Aiuto per forno

[g.schgor]

(x Gattomon)
Vedo che hai esperienza nel settore, quindi il tuo contributo può essere molto utile.

Non capisco però la soluzione che proponi, visto che parli di PID, ma poi citi SSR
(Solid State Relay) oppure teleruttori, quindi comandi ON-OFF. Puoi spiegarmi?

[Gattomom]

Ciao schgor,
allora PID è l'acronimo di proporzionale, integrale, derivativo. In sostanza è l'azione di regolazione che il termoregolatore utilizza per raggiungere il set point impostato (la temperatura del trattamento termico) e mantenerlo il più stabile possibile, anche a fronte di perturbazioni esterne. Come ho già scritto, tutti i moderni termoregolatori utilizzano ormai questo tipo di azione per mantenere stabile il processo di temperatura. Esistono anche delle formule empiriche per calcolare, abbastanza efficacemente, questi 3 parametri, oppure lo strumento stesso calcola automaticamente, provocando volutamente delle oscillazioni nel processo,i parametri PID.
Se il trattamento termico da effettuare sul materiale è importante (tempra acciai rapidi, tempra acciai da utensili, solubilizzazione acciai austenitici e super leghe ecc.., generalmente eseguiti in forni di trattamento sotto vuoto) l'azione di regolazione non può che essere ti tipo PID.
Detto questo, aggiungo che ormai tutti i migliori termoregolatori standalone (Ero, Eurotherm, Omron ecc..) presentano una doppia uscita regolante: a relè e SSR (di norma non è possibile utilizzare entrambe).
L'uscita a relè è adatta a pilotare un teleruttore, di caratteristiche adeguate al carico, per comandare a sua volta le resistenze del forno elettrico.
L'uscita SSR, è un uscita in tensione adatta a pilotare relè allo stato solido, di caratteristiche adeguate al carico, per comandare a sua volta le resistenze del forno elettrico.
Quando usare l'uscita a relè piuttosto che l'uscita SSR? Fermo restando l'azione regolante di tipo PID, dipende dall'importanza del trattamento termico e quindi dall'accuratezza del controllo di temperatura che si vuole ottenere. Se il teleruttore è chiamato, per mantenere stabile il set point, a intervenire parecchie volte nell'unità di tempo (per via anche dei parametri PID impostati molto strettamente), ad aprire e chiudere i propri contatti principali, essi si consumeranno molto velocemente e saranno da cambiare.
Invece utilizzando un relè statico (che è privo di parti in movimento) queste problematiche non si verificano.

[Gattomom]

D'altronde, per via della mancanza di separazione galvanica fra carico e interruttore statico, a monte di esso bisogna, comunque, prevedere un teleruttore.
Riassumendo si può dire:
Conviene utilizzare il teleruttore per comandare le resistenze del forno, quando esso non deve intervenire continuamente per mantenere stabile il set point impostato sul regolatore di temperatura. Nessuno comunque mi vieta di utilizzare un teleruttore dove l'esigenza è quella di mantenere la temperatura dentro il grado. "Semplicemente" dopo un paio di mesi dovrò cambiargli i contatti principali per via dell'usura provocata dall'arco elettrico alla diseccitazione della bobina.

Conviene utilizzare l'interruttore statico nei trattamenti termici di una certa importanza, dove l'esigenza di mantenimento del set point dentro il grado è importante.

Ritornando al discorso della costruzione del complesso quadro/forno, come ho detto all'inizio, tutto dipende dal tipo di trattamento termico che si vuole realizzare, dal mezzo di protezione dell'acciao (gassoso, ecc..), nonche dal materiale che si vuole trattare.
Utilizzando i dati postati all'inizio:
Potenza disponibile: 2,8 kW
Corrente nominale: 12,2 A
Tensione nominale delle resistenze: 230 V
Resistenza del forno: 19,66 ohm.
Ipotizzando di avere le resistenze di riscaldo direttamente dentro loa muffola del forno, utilizzerei comunque 2 termocoppie:

[g.schgor]

(x Gattomom)
Conosco il PID, che è però un regolatore analogico. Per pilotare un SSR (o un teleruttore)
bisogna trasformare l'uscita in PWM (Pulse Width Modulation) ed in questo passaggio
(tenendo conto dei limiti dell'SSR o peggio del teleruttore) si può vanificare la "precisione"
del PID.

Tenendo poi conto che la "messa a punto" di un tale regolatore non è una cosa così semplice,
(potrebbe "oscillare") mi chiedo se ne valga la pena.

In realtà in un progetto non si dovrebbe partire con una soluzione prefissata: la scelta del
regolatore dipende dai limiti di errore ammessi dall'applicazione e prima di optare per una
scelta sarebbe bene stabilire questi limiti.

