Regolazione Di Temperatura Multipla. - Quando le cose non sono tanto semplici.

[Wyatt Earp]

Parliamo di controllo di temperatura. Un forno, con resistenze sulla volta e sulla suola, controllo proporzionale della corrente per ogni resistenza e .... una miriade di termocoppie. Una per ogni resistenza. Cioè 12 termocoppie. Dodici regolatori di potenza lineari ( 4-20mA) Tre sulla suola e nove sulla volta. Quanti PID loop usereste? Uno per tutti facendo la media delle temperature oppure un loop per ogni termocoppia e ogni regolatore? Una via di mezzo? Mah!

Quello che mi insinua questi dubbi è che la necessità è quella di tenere l'interno del forno ad una temperatura costante il più possibile. Evitare oscillazioni al momento dell'introduzione del materiale e raggiungere la temperatura impostata nel più breve tempo possibile. Qualcuno ha idea di questo tipo di problema? Qualsiasi impressione o idea è gradita.

Grazie e ciao.

[Livio Orsini]

Da come descrivi sembrerebbe un classico problema da risolvere con modello ed osservatore.

Considerare le 12 resistenze e relativi sensori come singoli elementi a se stanti potrebbe essere una soluzione; però bisognerebbe avere più dettagli sul forno.

[Wyatt Earp]

Ciao Livio e grazie per la risposta,

il forno è il classico forno a parallelepipedo, le tre resistenze inferiori hanno, in totale, una potenza più alta di un terzo di quelle superiori. La dispersione di calore è minima e la massa termica enorme.

Tu diresti di programmare un PID loop per ogni gruppo di resistenze, regolatore e termocoppia? Poi impostare i parametri uguali per tutti visto che sono tutti nella solita condizione? La mia paura era quella di non innescare una instabilità tremenda tra i vari regolatori e di non riuscire a trovare mai dei parametri giusti. Considera che la cosa verrà realizzata con un SLC 500 della AB e con il suo algoritmo PID interno. Che ne pensi?

Ciao e grazie di nuovo.

[Livio Orsini]

Non conosco il PID interno di A&B, anche se so che è meno UCAS di quelli Siemens. Io comunque preferisco lavorare con algoritmi che posso dominare in tutti i dettagli, e quelli di libreria non te lo permettono.

La mia preferenza sulla strategia lo già espressa: modello e osservatore. Usare un multiloop implementato su PLC è un po' rischiosetto. Però se il PLC è l'unico strumento disponibile hai due strade.

1 - prendi la media delle 12 temperature e fai un un ico regolatore per tutte e12 le resistenze. probabilmente i risultati non saranno eccezzionali, ma con un poco di pazienza nelle tarature riuscirai ad ottenere qualche cosa di decente. (tra l'altro nulla dici riguardo alle precisioni e stabilità)

2 - potresti dividere il forno in 2 o 3 zone funzione della profondità e fare altrettanti regolatori separati.

Però comunque le rigiri i risultati non saranno ami eccelsi. Se le 12 resistenze, con potenze diverse tra superiori ed inferiori, non sono un problema, lo sono invece i 12 sensori. O hanno lo scopo di individuare altrettante zone per avere una regolazione ottimale, o servono per avere una temperatura media.

Nel rpimo caso si presuppone una richiesta di elevata precisione e stabilità, quindi modello ed osservatore.

Nel secondo caso un unico regolatore e ci si accontenta di quello che si riesce ad ottenere.

[oiuytr]

Sei sicuro che le termocoppie riescano a "sentire in tempo" la temperatura del forno, nella zona dove entra il materiale freddo? Forse sarebbe meglio avere una TC per la temperatura della zona utile, ed eventualmente usare le 12 TC come sensori di massima per le singole resistenze (per evitare che raggiungano temperature troppo elevate con conseguente rottura). Ma non parli di dimensioni del forno e quale temperatura devi ottenere...

