Pid Di Regolazione Pressione Aspirazione

[miacrer]

Salve a tutti,

più che un problema da risolvere a me sembra di voler aprire più un tavolo di discussione su di una cosa che mi sto occupando.

Faccio una debita premessa: da poco mi sono stati affidati anche compiti di programmazione PLC avendo prima più compiti legati a progettazione BT e logica cablata. Ho comunque sempre "smanettato" (brutto ma non mi viene un termine migliore in questo momento) sui PLC con vari programmi su macchine industriali.

Adesso però mi sono trovato a dover implementare un controllo su una valvola regolatrice basato sul valore di pressione di aspirazione.

In pratica esiste una pompa che non essendo dotata di inverter viene avviata e si porta sempre a regime, a valle di tale pompa vi è montata una valvola regolatrice con un ingresso per il riferimento di posizione 4-20mA che deve mantenere, aprendosi o chiudendosi, un valore di setpoint per la pressione di aspirazione (sembra scontato, se il valore di pressione di aspirazione è maggiore del setpoint la valvola deve tendere ad aprirsi, viceversa a chiudersi).

Con questi elementi utilizzando una CPU Rockwell Compact Logix L32E la prima idea e forse la più immediata che mi è venuta in mente è stata quella di utilizzare una funzione per un controllo PID, la funzione PIDE implementata in RSLogix5000.

C'è da dire che non ho avuto ancora a che fare con tali funzioni PID implementate nei PLC, ne tantomeno con questa PIDE. Però studiandola un pò e navigando tra i numerosi documenti in rete sono riuscito a entrare nell'argomento (almeno spero).

Tale stazione è una stazione di rilancio, per cui vi è un'altra stazione a valle che pompa verso quest'ultima.

All'avvio del sistema quindi la pressione di aspirazione e 3-3,5 volte quella impostata come setopoint, la valvola regolatrice resta chiusa per un certo tempo e la pompa va a regime, passato tale tempo la valvola comincia ad aprirsi attraverso una rampa che porta il segnale di regolazione dell'apertura da 4-20mA, in contemporanea la funzione PIDE comincia a lavorare in modo tale che più la rampa apre la valvola più scende la pressione in apirazione e più il PID tende a chiudere la valvola. A tal proposito faccio un controllo su entrambe i segnali (rampa e uscita del PID) il minore viene passato sull'uscita 4-20mA verso la valvola regolaltrice. Per cui ad un certo punto (specificamente quando il segnale rampa risulta maggiore del segnale di uscita della funzione PIDE) il controllo PID prende in mano la situazione e apre o chiude la valvola in modo da mantenere la pressione di setpoint.

Ora lavorando sulla funzione PIDE, io l'ho inserita in un Task Periodico con periodo di 150ms e ho inserito come costante proporzionale il valore 2.88; come costante integrale 44.9 [1/min] e come costante derivativa 0.012 [min].

Però essendo che l'impianto pare semplice ma per poterlo avviare ci sono delle operazioni di coordinazione con l'impianto di pompaggio a valle abbastanza complesse non ho potuto nè aiutarmi con la funzione autotune presente nella funzione PIDE nè poter magari utilizzare le regole di Ziegler per potermi ricavare in modo empirico le costanti. Per cui quelle che io ho inserito sono frutto un pò di manualistica rockwell e un pò di ragionamenti.

La cosa che mi è accaduta poi è questa: avviando la pompa dopo un certo tempo si è avviata la rampa di apertura della valvola, una volta che il controllo è passato in mano al PID (che partiva da un valore di uscita massimo del 100% essendo la pressione di aspirazione in partenza 3-3,5 volte quella di setpoint del PID), questo mi chiude tutta la valvola in poco tempo ma il valore di pressione in aspirazione non risale più! Al chè ho convenuto che probabilmente la valvola si era rotta, appoggiata questa mia tesi da fatto che con la valvola tutta chiusa la pressione in aspirazione continuava a scendere, tenendo conto comunque dell'azione della pompa, e che la pressione di mandata aumentava di parecchio (circa 15 bar).

C'è effettivamente la possibilità che la valvola regolatrice si sia rotta?

Soprattutto visto che i parametri del PID non sono frutto di un metodo valido avreste qualche suggerimento in proposito?

Magari partendo dai paramentri da me individuati e agendo su di essi in che modo posso rendere il sistema più pronto in modo tale da far avvenire prima il "passaggio di consegna" tra rampa di apertura e funzione PIDE?

