Automazione delle produzioni di processo
MT
Schema logico del controllo di processo con calcolatore
E
N
E
R
G
I
A
PROCESSO
PRODUTTIVO
MATERIE PRIME
D
A
T
I
D
A
T
I
STATO DELLE
MATERIE PRIME
-
VARIABILI
DI PROCESSO
-
DISOMOGENEITA'
ANISOTROPICITA'
DISTURBI
DISPONIBILITA'
VARIABILI
INDIPENDENTI
NON CONTROLLATE
TEMPERATURA
PORTATA
COMPOSIZIONE
LIVELLO
PRODOTTO
D
A
T
I
D
A
T
I
DATI DELLE
APPARECCHIATURE
- GUASTI
- DETERIORAMENTI
- RISTRUTTURAZIONI
VARIABILI
INDIPENDENTI
NON CONTROLLATE
QUALITA' DEL
PRODOTTO FINITO
- TOLLERANZA
- DIFETTOSITA'
VARIABILI
INDIPENDENTI
NON CONTROLLATE
TRATTAMENTO
DEI
VARIABILI
INDIPENDENTI
NON CONTROLLATE
CONDIZIONI
AMBIENTALI
- TEMPERATURA
- UMIDITA'
- PRESSIONE
VARIABILI
INDIPENDENTI
NON CONTROLLATE
SEGNALI
SOSTITUZIONE, LIVELLAMENTO, CORREZIONE, INTERPOLAZIONE,
COMPENSAZIONE, INTEGRAZIONE, DERIVAZIONE, ECC.
VINC
VARIABILI
ECONOMICHE
MODELLO DEL
PROCESSO
MODELLO DELLE
APPARECCHIATURE
VDC
MT
Modelli del processo
• Modelli Procedurali
• Modelli di Calcolo
• Evoluzione dei modelli di processo
– MODELLI MATEMATICI (anni ‘60)
– MODELLI EMPIRICO-STATISTICI (anni ‘70)
– MODELLI INFERENZIALI (anni ‘80)
MT
Monitoraggio
Variabili
di input
Variabili
di output
PROCESSO
variabili
di
processo
COMPUTER DI
RILEVAZIONE
•
•
•
•
Presentazione
processo
controllo di congruenza
controllo di non superamento limiti
controllo di grandezze derivate
controllo di grandezze globali
MT
Controllo Digitale Diretto (DDC)
Variabili
di input
Variabili
di output
PROCESSO
comandi
agli
attuatori
variabili
di
processo
COMPUTER
IN DDC
Consolle
operatore
MT
Controllo di supervisione
Variabili
di input
Variabili
di output
PROCESSO
comandi
agli
attuatori
variabili
di
processo
COMPUTER
IN DDC
modifica
set-point
variabili
fondamentali
COMPUTER
DI SUPERVISIONE
Consolle
operatore
MT
Schema dell’impianto
MT
Mulino a doppia camere con scarico finale
MT
Mulino a scarico centrale (Doppelrotator)
MT
Obiettivi
• Minimizzazione del consumo specifico di energia
elettrica
• Stabilità del sistema
• Giusto grado di essicazione
• Corretta composizione chimica (omogeneità)
• Corretta granulometria (omogeneità)
MT
Segnali dal campo (misure)
•
•
•
•
•
•
•
Grado di riempimento
Potenza dell’elevatore
Portata delle bilance di alimentazione
Portata del materiale di ritorno (semolino)
Potenza assorbita dal motore del molino
Temperatura dei filtri a maniche
Temperatura e depressione dell’aria d’ingresso
MT
Controllo proporzionale con rilevazione della pressione
sonora
1. Tramoggia di alimentazione
2. Indicator recorder
3. Cella di carico
4. Nastro trasportatore
5. Motore a corrente continua
6. Silicon controlled rectifier
8. trasduttore di suono
9. "Orecchio elettronico"
10. Mulino
11. Prodotto finito
MT
Controllo sulla base dell’elevatore a tazze
1. Alimentazione nuovo
materiale
2. Indicator recorder
3. Cella di carico
4. Nastro di alimentazione
5. Motore a corrente continua
6. SCR
7. Controllore
8. Convertitore di potenza
9. Motore dell'elevatore
10. Separatore
11. Materiale
12. Prodotto finito
13. Elevatore
14. Mulino
MT
Controllo sulla base dell’elevatore a tazze
(mulino a scarico centrale)
1. Alimentazione nuovo
materiale
2. Indicator recorder
3. Cella di carico
4. Nastro di alimentazione
5. Motore a corrente continua
6. SCR
7. Controllore
8. Convertitore di potenza
9. Motore dell'elevatore
10. Separatore
11. Materiale
12. Prodotto finito
13. Elevatore
14a. Camera grezzo
14b. Camera scarto
15. Uscita materiale
16. "Orecchio elettrico"
17. Trasduttore di suono
MT
Controllo sulla base del peso della semola di ritorno
1. Alimentazione nuovo
materiale
2. Indicator recorder
3. Cella di carico
4. Nastro di alimentazione
