Gestione Livello/Temperatura Liquido

[ittarus]

Salve a tutti,

premetto che ho una specializzazione in automazione industriale (grazie alla scuola) ma che non ho mai lavorato praticamente sul campo.

Sono stato da poco assunto e per tenermi il posto di lavoro devo presentare entro due settimane un progetto riguardante la gestione di un pozzo contenente h2o.

Il programma da realizzare è abbastanza semplice poichè tiene in considerazione solo il livello e la temperatura del liquido azionando delle pompe trifase per il riempimento/ricircolo.

Avendo una leggera infarinatura ho già creato un piccolo programma in ladder tramite le memorie degli stati (la scuola mi insegnò a fare così) e vorrei provarlo tramite un simulatore per verificare il corretto funzionamento (ho già preso AW sys ma non riesco ad utilizzarlo).

Inoltre il progetto prevede un preventivo quindi dovrò indicare quale Plc utilizzerò.

Vorrei che mi aiutaste a :

-verificare il corretto funzionamento del programma da me fatto e magari con il vostro aiuto migliorarlo (non so come far regolare la temperatura min e max per esempio direttamente dal plc, per ora ho solo considerato un input come semplice contatto)

-testarlo tramite qualche simulatore

-scegliere il plc da utilizzare.

Non ho a disposizione nessun programma al momento (step 7) poichè non vorrei far spendere soldi alla ditta senza poi portare a termine il lavoro.

Grazie mille per il vostro aiuto

[gpp1969]

Ciao, se spieghi bene cosa devi fare........qualcuno ti aiuta.

[ittarus]

Il plc dovrà gestire una vasca di contenimento (diverse tonnellate di acqua) sia per quanto riguarda la temperatura (non dovrà superare i 40 gradi) sia per quanto concerne il livello (approssivazione di circa 40cm).

Quando la temperatura arriverà in prossimotà dei 40 gradi il plc dovrà azionare delle pompe sincrone trifase, che creeranno un ricircolo di acqua che farà diminuire la temperatura.

Quando il livello scenderà ci sarà una situazione analoga. Lo stesso per un eventuale sovrapieno.

Qualora le due pompe principali dovessero andare in avaria il plc dovrà azionare un elettrovalvola ed azionare delle pompe affinchè il circuito raggiunga la giusta pressione.

Le pompe da avviare di volta in volta dovranno essere alternate per un consumo il più equilibrato possibile (con un semplice conta avvii)..

Se possibile sarebbe utile tramite l'ausilio di un display visionare il livello della vasca, la temperatura e poter escludere alcune pompe.

Pensiate sia fattibile.

Il programma originario non va di certo bene poichè non venivano considerate tutte queste cose.

Spero in un vostro aiuto

[Livio Orsini]

Fattibile è sicuramente fattibile. Anzi dai dati che hai dato sembra un problema di facile soluzione.

[ittarus]

vorrei iniziare con il vostro aiuto a risolvere alcune problematiche..

- ingresso di livello liquido.

la scelta dei sensori ricade o su un unico sensore (l'input sarebbe una variazione in mA) tipo questo http://www.directindustry.it/prod/vega-grieshaber-kg/sensori-di-livello-radiometrici-9136-567409.html

oppure su più sensori ON/OFF.

Credo sia semplice lavorare con i sensori tipo On/Off poichè ogni ingresso farà da Input e darà luogo a delle semplici istruzioni (come per esempio iniziare a riempire la vasca fino al raggiungimento di un secondo sensore), ma forse non potrei visualizzare sul pannello operatore il livello del liquido.

Se usassi l'unico sensore invece sarebbe utile poter visualizzare la percentuale che segna in quel display direttamente sul pannello operatore del plc e suppongo che quest'ultimo intervenga in base al valore dei mA giusto?

Quindi invece di avere l'input da parte di I0.1 per esempio dovrò averlo ad una determinata soglia di mA. Come lo faccio tutto ciò?

[gpp1969]

Che plc intendi usare? quanti ingressi uscite devi gestire?

