problema peso s7-1200

[stail]

Buonasera a tutti!

Non sono un esperto di programmazione plc e probabilmente è questo il problema principale, in ogni caso ho un problema da risolvere e chiedo a voi.

Allora, l'impianto è formato da un contenitore cilindrico a cui sono agganciate 4 celle di carico collegate a un modulo della Gwt mp30 che mi fornisce in 4-20mA il valore del peso in Kg.

a questo contenitore è collegata direttamente una coclea di scarico, il motore che la muove è sotto inverter per poter regolare la velocità. La richiesta del cliente è di scaricare a 150kg/h.

La misura del peso che io ricevo è molto ballerina (varia in continuazione di 2-3 kg), presumo a causa di vibrazioni e del movimento della coclea.

Attualmente campiono i valori del peso ogni 20ms e faccio una media su 100 valori per cercare di "pulire" un po' la misura del peso, con questa media calcolo la differenza di peso ogni secondo e di conseguenza mi calcolo la portata in kg/h. Un regolatore PID gestisce la velocità della coclea con la portata in kg/h in ingresso.

Il problema è che la regolazione non risulta troppo precisa, ovviamente, e la necessità del cliente è che sia molto precisa.

Ho l'impressione di sbagliare approccio al problema ma non capisco come risolvere.

Spero in un vostro aiuto, 

Buona serata!

[Livio Orsini]

Quant'è la precisione di portata richiesta dal cliente?

 

Poi, invece di sommare 100 valori, operazione che richiede 2" per essere completata, fai una media scorrevole sempre su 100 valori. Il vantaggio è che una volta caricato tutto il vettore hai il flitraggio dei 100 valori ma aggiorni il valore ogni 20ms.

Inoltre bisognerebbe conoscere anche il tipo dinverter usato, soprattutto se è di tipo vettoriale e se c'è una retroazione di velocità 

[max.riservo]

34 minuti fa, stail ha scritto:

Allora, l'impianto è formato da un contenitore cilindrico a cui sono agganciate 4 celle di carico collegate a un modulo della Gwt mp30 che mi fornisce in 4-20mA il valore del peso in Kg.

Non sei nella condizione ideale per rispettare quanto richiesto dal Cliente (che probabilmente ha richiesto la bilancia della serie economica - ebbene sì l'MP30 è l'entry level delle bilance ex GWT, poi Sartorius ora Minebea). 4 celle di carico migliorano la precisione ma vanno correttamente caricate (leggasi : i valori in uscita dalle celle di carico devono essere coerenti con la struttura, ovvero tutte le 4 celle devono essere caricate in maniera il più possibile uniforme).

Altro su cui indagare :

- il tempo di misura del sistema di pesatura (measuring time / filter). Siccome alla fine si tratta di pesatura 'dinamica' devi impostare il measuring time a valori relativamente bassi (i.e 160 ms)

- utilizzare l'uscita in corrente per questo tipo di applicazione non è il massimo in quanto si subisce la doppia conversione (bilancia e PLC), sarebbe molto meglio utilizzare bus di campo (peraltro ovviamente non disponibili con MP30)

- analizzare e se del caso rimuovere eventuali trazioni meccaniche (tubazioni, soffietti, etc)

 

[batta]

1 ora fa, stail ha scritto:

Il problema è che la regolazione non risulta troppo precisa

Come già detto da Livio, devi definire qual è la precisione richiesta, e qual è invece l'errore che riscontri con il tuo sistema.
Solo conoscendo questi dati si potranno fare valutazioni.

[Lucky67]

5 ore fa, stail ha scritto:

4 celle di carico

 

Solitamente con un contenitore cilindrico si preferice un'instalazione a tre celle di carico a 120°. In più di solito i costruttori fornioscono dei kit che permettono di migliorare le performance in presenza di vibrazioni e altro. La coclea come si interfaccia con il contenitore? Spero che non sia attaccata in maniera rigida allo stesso. Per esperienza. la prima cosa importante per la stabilità della misura è un'installazione meccanica ineccepibile sennò non avrai mai grandi precisioni e ripetibilità.

 

[Livio Orsini]

7 ore fa, Lucky67 ha scritto:

per la stabilità della misura è un'installazione meccanica ineccepibile sennò non avrai mai grandi precisioni e ripetibilità.

 

Concordo pienamente.

[batta]

10 ore fa, Lucky67 ha scritto:

per la stabilità della misura è un'installazione meccanica ineccepibile sennò non avrai mai grandi precisioni e ripetibilità.

Su questo non si discute, ma anche con una installazione meccanica ineccepibile è impossibile avere una lettura perfettamente stabile, non fosse altro che per le caratteristiche stesse della coclea.
Ma, come detto, non serve continuare a discutere fino a quando non sapremo la precisione richiesta e l'attuale errore.
Ottenere una portata regolare anche in presenza di un sistema di pesatura non perfettamente stabile, non dovrebbe essere un problema.
Certo che se, su 150 kg/h ti chiedono la precisione del grammo...

