Controllo della temperatura
Parliamo di
Controllo della temperatura
Tutto quello che vorreste
sapere sui termoregolatori
Omron e non avete mai osato
chiedere.
la temperatura è la
misura del grado di
“eccitazione” delle
molecole.
4
Che cosa si intende
per temperatura?
Più le molecole si muovono velocemente,
maggiore è la temperatura.
A -273 °C le molecole sono ferme. Tale
condizione è detta “zero assoluto”.
Il concetto secondo cui la temperatura è
la velocità di movimento delle molecole
vale per tutti i materiali. Un materiale può
conoscere diverse fasi: solida, liquida e
gassosa. Quando si scalda e le sue molecole
“si eccitano”, la fase cambia. Ad esempio,
l'acqua si trasforma in vapore a 100 °C.
Il tema principale di questo opuscolo è
il controllo della temperatura, perché
circa il 70% delle applicazioni riguardano
questa grandezza. Naturalmente, è
possibile applicare gli stessi principi a
tutti i tipi di controllo analogico, come il
controllo del flusso o della pressione.
5
il termoregolatore
è solo UnO dei
componenti del loop
2
3
1
6
4
Relè
statico
5
6
Sistema di regolazione
Il termoregolatore (1) non è l'unico
componente di un loop di controllo.
Quest'ultimo comprende anche un sensore
di misura (2), il cablaggio (3), un attuatore
in uscita (5) e un dispositivo (4) per influire
sulla temperatura del processo (6).
• Occorre attribuire la medesima importanza
a tutti i componenti del loop di controllo.
Il termoregolatore può fare molto, ma
meglio è progettato l'intero sistema di
controllo e migliore sarà il risultato finale.
• Utilizzare il sensore più adatto.
• Utilizzare il cablaggio corretto.
-Estendere le termocoppie mediante
un apposito cavo compensato,
perché con il rame standard si
verificheranno errori di misurazione.
• Utilizzare l'attuatore più adatto.
-Nel caso di un processo con elevata velocità
di risposta, un relè elettromeccanico non
effettuerà probabilmente la commutazione
con sufficiente rapidità, rendendo
instabile la temperatura del processo.
• Se si dispone di una capacità di riscaldamento
eccessiva, l'uscita del regolatore potrebbe
essere compresa tra 5% e 10% soltanto. In
questo modo, si ridurrà la risoluzione di ciò
che il regolatore è realmente in grado di fare.
• Spesso è possibile intervenire
anche sul processo.
7
INGRESSO
(sensori)
I sensori (di temperatura)
sono utilizzati per
misurare il valore di
processo (PV)
La scelta del tipo di sensore è di vitale
importanza per un controllo efficace.
Non sempre però è possibile adottare la
soluzione migliore, a causa del campo di
temperatura del processo o delle limitazioni
meccaniche del sensore
8
Sensori di temperatura
• Le termoresistenze (RTD) misurano la
temperatura correlandola alla resistenza
di un particolare elemento. L'RTD
maggiormente utilizzato è il sensore Pt100,
che offre 100 Ohm a 0 °C. Il termoregolatore
ne misura la sua resistenza, e in base a
quest'ultima calcola la temperatura rilevata.
Ω
Ohmetro
(strumento
di misurazione
della resistenza
elettrica)
• Termocoppia
Quando si uniscono due metalli
diversi, i conduttori creano una piccola
tensione che è proporzionale alla
temperatura del punto di giunzione.
Giunzione
mV
• Termistore
RTD non industriale utilizzato di frequente
nei mercati al dettaglio e nazionali.
• Ingressi analogici
I segnali di ingresso analogici vengono utilizzati
per fornire il PV all'unità di controllo. Spesso
questo segnale lineare in mA o volt proviene
da un dispositivo che ha convertito i valori del
sensore di temperatura in un segnale analogico.
9
Attuatori
Riscaldatori e raffreddatori
Metodo per influire
sul valore di processo
Spesso in un processo il riscaldatore/
raffreddatore è predeterminato. Occorre
sempre abbinarvi un idoneo attuatore. Ad
esempio, in un forno il riscaldatore elettrico
può essere pilotato da un relè statico.