[gpp1969]

Se riesci anche a dare più informazioni ..... magari uno schema idraulico, potenze , ecc,ecc

[max.riservo]

ittarus wrote:

la scelta dei sensori ricade o su un unico sensore (l'input sarebbe una variazione in mA) tipo questo http://www.directind...136-567409.html

Direi che cominci male (almeno da un punto di vista economico) : il principio di misura sicuramente non è il più conveniente per l' applicazione che devi realizzare (non conosco i prezzi Vega ma credo che lo strumento da te scelto si posizioni comunque al top della gamma).

Cominciamo con il fare chiarezza :

- serbatoio aperto o chiuso (ergo misura a pressione ambiente oppure no) ?

- tipo di fluido : acqua in un range di temperatura compreso tra (ovvero puoi anche rischiare di scendere sotto zero) ?

- campo di misura ?

- eventuale presenza di inquinanti e/o corpi solidi / fanghi / etc ?

- serve un display in campo per visualizzare la misura ?

- installazione in posti normali (i.e. pianura padana / sito industriale) oppure in climi estremi (alta montagna / siberia / africa equatoriale) ?

In base alle risposte si può identificare la/le tipologia/e di strumenti di misura più indicati (che poi sono : capacitivo, spinta idrostatica, deltaP, ultrasuoni, radar) ognuna ovviamente con i suoi pro e contro.

[ittarus]

per max.riservo:

-serbatoio aperto (è una grande vasca con capacità di diverse tonnellate profonda 6-7 metri circa)

-il liquido sarà acqua di mare

-campo di misura del liquido estate/inverno +10/+50°C (al sud le temperatura restano altine)

-la vasca viene già filtrata ma sarebbe utile un flussostato/pressostato per verificare il corretto funzionamento delle pompe

-la pressione sarà visualizzata solo sul pannello operatore in sala controllo

-installazione in posti normali

per gpp1969:

la scelta del plc verrà in base al reale utilizzo e spero di sceglierlo insieme a voi.

Gli igressi saranno:

-sensore livello liquido

-sensore temperatura

-sensore corretto funzionamento n. 6 pompe aspirazione

-selettore automatico/manuale oppure semplicemente Run/Stop programma per manutenzioni

Le uscite:

-OP (pannello operatore da scegliere)

-Azionamento n. 6 pompe aspirazione

-Allarme avaria pompe

Sicuramente gli ingressi e le uscite considerate sono al limite dell'essenziale e si potrebbero utilizzare i restanti spazi per altri sensori o lampade di segnalazione.

[max.riservo]

Ittarus wrote:

serbatoio aperto (è una grande vasca con capacità di diverse tonnellate profonda 6-7 metri circa)

-il liquido sarà acqua di mare

-campo di misura del liquido estate/inverno +10/+50°C (al sud le temperatura restano altine)

-la vasca viene già filtrata ma sarebbe utile un flussostato/pressostato per verificare il corretto funzionamento delle pompe

-la pressione sarà visualizzata solo sul pannello operatore in sala controllo

-installazione in posti normali

Visto le specifiche :

- liquido acqua di mare (mediamente corrosiva) -> sensore di livello non a contatto con il fluido;

- temperatura nel punto di installazione : standard (0 - 60 °C)

- campo di misura : 0 - 6 metri;

mi sento di consigliarti un sensore ad ultrasuoni tipo FMU30 -> http://www.it.endress.com/#products/~level-measurement-ultrasonic (ovviamente potrai trovare sensori similari anche da altri costruttori)

Precisazione doverosa :

la capacità di una vasca si esprime in volume (ovvero m3 oppure litri). Il peso (la massa) interessano principalmente il progettista della vasca. Generalmente i misuratore di livello misurano una distanza, se, poi l' utilizzatore, vuole visualizzare il livello non in metri, non in percentuale ma in volume occorrerà applicare una linearizzazione alla misura (da 2 a 30 punti) in funzione della geometria del contenitore . Se si volesse ulteriormente visualizzare la misura in peso (massa) oltre alla linearizzazione (dovuta alla geometria del contenitore) occorre tenere anche conto del peso specifico del fluido (che spesso varia in funzione della temperatura).

Nel tuo caso credo che il dato fondamentale debba essere espresso in metri o eventualmente in percentuale.

