PID su STEP 7: Esempi Pratici di Controllo Temperatura

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Pubblicato il Maggio 4 2023

PID su STEP 7: Esempi Pratici di Controllo Temperatura

Tempo di lettura: 12 minuti

Il controllo preciso dei dispositivi e dei processi è fondamentale per garantire l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi industriali. Tuttavia, molti principianti faticano a comprendere e applicare correttamente il controllo PID su STEP 7. Immagina di poter padroneggiare l’utilizzo di PID su STEP 7 e di poter gestire facilmente i processi tecnici e i dispositivi azionati da motore, migliorando così l’efficienza e la precisione dei tuoi sistemi. In questo blog post, ti guideremo attraverso l’apprendimento e l’applicazione delle istruzioni PID su STEP 7, fornendoti una solida base per gestire con successo i tuoi dispositivi e processi industriali.

Introduzione alle istruzioni PID su STEP 7

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Il controllo PID (Proporzionale, Integrale e Derivativo) è un metodo ampiamente utilizzato per ottimizzare il controllo dei dispositivi e dei processi industriali. Nella piattaforma STEP 7, troverai tre diverse istruzioni PID che ti permetteranno di gestire diversi tipi di dispositivi e processi: PID_Compact, PID_3Step e PID_Temp.

La prima istruzione, PID_Compact, viene utilizzata per comandare processi tecnici con variabili di ingresso e uscita continue. Questa istruzione è ideale per gestire sistemi che richiedono una risposta rapida e precisa, come ad esempio sistemi di controllo di velocità o posizione.

La seconda istruzione, PID_3Step, è specifica per dispositivi azionati da motore, come valvole che richiedono segnali digitali per aprirsi e chiudersi. Questa istruzione garantisce un controllo preciso dei dispositivi e un’ottimizzazione del processo, riducendo al minimo gli errori e i tempi di risposta.

Infine, l’istruzione PID_Temp è un regolatore PID universale che consente di gestire i requisiti specifici del controllo della temperatura. Grazie a questa istruzione, potrai avere un controllo ottimale su processi che richiedono un monitoraggio e una regolazione accurata della temperatura, come ad esempio nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento d’aria.

Configurazione e ottimizzazione dei parametri

Per ottenere il massimo dal controllo PID su STEP 7, è importante conoscere le opzioni di configurazione e ottimizzazione dei parametri. Le modifiche apportate alla configurazione PID e caricate in RUN non vengono applicate finché la CPU non passa da STOP a RUN. Tuttavia, le modifiche effettuate nella finestra di dialogo “Parametri PID” utilizzando il “Controllo del valore iniziale” vengono applicate immediatamente.

Le istruzioni PID offrono la possibilità di calcolare automaticamente i componenti P, I e D durante l’avviamento, se configurate per l'”ottimizzazione iniziale”. Inoltre, è possibile configurare l’istruzione per l'”ottimizzazione fine” in modo da consentire all’utente di ottimizzare ulteriormente i parametri. Questo elimina la necessità di definire manualmente i parametri, semplificando il processo.

Per garantire un controllo PID efficace, è fondamentale impostare correttamente il tempo di campionamento e l’intervallo di campionamento. Il tempo di campionamento dell’algoritmo PID rappresenta il tempo tra due calcoli del valore di uscita (valore di controllo). Durante l’ottimizzazione automatica, il valore di uscita viene calcolato e arrotondato a un multiplo del tempo di ciclo.

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Implementazione corretta delle istruzioni PID

Per assicurare un’implementazione corretta delle istruzioni PID su STEP 7, è importante seguire alcune linee guida. Prima di tutto, è necessario eseguire l’istruzione PID a intervalli costanti del tempo di campionamento, preferibilmente in un OB (Organisation Block) di ciclo.

Poiché il loop PID richiede del tempo per rispondere alle modifiche del valore di controllo, non è necessario calcolare la valvola di uscita in ogni ciclo. Pertanto, non è consigliato eseguire l’istruzione PID in un OB di ciclo del programma principale, come ad esempio un OB 1.

