AS_PRESSA_R: AUTOMAZIONE DI UNA PRESSA RIGIDA
PER LA CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI LAPIDEI
Nel 1975 il Centro di Ricerca Idraulica e
Strutturale (CRIS) dell’Enel aveva progettato
e fatto costruire l’unica pressa rigida
servo-controllata esistente in Europa per lo
studio del comportamento a post rottura
dei materiali.
La pressa è stata rimessa in esercizio da
Asper che ha progettato e realizzato un
novo sistema di controllo ad anello chiuso
basato su un'architettura real-time in
grado di reagire in tempi dell'ordine del
millisecondo, tempi richiesti dalle elevate
prestazioni meccaniche di cui la pressa è
capace in quanto a velocità di movimento e
forze in gioco.
La soluzione sviluppata, AS_Pressa_R, ha
una configurazione software basata su
un'architettura modulare. Attualmente
sono disponibili due moduli: uno dedicato
alla gestione di test automatici in controllo
di carico o di spostamento, l'altro dedicato
al controllo manuale della pressa.
LA PRESSA RIGIDA
Alla fine degli anni Settanta, dopo un
approfondito studio di progettazione, la
AS_Pressa_R: interfaccia utente dedicata ai test automatici in controllo di carico o di spostamento.
sezione DSR del Centro di Ricerca Idraulica
Si tratta dell’unica pressa a telaio rigido
e Strutturale (CRIS) dell’ENEL faceva
esistente in Europa in grado di effettuare
realizzare una "speciale macchina di prova
prove a compressione in controllo di
materiali", di elevate prestazioni e
deformazione, e quindi di studiare anche il
particolarmente sofisticata per lo studio
comportamento a post rottura del
della resistenza delle rocce in prove di
materiale.
compressione.
La pressa rigida: immagine storica, vista d'insieme del complesso di prova.
Il telaio ha un peso di circa 10 tonnellate
ed il fondo scala della pressa è 100 t.
Tramite simulazioni ad elementi finiti
bidimensionali, realizzate intorno alla metà
degli anni Settanta, risulta che per
deformare di 1 mm il vano di carico della
pressa sono necessarie ben 6000 t.
La pressa era controllata da una sofisticata
elettronica interamente analogica. La cella
di carico e i 2 sensori di spostamento di
tipo LVDT permettevano alla pressa di
eseguire prove a gradiente di carico
costante e a spostamento dei piatti
costante, questa ultima tipologia di prove
si è rivelata particolarmente utile per
studiare il comportamento a post rottura
dei materiali. L’elevata rigidità del telaio
realizzato nel 1975 ed un'elettronica
innovativa per l’epoca permettevano alla
pressa, al momento della rottura del
provino, di non scaricare l’energia elastica
accumulata, consentendo così la possibilità
Asper s.r.l., via Carnesecchi 39, 50131 Firenze (Italia), Tel/Fax: +39 055 571 158 web: www.asper-fi.it, e-mail: [email protected]
di studiare il comportamento a post rottura
e prove a sollecitazione ciclica sinusoidale
tutte le informazioni essenziali per il
senza danneggiare irrimediabilmente il
con frequenza fino a 40 Hz.
controllo della pressa e sullo stato delle
provino.
L'architettura hardware prevede un'unità
prove automatiche. I dati relativi
all'andamento della prova sono visualizzati
Il cilindro è sprovvisto di guarnizioni ed è
CompactRIO dotata di moduli di
stato realizzato con speciale lappatura al
condizionamento per la lettura dei segnali
fine di ridurre l’attrito e migliorare la
di campo (cella di carico e sensori di
risposta dell’attuatore idraulico. La pressa
spostamento) e per la regolazione degli
è controllata da una servo-valvola in
attuatori (servo-valvola e accensione delle
Per ogni sessione di test, l'utente può
portata della ditta MOOG GmbH.
pompe idrauliche).
configurare il sistema in modo da
LA RIMESSA IN ESERCIZIO
Per la rimessa in esercizio si è proceduto
ad una revisione dell'apparato idraulico e
alla progettazione e realizzazione di un
nuovo sistema di controllo.
Per l'apparato idraulico si è fatto
revisionare la servo-valvola e si è
provveduto a sostituire l’ingombrante
centralina idraulica con una più compatta e
dotata di 2 pompe a pistoni radiali, allo
scopo di poter disporre di differenti
portate.
Le elevate prestazioni meccaniche di cui la
pressa è capace, in quanto a velocità di
movimento e forze in gioco richiedono un
sistema di controllo altrettanto
performante in grado di rispondere in
tempi dell'ordine del millisecondo. Per
sostituire la sofisticata, ma obsoleta,
elettronica di controllo interamente
analogica, Asper ha progettato e sviluppato
AS_Pressa_R, una soluzione basata su
un'architettura hardware CompactRIO di
National Instruments®.
La finalità del sistema di controllo
AS_Pressa_R è quella della completa
automazione della pressa per realizzare
prove a gradiente di carico costante, prove
a gradiente di spostamento piatti costante,
prove a gradiente di deformazione costante
La soluzione software è composta da due
unità: un'unità di supervisione, installata su
opportuno PC, e un'unità di controllo realtime installata sull'unità CompactRIO.
L'unità AS_Pressa_R di supervisione si
interfaccia all'unità hardware CompactRIO
tramite bus ethernet e fornisce
all’operatore un’interfaccia grafica, di
in forma grafica e gli stessi possono essere
archiviati su file per il successivo utilizzo
all'interno di report.
adeguarlo alle esigenze dei campioni sotto
analisi; in particolare può configurare la
tipologia di test e tutti i relativi parametri
specifici. La configurazione può essere
salvata su file e riletta da file, così da
permettere un'efficiente gestione dei test
nel caso si intenda lavorare in condizioni
analoghe.
intuitiva e semplice utilizzazione, per
mezzo della quale è possibile gestire in
modalità automatica o manuale la
movimentazione della pressa.
L'unità software di controllo real-time
riceve i comandi dall'unità di supervisione e
gestisce le procedure di controllo della
pressa, ad anello chiuso con regolazione
Proporzionale-Integrativo-Derivativo (PID),
tramite i moduli di input e output.
Asper ha dedicato particolare attenzione
allo sviluppo dell'algoritmo di controllo ad
anello chiuso. In particolare, per ridurre gli
effetti del rumore di lettura sulla variabile
di processo, alla stessa sono applicati un
filtraggio passa-basso e uno dead-band.
Per far muovere il pistone in controllo
manuale "a vuoto" Asper ha implementato
una tecnica di sbilanciamento del segnale
di retroazione del PID.
L'interfaccia grafica del modulo di
supervisione è studiata in modo da rendere
immediatamente accessibili all'utilizzatore
AS_Pressa_R: interfaccia utente per il modulo controllo
manuale.
As per personalizza le funzionalità dei moduli software e /o ne inserisce di nu ovi su lle s pecifiche es igenze del c liente
Per informazioni:
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