In un'applicazione di raffreddamento, è
possibile utilizzare acqua fredda durante il
processo controllando un segnale analogico.
Allarme guasto
10
Metodi di RISCALDAMENTO
aumentare la temperatura
• Riscaldatori elettrici controllati mediante
un relè elettromeccanico o statico
• Gas/gasolio combustibile controllato mediante
una valvola (proporzionale o impulsiva)
• Liquido: acqua calda o olio caldo
controllati mediante una valvola
Metodi di RAFFREDDAMENTO
abbassare la temperatura
• Raffreddatore controllato elettricamente
• Aria: flusso naturale o controllato
mediante una ventola
• Liquido: acqua o olio controllati
mediante una valvola
Influenze del riscaldamento/raffreddamento
• Flusso d'aria naturale e perdita di calore: la
natura cerca sempre l'equilibrio del calore, che
fluisce da un punto caldo a un altro più freddo.
• Reazioni esotermiche:
l'alcool è ottenuto mediante fermentazione,
un processo con il quale si produce calore.
• Reazione chimica:
l'aggiunta di una sostanza a un
processo può provocare una reazione
in grado di sprigionare calore.
• Attrito meccanico:
i materiali plastici, se convogliati in un tubo,
si riscaldano sempre a causa dell'attrito.
Raffreddatore
11
USCITA
(controllo)
Il blocco funzionale tra
l'uscita PID e l'attuatore
Il segnale 0-100 % proveniente dal PID (MV)
deve essere convertito in un segnale
comprensibile per l'attuatore.
Le uscite di controllo più frequentemente
utilizzate sono analogiche (mA, V), relè
apri/chiudi verso una valvola o a tempo
proporzionale (relè, tensione/impulsivo)
mA
20 mA
%
4 mA
100%
chiuso
+V
1
1
2
Relè ibrido
2
Relè
aperto
1
GND
Relè statico
2
Tensione
12
M
Impulsivo con modulazione (PWM)
o uscita a tempo proporzionale (TPO)
È facile comprendere come 0-100% dall'uscita PID
(MV) possa essere utilizzato per pilotare un'uscita
di controllo analogica a 4-20 mA. Per un controllo
analogico, però, è possibile utilizzare anche
un'uscita ON/OFF come un relè. A seconda
del valore di MV%, l'uscita di controllo viene
commutata proporzionalmente tra ON e OFF sulla
base di un “periodo di controllo” fisso (CP).
MV = 50% CP = 20 sec.
10 sec.
ON OFF
20 sec.
MV = 20% CP = 20 sec.
4 sec.
ON
OFF
20 sec.
Tipi di uscita di controllo:
• Lineare (mV, mA, V).
• Relè.
• Tensione (impulsivo, logico)
Segnale utilizzato per pilotare relè statici.
• Relè ibrido
Combina la caratteristiche di un relè
meccanico e di uno statico.
• Relè apertura/chiusura valvola (PRR)
Un relè per “aprire” la valvola e un altro per
“chiuderla”. Quando entrambi i relè non sono
attivi, la valvola mantiene la sua posizione.
13
Controllo PID
Proporzionale
Integrale
Differenziale
SP
ε
PID
MV
Loop di controllo
14
Processo
PV
Sono tre termini matematici, che indicano
le azioni effettuate da un regolatore PID per
mantenere stabile la temperatura di processo sul
valore impostato desiderato.
Nessuna “magia”. Si tratta semplicemente di
strumenti che il regolatore utilizza per:
• rimanere “sintonizzato” sul presente
• apprendere dal passato
• predire il futuro
• Controllo PID sta per controllo
Proporzionale, Integrale e Differenziale.
• L'ingresso per il calcolo PID corrisponde alla
differenza tra il valore di processo (PV) e il
valore impostato (SV) di riferimento. Tale
differenza è detta Errore (ε).