[omar]

Forno da vetro?

[ETR]

Per quanto riguarda inceve il materiale, devi eseguire delle fasi di pre riscaldo, riscaldo e normalizzazione ? Hai un entra esci o solo una porta di caricamento prelevamento del materiale ? La divizione in zone del forno ti permette eventualemente di compensare delle zone "fredde" (zona porta o uscita materiale) da zone calde (punto centrale forno o fondo). Inoltre più zone hai, se ben gestite ti permettono l'aumento della risoluzione. Se poi come dici il processo è stabile perchè tutto nella stessa condizione, non dovresti indurre degli squilibri. Però bisognerebbe anche verificare il comportamento termico. Hai qualche dato in merito o il forno è nuovo ?

Ciao

[Wyatt Earp]

Intanto grazie delle risposte, e per lo meno dell'appoggio morale.

Il problema è che questo "coso" non sa nessuno come dovrebbe funzionare. È un progetto nuovo, ma vecchio. Nel senso che è una nuova invenzione dove già qualcuno ha messo le zampe inventando cose che neppure lui sapeva che gli sarebbero occorse. In altre parole, in un normale processo si ha il riscaldamento che riscalda qualcosa che ci interessa abbia un ciclo termico ben preciso entro certe tolleranza. Quindi un sensore di temperatura sull'oggetto del riscaldamento che rileva l'errore tra quello che vogliamo e quello che è. E fin quì sono tutti bravi. Il problema in questo forno è che qualcuno ha pensato di mantere stabili in temperatura varie zone del forno che circa 3x5m con 200KW di potenza totale, è per il vetro, ha un entrata ed una uscita. E la temperature del vetro, non della camera deve essere impostabile tra 500 e 700 gradi. Ora, se è la temperatura del vetro che ci interessa, perchè stabilizzare la camera? Considerate anche che non occorre un preriscaldo. Non so se ho complicato ulteriormente la cosa, ma anche io ho le idee confuse più da quello che hanno fatto quelli prima di me che altro.

Chiaramente se la camera è tutta a temperatura costante anche il materiale introdotto salirà di temperatura in modo omogeneo. Ma non credo che questo richieda particolare precisione di regolazione delle varie zone, 5-10 gradi di diferenza su 700-800 dovebbero essere sufficienti, anche se da prove fatte si sta in ±2°C anche dopo aver introdotto il materiale freddo usando un PID per ogni termocoppia/regolatore (in un altro forno non in questo nuovo). Io credo che il problema sia quello di tenere costante la temperatura sul materiale per poterlo riscaldare senza liquefarlo o senza farlo rimanere freddo.

Che mi dite? Di andare a pescare che investo meglio il mio tempo?

Ciao e grazie di nuovo.

[Livio Orsini]

Da quanto scrivi nell'ultimo post, forse varebbe la pena dare un feedforward comune a tutte le zone e regolare distintamente con 12 loops.

però sarebbe necessario conoscere meglio la lavorazione e, sopra a tutto, cosa suggerisce il tecnologo in ordine alla temperatura.

[Wyatt Earp]

Buongiorno Livio, hai ragione, ho postato male la domanda, avrei dovuto postare: cercasi tecnologo capace!

In effetti ho chiesto, ho investigato ma le risposte erano palesemente inventate. Cioè una volta si faceva con un termostato a lamine bimetalliche e quando si "vedeva" che il colore era giusto il vetro era pronto. Da questa tecnologia all'avangurdia siamo passati a dodici regolatori indipendenti. Ma perchè? E chi lo sa? Le termocoppie sono molto più veloci del processo, l'inerzia termica è veramente tanta, anche se tanta è la disponibilità di energia, poi sono quasi a diretto contatto con il refrattario di supporto delle resistenze.

Comunque capisco qual'è il problema e che la soluzione si troverà solo sperimentando.

Grazie comunque per le risposte.

Cordiali saluti.