86 / 100
CONTROLLO
tecnica
Settembre 2016
Automazione e Strumentazione
86
Grazie alle risorse di cui dispongono gli attuali DCS è possibile fare in modo che questi eseguano
direttamente dei semplici programmi per l’analisi delle prestazioni degli anelli di regolazione. Gli operatori
possono così disporre di strumenti ancora più immediati e chiari per visualizzare gli indici di prestazione
e giudicare l’efficacia dei regolatori PID.
Rebeca Alonso Martinez,
Massimiliano Veronesi
Self-Check-up per i loop nel DCS
Nell’ambito del controllo di processo, le pre-
stazioni dei regolatori influenzano direttamente
sia la qualità del prodotto sia l’efficienza con la
quale esso viene realizzato. Tuttavia le presta-
zioni dei numerosi anelli di regolazione (90% e
oltre di tipo PID) non sono quasi mai misurate e
la loro efficacia viene lasciata al giudizio e alle
capacità del personale operativo. Esistono tool
software per effettuare una completa analisi
ma talvolta il loro posizionamento al di sopra
del sistema di controllo e la loro usabilità ‘per
esperti’ li rende poco familiari per gli operatori
incaricati dell’esercizio.
Con un modesto sforzo computazionale da parte
delle CPU (attualmente molto potenti rispetto ai
normali carichi di lavoro da svolgere) è allora
possibile inserire semplici routine di auto-diagno-
stica almeno per gli anelli più critici e presentare
all’operatore un cruscotto di indici di prestazione
nell’ambiente a lui più familiare della worksta-
tion in sala controllo.
La teoria applicabile
Nei grandi impianti di processo vi possono
essere centinaia di anelli di regolazione e dal
loro buon funzionamento dipendono sia la
qualità dei prodotti sia l’entità degli sprechi
(di materie prime, di energia e di tempo); per
contro la gestione di tutti questi regolatori è
lasciata a un sempre minore numero di opera-
tori che quindi in genere evitano di modificare
parametri delicati come quelli PID (che non
raramente vengono lasciati persino ai valori
di default). Da qui dunque l’esigenza di tec-
niche che, in automatico, possano individuare
gli anelli le cui prestazioni debbano ritenersi
non soddisfacenti, suggerendo all’operatore i
provvedimenti da prendere.
Normalmente l’approccio prevede:
- l’identificazione del tipo di prestazione da
monitorare;
- l’introduzione di un indice di prestazione misu-
rabile;
- l’esplicitazione di un obiettivo di prestazione
(adeguato alla struttura del controllore utilizzato);
- le indicazioni operative per il miglioramento
della prestazione.
La materia è tuttora oggetto di studi e vi sono
diverse linee di approfondimento, che vanno
dalle tecniche per la valutazione delle prestazioni
di reiezione dei disturbi stocastici (rumore, oscil-
lazioni, attrito nelle valvole) a quelle per la valu-
tazione delle prestazioni deterministiche (inse-
guimento del setpoint, reiezione dei disturbi,
interazioni tra anelli di regolazione) In ogni caso
è opportuno si faccia uso dei dati di routine nor-
malmente disponibili nel corso dell’ordinario
esercizio dell’impianto, senza pertanto intro-
durre perturbazioni sul processo sotto controllo.
In questa trattazione si fa riferimento al clas-
sico singolo anello di controllo illustrato nella
υ
figura 1
.
Come già illustrato su queste pagine
[1]
e più
ampiamente discusso in
[2]
, le prestazioni di
reiezione di un disturbo (
d
) a scalino (ampiezza
A
d
) possono essere giudicate in base all’in-
dice LRPI di
υ
tabella 1
, il cui valore non
dovrebbe scendere sotto 0.6 se il regolatore è
tarato in modo soddisfacente; ciò è valido se
il processo è ben rappresentato da funzioni di
trasferimento del primo ordine con ritardo, i
cui parametri sono
µ
(guadagno),
T
(princi-
pale costante di tempo o main lag) e
θ
(ritardo /
tempo morto o delay / dead-time).
GLI AUTORI
R. A. Martinez, Universidad de
Almeria, M. Veronesi, Yokogawa
Italia Srl.
USARE IL DCS PER ANALIZZARE LE PRESTAZIONI
Figura 1 - Anello di controllo