[Gattomom]

Il PID non è un regolatore analogico, ma un algoritmo di regolazione, che ormai, tutti i termoregolatori di temperatura utilizzano. Ho una grande esperienza con i termoregolatori della Ero, che sono digitali, e utilizzano l'azione regolante PID abbinata a un'uscita a relè o SSR.
Per quanto riguarda la messa a punto dei parametri, ormai la stragrande maggioranza degli strumenti sono in grado di calcolare automaticamente i parametri PID. Nel caso della Ero questa funzione si chiama SMART.
In ogni caso, applicando una semplice regola, è possibile calcolare manualmente i valori PID, ottenendo una regolazione in uscita molto efficace.
Poi, se tu vuoi adottare una regolazione on/off per regolare il tuo processo, fallo pure. Sappi però che non è l'azione regolante ideale.
Ciao.

[g.schgor]

se tu vuoi adottare una regolazione on/off per regolare il tuo processo, fallo pure.

Guarda che il problema non è mio: si tratta di "dare una mano" a Steel che vuol costruirsi un forno da sé.
Quindi quello che dovremmo fare è aiutarlo nelle scelte (che credo debbano essere le più semplici possibili).
Se tu conosci soluzioni adatte, semplici ed economiche, dovresti dargli riferimenti precisi.

[IsidoroKZ]

Il PID non è un regolatore analogico, ... utilizzano l'azione regolante PID abbinata a un'uscita a relè o SSR.

Il pid e` un metodo di controllo analogico, su quello concordo con g.schgor. La funzione del compensatore PID e` qualcosa del tipo , e questa e` ovviamente una funzione tempocontinua. Poi e` piu` facile implementarla con un micro, ma questo non vuol dire che il metodo diventi digitale. I metodi di controllo digitali "nativi" possono essere molto piu` sofisticati, tipo controllo sugli stati, ma anche piu` difficili da implentare.

Per quanto riguarda l'attuatore sull'impianto, credo che il dubbio di g.schgor (e anche il mio) sia il seguente. Un PID esce con un comando analogico verso l'impianto, perche' si aspetta un sistema lineare (che esca con una tensione o un numero poco importa, e` sempre un segnale che puo` variare con continuita` o quasi). Il pid vorrebbe comandare la quantita` di calore pompata nel forno in modo continuo, tanto, poco, un po' di piu`, ancora un pelino in piu`...

Se un PID viene collegato a un interruttore, si introduce una quantizzazione a 1 bit: acceso o spento. E questo mi lascia un po' perplesso su come funzioni, perche' tutta la risoluzione del compensatore viene persa nell'attuazione.

A meno che i ritardi del sistema termico non facciano oscillare il pid, e il valor medio del comando on/off sia il valore richiesto dal pid. La configurazione tradizionale, e quella che si fa quando servono precisioni elevate nel controllo, e` di prendere l'uscita del pid e mandarla a un sistema di regolazione continua della potenza: non solo on/off, ma parzializzando con un triac o qualcosa del genere.

Nei sistemi su cui lavori, come viene interfacciata l'uscita del pid all'ssr?

[Gattomom]

Signori, permettetemi una battuta: ci stiamo (o meglio) state XXXXX XXXXX
Il trasferimento di potrenza al carico (le resistenze) è di tipo ON/FF, ma l'azione regolante e di tipo PID. Il regolatore interviene modulando i tempi di attaco/stacco del teleruttore, e più si è in prossimità del set point, più aumentano. Capita spesso che, anche quando il set point ha raggiunto il PV, il teleruttore o l'SSR vengano attivati brevemente per mantenere stabile il set point.

Esistono sul mercato termoregolatori di temperatura appositamente progettati e costruiti per controllare la temperatura dei forni di trattamento termico. E tutti utilizzano come azione regolante l'algoritmo PID. Stop!
Della Ero electronics:
TKS: termoregolatore di temperatura abbinabile a una vasta serie di sensori di temperatura (tcK, tcS, tcN ecc, termoresistenze)
azione regolante: on/ff, P, PI, PID
tipo di uscita: a relè, SSR. (Faccio presente che utilizzando l'uscita a relè è possibile impostare una rampa di salita e di discesa fino a 60 °C/ h.)

PKP: programmatore di temperatura abbinabile come sopra. Con questo strumento è possibile impostare rampe di salita, di discesa, soste ecc
Per maggiori informazioni andate sul loro sito.

[RenzoDF]

Signori, permettetemi una battuta: ................

NON te la permettiamo

[Gattomom]

Per Renzo Df, ne prendo atto, il concetto rimane comunque quello espresso nel messaggio n°18.