5. Motore a corrente continua
6. SCR
7. Controllore
8. Convertitore di potenza
9. "Orecchio elettrico"
10. Trasduttori
11. Materiale di scarto
12. Prodotto finito
13. Elevatore
14. Mulino
15. Separatore
16. Nastro trasportatore
MT
Controllo di supervisione:architettura
OBIETTIVI
SISTEMA ESPERTO
DI
SUPERVISIONE
Parametri
di controllo
Risultati analisi
LABORATORIO
Variabili
"primarie"
PLC
Variabili
"secondarie"
Comandi
agli attuatori
PROCESSO
MT
Sistema di controllo del caso Merone
• tre loop di controllo
– regolazione della quantità totale di materiale alimentato;
– regolazione delle portate d’aria sempre in ingresso;
– regolazione della finezza del prodotto in uscita.
LOOP
VARIABILI
MISURATE
VARIABILI
CONTROLLATE
QUANTITÀ
 pressione sonora
 potenza elevatore
 depressione aria
ingresso
 temperatura filtri
 finezza farina
 portata bilance
alimentazione
 temp.aria ingresso
 portata
aria
ingresso
 posizione delle
palette sep.statico
ALIMENTATA
PORTATA D’ARIA
FINEZZA MATERIALE
MT
Variabili misurate
UNITA’ DI
MISURA
RANGE
VALORE
NORMALE
UNITA’ DI
MISURA
RANGE
VALORE
NORMALE
Potenza elevatore
KW
0-300
100 (max
produz.)
Ampere serrande
pendolari
Ampere
0-30
-
Segnale microfono
Valore
normalizz.
0-100
-
Ampere canale elevatore
Ampere
0-30
7-8
Temperatura filtri a
maniche
°C
0-150
50-100
Ampere canale
separatore
Ampere
0-30
7-8
Portata bilancia calcare
Ampere
0 - 180
-
Ampere canale finito
Ampere
0-10
-
Portata bilancia marna
Ampere
0 - 180
-
Ampere canale semolino
Ampere
0-10
-
-
-
-
Ampere rotocelle
Ampere
0-10
-
Depressione filtro a
maniche1
mm C.A.
0-250
130
Ampere coclee
Ampere
0-10
-
Depressione filtro a
maniche2
mm C.A.
0-250
130
Temperatura cuscinetti
°C
0-100
20
°C
0-600
300
Ampere pompa olio
riduttori
Ampere
0-10
-
Depressione aria ingresso
mm C.A.
-50 +50
0
Ampere pompa olio
supporti
Ampere
0-10
-
Ampere motore molino 1
Ampere
0-300
200-210
Ampere pompa grasso
corona
Ampere
0-30
-
Ampere motore molino 2
Ampere
0-300
200-210
Ampere pompa olio alta
pressione
Ampere
0-10
-
Ampere esaustore
Ampere
0-120
43-45
Ampere grasso carcassa
Ampere
0-30
-
Ampere separatore
Ampere
0-60
32
Ampere ausiliario
Ampere
0-100
-
GRANDEZZA
Portata semola di ritorno
Temperatura aria
ingresso
GRANDEZZA
MT
Classificazione delle variabili misurate
VARIABILI PRIMARIE DI PROCESSO
VARIABILI SECONDARIE DI PROCESSO
Potenza elevatore
Potenza motore molino 1
Segnale microfono
Potenza motore molino 2
Portata semola di ritorno
Potenza serrande pendolari
Portata bilancia calcare
Potenza canale elevatore
Portata bilancia marna
Potenza canale separatore
Temperatura aria ingresso
Potenza canali finito e semolino
Depressione aria ingresso
Temperatura cuscinetti
Temperatura filtri a maniche
Potenza rotocelle
Potenza coclee
Potenza pompe olio
Potenza ausiliario
Potenza pompe grasso
Depressione filtro a maniche 1
Depressione filtro a maniche 2
Potenza esaustore
Potenza separatore
MT
Variabili di controllo
Parametri di controllo
Portata marna
Portata calcare
Set-point temperatura aria ingresso
Set-point depressione aria ingresso
MT
Funzioni del PLC
• livello di controllo diretto:
– acquisizione di tutti i segnali disponibili dal campo;
– conversione digitale dei segnali;
– trasmissione al livello superiore (sistema esperto) dei
valori aggiornati delle variabili primarie di processo;
– memorizzazione in un file dei valori delle variabili
secondarie;
– generazione pre-allarmi e allarmi segnali secondari;
– avviamento automatico di procedure statiche di
sganciamento dell’impianto in presenza di allarmi;
– acquisizione dei valori dei parametri di controllo (setpoint) provenienti dal SE;
– regolazione dei loop automatici di controllo.
