Totally Integrated Automation Portal
Segmento 2: Valutazione del Duty Cycle nel caso in cui la pressione aumenti nel serbatoio
Se nel serbatoio viene richiesta una pressione maggiore di quella presente, si attiva questo segmento in quanto il SETPOINT è maggiore del FEEDBACK. Tale segmento effettua una sottrazione tra SETPOINT e FEEDBACK, definen‐
do l'errore, e il risultato se è molto grande associa al "Duty Cycle POSITIVO" un valore pari a 1, mentre quando l'errore entra nel range stabilito dal blocco "IN_RANGE" lo divide per il "Valore Range" massimo indicato, in modo da ottenere un "Duty Cycle POSITIVO" variabile tra 0 e 1.
Segmento 2: Valutazione del Duty Cycle nel caso in cui la pressione aumenti nel serbatoio
Real>
SUB
Auto (Real) IN_RANGE
Real
DIV Auto (Real)
OUT_RANGE Real
MOVE
2
2
1
1
"Blocco_PWM".
SETPOINT
"Blocco_PWM".FB "Blocco_PWM".
SETPOINT
"Blocco_PWM".FB
"Blocco_PWM".
"Errore pressione POSITIVO"
0.0
"Blocco_PWM".
"Errore pressione POSITIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
"Blocco_PWM".
"Errore pressione POSITIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
"Blocco_PWM".
"Duty Cycle POSITIVO"
0.0
"Blocco_PWM".
"Errore pressione POSITIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
1.0 "Blocco_PWM".
"Duty Cycle POSITIVO"
EN
IN1 IN2
ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN
IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN IN
ENO
OUT1 EN
IN1 IN2
ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN
IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN IN
ENO
OUT1
Totally Integrated Automation Portal
Segmento 3: Valutazione del Duty Cycle nel caso in cui la pressione diminuisca nel serbatoio
Se nel serbatoio viene richiesta una pressione minore di quella presente, si attiva questo segmento in quanto il SETPOINT è minore del FEEDBACK. Tale segmento effettua una sottrazione tra FEEDBACK e SETPOINT, definendo un valore del'errore positivo, e il risultato se è molto grande associa al "Duty Cycle NEGATIVO" un valore pari a 1, mentre quando l'errore entra nel range stabilito dal blocco "IN_RANGE" lo divide per il "Valore Range" massimo indicato, in modo da ottenere un "Duty Cycle NEGATIVO" variabile tra 0 e 1.
Segmento 3: Valutazione del Duty Cycle nel caso in cui la pressione diminuisca nel serbatoio
Real<
SUB
Auto (Real) IN_RANGE
Real
DIV Auto (Real)
OUT_RANGE Real
MOVE
2
2
1
1
"Blocco_PWM".
SETPOINT
"Blocco_PWM".FB "Blocco_PWM".FB
"Blocco_PWM".
SETPOINT
"Blocco_PWM".
"Errore pressione NEGATIVO"
0.0
"Blocco_PWM".
"Errore pressione NEGATIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
"Blocco_PWM".
"Errore pressione NEGATIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
"Blocco_PWM".
"Duty Cycle NEGATIVO"
0.0
"Blocco_PWM".
"Errore pressione NEGATIVO"
"Blocco_PWM".
"Valore Range"
1.0 "Blocco_PWM".
"Duty Cycle NEGATIVO"
EN IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN
IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN IN
ENO
OUT1 EN IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN
IN1
IN2 ENO
OUT Auto (Real)
MIN
VAL
MAX Real
EN IN
ENO
OUT1
Nelle figure 6.17, 6.18 e 6.19 sono state riportate tre prove sperimentali al variare del range di modulazione, avendo supposto per le valvole una frequenza di lavoro pari a 1 Hz, ovvero di periodo T=1000ms. In particolare, la prima prova è stata ricavata assegnando alla variabile
"Valore Range" il valore "3" e quindi come se la modifica appena descritta nella pagina precedente non ci fosse. La seconda e la terza prova, invece, sono state ricavate assegnando alla variabile
"Valore Range" rispettivamente i valori "1" e "0.5".
