Controllo PID: analisi di un controllore PID commerciale. Il Regolatore PID a 2 canali PCE-RE110P

In due precedenti articoli sul tema dei controllori PID abbiamo parlato rispettivamente di

1) come funziona un regolatore ad azione proporzionale-integrale-derivativa e della matematica che ne costituisce la teoria di funzionamento ;

2) perché questi regolatori industriali abbiano trovato una grande diffusione, ovvero la semplicità di taratura e funzionamento e la loro grande diffusione. Questa grande diffusione ha, a sua volta, fatto scendere il costo grazie all'economia di scala, rispetto a controllori appositamente costruiti sul processo, e ha anche fatto si che un largo numero di tecnici sia in grado di utilizzarli ed effettuarne la taratura , richiedendo un livello di specializzazione inferiore rispetto alla progettazione di sistemi di controllo dedicato.

In questo articolo toccheremo con mano come è fatto un regolatore PID di quelli che si possono trovare in commercio, prendendo come esempio il Regolatore PID PCE-RE110P a 2 canali .

Prima un breve riassunto delle puntate precedenti : questi regolatori devono il loro nome all’acronimo che deriva dalle leggi di controllo che utilizzano, cioè azione Proporzionale, azione Integrale, azione Derivativa. Il PID infatti utilizza queste azioni per il suo funzionamento e regola l'uscita in base a:

  • il valore del segnale di errore (azione proporzionale);
  • i valori passati del segnale di errore (azione integrale);
  • quanto velocemente il segnale di errore varia (azione derivativa).

Il regolatore PID quindi acquisisce in ingresso un valore da un processo e lo confronta con un valore di riferimento. La differenza, e cioè il cosiddetto segnale di errore, viene quindi usata per determinare il valore della variabile di uscita del controllore, che è la variabile manipolabile del processo. Possono essere applicati ai più svariati ambiti, dal controllo di una portata di un fluido alla regolazione della temperatura, dalla movimentazione di un braccio robotico al controllo di un freno per i banchi prova motori.  Questi dispositivi infatti, per mezzo di dispositivi di correzione (manopole o software di ausilio), permettono di regolare i parametri del sistema di controllo entro certi limiti. Per questo motivo la funzione di controllo esercitata dai PID risulta di fondamentale importanza (per esempio negli impianti chimici e petrolchimici), sia per i costi bassi di implementazione ma anche perché permette di unificare i meccanismi di controllo dell’impianto.

Analizziamo in questa sede in regolatore PID prodotto e commercializzato da PCE Instruments. Si tratta del Regolatore PID a 2 canali PCE-RE110P. Questo regolatore PID viene utilizzato principalmente per la regolazione della temperatura e dei processi. I vari collegamenti di ingresso e uscita incorporati nel regolatore PID consentono infatti di usare questo dispositivo in modo versatile. Vediamone di cosa dispone:

  • 2 canali con differenti uscite di regolazione
  • 2 ingressi analogici di regolazione
  • regolazione programmata
  • uscite con un relè integrato di commutazione e un relè SSR che può essere usato per impostare un allarme, in modo da ricevere un avviso in caso di anomalia;
  • 4 ingressi digitali e alimentazione del sensore;
  • display LCD a colori da 3.5'' , attraverso il quale è possibile visualizzare i valori nominali nel del regolatore; le impostazioni possono essere effettuate attraverso i tasti presenti sulla parte frontale;
  • funzioni integrate di auto-ottimizzazione e AUTO-PID che consentono di definire i parametri di regolazione ottimali;
  • funzione Soft-Start e una regolazione On/Off , delle quali il regolatore a 2 canali è stato dotato per evitare problemi all'inizio di un processo di regolazione, in modo da escludere repentinamente il regolatore in caso di problemi
  • integra una interfaccia RS-485 Modbus RTU per il trasferimento dei dati a un sistema di processi;
  • Installazione su pannello da 92 x 92 mm;
  • Alimentazione: 90 ... 250 V AC
  • Condizioni operative 0 ... 50 °C / max. 80% U.R.
  • Grado di protezione frontale IP65
  • Grado di protezione posteriore IP20 ( in fondo all'articolo, la vista posteriore e laterale del regolatore )
  • Dimensioni 96 x 96 x 81 mm
  • Dimensioni per installazione su pannello 92 x 92 mm
  • Peso Circa 400 g
  • Potenza assorbita : 7 VA

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