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NOVEMBRE 2015 FIELDBUS & NETWORKS 38
Fieldbus & Networks
Icittadini danno solitamente per scontata la
fornitura d’acqua: raramente si chiedono
come venga estratta, filtrata ed erogata. Un
problema che si presenta in molte reti di di-
stribuzione è la fluttuazione della domanda,
che può essere particolarmente marcata quando
la popolazione locale aumenta temporaneamente,
come avviene nelle località di villeggiatura. Un altro
problema è garantire che il sistema di controllo fun-
zioni in modo efficace sull’ampia area geografica
coperta dall’intera rete. Le grandi distanze suppor-
tate, unite all’affidabilità e semplicità del proto-
collo, hanno fatto di CC-Link la soluzione scelta per
l’aggiornamento di una rete di distribuzione idrica
nella regione danese dello Jutland.
La scelta di CC-Link
Ogni estate, molte persone si recano nello Jutland per godersi il suo
splendido paesaggio. Il turismo è fondamentale per l’economia regio-
nale, ma può far aumentare la popolazione del 50%. Questo sottopone
l’infrastruttura di distribuzione dell’acqua potabile a grandi sforzi, per
cui si è deciso di aumentarne la capacità.
Nello specifico, il sistema idrico era costituito inizialmente da cinque
pozzi remoti al centro di una foresta locale, un serbatoio da 700 m3,
un sistema di filtraggio a sabbia verde e una tubazione di distribu-
zione. I pozzi sono tuttora ubicati a 1,2 km dalla stazione principale
di pompaggio, ciascuno profondo circa 100 m e in grado di estrarre
fino a 30 m3 di acqua all’ora. Il primo passo del processo di aggiorna-
mento è stato aumentare la capacità di immagazzinamento dell’acqua
della rete, aggiungendo un serbatoio da 2.200 m3 presso la stazione,
e scavare altri sette pozzi. Il problema da risolvere riguardava il colle-
gamento delle pompe dei pozzi al sistema di controllo con PLC della
stazione idrica. Dopo aver valutato diverse soluzioni di rete, si è deciso
di utilizzare CC-Link, data la sua capacità di trasmettere segnali sulle
lunghe distanze, quindi dai pozzi fino alle stazioni di pompaggio. Era
possibile utilizzare cavi standard in rame, ma si è deciso di impiegare
la fibra ottica, poiché il terreno piatto comportava la possibilità di ful-
mini, che possono causare disturbi o malfunzionamenti su una rete in
rame. Come dispositivo di controllo master della rete è stato impiegato
un PLC Mitsubishi Electric, ubicato presso la stazione di pompaggio
principale, dove sono stati installati anche dieci nuovi azionamenti a
velocità variabile (VSD) per controllare la velocità di pompaggio dai
pozzi. Il sistema di controllo è costantemente monitorato e dispone di
capacità autodiagnostiche di alto livello, per determinare la causa di
eventuali problemi. Si avvale inoltre di un sistema di diagnostica pre-
dittiva, basata sul monitoraggio di parametri quali il livello dell’acqua
freatica e le temperature degli organi meccanici, per determinare in
anticipo eventuali situazioni critiche. Tutto questo ha ridotto i costi
di esercizio e manutenzione della struttura, nonostante l’ampliamento
dell’impianto. L’impiego degli azionamenti VSD consente di rispar-
miare grandi quantità di energia, riducendo la frequenza d’ingresso
dei motori, e di gestire i cambiamenti istantanei delle pressioni di pom-
paggio. È inoltre aumentata la durata delle pompe, poiché esse non
operano più sempre alla massima velocità. Il controller, gli azionamenti
e la rete sono collegati a moduli I/O CC-Link prodotti daWago, azienda
che fa parte dell’associazione Clpa (CC-Link Partner Association).
Una rete semplice e affidabile
Nelle operazioni normali, il PLC e i VSD operano in modo tale che l’im-
pianto venga alimentato da due, tre o quattro pozzi, ognuno dei quali
lavora su un turno alternato di due ore prima che subentri un ulteriore
pozzo. All’aumentare della domanda, più pozzi possono essere portati
online, nonostante raramente vengano impiegati più di sei pozzi con-
temporaneamente. In tutti i pozzi, tranne uno, è installato un VSD con-
trollato tramite CC-Link sulla pompa principale, in modo da regolare la
portata esattamente in base alla domanda. Inoltre, ogni singolo pozzo
viene testato individualmente una notte al mese. Questo avviene au-
tomaticamente sulla rete CC-Link, sottoponendo il pozzo a una routine
di lavoro da 30 minuti, che verifica tutte le apparecchiature collegate
e misura l’uscita dell’acqua freatica. CC Link si è dimostrato molto re-
sistente ai disturbi e, in generale, molto affidabile. Inoltre, la modalità
di disconnessione I/O supportata dal protocollo consente alle stazioni
di essere rimosse dalla rete per la manutenzione senza alcun effetto
sulle prestazioni della rete, né perdite di dati. Il nuovo sistema di con-
trollo idrico è talmente flessibile da poter soddisfare senza problemi le
esigenze imposte dalla variabilità della domanda, che può abbassarsi
fino a 1.500 m3 al giorno in inverno, per arrivare a un picco di 5.000 m 3
in piena stagione turistica.
Clpa (CC-Link Partner Association) -
IL PROTOCOLLO CC-LINK È STATO IMPIEGATO PER
L’AGGIORNAMENTO DI UNA RETE DI DISTRIBUZIONE
IDRICA NELLA REGIONE DANESE DELLO JUTLAND
ACQUA SEMPRE
DISPONIBILE
IN DANIMARCA
di John Browett