Per il PLC io ti consiglio il TWIDO (Schneider Electric) -> CPU compatta con Ethernet, 24 DI, 16 DO + modulo da 4 AI. Pannello operatore sempre Schneider da 3,7 " (magari touch-screen). Software di sviluppo (solo in ladder) tramite Twidosuite (sw gratuito con unico obbligo la registrazione). Ovviamente, altri nel forum, ti potranno consigliare prodotti analoghi (anche di costruttori italiani). Per il prezzo del PLC+HMI credo che potresti anche essere sotto i 1000 EUR .... ovviamente dipende dalle condizione di vendita dei distributori della tua zona.

Sempre sul sito E+H puoi trovare anche sensori di temperatura (Pt100) dotati di convertitore Pt100-4/20 mA.

[Livio Orsini]

Se non hai, come sembra, imposizioni sulla marca del PLC ti consiglierei di scegliere una marca italiana come Kernel o Elsist o altri.

Oltre a spendere molto meno, hai altri vantaggi come software di sviluppo gratuito (i grandi costruttori usano farlo pagare e non a buon mercato), assistenza diretta senza dover passare attraverso call center spersonalizzati.

Inoltre, vista la situazione economica, è un dovere civico scegliere a parità di condizioni, prodotti costruiti in Italia.

Se prendi contatto con aziende Italiane produttrici di PLC, troverai subito anche un'assistenza nella scelta del modello di PLC, e dell'interfaccia HMI, più adatta alle tue necessità che realizza il miglior rapporto costo-prestazioni.

Per quanto riguarda il sensore di livello, e di temperatura, concordo con le indicazioni di max.riservo.

Modificato: 29 agosto 2012 da Livio Orsini

[max.riservo]

Volendo (forse) anche andare contro ai tuoi interessi potresti rinunciare ad un PLC e delegare tutto ad un misuratore di livello che incorpora già la funzione di rotazione delle pompe : vedi FMU90 sempre E+H http://www.it.endress.com/#product/FMU90

Ovviamente dovresti costruirci intorno la parte di potenza e la logica man/auto ma tutto quello che serve per la gestione della rotazione avviene all' interno del misuratore di livello (controlla la documentazione : dovrebbe gestire fino a 6 pompe).

Non farti ingannare dal sensore di temperatura (eventualmente) utilizzabile con il misuratore di livello : serve solo per compensare la misura di livello (la velocità di propagazione del suono cambia in funzione della temperatura). Non può essere utilizzato per nessun altro scopo (ovvero anche se hai la temperatura dell' aria non è possibile gestire questa informazione per pilotare delle uscite).

Per la temperatura potresti utilizzare una Pt100 connessa ad un display con 2 uscite a relè ......

Certo è una soluzione un pò meno flessibile rispetto al PLC ma non avresti costi di sviluppo (e forse questo non è un bene dal tuo punto di vista ... essendo stato assunto come softwarista !).

[ittarus]

Intanto colgo l'occasione per ringraziarvi per tutto l'aiuto che mi state dando.. veramente. non ho parole. cercherò di ripagare con tutto l'impegno possibile (qualora ci fossero pagine e pagine da leggere segnalatemi pure i link che mi impegno a far tesoro di ogni riga).

Purtroppo scrivo dal cellulare e spero lunedì di rispondervi in maniera calma e dettagliata sul progetto per farvi capire al meglio.

GRAZIE ancora

[ittarus]

Come promesso vi espongo in maniera più chiara il tutto.

La vasca contenente h2o manderà dei segnali di livello liquido e di temperatura liquido (tramite la pt100),al variare di queste due grandezze il programma dovrà reagire di conseguenza.

Dividiamo quindi in due blocchi principali il progetto per il momento:

Sensore di livello:non appena l'ingresso collegato al sensore (elettromeccanico on/off oppure proporzionale radar/ultasuoni) cambierà di stato o raggiungerà il valore da noi impostato il programma (leggendo un basso livello in questo caso) dovrà azionare una delle tre pompe di riempimento (per quanto riguarda la sequenza delle 3 pompe ne parliamo in un altro blocco) affinché il livello si normalizzi.

