5 Motivi per utilizzare un Regolatore di Temperatura al posto di un PLC

I controllori logici programmabili (PLC) ed i regolatori di temperatura possono offrire funzioni simili per un efficace controllo del processo nella produzione, garantendo una qualità costante e minimizzando gli errori commessi dagli utenti.

I controllori logici programmabili (PLC) e i termoregolatori possono offrire funzioni simili per un efficace controllo del processo nella produzione, garantendo una qualità costante e minimizzando gli errori commessi dagli utenti. I dispositivi di controllo automatico dei processi sono esistiti in varie forme da almeno il XVII secolo, come regolatori di temperatura per i forni, e nei secoli XVIII e XIX come il regolatore centrifugo di Watt (Flyball governor, 1788) sui motori a vapore, valvole di caldaia e altri sistemi meccanici. I PLC sono progressivamente entrati nell’automazione delle fabbriche a partire dagli anni 70’ guadagnandosi sempre più spazio sia nelle applicazioni di processo, dove hanno eroso parte del mercato dei DCS e verso applicazioni più semplici dove hanno integrato compiti in passato assegnati a dispositivi dedicati, quali ad esempio i timer, i counter e in alcune applicazioni, dispositivi come i termoregolatori industriali. Al contrario anche i termoregolatori di fascia alta hanno via via integrato sempre più funzioni non strettamente legate alla termoregolazione, quali funzioni logiche, sequenze, timer partenza regolazione, programmabilità e infine alcuni hanno implementato la programmazione a blocchi. Tuttavia, nonostante molte somiglianze nelle loro funzioni, esistono notevoli differenze nella loro configurazione, programmazione e utilizzo, che spesso rendono un regolatore di temperatura la soluzione più efficace e pratica. Di seguito andremo ad argomentare questa tesi.

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1) I PLC sono progettati per controllare più attività e lavorare con un'ampia varietà di macchine, tendono ad essere più costosi.

Poiché i PLC sono progettati per controllare più attività e lavorare con un'ampia varietà di macchine, tendono a essere costosi. Usati per la sola regolazione della temperatura, sfruttano una minima parte delle funzioni per cui sono stati creati. I regolatori di temperatura hanno un compito più specifico da gestire, presentano un livello inferiore prezzo associato all'acquisto e all'installazione. I regolatori di temperatura includeranno anche una serie di funzioni specifiche per applicazioni legate alla termoregolazione, che richiedono un controllo più efficiente. I PLC possono svolgere più funzioni oltre a quella della termoregolazione, che è un processo continuo, sono particolarmente adatti a svolgere processi discontinui, che prevedono una sequenza di operazioni da compiere in un tempo determinato.

Spesso avviene che l’utilizzo di un PLC sia per la gestione della parte di termoregolazione, che per quella della gestione di altri processi, incida negativamente sulle performance generali del sistema, imponendo quindi l'acquisto di una CPU di livello superiore, con costi maggiori.

Per fare un esempio concreto, in alcune applicazioni con molte zone di regolazione unite alla gestione di processi continui, integrando la termoregolazione si deve passare da una CPU base a CPU di alta gamma spendendo più del doppio. Nei processi discontinui la parte di termoregolazione può rallentare i processi che richiedono alte performance.

2) Configurazione

Come già visto nel paragrafo precedente relativo a i costi, poiché i PLC sono destinati a gestire più attività e maggiori applicazioni, richiedono competenze di programmazione specializzate e un investimento considerevole per sviluppare una soluzione in base alle esigenze dell'applicazione.

Un regolatore di temperatura può essere installato, configurato e ottimizzato (nel caso dei regolatori PID) rapidamente con un'esperienza minima. I regolatori di temperatura da pannello sono provvisti di schermo e tastiera. L’interfaccia operatore del termoregolatore è dedicata e consente d'impostare in pochi minuti sia la configurazione del prodotto che quella dei valori di temperature del setpoint.

(si pensi alla serie West/Cal MV16 configurabile in sessanta secondi manualmente).


Sono tutte operazioni effettuabili da personale con competenze basilari. Viceversa i PLC spesso non sono dotati di un'interfaccia operatore dedicata e anche nei casi in cui è presente, fanno sempre riferimento a un ambiente di sviluppo esterno per tutte le funzionalità di configurazione.

I PLC richiedono sempre personale altamente specializzato e non facilmente reperibile in paesi in via di sviluppo o in aree rurali remote. Il grosso problema con i PLC si presenta quando dopo alcuni anni cambiano le piattaforme di sviluppo o la versione del firmware. In caso di guasto del PLC, Il software andrà modificato per essere implementato in un nuovo modello. In aree fortemente industrializzate è possibile appoggiarsi a un integratore di sistemi, mentre in località rurali diventa difficile trovare le competenze.

Un regolatore a pannello è invece facilmente sostituibile anche con un modello discreto delle più diffuse marche evitando un costoso e prolungato fermo macchina.

Per risolvere questi problemi con il PLC o con sistemi più complessi si può tentare d'implementare una piattaforma per la programmazione in remoto. Tuttavia a causa del digital divide, presente anche in diverse aree del nostro paese, non è possibile effettuare forme di tele assistenza o di tele controllo. Oltre a questa ragione, nelle grosse e medie aziende ci si scontra con le esigenze di sicurezza, che  contro le diverse forme di malware, impongono l’isolamento delle macchine verso l’esterno.

