AS_05_2019

Giugno/Luglio 2019 Automazione e Strumentazione METAL applicazioni 72 agiscono in cascata su aria e gas di ogni sin- gola zona del forno. Prima dell’installazione del sistema APC, gli operatori, in base alla loro esperienza e alle condizioni del forno, assegna- vano il setpoint di temperatura di ogni zona. La soluzione innovativa proposta da Alperia Bartucci Una criticità molto importante in un forno di preriscaldo è costituita dalla mancanza di misure della temperatura delle billette all’interno del forno; il sistema APC proposto da Alperia Bar- tucci è dotato di un sensore virtuale per la stima della temperatura delle billette a partire dal loro ingresso nel forno fino ad arrivare all’ultima gab- bia di laminazione (il forno considerato è caratte- rizzato da 6 gabbie di laminazione) [7] . Il sensore virtuale si basa su unmodello ai principi primi non lineare con coefficienti che vengono adattati in linea. Inoltre, al fine di tracciare la posizione delle billette nel forno, è stato sviluppato un algoritmo di tracciamento basato sui segnali forniti dai PLC (Programmable Logic Controller) di impianto. Gli ingressi del modello non lineare sono costitu- iti dalle temperature di zona 1, 2, 3 e dalla media tra le temperature delle zone 4 e 5 (misurate da opportune termocoppie). La υ Figura 5 mostra un esempio di prestazioni del sensore virtuale, i cui ingressi sono stati riportati nella υ Figura 6 . Nella υ Figura 5 la misura fornita dal piro- metro ottico situato dopo le prime tre gabbie di laminazione (colore rosso) viene confrontata con la stima del sensore virtuale (colore blu). È da sottolineare il fatto che la temperatura di ingresso nel forno relativa alle billette considerate nella figura varia in tutto il range 0-910 °C. In condi- zioni di marcia regolare, l’ RMSEP (Root Mean Square Error of Prediction) relativo alla tempera- tura delle billette in corrispondenza del pirometro ottico situato dopo le prime tre gabbie di lamina- zione si assesta nel range 8-15 °C (poco supe- riore all’1% del range di misura). Il modello non lineare relativo al sensore virtuale è stato opportunamente linearizzato al fine di essere incluso in una strategia di controllo basata su modelli lineari. Come tipico nelle applicazioni di controllo industriale, sono state selezionate le Variabili Manipolate (MVs, u ) e le Variabili Controllate (CVs). Le MV del sistema APC sono i set-point di temperatura relativi alle cinque zone del forno; il gruppo delle CV è stato suddi- viso in due sottocategorie: le CV relative al forno ( y ; esempio: le misure dei sensori di temperatura delle varie zone del forno e dell’ingresso recupe- ratore) e le CV relative alle billette ( b ; la tempe- ratura delle billette che transitano nel forno). Al fine di ottenere dei modelli matematici tra u e y , è stato utilizzato un approccio di tipo black-box ; la υ Figura 7 riporta un esempio di tale model- lazione, relativo alla zona 3 del forno. Mediante i modelli matematici u-y , sono stati ricavati dei modelli matematici u-b . Il sistema APC proposto da Alperia Bar- tucci si basa su tecniche di controllo predit- tivo (Model Predictive Control, MPC) [8] . Esso utilizza il modello globale lineare del forno descritto in precedenza. La υ Figura 8 mostra Figura 5 - Stima del sensore virtuale Figura 7 - Prestazioni del modello relativo alla zona 3 Figura 6 - Ingressi del sensore virtuale