MT
Funzione del Controllo di Supervisione con Sistema Esperto
• Livello di supervisione:
– acquisizione delle misure aggiornate delle variabili
primarie dal livello inferiore;
– acquisizione dei risultati delle analisi di qualità
provenienti dal laboratorio;
– analisi stato di funzionamento dell’impianto;
– regolazione dei parametri di controllo e trasmissione
dei loro valori al livello inferiore: fissa i set-point
MT
Architettura del sistema esperto
Portata Semola
Temperatura Filtri
Temperatura Aria Ingresso
Depressione Aria Ingresso
Potenza Elevatore
Miicrofono
Portata Marna
Portata Calcare
Identificazione
Stato Impianto
Caratteristiche
Materie Prime
Target
Produzione
Composizione
Scelta Strategia di
Controllo e Azioni sui
Parametri Controllati
Sistema Esperto
Portata Marna
Portata Calcare
Set-point
Temp.
Aria
Ingresso
Set-point
Depressione
Aria
23
MT
Blocco identificazione stato dell’impianto
Potenza
Microfono
Modulo
Stabilità
Mulino
Temperatura Aria
Depressione Aria
Temperatura Filtri
Modulo
Essiccamento
Materiale
Identificazione Stato
Impianto
Prediagnosi
Target
Produzione
Scelta Strategia di
Controllo e Azioni
Sistema Esperto
Stato Impianto
Diagnosi
Identificazione Stato Impianto
STATO
24
MT
Identificazione stato dell’impianto
Modulo
Modulo Grado
Stabilità
Essiccazione
Mulino
Materiale
GRADO DI
STABILITA'
MOLINO
"Stabile"
"Instabile"
"Fortemente
Instabile"
Prediagnosi
Stato Impianto
Diagnosi
Identificazione Stato
GRADO DI
ESSICCAMENTO
MATERIALE
"Buono"
"Mediocre"
"Insufficiente"
Prima camera
ostruita
Max stabilità
Elevatore
sovraccarico
Allarme!
Impianto fuori
controllo
- Mulino °stabile°
- Essiccamento
°buono°
- Molino
°fortemente
instabile°
Identificazione Stato
Impianto
Poca aria
Stabile
Aria Instabile
Essiccazione
insufficiente
- Molino "stabile
-Essiccamento
"insufficiente"
Molino
Instabile
- Molino
"instabile"
- Mulino °stabile°
-Essiccamento
°mediocre°
Eccesso aria
Macinazione
irregolare
Sovraessiccazione
Prima camera
vuota
Prima camera
intasata
25
MT
scelta della strategia di controllo
STATO
Scelta Azioni
Scelta Strategia
Identificazione Stato
Impianto
Target
Produzione
Identificazione
Strategia di Controllo
e Azioni
Sistema Esperto
Ottimizza
Target
Produzione
Migliora
Aria
Stabilizza
Mulino
Stabilizza
Aria
Azioni
Azioni
Azioni
Azioni
Stabilizza Stabilizza
Migliora
Ottimizza
molino
aria
Portata
Totale
Set-point
Temp.
Aria
Ingresso
Azioni
Allarme
Set-point
Depressione
Aria Ingresso
26
MT
Esempio di interfaccia utente
MT