Regolazione Senza Uscita Analogica

[alessiopiva]

Problema: Devo effettuare una regolazione di posizione per una paratoia che fa passare dell'acqua in una condotta. Nella condotta ho installato un misuratore di portata che mi fornisce un segnale analogico 4-20mA. Anche la paratoia stessa mi fornisce un segnale analogico 4-20mA proporzionale alla posizione in cui si trova.

In base alla portata effettiva ed ad un set-point devo regolare la paratoia per portare più o meno acqua.

Il problema è che la paratoia non accetta un segnale analogico per il posizionamento ma solo digitale e che non si possono fare più di 60 accensioni all'ora.

Io pensavo di effettuare una regolazione PID sul segnale di portata ed il risultato in vrgola mobile finale convertirlo in due tempi proporzionali all'apertura o chiusura della paratoia. Naturalmente il feedback della paratoia non lo uso.

Oppure impostare il setpoint con un offset positivo ed uno negativo entro il quale la portata deve rimanere, se viene superata aprire o chiudere la paratoia per un tempo X impostabile. Così si potrebbe fare una regolazione grossolana a piccoli passi.

Qulcuno di voi ha già affrontato un problema simile ?

Grazie

[Val]

Ciao, il problema è affrontabile in svariati modi.. ho scritto tempo fa una cosa simile, non ho usato un PID ma ho applicato un valore di deviazione massima dal

setpoint per calcolarmi 2 soglie di intervento una superiore ed una inferiore rispetto al set.

Ho poi empiricamente rilevato alcuni punti con la paratia al 20, 40, 60 e 80 % di apertura e verificato la rispettiva portata per calcolarmi un K di moltiplicazione per

creare un controllo solo proporzionale.

Ho poi programmato una routine che calcola l'apertura / chiusura della paratia in base al setpoint, ma invece che far eseguire il completo spostamento calcolato

dalla relazione ("Portata Attuale" - "Portata Set" x K ) ho ridotto il risultato del 20% per avvicinarmi al setpoint a passi.

Ad ogni passo mi avvicino al set ricalcolando gli spostamenti (nel tuo caso tempi di attivazione della paratia) su distanze da percorrere sempre più piccole

ottenendo dei buoni risultati, una volta all'interno delle soglie stabilite il controllo viene disabilitato.

Se l'esecuzione di ogni passo viene vincolata con un tempo di riposo di 1min ottieni un max di 60 attivazioni l'ora, se con il primo passo già ottieni una portata

accettabile e sostenibile per almeno un minuto il sistema potrebbe essere ciò che ti serve.

Ovviamente molto dipende da come vengono impostate le soglie da applicare al set, nel programma che avevo scritto in 3 passi ero all'interno di soglie di circa

+/- 0.5% circa.

Puoi anche giocare sulla percentuale del primo passo di avvicinamento portandolo al 85% o al 90% , dipende dal sistema controllato..

Spero di essere stato di qualche aiuto

Ciao

[busanela]

Io pensavo di effettuare una regolazione PID sul segnale di portata ed il risultato in vrgola mobile finale convertirlo in due tempi proporzionali all'apertura o chiusura della paratoia.

La scelta della soluzione con il PID, secondo me, è sempre la più corretta.

Naturalmente il feedback della paratoia non lo uso.

Non lo ritengo corretto, in quanto potrebbe darti l'idea di come risponde la valvola ad ogni comando on-off. Inoltre, nel caso ci sia un calo di portata a monte della valvola (faccio delle ipotesi, dato che non conosco il sistema in cui il tutto è implementato) ed il flussostato lo rilevi, tu continueresti a comandare alla valvola di aprirsi anche se è già completamente spalancata.

[Savino]

Io pensavo di effettuare una regolazione PID sul segnale di portata ed il risultato in vrgola mobile finale convertirlo in due tempi proporzionali all'apertura o chiusura della paratoia

Questa sarebbe una soluzione da provare. Imposta una zona morta per evitare il pendolare continuo.

[batta]

Io sono d'accordo con Busanela.

Avere il feedback della posizione della paratia e non usarlo...