Qualora per una qualsiasi anomalia o per un qualsiasi problema il livello dovesse aumentare più del previsto il programma azionerà (tramite interruttori elettromeccanici on/off o sempre proporzionale) una pompa di svuotamento per normalizzare nuovamente il livello.

Sensore di temperatura: non appena la temperatura del liquido raggiungerà il valore limite (la lettura avverrà tramite la pt100) il programma dovrà azionare sia la pompa di riempimento che quella di svuotamento in modo da ottenere un ricircolo di acqua raffreddandola. Questa operazione terminerà nel momento in cui il valore della temperatura scenderà a circa 30 gradi (quindi avremo una differenza di circa 10 gradi.

avendo studiato a scuola che un plc finchè lavora in uno stato non conidera gli altri (probabilmente oggi le cose saranno cambiate).. la priorità tra i due blocchi principali sarà data al "sensore di temperatura" in quanto il livello minimo di acqua considerato nel "sensore di livello" sarà sufficiente a garantire il funzionamento per qualche ora, ma qualora il processo durasse di più vorrei sapere come poter considerare il problema.

Avendo dato un occhiata ai marchi consigliati ho notato che il modello Kernel VTP 322 potrebbe già andare bene (sono indeciso tra display a testo o grafico se non addirittura touch), inoltre questo plc ha già un ingresso analogico per le PT100. Non ho ben capito se il display può essere programmato per far avviare il programma, interromperlo o eseguire specifiche istruzioni.

Per quanto riguarda il funzionamento sequenziale delle pompe. Anche se è stato ampiamente discusso nel vecchio forum, tutti i file con porzioni di programma sono andate cancellate e non ho ancora trovato il metodo per alternare ad ogni avvio le tre pompe. Il plc da me scelto è in grado di confrontare delle Word? La mia idea era di assegnare uno stato (da o a 2) ad ogni avvio di una pompa tramite un contatore. Le tre pompe dovranno avere sempre i tre stati diversi 0,1,2.

La pompa che avrà lo stato uguale a 2, per esempio, potrà partire incrementando di +1 il contatore di ognuna ed una volta che lo stato avrà raggiunto il 2 verrà resettato a 0. in questo modo si dovrebbe creare un sistema ciclico di alternanza.

Ma il problema nasce per il primo avviamento in quanto le tre pompe avranno lo stato uguale a 0. Posso assegnare ad ogni avvio del programma lo stato delle pompe a 0,1,2 ?

Ho pensato poi che nel caso di una manutenzione di una delle tre pompe, mettendola esclusa tramite qualche interruttore , il programma dovrà considerare (ogni qualvolta la suddetta pompa arrivi a 2) un ciclo finito andando avanti con il contatore e facendo partire un altra pompa.

Una volta risolti questi problemi potremmo considerare degli eventuali allarmi.

[Livio Orsini]

1. Le domande realtive alle prestazioni/possiiblità del PLC è meglio che tu le ponga direttamente ai tecnici della Kernel; sicuramente potranno darti informazioni valide e consigliarti per il meglio.
   
2. I PLC lavorano eseguendo le istruzioni in sequenza con tempi di elaborazione dell'ordine di microsecondi, anzi di frazioni di microsecondi per istruzione. Quindi, a meno che tu non faccia errori di programam tali che obbligano il PLC a ciclare in modo infinito in anello, puoi benissimo elaborare sia i controlli di temperatura che di livello in un tempo trascurabile per il processo. In pratica i tempi di reazione del tuo processo sono tali che è come se il controllo fosse continuo nel tempo. Questo per spiegarlo in modo semplificato e banalizzato.
   
3. Per avviare le pompe in sequenza, in modo da suddiivdere equamente il tempo di funzionamento il sistema è abbastanza banale. Una volta che avrai deciso con quale PLC operare si potrà implementare il controllo che si adatta meglio anche in considerazione delle caratterisitiche del PLC in uso. COmunque dovresti trovare le discussionia nche in questa piattaforma, perchè sono state tutte riportate dalla vecchia alla nuova.
   

