AES_7 2023

Automazione e Strumentazione n Ottobre 2023 Tecnica 89 CONTROLLO di software sofisticati e possono svolgere manipo- lazioni del segnale, regolazioni o calcoli complessi. Molti di questi elementi sono considerati elementi di strumentazione di campo, la cui funzione è la sola misurazione, ma l’evoluzione tecnologica e la competizione di mercato hanno spinto l’in- troduzione di funzionalità sempre nuove, fino a raggiungere la possibilità di sovrapposizione con quello che consideriamo software applicativo. Ecco una panoramica dei più comuni: • Trasmettitori in campo tradizionali: la loro funzione principale è convertire le variazioni fisiche che avvengono nel processo sulla gran- dezza misurata, per trasformarlo in segnale elettrico, spesso nel tipico 4-20 mA, facilmente trasferibile a distanza. Possono includere fun- zioni di caratterizzazione del segnale per adat- tarsi a misurazioni non lineari (es. radice qua- drata, curva termocoppie, etc.). Spesso rendono disponibili anche altre utili funzioni accessorie legate alla misura (filtrazione del rumore, filtri passa alto/passa basso, funzioni di diagnostica che generano valori caratteristici, logiche di low-cutoff, logiche di burn-out) • Trasmettitori in campo ‘multivariabili’: oltre alle funzioni già menzionate, incorporano più sensori secondari che possono essere usati come indipendenti (talvolta per risparmiare spazio), oppure possono migliorare l’accura- tezza della misura principale attraverso calcoli di correzione/compensazione approssimati o analitici. Possiamo citare come esempio i sen- sori di pressione differenziale che misurano anche la temperatura e permettono la misura della portata volumetrica con compensazione in temperatura e pressione, i conduttivimetri dotati di correzione in temperatura, o i misu- ratori di portata di tipo Coriolis che misurano sia portata in massa che densità. • Trasmettitori in campo ‘bus di campo’: oltre alla gestione della misura possono includere molte funzioni tipicamente caratteristiche del sistema di controllo, quali regolazioni PID e calcoli. • Convertitori di segnale: ne esistono di tantis- simi tipi e con tante possibili istallazioni dal campo alla sala controllo, passando per armadi intermedi e sale tecniche. Possono essere usati per la conversione elettrica di un segnale, ma anche per la modifica della sua caratterizza- zione/linearizzazione, per la duplicazione di un segnale, per la valutazione di soglie di allarme generando segnali a contatti aperti/chiusi (‘trip amplifier’). Talvolta possono leggere più di un segnale e permettono alcuni calcoli tra le diverse misure. • Controllori dedicati, PLC bordo macchina asso- ciati a package/skid. Molte applicazioni ed appa- recchiature richiedono controllori specializzati, come gli inverter per i motori, gli analizzatori di vibrazioni di macchine rotanti, i controllori anti-pompaggio dei compressori. Possono essere veri e propri PLC, ovvero completamente pro- grammabili, oppure dispositivi hardware con firmware non modificabile, ma che possono realizzare azioni di controllo continuo o discreto sulla base della definizione di svariati parametri (un “semplice” inverter può contenere migliaia di parametri configurabili). Questi controllori sono spesso necessari per l’alta specializzazione funzionale, ma anche per la conformità con requisiti particolari (come la velocità di esecu- zione superiore a quella di un normale DCS). Anche questi, oltre alla loro funzione specifica, possono includere calcoli o logiche accessorie, gestione di allarmi di processo e diagnostica. • Schede di I/O DCS. Alcuni modelli di schede I/O hanno la possibilità di eseguire alcune semplici logiche o piccoli programmi appli- cativi, senza utilizzare i moduli di calcolo e regolazione dello stesso sistema (CPU). Quando questo è possibile si ha solitamente a disposizione una velocità di scansione della regolazione molto più veloce di quello delle CPU. Si possono così realizzare ad esempio piccole logiche ad alta velocità come, ad esem- pio, il blocco di una turbina in seguito all’ alta velocità di rotazione. Iniziamo ad approfondire l’argomento attraverso alcuni esempi frequenti. 2.1 Esempio 1 - Misure di portata basate su pressione differenziale Le misure di portata basate su pressione diffe- renziale richiedono l’applicazione di una trasfor- mazione non lineare della misura, basata sulla radice quadrata. In questo articolo non appro- fondiamo il dettaglio del calcolo. Abbiamo frequentemente a disposizione le seguenti alternative: • Calcolare la radice quadrata a livello di trasmet- titore in campo. Il segnale 4-20 mA dal tra- smettitore al sistema di controllo sarà perciò un segnale linearmente proporzionale alla portata volumetrica.