Regolazione di portata in un condotto

[dadoverga]

Buongiorno a tutti,

 

premetto che provengo dal mondo dell'automazione industriale: lavoravo in una ditta che produce macchine speciali per il packaging e quindi gli argomenti trattati erano posizionamenti, assi un camma elettronica, master virtuali, robotica, ciclici a camme......

Ora mi sono calato in una nuova realtà: quella dell'automazione di processo.

Devo realizzare un progetto per la regolazione di portata in un canale; il sistema è composto da un misuratore di portata a valle di una paratoia motorizzata.

Sia il misuratore di portata che la paratoia forniscono al PLC (S7 1200) un feedback in corrente (4..20mA) che rispettivamente indicano il valore di portata e la posizione della paratoia.

Pensavo di risolvere il problema con una regolazione PID (o meglio PI) ma, una volta in campo, ho scoperto che la mia paratoia può essere comandata solo tramite un comando digitale di apertura ed uno di chiusura.

 

La mia prima domanda è: è corretta l'ipotesi che ho fatto inizialmente di utilizzare un regolatore PID?

 

Altra domanda: il cliente sarebbe disposto a valutare la sostituzione dell'attuatore con uno provvisto di unità di comando analogica che mi permetterebbe di utilizzare l'oggetto tecnologico PID_COMPACT nativo di Siemens; voi cosa mi suggerireste?

 

Grazie 

Modificato: 23 dicembre 2020 da dadoverga

[max.riservo]

Presumo tu abbia un misuratore di livello (portata) in canale aperto con tecnologia ad ultrasuoni (o radar), quindi la tua prima preoccupazione è accertarti che la misura di portata/livello sia stabile. Quello che disturba quel tipo di misura sono gli ostacoli che si frappongono tra il sensore e il fluido (schiuma / foglie / condensa sotto il sensore) quindi, ti consiglio di smorzare l'uscita analogica dello strumento (o rallentare l'ingresso analogico del PLC).

Come hai già individuato si tratta di un processo comunque abbastanza lento quindi a livello di regolazione è sufficiente un regolatore PI. Però se la tua paratoia è solamente ON/OFF non ha molto senso implementare un PI(D). Non conosco l'escursione della paratoia ma presumo che sia di alcune decine di centimetri, considera quindi che il tempo di apertura/chiusura può tranquillamente essere nell'ordine delle decine (centinaia) di secondi. Con paratoia ON/OFF potrebbe avere più senso ragionare sulla portata cumulata (portata totalizzata -> tramite integrazione del 4-20 mA oppure tramite uscita impulsiva dal misuratore di portata) considerando una regolazione ON/OFF basata su un setpoint di portata espresso in m3 (invece che in m3/h). Al superamento del setpoint chiudi la paratoia, dopo un certo tempo (da valutare quanto lungo), riapri la paratoia e così via.

Nel caso riuscissi a far sostituire l'attuatore della paratoia con uno analogico considera che anche questo genere di attuatori (in realta la lentezza è data dalla parte meccanica) hanno una risposta molto lenta (alcuni mm/s) quindi il tuo regolatore avrà comunque tempi 'lunghi'.

A prescindere dal tipo di regolazione occorre anche verificare se esistono dei limiti allo scarico (i.e. max m3/h, tot m3 all'ora, tot m3 al giorno) che possono influire anche sulla regolazione stessa.

[Livio Orsini]

2 ore fa, dadoverga ha scritto:

che rispettivamente indicano il valore di portata e la posizione della paratoia.

 

2 ore fa, dadoverga ha scritto:

ho scoperto che la mia paratoia può essere comandata solo tramite un comando digitale di apertura ed uno di chiusura.

 

Dato che conosci la posizione della paratoia, anche se il comando è on-off, puoi anche regolare la posizione. Non dai alcuna indicazione sul tipo di azionamento della paratoia quindi si va per supposizione. Supponendo che sia azionata da un MAT, se lo comandi tramite SSR è abbastanza agevole realizzare un posizionamento con tecnica di burst. Suppongo anche che ci sia un discreto rapporto di riduzione a valle del motore.

Conoscendo:

1. Il tempo necessario per l'scursione da paratia completamente chiusa a paratia completamente aperta
2. Variaziane di portata in funzione di "x" di variazione di apertura

Risulta abbastanza agevole farsi un regolatore PI(D). Ritengo però che sia necessario scirversi una funzione dedicata e non usare la funzione di libreria.

 

Altro modo, che a mio parere è anche più indicato, è lavorare solo di azione diretta per approssimazioni suiccessive, dato che tutto il sitema è comunque lento e non può pretendere elevate precisioni.

[acquaman]

Per regolare la tua paratoia, devo usare il blocco PID 3 step, questo blocco gestisce dispositivi con i 2 comandi on off.