Spero nella mia confusione di essere stato chiaro.

Grazie anticipatamente per l'attenzione.

[Adelino Rossi]

Spero nella mia confusione di essere stato chiaro

in effetti non sei stato chiaro. in piccolo disegno p&i con indicate le apparecchiature avrebbe reso più comprensibile la situazione, più di molte parole.

vi appare confusione tra monte e valle

Tale stazione è una stazione di rilancio, per cui vi è un'altra stazione a valle che pompa verso quest'ultima

per pompare verso quest'ultima la stazione dovrebbe essere a monte e non avalle.

e improbabile far funzionare una regolazione di pressione a valle con set preso a monte di una pompa a giri costanti.

a cosa serve mantenere costante la pressione di aspirazione di una pompa agendo sulla mandata della medesima?

[Beatrice_Ru]

La cosa che mi è accaduta poi è questa: avviando la pompa dopo un certo tempo si è avviata la rampa di apertura della valvola, una volta che il controllo è passato in mano al PID (che partiva da un valore di uscita massimo del 100% essendo la pressione di aspirazione in partenza 3-3,5 volte quella di setpoint del PID), questo mi chiude tutta la valvola in poco tempo ma il valore di pressione in aspirazione non risale più!

Ciao "miacrer" ho evidenziato queste tue ultime frasi, perchè mi sembra di intuire che la

valvola risponde ai comandi di apertura (Rampa iniziale di apertura).

Poi mi sembra di capire che il PID prende il controllo e comanda il Riferimento della valvola in chiusura.

(Ma senti, tu vedi chiudersi la Valvola oppure no ?).

Se la valvola si chiude forse è la pompa che ha dei problemi !

Io a fiuto vedo che hai messo un valore di Integrale esagerato (integrale 44.9 [1/min])

Normalmente la Pressione è una grandezza che viene dettata istantaneamente dal variare dell' Attuatore

(valvola), perciò mi sembra che devi agire molto rapidamente con il valore Proporzionale, e invece ridurre il fattore correttivo dell' integrale.

Potrebbe essere utile la parte derivativa, ma devi fare delle prove.

Normalmente per passare il più velocemente al valore corretto di regolazione, dovresti

ricavarti la curva di risposta [Valore di apertura valvola (%) e il suo corrispondente

valore di pressione (bar)]

In questo modo se il Carico a vale della tua pompa è costante, potresti applicare immediatamente

alla valvola il Corretto valore di Apertura, e poi dopo un certo tempo di stabilizzazione, inserire in somma

la regolazione PID.

Oltro metodo :

Potresti anche usare la sola Regolazione PiD, ma compensare l' uscita PiD con Inerzia barometrica del siistema.

In soldoni sottrai nell'anello di confronto (SetPoint-FeedBack) il valore "dell' inerzia Barometrica", questa inerzia, non è altro che un feedforward che va a ridurre anticipatamente la sovrarichiesta di apertura della

tua valvola.

per calcolare questa inerzia devi rilevare la variazione istantanea del feedback di pressione

(Derivata sul FeedBack) in questo modo, vedi come risponde il sistema, infatti il valore di variazione

della pressione ti indica se il sistema è più o meno pronto.

Bene ora integra questo valore e ottieni inerzia che in sistema ha raggiunto.

Ovviamente devi pesare opportunamente sia in valore di derivata che di Integrazione.

In questo modo il sistema PiD+Inertial_Compensation apre immediatamente la valvola, e prontamente

controlla la risposta istantanea del sistema, e va a chiudere la valvola molto prima

che tu possa superare il tuo SetPoint.

Aggiusta opportunamente il Valori el PID e regola la compensazione inerziale di Derivazione e di Integrazione.

Questo metodo di compensazione è quello che una persona umana, attuerebbe se vede che il sistema

gli sfugge dal controllo. Infatti ancora prima di vedere di essere fuori controllo agisce prontamente.

Ciao e buon lavoro.

Comunque non mi sembra che la valvola sia rotta.

Modificato: 13 ottobre 2009 da Beatrice_Ru

[miacrer]

Beatrice sei stata molto esustiva.

La valvola regolatrice si chiude effettivamente tutte l'ho vista con i miei occhi.

Anche io avevo pensato a ricavare in qualche modo la curva di risposta, ma per vari intoppi legati alla morfologia dell'impianto nè sono stato capace di farmela fornire nè di ricavarla.