Con questo feedback puoi gestire la serranda come se fosse pilotata con segnale analogico.

L'uscita del PID diventa il set point della posizione della paratia.

Oppure, ancora meglio, se hai una relazione nota tra posizione paratia e portata, puoi già calcolare la posizione teorica della paratia. Il PID in questo caso servirebbe per fare delle regolazioni fini, per esempio ±10%.

Questo metodo ti permetterebbe di ottenere un sistema che raggiunge molto rapidamente il valore impostato di portata, ed anche molto stabile, con regolazioni "morbide".

Per non superare poi il numero massimo di manovre/ora, ci sono vari sistemi, primo fra tutti, un filtro che impedisce regolazioni troppo piccole (si muove la paratia solo se l'entità della regolazione richiesta supera una certa soglia) e/o troppo ravvicinate.

In ogni caso, questo di solito non è un dato da rispettare categoricamente. Voglio dire, se ti capita ogni tanto di fare in un'ora 65 manovre non si sfascia niente. Se poi il sistema è stabile ed il PID ben impostato, probabilmente riesci a rimanere molto lontano dalle 60 manovre/ora.

[Livio Orsini]

Oppure, ancora meglio, se hai una relazione nota tra posizione paratia e portata, puoi già calcolare la posizione teorica della paratia. Il PID in questo caso servirebbe per fare delle regolazioni fini, per esempio ±10%.

Quoto in toto la proposta di Batta.

Direi che è (quasi) l'unico modo corretto per affrontare questo problema. L'uso corretto del feed forward, quando possibile, è il metodo migliore per affrontare i problemi di regolazione

[Savino]

In base alla portata effettiva ed ad un set-point devo regolare la paratoia per portare più o meno acqua

Quindi il tuo valore di riferimento, e' un valore di portata.

Non lo ritengo corretto, in quanto potrebbe darti l'idea di come risponde la valvola ad ogni comando on-off

Chi l'ha detto che e'una valvola on-off e non una valvola apre chiude.

Avere il feedback della posizione della paratia e non usarlo...

Potrebbe essere non neccessario fare una regolazione a cascata.

Certo che con la incompletezza dell'informazioni, l'ipotesi di soluzioni sarebbero ancora tante.

[busanela]

Chi l'ha detto che e'una valvola on-off e non una valvola apre chiude.

Beh, mi pare lo dica lui, o almeno lo si deduce da ciò che dice:

In base alla portata effettiva ed ad un set-point devo regolare la paratoia per portare più o meno acqua.

E comunque altrimenti che senso avrebbe un feedback proporzionale? Basterebbe un finecorsa 0-1.

Oppure, ancora meglio, se hai una relazione nota tra posizione paratia e portata, puoi già calcolare la posizione teorica della paratia

E' più o meno ciò che intendevo io, anche se insisto sulla necessità di sapere cosa esiste a monte della valvola ( serbatoio, bacino, acquedotto, ...)

[Livio Orsini]

E' più o meno ciò che intendevo io, anche se insisto sulla necessità di sapere cosa esiste a monte della valvola ( serbatoio, bacino, acquedotto, ...)

Conoscere e misurare la variabile in ingresso sarebbe l'ideale. Però in genere, se non è strettamente necessario, si omette il senesore perchè....costa.

[busanela]

Però in genere, se non è strettamente necessario, si omette il senesore perchè....costa.

Accidenti a sta crisi globale ....

[Savino]

Nella condotta ho installato un misuratore di portata che mi fornisce un segnale analogico 4-20mA. Anche la paratoia stessa mi fornisce un segnale analogico 4-20mA proporzionale alla posizione in cui si trova

E comunque altrimenti che senso avrebbe un feedback proporzionale? Basterebbe un finecorsa 0-1

allora perche ha installato un misuratore di portata?

In ogni caso, che la paratoia fornisca un segnale analogico 4-20mA proporzionale all posizione potrebbe servire o non.

Comunque la domanda potrebbe essere messa in modo diverso.

come l'ha gia'posta lui oppure dire, devo regolare la portata ... aggirando su una paratoia....etc.