• L'uscita del calcolo PID è detta valore
manipolato (MV) e i valori sono 0 – 100 %.
• Il blocco PID non è nient'altro che un
amplificatore. Il segnale di errore viene
manipolato dalle componenti P, I e D e i tre
risultati vengono addizionati per ottenere
l'uscita MV.
• La componente proporzionale si concentra
sul “presente” e maggiore è la differenza tra
PV ed SV (ε), maggiore sarà anche la quantità
assegnata all'uscita (MV).
• La componente integrale si concentra sul
passato e con ogni ciclo di clock il segnale di
errore viene integrato nell'uscita (MV).
• La componente differenziale si concentra
sull'aumento o sulla diminuzione del PV
(variazione di ε) e “prevede” la quantità
in uscita necessaria per correggere tale
variazione.
15
Controllo 2-PID
L'algoritmo PID di Omron che offre
due gradi di libertà
Il valore di processo (PV) può differire dal
valore impostato (SV) se si modifica l'SV o se
un disturbo influenza il PV.
L'azione effettuata dal PID a questo punto
viene detta risposta a gradino e risposta ai
disturbi.
16
Controllo 2-PID
Il controllo 2-PID di Omron offre un importante
vantaggio rispetto al controllo PID standard.
Il controllo 2-PID utilizza un potente algoritmo
che consente di regolare lo strumento in modo
da ottenere una risposta ottimale ai disturbi,
senza compromessi per la velocità di reazione
alle variazioni del set point. E per l'utente, il
maggiore vantaggio è che non deve effettuare
nessun'azione particolare.
Gli strumenti Omron sono configurati con
un'impostazione predefinita, in grado di garantire
tempi di risposta brevi in presenza di overshoot
minimo per la maggior parte delle applicazioni
di controllo. Tutto ciò si traduce in più rapidità
di avvio della produzione e controllo molto più
stabile nel corso di essa, caratteristiche che
consentono di realizzare una maggiore quantità di
prodotti finali di migliore qualità.
risposta al gradino
risposta al disturbo
SV
PV
PID standard
PV
PID standard
PV
2-PID Omron
SV
SV
17
Tuning
Per controllare il processo è necessario
sintonizzare il regolatore PID
Grazie ai termoregolatori Omron, questa
è la parte più semplice del lavoro, poiché
non è necessario ricorrere al tuning PID
manuale. I nostri algoritmi di tuning sono
utilizzabili per regolare automaticamente
tutte le applicazioni. Se l'autotuning (AT)
standard non può essere utilizzato,
l'inconveniente può essere risolto con
un'altra serie di regole di tuning.
PV
SP
100%
MV
0%
AT avviato
AT terminato
18
Tempo
AT : Autotuning
L'operatore avvia l'ottimizzazione one-shot
del regolatore. Omron focalizza l'autotuning
sull'ottimizzazione dell'eliminazione dei disturbi,
rendendo tale messa a punto automatica
particolarmente idonea per le applicazioni quali
l'imballaggio. Al contempo il parametro 2-PID
di Omron (alfa) gestisce (automaticamente) le
variazioni dell'SV.
Talvolta non è consentito o non è possibile che il
processo presenti cicli dell'uscita MV conpresi tra
0% e 100%.
Se il PV si discosta troppo dall'SV, viene effettuata
una preregolazione per evitare un overshoot
eccessivo durante il tuning.
ST : Self-tuning
L'ST è un AT effettuato a discrezione dello stesso
regolatore. L'utilizzo dell'ST è sicuro, poiché
non avvia AT indesiderati per ovviare a un
malfunzionamento del termoregolatore.
RT : Robust Tuning
Anche l'RT è un AT, sebbene il calcolo PID sia
basato su una diversa serie di “regole”. L'RT
è focalizzato sul controllo di processo, non
sull'automazione industriale.
È consigliabile abilitare l'RT per i processi con
tempi di avvio lunghi (serbatoio di liquidi),
campi SV estesi da gestire, forti variazioni di
temperatura nel pannello di controllo ecc.
