la temperatura è maggiore del valore di consegna, il regolatore chiude tutta la valvola del riscaldamento poi, se non c'è ancora parità di valore, l'uscita del regolatore diventa negativa. Inviando il valore negativo, invertito di segno, alla valvola del raffresco si ha l'azione correttiva.

Purtroppo difficilmente, a meno di rallentare molto l'azione i parametri del riscaldamento e del raffrescamento cioncidono.Per questo motivo si tende a fare un regolatore principale che attiva uno o l0'altro dei 2 regolatori specialistici.

 

Se vogliamo essere precisi, i moderni regolatori di clima non sono dei PID, ma sono regolatori specialistici che tengono conto delle varie componenti: temperatura, umidità, velocità dell'aria, etc.

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DavidOne71

Pensa al termostato della caldaia  di casa tua che è impostato a 20°C. Se ci sono 22° secondo te la caldaia funziona? Pensa anche che in quel momento accendi il condizionatore in modalità freddo ed è impostato a 24°. Secondo te il compressore va in moto?

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LS82

L'esempio della caldaia di casa è molto chiaro. Ma questa non è una regolazione PID, ma ON-OFF.

 

Pensa al regolatore di velocità che hai sulla macchina. Se imposti in autostrada la velocità a 130 Km/h, il PID regolerà la farfalla per seguire la velocità impostata. Quindi quando in banda sicuramente la percentuale di apertura della farfalla non sarà 0%.

Come ho detto sopra, non avendo mai avuto a che fare con questi sistemi CTA, non né conosco bene la dinamica, ma mi immagino che se ad esempio ho necessità di tenere la valvola del caldo aperta ad un certo valore per mantenere la temperatura, questa resterà a quel valore fintanto che sono in banda e non dovrà obbligatoriamente chiudere.

 

Poi, come dicevo, non essendo pratico di questi sistemi, magari è più giusto fare come ha detto DavidOne71.

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DavidOne71

questo esempio era per capire meglio il discorso della contemporaneetà.

Non puoi scaldare e allo stesso tempo raffreddare come non puoi accellerare allo stesso tempo frenare.

Certo che è possibile, ma vuol dire che il sistema non funziona o hai dei parametri non corretti.

 

Il pid è più complesso del semplice proporzionale come appunto il termostato della caldaia.

Faccio un esempio concreto:

Ammettiamo che il termostato sia impostato a 20° e la temperatura sia di 18. Ammettiamo anche che fuori ci sia una temperatura di -10°. La caldaia ci metterà molto tempo in più a portare la temperatura al di sopra di 20° con temperatura esterna di -10° rispetto a una temperatura di +10°.

Una volta raggiunto il set point (20°), il termostato ferma la caldaia.

Un controllore pid no, potrebbe impiegarci molto più tempo a chiudere una valvola e si vedrà che la temperatura sale sopra i 20°, ad esempio 20,2, è probabile che rimarrà aperta quel tanto che basta per mantenere la temperatura attorno ai 20°

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LS82

Ok capito.

 

Come gestiresti l'azione congiunta che potrei avere sulla batteria del freddo? Dato che penso che su di essa agisca sia il controllo di temperatura per raffreddare che quello di umidità per deumidificare?

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Livio Orsini
1 ora fa, LS82 scrisse:

Dato che penso che su di essa agisca sia il controllo di temperatura per raffreddare che quello di umidità per deumidificare?

 

Te lo sto spiegando dall'inizio: devi avre un regolatore che gestisce i 3 PID.

Oppure, come si fa in questi controlli, un regolatore apposito di temperatura e umidità.

Certo che tutto questo è un po' difficile farlo solo con i PID di libreria.

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Guest
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