Termoregolazione con valvola a "rubinetto"

[Ricky_59]

Buongiorno.

Io devo effettuare una termoregolazione di un liquido circolante in una trafila mantenendolo a temperatura costante.

Ovviamente preset di temperatura e temperatura corrente sono due dati conosciuti.

Tale liquido ha la tendenza a scaldarsi a causa del processo di trafilatura e la termoregolazione ha quindi la necessità di lavorare solo nel senso del raffreddamento.

Sto usando un Plc siemens S7 300, ma non è importante il controllore quanto la teoria della regolazione.

La mia difficoltà è che l'attuatore (il sistema di raffreddamento del liquido) è composto da uno scambiatore nel quale io posso aumentare o diminuire la portata di un altro refrigerante agendo su due uscite digitali.

Queste uscite agiscono su due pistoni che aprono/chiudono il rubinetto del refrigerante nello scambiatore.

Non ho nessuna retroazione sulla posizione del rubinetto stesso.

Vorrei provare ad utilizzare le librerie   TCONT_S  o  TCONT_CP della Siemens, ma non so se coprono il mio caso e non so se il sistema può diventare instabile.

Purtroppo l'apparecchiatura è in Austria e non ho la possibilità di fare dei test a banco.

Qualcuno ha qualche suggerimento o qualche consiglio?

Grazie

Riccardo

[ETR]

Ciao riccardo, quindi tu dovresti fare una regolazione in cascata, senza sonda sul circuito primario, senza niente al secondario, senza limitazione dell'uscita, con un pseudo comando 3 punti e con un Siemens ?

 

Dai presupposti, la prima battuta è : prendi un termoregolatore uscita servo che fai prima, va !

 

Pensando che tu non abbia nulla a che fare con le scelte che ti hanno portato in questa infelice condizione, ci sarebbero diverse domande da fare. 

La prima e più importante, è : puoi cambiare l'attuatore ? (pseudo domanda, perché per me sarebbe un imposizione). Se non conosci le capacità di scambio dello scambiatore, prevedere un azione ON-OFF è la cosa più deleteria in un processo di riscaldo/raffreddo. Non conosci il tempo di reazione del sistema e quindi ti poni la corretta domanda ? Sarà stabile ? Sostituendolo con un piccola attuatore OMAL con comando 3 punti, anche per valvola a sfera, già avresti una regolazione più gestibile (dato che gestiresti meglio il regime termico dello scambiatore).

 

Dopo di ché, secondo me potremmo approcciare qualsiasi altro discorso di automazione che potrebbe venire in mente (anche a gente più preparata di me), ma non mi ostinerei a cercare il "miracolo" nell'automazione. 

 

Considera che hai una regolazione in cascata e quindi devi avere qualche elemento valido, altrimenti saranno solo compromessi, quelli che andrai a realizzare.

 

Ciao

 

 

 

[batta]

Quote

Queste uscite agiscono su due pistoni che aprono/chiudono il rubinetto del refrigerante nello scambiatore.

Non ho nessuna retroazione sulla posizione del rubinetto stesso.

Non ho capito se questi due pistoni aprono/chiudono in modo graduale la valvola o se il comando è di tipo ON/OFF.

Se il comando è graduale, io utilizzerei TCONT_S.

[turbopeppe86]

Ciao...io penso che già sia abbastanza difficile effettuare una regolazione con due valvole ON/OFF figurarsi senza un controllo di temperatura...

l'ideale sarebbe avere almeno una sonda di temperatura sul liquido da refrigerare e una sul liquido refrigerante, e due valvole di regolazione; in questa maniera potrai generare una logica che abbia un senso e un minimo di affidabilità, comprensiva di tutti gli allarmi del caso.

Altrimenti abbandona l'automazione e installa due valvole termostatiche con sonda esterna e appoggiala sullo scambiatore, fai due prove e vedrai che funziona alla grande ...

[Livio Orsini]

Ho pulito la discussione da tutti i messaggi OT, così in futuro si eviteranno fraintendimenti.

[Ricky_59]

Buongiorno e grazie delle risposte.

Scusate il ritardo ma sono stato all'estero qualche giorno.

In realtà il termoregolatore (marca West) c'era già e la macchina funzionava (penso bene) con questo componente.

I progettisti locali (Germania) hanno però pensato bene di toglierlo e di farmi fare la termoregolazione col PLC (!!!)

Preciso: una sonda ce l'ho. Ho la misura della temperatura del liquido che devo mantenere in temperatura.

Questa sonda è posizionata subito dopo lo scambiatore che lo raffredda, quindi riporta la temperatura del liquido dopo lo scambiatore.

Io regolo la portata di refrigerante nello scambiatore.

Ho fatto uno schizzo a mano allegato qui...

E comunque non posso cambiare l'attuatore.

Un'altra precisazione: le due valvole agiscono in ON / OFF ma su due pistoni che aprono / chiudono  in modo graduale il rubinetto.

Ovviamente questa velocità di apertura/chiusura è definita dalla strozzatura del circuito pneumatico che muove i due pistoni.