Pianificazione guadagno (serie PID multiple)
La serie Omron E5_N-H può contenere diverse
impostazioni di valori PID. Le varie impostazioni
possono essere commutate in funzione del valore
di PV o su flag/comandi interni/esterni.
19
AllArmi
i termoregolatori sono in grado di indicare
e di reagire in caso temperature anomale
Se una temperatura è troppo alta, troppo
bassa o troppo distante dal valore
impostato, il termoregolatore attiva
un ALLARME.
Tale allarme può far parte della
strategia di controllo e sicurezza.
AllArmE
Agisce in caso
di temperature
anormali
20
Gli allarmi di un termoregolatore vengono
utilizzati per indicare situazioni anomale. Quando
un forno si surriscalda, è possibile attivare un
allarme di MASSIMO ASSOLUTO. Il flag di allarme
può essere visualizzato e/o inviato a
un'uscita ausiliaria (relè).
Tipi di allarme:
Valore massimo e minimo assoluto
ON
OFF
X
ON
OFF
0
X
0
Deviazione dal valore impostato
ON
OFF
L
H
ON
OFF
SP
X
SP
Percentuale di variazione
Se il PV presenta una variazione maggiore
rispetto al valore dell'allarme per unità di tempo,
viene attivato un allarme.
Allarme di interruzione loop (LBA)
Se in un punto del loop una funzione entra in
avaria, viene attivato un allarme LBA. Ad esempio,
se il sensore non viene reinserito nella macchina
utensile, l'uscita farà riscaldare l'utensile, ma il
PV non aumenterà, determinando un allarme di
interruzione loop.
21
Strategie
di ALLARME
Ottimizzate i vostri
allarmi con ulteriori
strategie
Le strategie servono a rendere gli allarmi
intelligenti. Possono prevenire o ritardare
sia gli allarmi indesiderati sia quelli
previsti.
22
Isteresi
crea un diverso punto di commutazione ON/OFF
per impedire all'allarme di attivarsi ripetutamente
intorno al valore soglia impostato.
Il congelamento
mantiene il flag dell'allarme, anche quando la
condizione che lo ha provocato è stata superata,
finché l'operatore non azzera il congelamento
dell'allarme.
Ritardi allarme ON/OFF
Isteresi di allarme
PV
Impostazione
allarme
Ritardo
all’eccitazione
a
Stato di allarme
Ritardo alla
diseccitazione a
Ritardo
all’eccitazione a
L'allarme non viene attivato.
Sequenza di attesa
Blocca l'allarme, finché il primo stato
sicuro non è stato raggiunto.
PV
Valore
allarme
Isteresi di allarme
Sequenza
di attesa
annullata
Tempo
ON
OFF
Allarme
23
ALLARMI RISCALDATORE
(HA)
È possibile monitorare
la corrente utilizzata dai
riscaldatori elettrici
Se si utilizzano più riscaldatori collegati
in parallelo, è importante sapere se uno
di essi è guasto.
Ora il regolatore dispone di meno energia
elettrica per riscaldare il sistema. A ciò può
supplire aumentando l'MV, ma la necessità
della manutenzione verrà segnalata da un
allarme HA
Conduttore riscaldatore
24
L'allarme riscaldatore (HA) è una combinazione di
tre tipologie di allarmi:
Il rilevamento del guasto dell'elemento
riscaldante (HB)
rileva se uno o più riscaldatori in parallelo sono
guasti o “fusi”
Il rilevamento della sovracorrente (OC)
rileva se uno o più riscaldatori stanno assorbendo
più corrente del previsto (pre-guasto)
Il rilevamento del cortocircuito del relè
statico
rileva se vi è un flusso di corrente quando l'uscita
non è utilizzata (0% MV)
Sono disponibili diverse opzioni per l'allarme del
riscaldatore per le configurazioni dei riscaldatori
monofase e trifase.
Esempio di applicazione:
La corrente nominale per i tre riscaldatori da 1 kW
raffigurati sotto è pari a 15 A. Se un riscaldatore
si guasta, la corrente scende fino a 10 A, il CT
registra tale calo e il termoregolatore emette un
avvertimento.