Infine, è importante prestare attenzione al calcolo del valore di uscita e al suo arrotondamento.

Nel corso dell’ottimizzazione automatica, il valore di uscita viene determinato e arrotondato come multiplo del tempo di ciclo. Ciò assicura l’esecuzione di tutte le funzioni dell’istruzione PID ad ogni chiamata, garantendo un controllo accurato e affidabile.

Seguendo queste linee guida e utilizzando le istruzioni PID su STEP 7 in modo corretto, potrai migliorare notevolmente l’efficienza e la precisione dei tuoi dispositivi e processi industriali, anche se sei un principiante alle prime armi.

Esempi pratici e applicazioni comuni delle istruzioni PID

Ora che abbiamo esplorato la teoria e le linee guida per l’utilizzo delle istruzioni PID su STEP 7, esamineremo alcuni esempi pratici e applicazioni comuni per aiutarti a comprendere meglio come utilizzare queste istruzioni nel mondo reale.

  1. Regolazione della temperatura in un impianto di riscaldamento: Utilizzando l’istruzione PID_Temp, è possibile gestire il controllo della temperatura in un impianto di riscaldamento. Il regolatore PID può monitorare la temperatura dell’acqua in ingresso e in uscita, regolando la valvola di miscelazione per mantenere una temperatura costante nell’impianto.
  2. Controllo della velocità di un motore elettrico: L’istruzione PID_Compact può essere utilizzata per regolare la velocità di un motore elettrico in base alle esigenze del processo. Il regolatore PID monitorerà la velocità del motore e, in base al valore di riferimento impostato, regolerà l’alimentazione elettrica al motore per raggiungere e mantenere la velocità desiderata.
  3. Gestione di una valvola a tre vie: Con l’istruzione PID_3Step, è possibile controllare una valvola a tre vie utilizzata, ad esempio, in un sistema di ventilazione. Il regolatore PID monitorerà la pressione dell’aria e, a seconda delle esigenze, aprirà o chiuderà la valvola per mantenere una pressione costante nel sistema.

Apprendere e padroneggiare l’utilizzo delle istruzioni PID su STEP 7 ti consentirà di gestire con successo una vasta gamma di dispositivi e processi industriali, migliorando l’efficienza e la precisione dei tuoi sistemi.

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Risoluzione dei problemi comuni e suggerimenti per l’ottimizzazione delle istruzioni

Mentre utilizzi le istruzioni PID su STEP 7, potresti incontrare alcuni problemi comuni o avere difficoltà a ottenere i risultati desiderati. In questa sezione, esploreremo alcune soluzioni e suggerimenti per risolvere questi problemi e ottimizzare ulteriormente le tue implementazioni PID.

  1. Oscillazioni persistenti: Se noti che il tuo sistema oscilla continuamente intorno al valore di riferimento, potrebbe essere necessario regolare i parametri PID. Inizialmente, prova a ridurre il guadagno proporzionale (P) e, se necessario, aumentare l’azione integrale (I) per ridurre le oscillazioni e migliorare la stabilità del sistema.
  2. Tempo di assestamento elevato: Se il tuo sistema impiega molto tempo per raggiungere il valore di riferimento, potresti aver impostato un’azione integrale (I) troppo bassa. Aumenta gradualmente il parametro I per ridurre il tempo di assestamento e migliorare la velocità di risposta del sistema.
  3. Utilizzo inefficiente delle risorse: Per garantire un utilizzo efficiente delle risorse, assicurati di eseguire l’istruzione PID a intervalli costanti del tempo di campionamento e non in un OB di ciclo del programma principale. Ciò garantirà un controllo PID preciso senza sovraccaricare inutilmente la CPU.