Ci ho pensato un po' su e ho dedotto che:

- praticamente si tratta di effettuare una regolazione termostatica esclusivamente con un integrale (dato dall'apertura/chiusura del rubinetto)

- la difficoltà è che la costante di integrazione di quest'ultimo è fissa e dipende dalla meccanica del circuito pneumatico

- provo a modificare la costante di integrazione comandando le due valvole ON/OFF che agiscono sui pistoni con un'onda quadra a duty-cycle variabile.

- agendo sui tempi del periodo e sul duty-cycle credo che si riesca a trovare una condizione di stabilità

- lo saprò la settimana prox, quando sarò dal cliente in Austria per la messa in servizio dell'apparecchiatura. Se vi interessa riporterò qui i risultati.

Si accettano altri suggerimenti.

Grazie

Riccardo

[busanela]

Se ho capito bene com'è fatto il circuito pneumatico di comando dei pistoni, se semplicemente sostituissi le 2 elettrovalvole (presumo monostabili) che comandano i pistoni che muovono la valvola con delle valvole a centri chiusi, il sistema potrebbe diventare modulante: durante la regolazione, la valvola si può fermare in posizioni intermedie rispetto il tutto-aperto/tutto-chiuso.

[walterword]

devi fare un pid con uscita pwm , decidi il duty cycle ed i soliti parametri 

[epoch_ita]

Molto stupidamente, si potrebbe pensare di gestire la cosa in questo modo.

La sonda di temperatura rileva che la temperatura è sopra la soglia:

Allora comando per un certo tempo (es. 0,5 sec.) le due valvole in modo da aprire il rubinetto. Cioè lo apro un poco di più di come si trova attualmente.

Aspetto un certo tempo per vedere se basta a far scendere la temperatura, se non basta riprovo ad aprire come prima.

 

La sonda di temperatura rileva che la temperatura è sotto la soglia:

Allora comando per un certo tempo (es. 0,5 sec.) le due valvole in modo da chiudere il rubinetto. Cioè lo chiudo un poco di più di come si trova attualmente.

Aspetto un certo tempo per vedere se basta a far scendere la temperatura, se non basta riprovo a chiudere come prima.

 

Tutto molto semplice, e non dovrebbe nemmeno essere troppo isterico.

[Ricky_59]

grazie dei suggerimenti.

Le valvole sono a centri chiusi, quindi il sistema può diventare modulante e fermarsi a posizioni intermedie a quelle tutto aperto, tutto chiuso, solo che non conosco questa posizione.

in definitiva vedo che tutti mi confermate la strada che ho scelto anch'io.(chi in modo più formale come waterworld e chi in modo più intuitivo come epoch_ita)

io resto dell'avviso che è meno banale di quello che sembra perché devo garantire la stabilità in diverse condizioni di temperatura e di produzione di calore. 

(un tintegratore (come il rubinetto) non garantisce la stabilità in tutte le condizioni)

Il PID col pwm credo che possa funzionare.

Vi ringrazio ancora tutti e vi aggiornerò sul risultato finale.

 

Riccardo

[Livio Orsini]

Quote

io resto dell'avviso che è meno banale di quello che sembra

 

Sicuramente.

 

Quote

(un tintegratore (come il rubinetto) non garantisce la stabilità in tutte le condizioni)

 

L'integratore garantisce essenzialmente l'annullamento dell'errore. Contribuisce anche ad incrementare la stabilità dell'anello di regolazione, però diminuisce la banda passante dell'anello stesso.

 

Quote

Il PID col pwm credo che possa funzionare.

 

Certamente se te lo costruisci ad hoc per l'applicazione invece di usare quello di libreria. Se poi usi oculatamente il feed forward le prestazioni migliorano.

[epoch_ita]

Ma per avere una regolazione PID completa non bisognerebbe avere anche un feedback sulla posizione del rubinetto?

 

[Livio Orsini]

Se vuoi regolare la temperatura la posizione del rubinetto è solo un accessorio che può velocizzare o meno il regolatore.

Ha influenza esclusivamente sulla precisione di feed forward.

Ma se la regolazione è effettuabile in modo abbastanza lento quello che è fondamentale è solo la misura della variabile controllata, ovvero la temperatura.

[Ricky_59]

Eccomi di ritorno.

Ho messo in pratica i vostri suggerimenti ed in effetti funziona.

La regolazione effettuata solo con un integratore è stabile e precisa. Probabilmente perché (come giustamente hai detto tu, Livio) il processo è abbastanza lento.

L'integratore è meccanico (il rubinetto stesso) ed io vario il tempo di integrazione comandandolo con un PWM di periodo 5 s con duty-cycle variabile in modo proporzionale all'errore. Il sistema converge al preset di temperatura (lentamente) e lo mantiene con un errore di 1/2 grado. 

Il tutto adesso è semplice, ma la specifica di rimanere entro 1 grado era rigida per la tecnologia dell'estrusione e non ero certo di ottenerla.

Vi ringrazio e continuo a seguire le interessanti discussioni.

Riccardo  

[Livio Orsini]