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Con soli tre termini di controllo i regolatori PID sono entrati nelle fabbriche e negli impianti produttivi di tutti i settori industriali. Vediamo qui qual è la loro funzione e utilità nell’automazione industriale della tua fabbrica.
Nelle applicazioni di automazione industriale i controllori PID, altrimenti detti controllori standard, sono i sistemi di regolazione continua più diffusi nella raffinazione, nella chimica, nelle cartiere e in numerosi altri comparti industriali.
Il successo del controllo PID è dovuto alla sua architettura standard, che lo rende utilizzabile come strumento di riscontro nel controllo di un freno per banchi di prova motori, come nella regolazione della temperatura in un contenitore.
La regolazione PID si basa, come vedremo più avanti, su tre funzioni matematiche. Non sempre i controllori utilizzano tutte e tre le funzioni (controllo PI), ma per il massimo della precisione, è essenziale attivarle tutte.
Approfondiamo, quindi, nel dettaglio, l’utilità dei controllori PID per l’automazione delle macchine industriali, partendo dallo spiegare brevemente cosa è un controllo PID.
Essenzialmente, un controllore PID è un algoritmo di controllo tarato a partire dal valore di alcuni parametri. Sotto il profilo matematico, un regolatore PID elabora il segnale di errore in ingresso che possiamo graficamente dividere in tre blocchi:
I guadagni di ciascun blocco (o termine), che ritroviamo nella legge di controllo, sono i gradi di libertà in fase di progetto del controllore. I guadagni possono assumere diversi valori, ma quando uno dei guadagni si azzera abbiamo un tipo di regolatore definito P, PI, I o PD.
Dal punto di vista pratico i sistemi di controllo PID sono preferiti dalle industrie per i seguenti vantaggi:
Compreso in sintesi cos’è un PID, passiamo al funzionamento della regolazione PID all’interno di un processo industriale.
Un sistema di regolazione PID si basa sul feedback. Ciò significa che un segnale in uscita da un dispositivo viene misurato e messo a confronto con i parametri desiderati. Quando si rileva una discrepanza tra valore misurato e valore atteso, il regolatore PID calcola e applica la correzione.
Il processo appena descritto avviene di continuo, quindi il segnale in uscita viene nuovamente misurato a ogni ciclo e l’eventuale correzione applicata al dispositivo oggetto di controllo.
Spiegata la regolazione PID come funziona è importante sottolineare la sua utilità per l’automazione industriale. Infatti, avere un sistema di controllo e regolazione che costantemente allinea un processo ai parametri desiderati, evita che ciò debba essere fatto manualmente da un operatore.
I regolatori PID più moderni incorporano anche tecnologie di manutenzione preventiva, fornendo:
Possono, inoltre, essere dotati del conteggio delle attuazioni effettuate per avvisare quando un attuatore usurato è da sostituire.
I controllori PID rientrano nella più ampia famiglia di automazione e controllo di processo, i quali possono trasformare la tua fabbrica in un sito produttivo all’avanguardia, costantemente monitorato ed efficiente.
Un regolatore industriale PID è un dispositivo atto alla regolazione di valori preimpostati su un’ampia serie di macchinari. La continua regolazione dei parametri permette ai processi di funzionare come programmato, evitando fermi macchina e rotture negli scenari peggiori.
Un regolatore industriale PID è per questo presente:
Tuttavia, nulla meglio di un esempio pratico può spiegarti cosa è un controllo PID declinato nell’automazione industriale.
Ed ecco quindi un esempio di controllo PID tipicamente utile per l’automazione industriale: il controllo della temperatura. Infatti, fare in modo che la temperatura di un forno sia sempre quella corretta fa la differenza tra un prodotto ben realizzato e uno da scartare.
Il controllo PID viene, appunto, chiamato a garantire che un forno industriale, magari acceso 24 ore al giorno, mantenga la temperatura impostata e non subisca variazioni significative quando, ad esempio, si aggiunge o si toglie un prodotto dal forno. Entrambe le operazioni appena citate come esempio possono, infatti, causare una variazione di temperatura significativa, in particolare in quelle lavorazioni dove è vitale mantenere la temperatura di esercizio del forno entro valori minimi e massimi ristretti.
Il controllo di temperatura PID prevede una fase di configurazione iniziale che può essere di tipo manuale o automatica. Nel caso di configurazione automatica, il regolatore attiva un’uscita per osservare la latenza e la velocità alla quale viene apportata la modifica. Da qui il regolatore desume le impostazioni ottimali di P, I e D.
La configurazione automatica della temperatura può in qualsiasi momento essere sottoposta a riscontro manuale da parte di un operatore per una maggiore sicurezza. Dal nostro catalogo, poi, potrai scegliere tra una vasta gamma di termoregolatori PID all’avanguardia, compresi modelli con porta di comunicazione RS485 Modbus RTU.
Cerchiamo ora di capire come regolare un controllo PID, ovvero come effettuare una configurazione manuale.
I controller PID di ultima generazione sono dotati di pannelli comando con display a colori e interfaccia grafica intuitiva. Caratteristiche che di per sé facilitano la configurazione di un controllore PID in fase di installazione, o ogni qualvolta risulti necessario.
La configurazione è spesso possibile senza manuale, grazie ai commenti e ai messaggi di help che accompagnano i vari passaggi di configurazione. Per semplificare le operazioni di configurazione di più controller è altresì possibile clonare la configurazione.
Oltre alla configurazione in loco, i regolatori possono essere configurati tramite PC utilizzando l’apposito software dato in dotazione dal produttore. Anche in questo caso le procedure sono guidate e basta rispondere a poche domande per caricare o creare le ricette di lavoro.
In chiusura, ricapitoliamo alcuni aspetti salienti del controllo PID. Con un regolatore PID hai una architettura standard utile al controllo di processo che può essere applicato a svariati ambiti, compreso il controllo della portata di un fluido e di un braccio robotico.
Grazie ai sistemi di controllo PID, la regolazione è semplificata, poiché per far variare il suo comportamento è sufficiente agire sui parametri di guadagno P, I, D e ottenere feedback (riscontri) continui per una regolazione automatizzata di numerosi processi industriali.
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