Acquisizione dati e automazione

Il sistema di acquisizione e controllo sfrutta le caratteristiche dei controllori di pressione e di flusso sopra descritti oltre a quelle di 2 misuratori di flusso. La comunicazione di questi sistemi con l’operatore è possibile grazie ad un protocollo che sfrutta il software fornito dalla casa madre e che consente di effettuare tutte le regolazioni necessarie via personal computer, tramite una comunicazione seriale di tipo RS 232 ed una interfaccia grafica immediata ed intuitiva (Figura 5.9).

Figura 5.9: Interfaccia di comando dei controllori e misuratori

In questo modo è possibile intervenire su ogni controllore dei cinque installati regolando ad esempio la pendenza della rampa del raggiungimento dei set-point, i vari allarmi e, anche per i due misuratori, visualizzare i valori letti sia in forma numerica sia tramite la creazione di grafici in tempo reale per il trascorso della prova. Sempre secondo il protocollo seriale RS 232 è possibile anche l’acquisizione del valore di temperatura proveniente dalla termocoppia inserita in prossimità della superficie della membrana.

Per potere avere una visione di insieme di tutti i parametri di processo e poter salvare in formato digitale il loro andamento nel tempo, si è pensato di procedere alla stesura di un codice LabView. Inoltre con l’uso di tale software si è potuto introdurre logiche di allarme più complesse di quelle previste dalla casa produttrice dei controllori che permettevano soltanto allarmi indipendenti sulle stesse unità, ma non l’interazione “intelligente” tra le varie unità per la gestione di situazioni devianti da quelle normali.

Il vantaggio principale nell’utilizzo di tale linguaggio di programmazione è consistito nel poter modificare in modo dinamico i parametri di campionamento e di scala nei grafici delle variabili di output. Inoltre è risultato di interesse disinserire il controllo dei flussi nella fase di partenza della prova in modo da far agire i controllori di flusso in start-up.

Nella Figura 5.10 si riporta l’interfaccia grafica del codice di acquisizione costruito in cui si possono riconoscere: i manometri per la misura della pressione riceventi i dati dai controllori installati, un termometro che legge, come precedentemente detto, la temperatura in prossimità della membrana, gli spazi grafici per la visualizzazione degli andamenti delle varie portate, come lette dalle unità di controllo e misura sull’impianto, in funzione del tempo.

Nella parte sinistra (Figura 5.10) dell’interfaccia invece vi è la sezione dedicata all’impostazione dei parametri di acquisizione dei dati come il tempo di campionamento e la durata complessiva dell’esperimento ed il pulsante, in verde, di inserimento dell’allarme che porta alla chiusura di tutte le valvole dei controllori in alimentazione.

Figura 5.10: Interfaccia LabView del software di acquisizione

Un ulteriore vantaggio di tale sistema di acquisizione sta nella possibilità di ottenere un file di output che può essere aggiornato ad ogni ciclo del programma e quindi disponibile in tempo reale per le operazioni di analisi dei dati attraverso altri programmi quali fogli elettronici. La struttura principale del programma è formata da un ciclo (Figura 5.11) consistente in una apertura della comunicazione, tramite una DDE (Dynamic Data Exchange), tra i controllori ed i misuratori di flusso e la porta RS 232 del computer. Di seguito si ha una lettura da tale porta dei valori dei parametri di interesse ad ogni ciclo scandito da un contatore che misura il tempo e controlla il ripetersi del ciclo stesso.

Figura 5.11: Main loop per l’acquisizione dei dati da controllori e misuratori

I valori, letti in formato esadecimale, vengono quindi modificati attraverso una sub-routine (Figura 5.12) per ottenere il dato di flusso in normal-litri su minuto e corretti in funzione del gas che sta circolando nello strumento. Essi vengono poi plottati, in funzione del tempo trascorso nei due differenti grafici che compaiono sull’interfaccia grafica di Figura 5.10; il dato di flusso infine viene accoppiato al tempo corrispondente e mandato in scrittura su un file di testo dopo essere stato assemblato in una stringa contenente anche il valore di temperatura e quelli di pressione nei due rami dell’impianto.

Figura 5.12: Sub-routine per l’acquisizione dei dati da controllori e misuratori

Dalla figura 5.11 è possibile vedere anche il ciclo che coinvolge la lettura della temperatura che avviene tramite una comunicazione diretta tra lo strumento e la seconda seriale del computer.

Per il controllo si e deciso di optare per un confronto incrociato tra i valori di massima e di minima del controllore e del misuratore associato allo stesso ramo.

Nel caso si verifichi una rottura della membrana il flusso anomalo viene rilevato in quanto non compatibile con i valori di allarme settati dopo le letture dei dati di flusso superato il transitorio iniziale e viene immediatamente inviato un segnale che chiude i controllori a monte dell’impianto interrompendo tutti i processi connessi con la DDE (Figura 5.13).

Per quanto concerne l’acquisizione dei dati di composizione rilevati dal gas cromatografo il tutto viene affidato ad un ulteriore software (Galaxie Workstation), acquistato contestualmente allo strumento, che permette la programmazione di più campionamenti sulle diverse linee di processo.

Questo programma consente infatti di temporizzare le acquisizioni dalle varie linee comandando anche il solenoide della valvola a più vie.

Sempre con lo stesso strumento informatico vi è anche la possibilità della rielaborazione dei dati provenienti dal sensore di composizione installato nel gas cromatografo a valle delle due colonne.

Infatti tramite l’inserimento di dati provenienti da analisi su miscele campione di riferimento a composizione certificata, questo strumento, previa la creazione di curve di calibrazione, restituisce valori di concentrazione in base all’analisi delle aree dei picchi rilevati rispetto a quelli di riferimento.

Le caratteristiche del codice LabView scritto, associate a quelle appena descritte per il programma di gestione delle analisi chimiche, consentono di raggiungere un alto grado di automazione che ha permesso lo svolgersi di prove anche di lunga durata e ha reso l’uso dell’impianto piuttosto immediato sempre con buoni margini di sicurezza garantiti dalle logiche di intervento degli allarmi inseriti.