Figura 6.17: Setpoint, Feedback e Modulazione della valvola di alimentazione con "Valore Range" pari a 3
Osservando nel dettaglio la figura 6.17, è evidente che l’inizio della modulazione della valvola di alimentazione avviene quasi istantaneamente alla generazione dell’errore presente nel sistema:
man mano che ci si avvicina al valore del setpoint, il tempo di apertura della valvola diminuisce fino a diventare nullo, garantendo la chiusura della valvola in maniera permanente. Nelle figure 6.18 e 6.19 la modulazione, invece, parte in prossimità del valore del Setpoint. Infatti, nei primi secondi, in entrambi i grafici, la valvola di alimentazione è lasciata sempre aperta (Duty Cycle=1) fino a quando l’errore tra setpoint e feedback scende rispettivamente sotto a 1 bar e a 0.5 bar. Differentemente dalla prima prova, dove la modulazione avviene gradualmente e il "Duty Cycle" diminuisce a passo costante, nella seconda e terza prova,sia ha un drastico cambiamento del "Duty Cycle", il quale passa dal 100% al 25% circa. Tuttavia, l’errore statico presente nel sistema è di circa 0.03 nel caso in cui la variabile "Valore Range" sia uguale a 3 e 0.01 negli altri due casi. L’errore statico presente nella prima prova è maggiore rispetto a quello ricavato dalle altre due perché, essendo il range di modulazione molto più grande, quando il Feedback è molto vicino al valore del setpoint, il valore del "Duty Cycle" è prossimo allo zero e quindi il tempo di apertura della valvola di alimentazione risulta essere talmente piccolo da non riuscire ad alimentare il serbatoio, mantenendo la pressione costante al suo interno. Infatti, quando il feedback raggiunge il valore 2.97 bar, l’errore è 0.03 dal setpoint, che ha valore 3 bar, e il "Duty Cycle" è 0.01. Quest’ultimo moltiplicato per il periodo T pari a 1000 ms, fornisce un tON pari a 10 ms, tempo troppo breve per la commutazione della valvola.
Figura 6.18: Setpoint, Feedback e Modulazione della valvola di alimentazione con "Valore Range" pari a 1
Figura 6.19: Setpoint, Feedback e Modulazione della valvola di alimentazione con "Valore Range" pari a 0.5
Nella figura 6.20, invece, vengono riportati sullo stesso grafico i tre diversi feedback associati ai tre "Valori Range" precedentemente citati. Ciò che si vuole mettere in risalto in questa figura è il tempo impiegato dal feedback per raggiungere il setpoint: minore è il "Valore Range"
impostato, minore sarà il tempo di raggiungimento del feedback con il setpoint.
Figura 6.20: Confronto dei tre Feedback con "Valore Range" diversi, f=1 Hz
Le stesse prove sono state eseguite con una frequenza di lavoro a 10Hz della valvola di alimentazione. Di seguito, nella figura 6.21, sono riportate sullo stesso grafico i tre feedback associati a tre "Valori Range" differenti. Anche in questo caso, al diminuire del "Valore Range", il tempo impiegato dal feedback per raggiungere il setpoint diminuisce.
Figura 6.21: Confronto dei tre Feedback con "Valore Range" diversi, f=10 Hz
Per quanto riguarda l’errore statico, anch’esso diminuisce al diminuire del "Valore Range",
ma a parità di quest’ultimo, lo scostamento dal setpoint è maggiore rispetto alla configurazione precedente, le cui valvole lavoravano a 1Hz. Questo è giustificato dal fatto che lo stesso errore viene moltiplicato per periodi differenti e minore è il periodo T, minore è il tempo di apertura della valvola. In particolare, se, come nel caso precedente, l’errore fosse pari a 0.03 bar, il "Duty Cycle" sarebbe pari a 0.01, che moltiplicato per il periodo T=100ms, fornirebbe un tON pari a 1ms, tempo assolutamente troppo basso per l’apertura della valvola. Dal datasheet della valvola MATRIX, infatti, il tempo di risposta in apertura è minore di 5ms, mentre quello in chiusura è minore di 2ms. Ritornando al tempo impiegato dal feedback per raggiungere il setpoint e impostando come margine di errore ±0.05 da esso, come è evidente dalla figura 6.22, si osserva che maggiore è la frequenza di lavoro, maggiore è il tempo impiegato per raggiungere la pressione richiesta.
Figura 6.22: Confronto tra frequenze diverse a parità del "Valore Range"