Seguendo questi suggerimenti e risolvendo i problemi comuni, sarai in grado di ottimizzare ulteriormente le tue implementazioni PID e migliorare significativamente l’efficienza e la precisione dei tuoi dispositivi e processi industriali. Con la pratica e l’esperienza, diventerai sempre più esperto nell’utilizzo delle istruzioni PID su STEP 7 e potrai affrontare con successo una vasta gamma di applicazioni e sfide nel campo dell’automazione industriale.

Ecco puoi farlo tu stesso

Quando si aggiunge un’istruzione PID al programma utente, STEP 7 genera automaticamente un oggetto tecnologico e un DB di istanza associato all’istruzione. Il DB di istanza include tutti i parametri impiegati dall’istruzione PID. Per garantire il corretto funzionamento, ogni istruzione PID richiede un DB di istanza univoco. Dopo aver inserito l’istruzione PID e creato l’oggetto tecnologico con il relativo DB di istanza, è necessario configurare i parametri dell’oggetto tecnologico.

Per il progetto, è possibile creare l’oggetto tecnologico prima di inserire l’istruzione PID. In seguito, durante l’inserimento dell’istruzione PID nel programma, l’oggetto tecnologico precedentemente creato può essere facilmente selezionato.

Per creare un nuovo oggetto tecnologico, fai doppio clic sull’icona “Inserisci nuovo oggetto” presente nella barra di navigazione del progetto.

Clicca sull’icona “Regolatore PID” e scegli il tipo di regolatore PID desiderato tra PID_Compact o PID_3Step per l’oggetto tecnologico. Puoi anche assegnare un nome opzionale all’oggetto tecnologico. Infine, premi “OK” per creare l’oggetto tecnologico selezionato.

Configurazione guidata dei controllori PID_Compact

I parametri dell’oggetto tecnologico sono fondamentali per il funzionamento del regolatore PID. Per configurare correttamente l’istruzione PID_Compact, è necessario aprire l’editor di configurazione utilizzando il simbolo appropriato. Di seguito è riportata una spiegazione semplice delle impostazioni di base per aiutare i principianti a comprendere meglio il processo.

  1. Tipo di regolatore: Questa impostazione ti consente di selezionare le unità di engineering che influenzano il funzionamento del tuo sistema.
  2. Inversione del senso di regolazione: Questa opzione ti permette di scegliere tra un circuito PID ad azione inversa o diretta, a seconda delle esigenze del tuo processo.
  3. Riavvio del circuito PID dopo un reset: Se attivata, questa funzione riavvia il circuito PID dopo un reset o se il valore di ingresso supera un limite ma poi torna entro i limiti validi.
  4. Ingresso: Qui puoi selezionare il parametro di ingresso, sia esso Input o Input_PER (analogico), per il valore istantaneo. Input_PER può essere collegato direttamente a un modulo di ingressi analogici.
  5. Uscita: Questa impostazione ti permette di scegliere il parametro di uscita, Output o Output_PER (analogico), per il valore di uscita. Output_PER può essere collegato direttamente a un modulo di uscite analogiche.
  6. Valore istantaneo: Per utilizzare Input_PER, è necessario riportare in scala il valore istantaneo analogico (valore di ingresso). Questo assicura che il circuito PID passi alla modalità “Inattivo” e imposti il valore di uscita su 0 se il valore istantaneo scende al di sotto del limite inferiore o supera il limite superiore.

Seguendo queste semplici istruzioni, i principianti possono configurare facilmente i parametri del regolatore PID per ottenere un controllo ottimale del processo.

Avvio semplice dei regolatori PID_Compact

Ora, passiamo a scoprire come mettere facilmente in servizio i regolatori PID_Compact, sfruttando l’ottimizzazione della configurazione automatica sia all’avvio che durante il funzionamento. Segui i passaggi che esporremo in questo capitolo per aprire l’editor di messa in servizio e monitorare i progressi del tuo progetto.