Carico Carico Carico
200 V
<- 15 A
CT
Al TC
Carico Carico Carico
200 V
Fusione
<- 10 A
CT
Al TC
25
Fatti...non parole!
Omron è il maggior
fornitore di
termoregolatori al mondo
Omron vende un
termoregolatore ogni 30 secondi!
26
30
• Omron ha venduto 240.000 pezzi di E5CN, di
cui 84.000 in Europa, nel 2008.
• Omron è il maggior fornitore di termoregolatori
al mondo, e si colloca sempre tra i primi tre
posti in Europa, Giappone, Nordamerica e
Sud-Est Asiatico. *1
• Omron è l'unico specialista in
termoregolazione tra tutti i fornitori orizzontali
di automazione industriale, e off re una gamma
completa di dispositivi di regolazione da essa
stessa sviluppati e prodotti.
• Presenza globale, servizio locale
Fondata nel 1933, Omron dà lavoro a oltre
33.000 persone in 36 paesi, le quali si
occupano di fornire prodotti e servizi ai clienti.
• L'affidabilità fa parte del nostro DNA
La nostra produzione è ai massimi livelli
qualitativi. Il tempo medio tra i guasti
(MTBF), pari a 374.000 ore per l'E5CN, è
eccezionalmente elevato.
• Omron off re una vasta gamma di soluzioni
di automazione, componenti per pannelli di
controllo e strumentazione, come relè, relè
statici, temporizzatori/contatori, PLC, terminali
di comando/PC industriali e software di
controllo.
*1 Fonte: VDC
27
31
Quale soluzione
adottare?
Le opzioni di controllo sono tantissime.
Qual è la migliore?
Non esiste una formula valida in ogni caso
• Il controllo è semplice o complesso? Necessita
di altre funzionalità (logiche)?
• È necessario un display centralizzato?
• È utile impiegare regolatori separati?
• Quali azioni deve effettuare l'operatore
e quali NON deve effettuare?
• Discreto o integrato?
• I/O centralizzati o decentralizzati?
• È richiesto/consentito l'utilizzo di un PLC?
28
32
•
•
•
•
•
Ingressi/uscite prestabilite
Specifiche presenti e future note
Porte di comunicazione
Grande quantità/stesse specifiche (OEM)
Funzionalità fissa
▸ Serie E5-N e CelciuX°
•
•
•
•
Ingressi/uscite possono variare
Esigenze diverse in futuro
Funzionalità avanzate
Molte applicazioni diverse = UTENTE FINALE
▸ E5_N-H e E5_K
• Velocità e precisione elevate
• Controllo multicanale/in cascata/rapporto di
grandezze
• Profili di temperatura/profilo SV
▸ E5_R(T)
• Operazioni di controllo logiche e automazione
• PLC disponibile/consentito
• Diversi ingressi e uscite
▸ Istruzione PID PLC
o PLC e CelciuX°
• Operazioni di controllo logiche e automazione
• Funzioni di controllo di processo
• Diversi ingressi e uscite
▸ PLC con controllo loop
(CJ1G-CPU__P)
29
33
10 Domande da porsi!
Come scegliere il modello di regolatore
più adatto?
Per scegliere il regolatore più adatto,
occorre porsi i seguenti quesiti.
? > !
30
34
1Di quale applicazione si tratta?
Forno, sigillatura, cottura...
2Base (solo ingresso/uscita) o avanzato?
3Tipo di sensore?
Termocoppia, Pt100, analogico
4Quale attuatore viene utilizzato?
(Che cosa deve comandare?)
Relè statico/valvola (proporzionale o
apri/chiudi)
Ventola, motore o altra bobina
5Tipo di uscita di controllo?
(a seconda dell'attuatore!)
Relè/tensione (impulsivo)
Analogico (mA, mV, V)
Relè ibrido
Relè statico
6Il processo è veloce o lento?
Il PV reagisce rapidamente a una variazione
dell'MV (uscita)?
