Controllo di temperatura di un liquido in una vasca tramite PID implementato su PLC
 

 

 

 

 

INTRODUZIONE
Lo scopo di questo lavoro è quello di simulare, sotto vari aspetti, il processo di riscaldamento del liquido contenuto in una vasca, con la peculiarità di mantenere costante a regime la temperatura del liquido sopra citato dopo una fase transitoria utile a portare la stessa ai valori predefiniti.
Il sistema è formato da due vasche; una detta principale nella quale avviene il processo di riscaldamento, ed una detta secondaria che ha la funzione di supporto alla prima, serve a fornire il liquido da riscaldare, a raccogliere il liquido riscaldato alla fine del processo di riscaldamento e a fornire il liquido per il ricircolo nel caso in cui la temperatura dentro la vasca principale dovesse superare di circa 3° C il set-point.

DESCRIZIONE DEL PROCESSO
Inizialmente la vasca principale è completamente vuota, mentre la vasca secondaria è completamente piena, dando inizio al processo si comincia con il riversare acqua nella vasca principale tramite la pompa d’ingresso. Non appena il livello dell’acqua copre completamente la resistenza, viene mandato un segnale all’attuatore per far si che l’acqua cominci a riscaldarsi, nel frattempo la vasca continua a riempirsi.
Non appena il livello dell’acqua nella vasca principale arriva al suo valore massimo, viene spenta la pompa d’ingresso alla vasca e si aspetta che la temperatura del liquido raggiunga il valore stabilito.
Dopo che la temperatura del liquido contenuto nella vasca principale raggiunge la temperatura desiderata (set-point) il sistema passa dalla fase transitoria alla fase di regime, dove la temperatura viene mantenuta al valore desiderato grazie a un controllo a catena chiusa realizzato tramite un PID.
Quando il sistema è in funzione viene monitorato il livello del liquido nella vasca principale, e nel caso in cui dovesse abbassarsi al di sotto del suo valore massimo viene attivata la pompa di ingresso per ripristinare il livello; inoltre se la temperatura del liquido dovesse superare di circa 3° C il set point viene attivato un ricircolo del liquido allo scopo di favorirne il raffreddamento.


DESCRIZIONE DELL'IMPIANTO
L'impianto é composto sostanzialmente da tre parti:


• Il processo fisico
• elettronica di controllo
• sistema di acquisizione e elaborazione realizzato tramite PLC e il sistema di monitoraggio e acquisizione comandi realizzato tramite SCADA su PC.


Scopo dell'apparecchiatura é controllare il livello e la temperatura dell'acqua dentro la vasca agendo sulle pompe di ingresso uscita e sulla potenza termica erogata dall’elemento riscaldante, il tutto sotto il controllo del PLC con l’ausilio del PID in esso implementato a livello software. Per la rilevazione della temperatura dell'acqua viene usato un sensore analogico (sonda di temperatura) posto dentro la vasca principale, mentre per la misura dei livelli del liquido delle due vasche sono stati usati cinque sensori digitali a microswitch:


• 3 nella vasca principale e usati per rilevare il livello alto, basso e la copertura della resistenza
• 2 nella vasca secondaria usati per rilevare il livello alto e basso.

E' stato utile utilizzare un miscelatore, presente nella vasca principale, allo scopo di rendere omogenea la temperatura dell’acqua in essa contenuta: qui di seguito è riportata la figura rappresentante il sistema da controllare:

 

IDEA DI BASE