  • Apertura dell’editor di messa in servizio: Clicca sul simbolo corrispondente nell’istruzione o nella navigazione del progetto per accedere all’editor.
  • Monitoraggio in tempo reale: Nella sezione “Misura”, inserisci il tempo di campionamento e clicca su “Avvia” per visualizzare il setpoint, il valore attuale (valore di ingresso) e il valore di uscita in una curva in tempo reale.
  • Selezione del tipo di ottimizzazione: Scegli tra “Ottimizzazione iniziale” e “Ottimizzazione fine” (manuale) nella sezione “Tipo di ottimizzazione”. Clicca su “Avvia” per iniziare il processo di ottimizzazione.
  • Salvataggio dei parametri: Dopo aver completato l’ottimizzazione, salva i nuovi parametri cliccando sul pulsante “Carica i parametri PID” nella sezione “Parametri PID” dell’editor di messa in servizio.
  • Gestione degli errori: Se si verifica un errore durante l’ottimizzazione, il valore di uscita del regolatore PID diventa 0 e il suo modo di funzionamento viene impostato su “Inattivo”. Presta attenzione allo stato per identificare eventuali errori.

Seguendo questi semplici passaggi, anche i principianti possono avviare con successo i regolatori PID_Compact, ottimizzando la loro configurazione per un funzionamento efficiente e preciso.

Gestione semplice del valore iniziale del PID

Proseguendo dalla discussione nel capitolo precedente, esploreremo ora come controllare e ottimizzare il valore iniziale del PID per migliorare ulteriormente il comportamento del regolatore PID durante l’operatività online. In questo capitolo, ti guideremo attraverso passaggi semplici e chiari per accedere e modificare i parametri di configurazione del PID.

  1. Accedere al controllo del valore iniziale: Apri la sezione “Oggetti tecnologici” del regolatore PID e poi l’oggetto “Configurazione”. Per accedere al controllo del valore iniziale, clicca sull’icona degli occhiali nell’angolo in alto a sinistra nella finestra di dialogo.
  1. Modifica dei parametri del regolatore PID: Ora puoi modificare il valore di ogni parametro di configurazione del regolatore PID come mostrato nell’immagine fornita. Confronta il valore attuale con il valore iniziale del progetto (offline) e del PLC (online) per ogni parametro. Questo ti aiuterà a identificare le differenze tra le configurazioni online e offline del blocco dati dell’oggetto tecnologico (TO-DB) e a capire quali valori saranno utilizzati come valori attuali nel prossimo passaggio da STOP a START del PLC.
  1. Identifica facilmente le differenze online/offline: Un simbolo di confronto offre un’indicazione visiva che ti aiuta a identificare rapidamente le differenze online/offline. L’icona verde indica che i valori coincidono, mentre l’icona blu/arancione indica valori diversi.
  2. Visualizza i valori iniziali del progetto e del PLC: Cliccando sul pulsante dei parametri rappresentante una freccia rivolta verso il basso, si apre una piccola finestra che mostra il valore iniziale del progetto (offline) e del PLC (online) per ogni parametro.

Seguendo questi passaggi, anche i principianti potranno gestire facilmente il valore iniziale del PID e ottimizzare il comportamento del regolatore PID durante l’operatività online.

Accedi alla Membership IOP

Conclusione

In breve, il controllo preciso dei dispositivi e dei processi è fondamentale per garantire l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi industriali. Il controllo PID (Proporzionale, Integrale e Derivativo) è un metodo ampiamente utilizzato per ottimizzare il controllo dei dispositivi e dei processi industriali. STEP 7 offre tre diverse istruzioni PID: PID_Compact, PID_3Step e PID_Temp, utilizzate per gestire diversi tipi di dispositivi e processi. Per garantire un controllo PID efficace, è importante impostare correttamente il tempo e l’intervallo di campionamento, configurare i parametri e seguire alcune linee guida. Inoltre, ci sono esempi pratici e applicazioni comuni per aiutare i principianti a comprendere meglio come utilizzare queste istruzioni nel mondo reale. Infine, seguendo alcuni suggerimenti e risolvendo i problemi comuni, è possibile ottimizzare ulteriormente le implementazioni PID per migliorare l’efficienza e la precisione dei dispositivi e dei processi industriali.

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