Modificato: 3 giugno 2009 da Savino

[busanela]

E comunque altrimenti che senso avrebbe un feedback proporzionale? Basterebbe un finecorsa 0-1

allora perche ha installato un misuratore di portata?

No, intendevo: "che senso avrebbe un feedback proporzionale in una valvola apri-chiudi" ....

Hei, Savino, non la prendere come un fatto personale, ... Mica intendo mettere in discussione ciò che vuoi dire, solo che io ho interpretato così ciò che Val ha spiegato nel primo post.

Oltretutto ho sempre stimato le opinioni tue, di Batta e di Livio come le più ponderate e accreditabili.

Forse è meglio aspettare nuovi e più dettagliate informazioni dall'interessato, che dici?.

[Savino]

Hei, Savino, non la prendere come un fatto personale

No busanela, cosa dici .. ci mancherebbe

Oltretutto ho sempre stimato le opinioni tue

Altrettanto Io le tue

Forse è meglio aspettare nuovi e più dettagliate informazioni dall'interessato, che dici?.

Infatti, e' quello che bisogna

[alessiopiva]

Eccomi, scusate il ritardo. Apprezzo molto la vostra collaborazione e vi ringrazio.

A monte della paratoia si ha un fiume. La paratoia deriva l'acqua del fiume in una condotta che appunto deve avere portata costante secondo un setpoint.

Il fiume ha portata variabile e la velocità dell'acqua che cambia fa in modo che non possa stabilire una proporzione fra posizione della paratoia e portata in condotta. Comunque sul fiume ho installato un misuratore di portata cha anch'esso entra nel plc come segnale analogico.

La paratoia si può regolare come si vuole sia in apertura che in chiusura, basta agire sui due appositi comandi. Ci sono due finecorsa che ne limitano il movimento nei punti di massima escursione (logicamente) ma è completamente regolabile.

A me piace l'idea che mi avete dato di usare la regolazione PID sul segnale di portata in condotta e l'uscita confrontarla con il segnale di posizione della paratoia..... L'uscita del PID diventa il set point della posizione della paratia come dice giustamente Batta.

.

[Livio Orsini]

Comunque sul fiume ho installato un misuratore di portata cha anch'esso entra nel plc come segnale analogico.

Con questa variabile puoi stabilire la corrispondenza tra apertura della paratoia e portata nella condotta. In pratica la portata della condotta dipende dalla posizione della paratoia in funzione della portata media in ingresso. La paratoia sarà più o meno aperta in funzione di una minore o maggiore portata in ingresso. Con questo stabilisci il feed forward. Poi si va ad aggiustare finemente la posizione della paratoia in con la chiusura dell'anello di regolazione in funzione della portata nella condotta.

[alessiopiva]

Si è una considerazione corretta, però non ho strumenti per "comandare" la portata del fiume durante la messa in servizio, cioè la devo prendere come viene. Altrimenti dovrei stare lì a fare regolazioni in base all'altezza ed alla portata, ma per giorni e giorni.

[Livio Orsini]

Altrimenti dovrei stare lì a fare regolazioni in base all'altezza ed alla portata,...

Non è necessario. Parti usando la portata che hai al momento come valore di riferimento (a meno che sia un valore chiaramente anomalo). Poi con un semplice autoadattamento, basato sul valore dell'integrale del PI, correggi l'influenza della portata sul feedforward.

Il modello è molto semplice e facile da implementare.

Modificato: 4 giugno 2009 da Livio Orsini

[Savino]

alessiopiva,

Eccomi, scusate il ritardo. Apprezzo molto la vostra collaborazione e vi ringrazio.

A monte della paratoia si ha un fiume. La paratoia deriva l'acqua del fiume in una condotta che appunto deve avere portata costante secondo un setpoint.

Il fiume ha portata variabile e la velocità dell'acqua che cambia fa in modo che non possa stabilire una proporzione fra posizione della paratoia e portata in condotta. Comunque sul fiume ho installato un misuratore di portata cha anch'esso entra nel plc come segnale analogico.

La paratoia si può regolare come si vuole sia in apertura che in chiusura, basta agire sui due appositi comandi.