7Precisione prevista della regolazione?
È richiesta una stabilità di 0,1 °C o ± 2 °C è
sufficiente (o addirittura ± 5 °C)?
8Tipi di allarme richiesti?
Massimo/minimo assoluto
Deviazione alta/bassa/banda
Allarmi riscaldatori
9Autotuning di serie
Self-tuning necessario? RT necessario?
Diverse impostazioni di valori PID?
10Richieste particolari?
Operazioni logiche/temporizzatore o funzioni
di ritardo/profili SV/porte di comunicazione
31
35
Glossario dei termini
2-PID
Il PID con doppio grado di libertà di Omron
rappresenta un considerevole perfezionamento
dell’algoritmo PID standard.
Allarme di deviazione
Allarme che si attiva quando il PV si discosta
dall’SV oltre la soglia impostata.
Allarme di valore assoluto
La soglia di questo tipo di allarme è fissa e non
varia al variare di un altro valore, come SV.
Allarme percentuale di variazione PV
Allarme che avverte quando il PV varia più
rapidamente del valore impostato.
Allarme riscaldatore (HB, OC, HS)
Sistema di monitoraggio volto a verificare che i
riscaldatori funzionino come previsto. La corrente
che passa attraverso il riscaldatore viene misurata
per mezzo di un CT e verificata dal termoregolatore
rispetto ai valori impostati .
AT
Autotuning: procedura iniziata dall’operatore volta
a ottimizzare i parametri PID.
Attuatore
“Unità” che funge da interfaccia tra il regolatore
PID e il dispositivo riscaldatore/raffreddatore
(valvola, relè statico, contattore).
Bilanciamento del calore
Punto nel quale la perdita (l’utilizzo) di calore è pari
al calore apportato.
32
36
Congelamento
Mantiene e blocca ad es. gli allarmi. Una volta che
la condizione che ha provocato l’allarme è stata
eliminata, il congelamento mantiene bloccato
l’allarme finché l’operatore non lo azzera.
Controllo analogico
Controllo di valori non discreti quali temperatura,
flusso, pressione e livello.
Controllo della temperatura
Processo a controllo analogico a fini di regolazione
della temperatura.
Controllo in riscaldamento e raffreddamento
Per controllare sia il riscaldamento sia il
raffreddamento di un processo.
CP
Periodo di controllo: base temporale per un’uscita
proporzionata al tempo. L’uscita al 100%
corrisponde all’intera base temporale ON, l’uscita
al 50% a metà base temporale ON e 50% OFF.
Display a 11 segmenti
I display della strumentazione convenzionale sono
dotati di caratteri a 7 segmenti , ma con quattro
segmenti aggiuntivi è più facile leggere le lettere.
Display LCD
Display a cristalli liquidi.
Dispositivo di riscaldamento/raffreddamento
Parte del loop di controllo che assicura il
riscaldamento o il raffreddamento del processo.
Disturbo
Avvertibile quando il PV aumenta o diminuisce a
causa di una fonte esterna, come quando si apre il
portello del forno per caricare o quando si sigilla
un imballo.
33
37
HMI
Interfaccia uomo-macchina o terminale di
comando, con il quale l’operatore legge (sul
display) e immette dati (con i tasti) servendosi di un
dispositivo come ad es. un termoregolatore.
IP66
Grado di protezione dalla polvere e dall’acqua. Più
alti sono i valori, maggiore è la protezione.
Isteresi
Differenza tra eccitazione (ON) e diseccitazione
(OFF).
LBA
(Loop Break Alarm) Allarme di interruzione loop.
Loop di controllo
Tutti i componenti insieme: sensore, cablaggio,
regolatore PID, attuatore, riscaldatore e processo.
Loop
Abbreviazione di anello di controllo o di processo.
Include tutti gli elementi come ingresso, uscita,
regolatore, processo e cablaggio.
MTBF
(Mean Time Between Failure)
Tempo medio tra i guasti.
Basato sulla cronologia, sui singoli componenti e
sul processo produttivo utilizzato.