[max.riservo]

7 minuti fa, batta ha scritto:

Certo che se, su 150 kg/h ti chiedono la precisione del grammo...

Diciamo che con un sistema del genere, senza avere ulteriori info, restare intorno al +/- 1% (ovvero +/- 1.5 kg/h) dovrebbe essere già un risultato molto buono. Avendo a che fare con una coclea è ragionevole supporre che il materiale contenuto all'interno del serbatoio sia una polvere con quello che ciò può comportare (stratificazione, impaccamento del prodotto, crollo dalle pareti di masse non uniformi di prodotto, necessità di attivazione di scuotitori/vibratori, etc ..)

In prima battuta occorre verificare il sistema di pesatura nel suo insieme come si comportata in statico (coclea ferma) e in dinamico (coclea avviata a velocità differenti). Dopo la messa a punto del sistema di pesatura ci si preoccupa del calcolo della derivata tramite PLC e della regolazione di portata dello scarico ...

[stail]

nel mio messaggio iniziale c'erano alcune imprecisioni dovute alla cattiva memoria, ieri sono riuscito a verificare e effettivamente le celle di carico sono 3 e la coclea è collegata al serbatoio con un giunto flessibile di 30-40cm. Il materiale è effettivamente polvere, anche se non ci sono scuotitori o vibratori. L'inverter che controlla la coclea è un Abb acs550 la cui do un riferimento in 4-20mA.

Una precisione dell'1-2% va bene. In questi giorni il cliente teneva monitorata la cosa e mi faceva sapere se la regolazione era accettabile o meno. Da quello che ho visto in fase di avviamento il problema più grosso è che su intervalli di tempo brevi la portata regolata aveva dei grossi pendolamenti, anche se magari su tempi più lunghi (qualche ora) il valore era accettabile. Su questo impianto potrebbe anche andare bene così perchè il materiale va solo "portato via" e non miscelato con altri componenti, il cliente vorrebbe però spostare lo stesso sistema su di un'altra linea praticamente gemella ma che dosa il materiale in un miscelatore insieme ad altri componenti. Chiaramente in questo secondo caso diventa importante avere un dosaggio più omogeneo possibile anche su intervalli di tempo brevi.

Da quello che ho capito dai vostri commenti probabilmente il sistema necessita di una miglior parametrizzazione del PID, più che di grossi stravolgimenti alle logiche. Corretto?

[batta]

29 minuti fa, stail ha scritto:

Da quello che ho capito dai vostri commenti probabilmente il sistema necessita di una miglior parametrizzazione del PID, più che di grossi stravolgimenti alle logiche.

Ma la regolazione della velocità della coclea è fatta solo con PID?
La coclea ha una portata abbastanza proporzionale alla velocità. Questo è il classico esempio dove si ottengono ottimi risultati con un feed forward.
Misura la portata della coclea ad una velocità nota. Fai un semplice calcolo di quella che dovrebbe essere la velocità teorica della coclea per ottenere la portata desiderata.
Al risultato sommi l'uscita del PID che avrà il compito di effettuare la correzione della velocità.
Il PID potrebbe avere come limiti di uscita, per esempio, ± 10%.

[anydream]

Con una portata richiesta 2,5 kg/min (150kg/h), e una misura puntuale con errore di 2-3Kg una grossa precisione è difficile trovarla.

Io procederei in modo simile a quanto suggerito da Batta, togliendo il PID e aggiungendo un ricalcolo periodico automatico del coefficiente che lega velocità e portata.

 

Come detto le coclee lavorano bene in termini di proporzionalità velocita - portata (volumetrica).

Portata = k * Velocità.

Il problema è determinare il k.

 

Il coefficiente k lo farei calcolare periodicamente al plc (ad esempio ogni 2 ore o in caso di cambio di materiale dentro il silo) attraverso una procedura di calibrazione:

- tieni il sistema a velocità costante (Vcoclea) (quella che dovrebbe portarti la portata desiderata)

- memorizzi il valore del "peso iniziale"

- dopo un certo tempo (es. 10 minuti) leggi il "peso finale" e ti calcoli la portata effettiva (differenza peso / tempo)

- il nuovo coefficiente k = Portata / VCoclea = (peso iniziale - peso finale) / (tempo * VCoclea)

A quel punto usi il nuovo k fino alla prossima calibrazione.

La logica è molto semplice però funziona piuttosto bene.

 

 

 

[Livio Orsini]

11 ore fa, anydream ha scritto:

Il coefficiente k lo farei calcolare periodicamente al plc (ad esempio ogni 2 ore o in caso di cambio di materiale dentro il silo) attraverso una procedura di calibrazione:

 

Se usi feedforward più feedback la correzione di K ce l'hai quasi in automatico basta basarsi sul valore che assume l'integrale.