Inoltre l’impossibilità di utilizzare sistemi operativi sui PC industriali sempre aggiornati, per paura di andare incontro a fermi macchina per incompatibilità dei driver con gli aggiornamenti del sistema operativo, rendono difficile il collegamento degli scada con la rete internet e contribuiscono a blindare i sistemi verso l’esterno.

In condizioni in cui l’accesso remoto non è possibile, diventa obbligatorio per i costruttori di macchine e forni, l’utilizzo di strumenti semplici da utilizzare e da sostituire in caso di guasti o danneggiamenti. In quest’ottica i termoregolatori discreti rappresentano la soluzione più indicata per permettere al manutentore dell’utente finale di provvedere autonomamente all’assistenza. In caso contrario il costruttore dovrà provvedere a fornire un alto livello di assistenza anche in aree non facilmente raggiungibili o pericolose per il proprio personale.

3) Funzionalità

Regolatori di temperatura sono specificamente progettati per gestire processi termici industriali e quindi includono funzioni, uscite e opzioni di controllo specifici. Ad esempio, algoritmi dedicati, destinati alle applicazioni che richiedono il controllo di valvole motorizzate (VMD) oppure come nel caso degli stampi a canali caldi.

I PLC possono avere limitate funzionalità di controllo della temperatura a causa della necessità di capacità in tutto una vasta gamma di funzioni di produzione e di automazione. Di conseguenza, mentre i PLC possono gestire le attività di regolazione della temperatura di base, non dispongono di funzioni come l'autotuning oppure il fuzzy logic.

Inoltre, a causa della gestione dei segnali analogici di controllo della temperatura può essere molto esigente sulle risorse a microprocessore. Un regolatore di temperatura è progettato per soddisfare questi requisiti, tuttavia se un PLC può gestire le specifiche esigenze del processo non può essere conosciuto finché il sistema non viene testato (basti pensare che un regolatore base di marca, ha un tempo di campionamento di 250mS, mentre capita sovente di registrare su PLC che gestiscono molte zone tempi di campionamento della temperatura di 1-1,5 Secondi).

Se in processi ad alta inerzia questi tempi possono essere accettabili, il discorso cambia per le zone a doppio intervento che devono essere molto più preformanti. Un PLC non conforme ai requisiti sarebbe lento a rispondere ai cambiamenti nel processo che portano a superamenti e ritardi, che influenzano negativamente la qualità del prodotto.

4) Visibilità

I regolatori di temperatura sono disponibili in diverse dimensioni e livelli di sofisticazione come dispositivi a pannello. Consentono di poter visualizzare lo stato del processo in un colpo d'occhio insieme a eventuali avvisi o allarmi. Attirano facilmente l'attenzione dell'operatore, alcuni sono dotati addirittura di allarme acustico o cambiano colore. I PLC spesso non dispongono di un'interfaccia diretta e richiedono invece un HMI separato da installare a fianco. L'HMI collegata al PLC può visualizzare tutte le informazioni di processo necessarie.

Spesso mostra anche una gamma di dati molto più ampia di altre attività che il PLC gestisce, il che significa che i regolatori di temperatura montati sul pannello offrono una visione dedicata del processo: tutti i valori del set e della misura sono facilmente individuabili e modificabili. Molti regolatori di temperatura offrono inoltre la capacità di registrazione dei dati che possono essere utilizzati per rivedere le modifiche del processo precedente e contrassegnare le potenziali problematiche.

5) Precisione

I regolatori di temperatura misurano attivamente il valore di processo e lo paragonano al valore di setpoint, in base alla differenza tra i due valori, regolano in un meccanismo di retroazione il valore della potenza in uscita tramite un attuatore (Relè e Unità Statiche con il riscaldamento elettrico, Valvola con un riscaldamento a gas). Molti termoregolatori dispongono di algoritmi PID con funzionalità di autotuning che consentono d'impostare rapidamente e significa che manterranno un valore di processo con deviazione minima rispetto al setpoint. Ciò include la regolazione per eventuali modifiche o interruzioni di processo impreviste, ad esempio apertura di un forno. Ciò è indispensabile per mantenere costantemente la qualità del prodotto e ridurre la probabilità di un lotto di produzione difettoso. In alcuni casi i PLC hanno funzionalità PID, ma a differenza dei regolatori di temperatura spesso è limitata o può richiedere l'aggiustamento manuale un tecnico, che richiede più tempo per programmare. Tutto questo comporta l’aggiunta del rischio di un errore umano. I regolatori di temperatura hanno diversi vantaggi rispetto ai PLC per il controllo del processo. Sono più veloci da installare e da utilizzare essendo dotati di funzioni dedicate alla regolazione della temperatura. Se un sistema richiede una notevole automazione che è al di fuori del campo di applicazione di un regolatore di temperatura, allora un PLC è la soluzione logica, tuttavia è ragionevole includere i regolatori di temperatura dedicati come parte del sistema per contrastare le carenze del PLC nel controllo della temperatura. Ciò consentirà di utilizzare la gamma di funzioni specifiche di controllo della temperatura e ridurre la domanda sul PLC che può portare a una risposta lenta e una maggiore deviazione dal setpoint, contribuendo a garantire la qualità del prodotto.

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