MV
Valore manipolato. Esito del calcolo PID (0-100%)
utilizzato dall’attuatore per esercitare azioni sul
processo.
Overshoot
Valore di cui il PV risulta essere superiore all’SV.
Pianificazione del guadagno
Attivazione di differenti impostazioni dei parametri
PID in relazione al PV o a un altro evento.
34
38
PID
Proporzionale, Integrale e Differenziale. Metodo
di calcolo di un’uscita correttiva quando il PV
differisce dall’SV.
PLC
(Programmable Logic Controller) Controllore logico
programmabile.
PRR
(Positioning Relay Relay) Detto anche posizionatore
della valvola. In alcuni casi si richiede un segnale
di apertura o chiusura, mentre ‘nessun segnale’
mantiene la posizione corrente della valvola.
Pt100
Sensore di temperatura con termoresisteza al
platino. Offre 100 Ohm a 0 °C.
PV
Valore di processo: solitamente in °C per la
temperatura.
PWM (pulse-width modulation)
Modulazione dell’ampiezza di impulso. Metodo per
convertire i segnali analogici (0-100%) in segnali
proporzionali al tempo di ON/OFF.
Raffreddamento
Processo di riduzione del valore di un loop a
controllo analogico.
Reazione esotermica
Calore generato internamente al processo in
risposta al riscaldamento dall’esterno.
Relè di uscita
Relè elettromeccanico convenzionale.
35
39
Relè ibrido di uscita
Combinazione di un relè statico e di un relè
elettromeccanico ai fini di commutazione di un
attuatore. Questa uscita commuta nel “punto zero”
CA e il relè subentra durante la conduzione. Offre i
vantaggi di entrambi i sistemi.
RT
(Robust Tuning) Algoritmo di Omron utilizzato per
determinare i parametri PID con autotuning in base
a una diversa serie di regole.
RTD
(Resistance Thermal Device) Sensore utilizzato per
misurare la temperatura in base alla variazione di
resistenza.
Segnale di errore (ε)
Differenza tra PV e SV e i dati immessi per il calcolo
PID.
Segnali analogici (mA, mV, V)
Segnali di ingresso o di uscita, rappresentati da un
valore espresso in milliampere, millivolt o volt.
Sequenza di attesa (allarme)
Blocca l’allarme finché non viene raggiunto almeno
una volta il SV.
Sottoregolazione
Valore di cui il PV risulta essere inferiore all’SV.
SSR
(Solid State Relay) Relè statico. Un dispositivo
semiconduttore che utilizza una tensione/corrente
bassa (12 V/5 mA) per commutare una tensione/
corrente maggiore.
36
40
ST
(Self Tuning) Tuning avviato a discrezione
del regolatore, basato su una serie di regole
intelligenti.
SV
Valore impostato. Valore impostato dall’operatore
in riferimento al quale deve essere controllato il PV.
TC
Termoregolatore.
Tensione di uscita (impulsivo, logico)
Segnale ON/OFF per pilotare un relè statico.
Termistore
Tipologia di sensore di temperatura.
Termocoppia
Sensore di temperatura costituito da due diversi
metalli, che generano una piccola variazione di
tensione proporzionale alla temperatura del punto
di giunzione.
TPO (Time Proportional Output)
Vedi PWM.
Valvola (proporzionale, impulsivo, apri/
chiudi)
Attuatore utilizzato per controllare il flusso di un
liquido o gas. Il liquido può essere acqua o olio
per riscaldare o raffreddare il processo. Il gas può
essere utilizzato in un bruciatore per riscaldare il
processo.
37
41
Termocoppia
Da -200 a 2000 °C
Discreta: da 1 a 5 °C
Variabile. Il sensore “invecchierà” con il tempo
Non completamente lineare.
(=Compensata nel termoregolatore)
Punta estesa: molto veloce
rivestita: più lenta (da 1 a 10 sec.)
