Come funziona il controllo a cascata?
Che cos’è il controllo in cascata?
Le applicazioni con due o più capacità (come le giacche riscaldate) sono intrinsecamente difficili da controllare con un singolo ciclo di controllo a causa di ampi scostamenti e ritardi inaccettabili. La soluzione è una cascata di due o più anelli di controllo, ciascuno con il proprio ingresso, in serie formando un singolo dispositivo di regolazione.
La temperatura del setpoint del prodotto viene impostata sul ciclo di controllo master. Questo viene confrontato con la temperatura del prodotto e l’uscita PID del master viene utilizzata per impostare il setpoint remoto dello slave. Questo viene scalato per adattarsi a qualsiasi temperatura prevista. Il tempo di risposta naturale del ciclo slave dovrebbe idealmente essere almeno 5 volte più veloce del master.
Storicamente il controllo in cascata è stato comunemente ottenuto utilizzando 2 o più controller singoli, tuttavia è possibile ottenere questo risultato utilizzando un controller dual o multi loop che offre funzionalità di controllo in cascata.
Messa a punto per il controllo in cascata
Prima impostare il master in modalità manuale. Sintonizzare il ciclo di controllo slave utilizzando solo il controllo proporzionale (I & D non sono normalmente richiesti) quindi riportare il master in modalità automatica prima di sintonizzare il master.
Esempio di applicazione di controllo in cascata
Nell’esempio seguente la temperatura del prodotto viene controllata tramite una camicia dell’olio riscaldata. L’ingresso massimo rappresenta 400ºC, limitando così la temperatura del rivestimento.
All’avvio il master confronta la temperatura del prodotto (ambiente) con il suo setpoint (300ºC) e fornisce la massima potenza. Questo imposta il setpoint massimo (400ºC) sullo slave, che viene confrontato con la temperatura del rivestimento (ambiente) dando la massima potenza del riscaldatore.
Quando la temperatura del rivestimento aumenta verso il setpoint, l’uscita del riscaldatore dello slave diminuisce. Anche la temperatura del prodotto avrà iniziato a salire a una velocità dipendente dal ritardo di trasferimento tra la giacca e il prodotto. Ciò fa sì che l’uscita PID dei master diminuisca, riducendo il setpoint “jacket” sullo slave, riducendo efficacemente l’uscita al riscaldatore. Questo continua fino a quando il sistema diventa equilibrato.
Il risultato è un controllo più rapido e fluido con un superamento minimo e la capacità di far fronte alle variazioni del carico, mantenendo la temperatura della camicia entro tolleranze accettabili.