[ittarus]

Vorrei operare o con il primo plc postato della kernel (con pannello operatore testuale integrato) o con quello grafico ( http://www.kernelgro...lian/gtp_64.htm ).

Come già detto in precedenza potrei assegnare il valore 0,1,2 alle tre word relative alle pompe 1,2,3, utilizzando l'istruzione di trasferimento word, ogni qualvolta il programma/processo viene avviato o resettato. In questa maniera dovrei avere la base pronta sin da subito per l'alternanza.

Detto ciò, ogni volta che il programma richiederà l'azionamento di una pompa , si passerà al blocco relativo all'alternanza delle pompe nel quale saranno presenti tre rami in parallelo (in uscita di ognuno ci sarà l'uscita alla relativa pompa 1,2,3) dove in ognuno di essi avverrà il confronto tra la word ed il mio valore di set (2).

Se il confronto avrà esito positivo quindi la word avrà valore 2 il contatto risultando chiuso farà proseguire il programma in quel ramo mentre negli altri due casi avendo valori 1,2 si interromperà. Nelle rispettive uscite pompe (un altro ramo) ci dovrà essere un altro confronto tra il valore della word raggiunto in quel momento ed un valore di set pari a 2, qualora il confronto fosse positivo quella specifica word sarà resettata al valore di 0 in maniera tale da ricominciare da capo. Ci sarà inoltre l'incremento delle altre due word di +1.

Con una singola istruzione posso incrementare due word di +1?

Come posso fare per far avvenire il reset e l'incremento dopo che la pompa abbia terminato il ciclo?

che ne pensate di questa logica?

Modificato: 8 settembre 2012 da ittarus

[Livio Orsini]

Con una singola istruzione posso incrementare due word di +1?

Come posso fare per far avvenire il reset e l'incremento dopo che la pompa abbia terminato il ciclo?

Senza offesa, ma hai mai programamto un PLC?

Se non conosci almeno i fondamenti di programmazione è un po' difficle spiegarti cosa e come fare.

[ittarus]

Solo programmi base a scopi didattici.. abbiamo creato il progetto di un montavivande automatico, gestione semafori, avviamento stella triangolo motori asincroni trifase..

ma tutto questo solo con schema a contatti senza l'utilizzo di word o altre funzioni speciali.

Per adesso sto leggendo molto per riportarmi avanti con i tempi e mi rendo conto che le word sono molto utilizzate ad oggi. Spero che questo non sia una limitazione per la realizzazione del programma.

[ittarus]

In allegato la prima parte del diagramma per quanto riguarda il blocco principale.

Per quanto riguarda le elettropompe sono delle elettropompe Saer da 25HP.

spero domani di poter parlare con l'elettricista che mi affianca per poter stabilire i tempi di operazione (riempimento e svuotamento).. in maniera da completare così la motor e sensor list.

Nei blocchi delle pompe verranno considerati gli allarmi di fault pompe e la necessità di aiuto da parte di una eventuale seconda pompa.

Se volete modificare il diagramma per aiutarmi a migliorarlo posso anche mandarvi il file originale. l'ho sviluppato con un software gratuito che si chiama Diagramm designer.

[gpp1969]

Fai anche uno schema idraulico , cosi si capirà meglio anche il funzionamento.

[NoNickName]

Il livello dell'acqua lo devi misurare o è sufficiente che non superi un determinato livello?

Se fosse così, puoi usare dei livellostati, che costano infinitamente meno.

[ittarus]

finalmente finito il diagramma di flusso completo con tutti i blocchi e pronta la lista degli ingressi e delle uscite. e finalmente la lista delle caratteristiche tecniche delle elettropompe da 25hp della saer.

appena ho due minuti mi collego dal pc e posto le immagini e la lista. aspetto solo l'ultima risposta dal collega per alcuni ingressi (digitali o analogici).