Buona risposta termica
Autoalimentato + Robusto
Economico + Grande varietà
Ampio campo di temperatura
È possibile collegare due termoregolatori a un sensore
(lieve errore)
Conduttori di compensazione
Non lineare
Bassa tensione (rumore)
meno stabile/meno sensibile
Indica temperatura ambiente in caso di cortocircuito
Temperatura:
Precisione:
Stabilità a lungo
termine:
Linearità:
Risposta termica:
Vantaggi:
Svantaggi:
APPLICAZIONI INDUSTRIALI
Tipo sensore:
Suscettibile di risentire della resistenza dei conduttori
(non per quello a tre conduttori)
Risposta termica più lenta
Più costoso
A un sensore Pt100 è possibile collegare un solo termoregolatore
Il più preciso
Il più stabile
Più lineare della termocoppia
Non necessita di cavo di compensazione
Più sicuro (in caso di cortocircuito nel collegamento con il
termoregolatore)
tipicamente da 5 a 50 sec.
Buona linearità
Eccellente
Buona: da 0,1 a 1,0 °C
Da -200 a 300 °C (650 max.)
Pt 100 (RTD)
Nessuno standard industriale
Non lineare
Campi di temperature MOLTO limitati
Necessari molti tipi per coprire un campo esteso
Fragile
Veloce risposta termica
Bassa percentuale di errore a causa della resistenza dei conduttori
A seconda del tipo e della forma
Tipi piccoli -> veloce
Nel campo:
Discretamente lineare
Accettabile
Discreta: da 0,5 a 5 °C
Da -50 a 350 °C
Termistore
NON-INDUSTRIALE
Comparazione dei sensori di temperatura
Appendice 1:
Pt100
Termocoppia J
Miglior sensore da utilizzare:
Se il costo/prezzo è un fattore
importante:
Da 100 a 300 °C
Un campo tanto elevato è un caso alquanto particolare. I clienti di questo tipo utilizzano perlopiù sensori al tungsteno-renio
Troppo elevato per la termocoppia K. Occorre pertanto utilizzare una termocoppia R o S
(Sono disponibili anche altre termocoppie speciali)
Oltre 1700 °C
Termocoppia R (o S)
Se la precisione o la stabilità sono fattori importanti, le termocoppie R o S sono le migliori che
si possa utilizzare
Sensore maggiormente utilizzato:
Termocoppia R (o S)
Miglior sensore da utilizzare:
La termocoppia K è il sensore più utilizzato all'interno di questo campo
La termocoppia J è la più utilizzata all'interno di questo campo.
(ma anche la termocoppia K può essere un'alternativa)
Poiché la Pt100 è più costosa, all'interno di questo campo viene spesso utilizzata la
termocoppia J
Non è consigliabile utilizzare il tipo J al di sotto dei 100 °C (precisione)
Anche per questo campo, la Pt100 rappresenta la soluzione migliore
Una termocoppia rappresenterebbe un'alternativa più economica, ma meno precisa
La Pt100 è ampiamente utilizzata per misurare con precisione le temperature negative
Una termocoppia rappresenterebbe un'alternativa più economica, ma meno precisa
Note aggiuntive:
Da 1200 a 1700 °C
Termocoppia K
Sensore maggiormente utilizzato:
Da 600 a 1200 °C
Termocoppia J
Sensore maggiormente utilizzato:
Da 300 a 600 °C
Pt100
Sensore maggiormente utilizzato:
Da -200 a 100 °C
Sensore maggiormente utilizzato:
Criteri:
Temperatura:
Scelta del sensore di temperatura
Appendice 2:
Omron Electronics S.p.A.
Wegalaan 67-69, NL-2132 JD, Hoofddorp, Paesi Bassi.
Tel. +31 (0) 23 568 13 00 Fax +31 (0) 23 568 13 88
www.industrial.omron.eu
Sebbene il nostro obiettivo sia la perfezione, Omron Europe BV e/o le sue controllate e consociate non
garantiscono né rilasciano dichiarazioni in merito alla correttezza o completezza delle informazioni
contenute nel presente documento. Ci riserviamo il diritto di apportare modifiche senza preavviso in
qualunque momento.
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