Mi piacerebbe approfondire però la soluzione che comprende il feedforward, anche perchè non essendo io esperto di PID vorrei ovviare a quante più lacune possibili.

Se non ho capito male...devo tener conto di tale FeedForward nella funzione PIDE che non è una costante durante il processo ma è una variabile. Variabile appunto con il riferimento in ingresso che è la pressione di aspirazione.

Comunque la soluzione della rampa iniziale è pensato in modo da far aprire la valvola inizialmente anche se in modo relativamente lento per poter far diminuire gradualmente la pressione di aspirazione e per far entrare in gioco la funzione PIDE. Se ora variando i valori PID aumentando la constante proporzionale e diminuedo quella integrale (in modo opportuno ovviamente) posso fare in modo che il PID reagisca in maniera più pronta.

P.S.:Hai ragione in quel pensiero ho confuso valle con monte.

[Adelino Rossi]

e improbabile far funzionare una regolazione di pressione a valle con set preso a monte di una pompa a giri costanti.

non hai risposto però a questo quesito.

beatrice_ru

Normalmente la Pressione è una grandezza che viene dettata istantaneamente dal variare dell' Attuatore

questo assunto a mio parere e normalmente corretto se si regola una pressione di mandata con set sulla mandata.

se invece si prende il set a monte della pompa, pressione di aspirazione, si è legati al funzionamento della pompa, ameno che non si continui a fare confusione sui punti di presa delle misure, vedi mancanza di un disegno minimale.

[Beatrice_Ru]

Molto probabilmente "Miacrer" per "Presione di aspirazione" intende forse dire

la Pressione della mandata della pompa.

P.S.:Hai ragione in quel pensiero ho confuso valle con monte.

Altrimenti bisognerebbe dire Depressione creata dalla pompa nell' aspirazione.

[gfpengineering]

Correto quanto sopra citato, ma bisogna avere delle buone basi del significato PID e anche ncontroreazione di feed forward,

altrimenti si rischia di fare dei grossi danni e a lungo dannegiare le parti connesse, tipo pompa, ecc. .,

ovviamnete non avendo sottomano P&D ed elaborati non ho elemnti per aiutarti, certamente un piccolo inverter di nuova concezione di darebbe un ottimo risultato, nelle mie applicazioni non[manca mai e mi ripaga nel tempo.

Rammneta che nelle regolazioni di pressioni i derivativo è molto pericolo se usato male.

[Livio Orsini]

Rammneta che nelle regolazioni di pressioni i derivativo è molto pericolo se usato male.

Lo è in tutte le regolazioni ad anello chiuso, specie se si usa la derivata sull'errore; meglio usare un anticipo sulla reazione.

[miacrer]

Salve...scusate il ritardo nella risposta ma non ho avuto tempo...

Comunque per pressione di aspirazione intendo pressione in aspirazione...ovvero pressione con punto di misura disposto A MONTE (PRIMA) della pompa...per cui più tendo a chiudere la valvola più aumento la pressione di aspirazione, più apro la valvola più diminuisco la pressione di aspirazione. Altrimenti se avessi avuto regolare con la pressione di mandata (punto di misura a valle della pompa) avrei dovuto agire in modo inverso (più apro la valvola più aumento la pressione di mandata, più chiudo la valvola più diminuisco la pressione di mandata).

Il sistema sta tutto nel trovare il giusto equilibrio basandosi sul valore di setpoint di pressione di aspirazione.

[Beatrice_Ru]

Ma non so, non capisco bene come è fatto il tuo sistema.

Il sensore di Pressione è posto sull' aspirazione, quindi se la pompa aspira deva per forza creare una depressione relativa. (valore di pressione Negativo)

Tu hai detto che la valvola e a monte della pompa (Vero o falso ?)

Quindi non mi torna questa cosa qua:

per cui più tendo a chiudere la valvola più aumento la pressione di aspirazione, più apro la valvola più diminuisco la pressione di aspirazione

Io invece credo che sia così :

Tu apri la valvola e la depressione aumenta, perchè consenti alla pompa di aspirare di più.

Mentre se la chiudi la mandata diminuisce e quindi anche l'aspirazione si riduce (o Sbaglio ?).

Comunque e solo questione di capirsi. Magari intendiamo la stessa cosa ma diciamo due cose diverse.

[miacrer]

A me pare che diciamo la stessa cosa effettivamente in forme differenti.

Comunque confermo il fatto che la pompa è a monte della valvola regolatrice.