AO
AUTOMAZIONE DOMANI
SETTEMBRE 2013
AUTOMAZIONE OGGI 366
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Comitato tecnico Automazione Oggi
Diagnostica dei loop
di regolazione
fra le variabili. Individuate le cause di malfunzionamento, i rimedi sono rispetti-
vamente: il redesign o retuning del regolatore; la manutenzione delle valvole;
interventi a monte di filtraggio; l’adozione di sistemi Mimo. Nella realtà indu-
striale si corregge il malfunzionamento con un semplice e relativamente poco
efficace retuning. Questo perché gli altri interventi sono più radicali e costosi
e anche perché alcune di queste cause tendono a registrarsi contemporanea-
mente sullo stesso loop. Numerosi sistemi di monitoraggio sono stati sviluppati
e commercializzati dalle principali società del settore del controllo di processo.
Nonostante la diffusione di tali prodotti, le problematiche relative non sono
ancora del tutto risolte. Solitamente, un sistema di monitoraggio è concepito
per applicazioni fuori linea e viene impiegato per valutazioni on demand, senza
richiedere sperimentazioni specifiche e senza introdurre ulteriori perturbazioni.
In specifiche situazioni, può essere impiegato come ‘modulo pensante’ con l’o-
biettivo di effettuare valutazioni a tempi programmati. Le tecniche adottate in
un software di monitoraggio vengono aggiornate facendo riferimento ai nuovi
sviluppi dell’attività di ricerca. I valori di soglia dei diversi indici impiegati ven-
gono calibrati dal confronto con i risultati delle applicazioni industriali. Il sistema
è quindi in evoluzione e la sua struttura permette l’adozione di nuovi algoritmi,
attraverso il rilascio di versioni periodicamente aggiornate. Un tipico sistema di
monitoraggio impiega le tre variabili disponibili con la strumentazione tradizio-
nale 4-20 mA: il setpoint SP, la variabile controllata PV e l’uscita dal regolatore
OP. Tale riferimento, se da un lato favorisce l’applicazione in tutti gli impianti,
dall’altro pone dei limiti notevoli alla possibilità di effettuare una diagnostica di
qualità superiore, in particolare, dell’attuatore. Oltre all’attrito tra la superficie
dello stelo e la tenuta della valvola, possono manifestarsi altre problematiche:
deterioramento della molla, variazioni di viscosità del fluido, perdita di aria, oc-
clusione dell’ugello nel convertitore i/p. È evidente che le diverse cause di mal-
funzionamento orientano diversi tipi di intervento. Risulta quindi opportuno
poter avere le indicazioni più precise possibili. In quest’ottica, per la valutazione
delle prestazioni e la diagnosi dell’attuatore, sono evidenti i vantaggi che deri-
vano dalla disponibilità di variabili addizionali e dall’interfacciamento attraverso
bus di campo. Le valvole di regolazione di recente generazione dispongono
infatti di posizionatore. In particolare, è possibile una diagnostica ‘avanzata’
basandosi sulla Travel Deviation. Questa variabile permette di distinguere con
grande affidabilità le cause di malfunzionamento insite nell’attuatore da quelle
dovute al loop di regolazione. Ulteriori vantaggi sono ottenibili da altre variabili
del posizionatore: il Drive Signal DS, l’uscita elettrica generata dal regolatore
interno e il segnale di Pressione P in uscita dal convertitore I/P.
e prestazioni dei sistemi di
controllo giocano un ruolo
di primaria importanza
nell’industria di processo.
Una bassa prestazione dei
loop di regolazione porta
a un abbassamento della
qualità dei prodotti, a mag-
giori consumi di materia ed energia e,
in generale, a un forte abbassamento
della profittabilità dell’impianto. Di-
venta pertanto fondamentale assicu-
rare un efficace controllo del processo.
Il monitoraggio delle prestazioni dei
sistemi controllati (CLPM) ha l’obiet-
tivo di individuare, attraverso un’ana-
lisi completamente automatica, i loop
di regolazione a bassa prestazione,
comprendere le cause di tali feno-
meni e fornire suggerimenti su come
intervenire. Nonostante i maggiori
vantaggi economici derivino dalle
applicazioni di sistemi di controllo
multivariabile e ottimizzazione, il
mantenimento delle condizioni ope-
rative è comunque solitamente ga-
rantito dai loop di base, costituiti da
regolatori di tipo PID operanti su val-
vole di regolazione pneumatiche. La
crescente complessità e automazione
degli impianti ha comportato un forte
aumento del numero dei loop che gli
operatori di sala devono tenere sotto
osservazione. Diviene quindi fonda-
mentale la possibilità di eseguire un
monitoraggio automatico. Le prin-
cipali cause di deterioramento delle
prestazioni sono quattro: un progetto
errato del regolatore; l’attrito nelle
valvole dovuto a usura, otturamento,
corrosione, perdite; la presenza di
perturbazioni esterne; l’interazione
L
di
Riccardo Bacci Di Capaci, Evaldo Bartaloni*
Foto tratta da www.hackademia.eu
