Automazione delle produzioni di processo

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1 Automazione delle produzioni di processo

2 Schema logico del controllo di processo con calcolatore E N E R G I A MATERIE PRIME PROCESSO PRODUTTIVO PRODOTTO D A T I D A T I D A T I D A T I STATO DELLE MATERIE PRIME VARIABILI DI PROCESSO DATI DELLE APPARECCHIATURE QUALITA' DEL PRODOTTO FINITO CONDIZIONI AMBIENTALI - DISOMOGENEITA' - ANISOTROPICITA' - DISTURBI - DISPONIBILITA' - TEMPERATURA - PORTATA - COMPOSIZIONE - LIVELLO - GUASTI - DETERIORAMENTI - RISTRUTTURAZIONI - TOLLERANZA - DIFETTOSITA' - TEMPERATURA - UMIDITA' - PRESSIONE VARIABILI INDIPENDENTI NON CONTROLLATE VARIABILI INDIPENDENTI NON CONTROLLATE VARIABILI INDIPENDENTI NON CONTROLLATE VARIABILI INDIPENDENTI NON CONTROLLATE VARIABILI INDIPENDENTI NON CONTROLLATE TRATTAMENTO DEI SEGNALI SOSTITUZIONE, LIVELLAMENTO, CORREZIONE, INTERPOLAZIONE, COMPENSAZIONE, INTEGRAZIONE, DERIVAZIONE, ECC. VARIABILI ECONOMICHE VINC MODELLO DEL PROCESSO MODELLO DELLE APPARECCHIATURE VDC

3 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)

4 Monitoraggio Variabili di input PROCESSO Variabili di output variabili di processo COMPUTER DI RILEVAZIONE controllo di congruenza controllo di non superamento limiti controllo di grandezze derivate controllo di grandezze globali Presentazione processo

5 Controllo Digitale Diretto (DDC) Variabili di input PROCESSO Variabili di output comandi agli attuatori variabili di processo COMPUTER IN DDC Consolle operatore

6 Controllo di supervisione Variabili di input PROCESSO Variabili di output comandi agli attuatori variabili di processo COMPUTER IN DDC modifica set-point variabili fondamentali COMPUTER DI SUPERVISIONE Consolle operatore

7 Schema dell impianto

8 Mulino a doppia camere con scarico finale

9 Mulino a scarico centrale (Doppelrotator)

10 Obiettivi Minimizzazione del consumo specifico di energia elettrica Stabilità del sistema Giusto grado di essicazione Corretta composizione chimica (omogeneità) Corretta granulometria (omogeneità)

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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

16 Controllo di supervisione:architettura OBIETTIVI SISTEMA ESPERTO DI SUPERVISIONE Risultati analisi LABORATORIO Parametri di controllo Variabili "primarie" PLC Comandi agli attuatori Variabili "secondarie" PROCESSO

17 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 ALIMENTATA pressione sonora potenza elevatore portata bilance alimentazione depressione aria temp.aria ingresso PORTATA D ARIA ingresso portata aria temperatura filtri ingresso FINEZZA MATERIALE finezza farina posizione delle palette sep.statico

18 Variabili misurate GRANDEZZA UNITA DI MISURA RANGE VALORE NORMALE Potenza elevatore KW (max produz.) Segnale microfono Temperatura filtri a maniche Valore normalizz. GRANDEZZA Ampere serrande pendolari UNITA DI MISURA RANGE VALORE NORMALE Ampere Ampere canale elevatore Ampere C Ampere canale separatore Ampere Portata bilancia calcare Ampere Ampere canale finito Ampere Portata bilancia marna Ampere Ampere canale semolino Ampere Portata semola di ritorno Ampere rotocelle Ampere Depressione filtro a maniche1 Depressione filtro a maniche2 Temperatura aria ingresso mm C.A Ampere coclee Ampere mm C.A Temperatura cuscinetti C C Ampere pompa olio riduttori Depressione aria ingresso mm C.A Ampere pompa olio supporti Ampere motore molino 1 Ampere Ampere pompa grasso corona Ampere motore molino 2 Ampere Ampere pompa olio alta pressione Ampere Ampere Ampere Ampere Ampere esaustore Ampere Ampere grasso carcassa Ampere Ampere separatore Ampere Ampere ausiliario Ampere

19 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

20 Variabili di controllo Parametri di controllo Portata marna Portata calcare Set-point temperatura aria ingresso Set-point depressione aria ingresso

21 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.

22 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

23 Architettura del sistema esperto Portata Semola Temperatura Filtri Temperatura Aria Ingresso Depressione Aria Ingresso Potenza Elevatore Miicrofono Portata Marna Portata Calcare Caratteristiche Materie Prime Composizione Target Produzione Identificazione Stato Impianto 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

24 Blocco identificazione stato dell impianto Potenza Microfono Temperatura Aria Depressione Aria Temperatura Filtri Modulo Stabilità Mulino Modulo Essiccamento Materiale Identificazione Stato Impianto Target Produzione Prediagnosi Scelta Strategia di Controllo e Azioni Sistema Esperto Stato Impianto Diagnosi Identificazione Stato Impianto STATO 24

25 Identificazione stato dell impianto Modulo Modulo Grado Stabilità Essiccazione Mulino Materiale Prediagnosi Stato Impianto Identificazione Stato Diagnosi GRADO DI STABILITA' MOLINO "Stabile" "Instabile" "Fortemente Instabile" GRADO DI ESSICCAMENTO MATERIALE "Buono" "Mediocre" "Insufficiente" Prima camera ostruita Elevatore sovraccarico Impianto fuori controllo Essiccazione insufficiente Allarme! - Molino fortemente instabile Sovraessiccazione Aria Instabile - Molino "stabile -Essiccamento "insufficiente" Identificazione Stato Impianto Prima camera vuota Molino Instabile - Molino "instabile" Max stabilità - Mulino stabile - Essiccamento buono Stabile - Mulino stabile -Essiccamento mediocre Macinazione irregolare Prima camera intasata Poca aria Eccesso aria 25

26 scelta della strategia di controllo STATO Scelta Azioni Scelta Strategia Target Produzione Identificazione Stato Impianto Identificazione Strategia di Controllo e Azioni Target Produzione Ottimizza Migliora Aria Stabilizza Mulino Stabilizza Aria Sistema Esperto Azioni Ottimizza Azioni Migliora Azioni Stabilizza molino Azioni Stabilizza aria Azioni Allarme Portata Totale Set-point Temp. Aria Ingresso Set-point Depressione Aria Ingresso 26

27 Esempio di interfaccia utente

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