[ittarus]

ecco le immagini relative ai blocchi..

http://imageshack.us/a/img6/9873/bloccoprincipale.jpg

http://imageshack.us/a/img213/6128/bloccopompemare.jpg

http://imageshack.us/a/img528/7849/bloccopompeclarinetto.jpg

http://imageshack.us/a/img526/9872/bloccodisvuotamento.jpg

la lista degli ingressi:

Ingressi:

1: Sensore Livello proporzionale 4-20 mA

2: Pt100 sensore temperatura 4-20 mA

3: feedback pompa 1 riempimento

4: feedback pompa 2 riempimento

5: feedback pompa 3 riempimento

6: feedback pompa 4 clarinetto

7: feedback pompa 5 clarinetto

8: feedback pompa 6 svuotamento

9: pressostato linea clarinetto 4-20 mA

10: pressostato linea riempimento 4-20 mA

11: pressostato linea svuotamento 4-20mA

12: pulsante run/stop programma

13: pulsante reset allarme (generico)

14: interruttore esclusione pompa 1 riempimento

15: interruttore esclusione pompa 2 riempimento

16: interruttore esclusione pompa 3 riempimento

17: interruttore esclusione pompa 4 clarinetto

17: interruttore esclusione pompa 5 clarinetto

18: interruttore esclusione pompa 6 svuotamento

19: Segnale gruppo in moto clarinetto

Uscite:

1:Comando pompa 1 riempimento

2:comando pompa 2 riempimento

3:comando pompa 3 riempimento

4:comando pompa 4 clarinetto

5:comando pompa 5 clarinetto

6:comando pompa 6 svuotamento

7:lampada segnalazione Run/Stop

8:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 1

9:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 2

10:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 3

11:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 4

12:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 5

13:lampada segnalazione allarme anomalia pompa 6

14:lampada segnalazione allarme bassa pressione lina riempimento

15:lampada segnalazione allarme bassa pressione linea clarinetto

16:lampada segnalazione allarme bassa pressione linea svuotamento

17:lampada segnalazione allarme alto livello

18:Visualizzazione livello liquido

19:visualizzazione pressione linea riempimento

20:visualizzazione pressione linea clarinetto

21:visualizzazione pressione linea svuotamento

spero entro lunedì di avere risposta dall'elettricista per quanto riguarda i segnali di feedback e di comando pompe (analogici o digitali).

le elettropompe tutte uguali e sono delle saer da 25hp. mi è stato solo chiesto di mandare un segnale per il comando di avviamento (probabilmente digitale), saranno poi loro a creare il sistema di avviamento più consono.

il livello del liquido (spero di non essere troppo stanco adesso e di spiegarmi al meglio) dovrà essere tra dei range:

-livello alto

-livello normalizzato

-livello basso

quindi se ho capito bene devo solo impostare dei set point (tramite le word?) o qualcosa del genere che verranno interpretati come dei semplici interruttori.. come spiegato nel diagramma di flusso..

per quanto riguarda il blocco del conteggio:

- o utilizzo dei semplici contatori CTU (incrementano con valore PV=2 e poi resettano)

-o utilizzo il confronto tra le word incrementando le word

i segnali 4-20 mA vengono associati alla temperatura, livello, pressione tramite moduli aggiuntivi o all'interno del programma devo fare qualcosa?? su questo non so nulla.

per quanto riguarda la visualizzazione della temperatura del livello e delle pressioni:

-o utilizzo un controllore esterno (li hanno già in centrale) esterno al plc che servirà come strumento di controllo secondario

-o utilizzo il pannello operatore.

per il momento come prima sessione sono più propenso per la prima. e magari al prossimo step di programmazione vedrò l'inserimento di un pannello operatore con tanto di programmazione grafica (ma devo ancora studiare perchè sull' HMI sono parecchio indietro).

[ittarus]

per acquisire il valore della PT100 (4-20mA) o qualsiasi altro ingresso 4-20mA devo utilizzare l'istruzione in AWL :

L I0.1 //carico il valore dell' ingresso dove ci sarà il pressostato per esempio o Pt100

L 10 // carico la costante per esempio 10 mA

<I,D,R // quale uso? 16,32,32 in virgola mobile?

=M1.0 // RLC=1 se il confronto è vero

[ittarus]

Gente ho finalmente avuto risposta.

le elettropompe saranno comandate/gestite tutte in digitale.

quindi segnale di avvio digitale, segnale di feedback digitale, segnale gruppo in moto digitale.

24v cc.