Domande?

Fisicamente, cosa hai come attuatori di regolazioni per efettuare l'apertura e chiusura della paratoia? e' un attuatore unico o sono 2 separati?

Perche hai posizionato il misuratore di portata nel fiume? Penso hai seguito una logica predeterminata, giusto, allora qual'e'?

Modificato: 4 giugno 2009 da Savino

[alessiopiva]

L'attuatore è un monoblocco con motore ed elettronica incorporata. Il movimento si trasmette dall'attuatore alla paratoia con una vite passo 10mm (se non sbaglio). L'attuatore è fermo e fa ruotare un ingranaggio dove è insediata la vite che a sua volta alza ed abbassa la paratoia.

Ho una sola paratoia che regola la portata.

Il misuratore di portata nel fiume l'ho inserito solo perchè il cliente deve vedere (e forse totalizzare) la portata del fiume, ed anche perchè al di sotto di una certa portata del fiume devo chiudere totalmente la paratoia per non levare il minimo flusso vitale all'alveo.

L'ho omesso dalla spiegazione perchè non è un punto di interesse per il problema.

La velocità di movimento della paratoia è molto lenta, nell'ordine dei 0,3 - 0,4 m/min il che facilita la regolazione della portata nella tubazione.

[batta]

Visto il movimento molto lento della paratoia, e visto che la variazione di portata è praticamente immediata (penso la misura di portata venga effettuata immediatamente a valle), potresti anche provare a fare una cosa molto semplice: se la portata è inferiore al set point, attivi l'apertura; se la portata è superiore, attivi la chiusura.

Devi ovviamente gestire una certa tolleranza entro la quale non effettui manovre.

[alessiopiva]

Si in effetti volevo sviluppare il software in questa direzione. Non so quanto ci mette il misuratore di portata in tubazione a reagire alla variazioni di apertura e chiusura,(si trova a 25m a valle della paratoia) dovrò provarlo sul campo. Pensavo di impostare un set-point e due offset, uno positivo e l'altro negativo, se la portata stà dentro questi due valori non muovo niente, altrimenti apro o chiudo. Poi andrò a verificare con delle prove, quanto posso avvicinare gli offset al set-point.

La durata dell'apertura o della chiusura la stabilirà un tempo impostabile fisso (anche lui da tarare in base a prove sulla reazione del misuratore di portata). In pratica fare una regolazione grossolana a piccoli passi, come dicevo appunto nel primo post.

Il numero di manovre/ora e la portata minima del fiume non sono un problema.

[busanela]

Devi ovviamente gestire una certa tolleranza entro la quale non effettui manovre.

Pensavo di impostare un set-point e due offset, uno positivo e l'altro negativo, se la portata stà dentro questi due valori non muovo niente, altrimenti apro o chiudo.

Dipende molto da quanta precisione serve sulla portata a valle. In questo modo si rischia di avere abbassamenti od innalzamenti bruschi della portata a causa del improvviso aprirsi (chiudersi) della valvola, se si desidera una zona morta per evitare il continuo pendolare della valvola. sarebbe ideale impostare, all'interno di questa zona antirimbalzo, delle rampe di offset che aprano (o chiudano) di poco la valvola in maniera inversamente proporzionale alla misura di portata a valle. Cioè dire, se viene richiesta appena più H2o di quello che la valvola eroga in quel dato istante, perchè lei possa effettivamente aprirsi per eseguire il comando, la richiesta di liquido deve uscire dalla banda morta; se invece si comanda l'apertura della valvola in maniera proporzionale all'errore, si evita la brusca apertura.

[Livio Orsini]

Di norma questi controlli per funzionare bene si avvalgono di un modello per il controllo diretto con aggiustaggio fine in reazione. I modelli sono abbastanza semplici, tanto che possono essere implementati anche sun PLC di livello basso come lo S7-22x.

Se si fa tutto in reazione, specialmente con i ritardi dovuti alle distanze, si rischia di avere un controllo poco stabile e impreciso.

Però può anche essere che la precisione necessaria sia decisamente scarsa....