Biffi Electric Controls, Series IPOS

Posizionatore elettronico serie “IPOS”
BIFFI
Posizionatore elettronico, azionato da microprocessore,
per la modulazione di attuatori idraulici controllati da
valvola proporzionale elettro-idraulica o da servovalvola
Caratteristiche e vantaggi
IPOS è un posizionatore elettronico, azionato da
microprocessore, finalizzato al controllo della
posizione di attuatori idraulici di modulazione
controllati da valvole proporzionali elettroidrauliche o da servovalvole, in funzione del
segnale di controllo elettrico analogico inviato dal
controller di processo. Gli attuatori possono essere
a semplice o a doppio effetto.
Alla base del progetto e della costruzione dell’unità
IPOS vi è la lunga e comprovata esperienza di Biffi
nel settore della strumentazione elettronica per il
controllo degli attuatori.
Questo posizionatore è stato appositamente
progettato per servizi “sul campo” in condizioni
ambientali estreme (temperature da -40°C a
+65°C, elevate vibrazioni, ambiente aggressivo).
Per questa ragione, BIFFI impiega componenti
elettronici sottoposti a speciali trattamenti di
protezione che li rendono idonei a temperature
estreme e agli ambienti più ostili (ad es. impianti
geotermici). Un’attenzione particolare è stata
dedicata ad aumentare il livello di immunità dei
dispositivi ai tipici disturbi presenti negli impianti
industriali. L’unità IPOS è stata progettata per
consentire azionamenti di emergenza dell’attuatore
tramite l’invio di segnali elettrici da un sistema di
controllo remoto e lo spostamento della bobina
della valvola proporzionale in posizione di manovra
di emergenza (apertura di emergenza, chiusura di
emergenza o posizione di emergenza).
In tal modo, è sufficiente installare una sola valvola
con funzione di modulazione e sicurezza invece
di due valvole separate (una di controllo e una di
blocco), con un significativo risparmio per il cliente.
Tutte queste caratteristiche rendono l’unità IPOS
totalmente differente da tutti i posizionatori
disponibili sul mercato, progettati per essere
installati all’interno di armadi, in un ambiente
protetto (temperature di servizio limitate e
condizioni ambientali non-aggressive).
L’unità elettronica offre all’attuatore funzioni
di controllo locale, ritrasmissione di segnali di
posizione, allarme, segnalazione tramite LED,
autodiagnostica e possibilità di interfacciarsi con
PC. I posizionatori IPOS sono costituiti da schede
elettroniche idonee per il montaggio in rack da
10”, da assemblare a un pannello di controllo
o da montare all’interno di un alloggiamento
stagno o antideflagrante assemblato o
posizionato accanto all’attuatore.
L’unità IPOS è in grado di interfacciarsi con
valvole proporzionali e servovalvole dei principali
produttori.
www.pentair.com/valves
Dati tecnici
Tensione di alimentazione:
24 V CC, -15%, +10%.
È accettata qualsiasi altra alimentazione elettrica,
CC o CA, con valori di tensione o frequenza
differenti.
Temperature di esercizio:
da -20°C a +65°C(versione standard)
da -40°C a +65°C(versione speciale con
scaldiglia elettrica)
Temperatura di stoccaggio:
da -55°C a +80°C
Costruzione:
schede per il montaggio in rack da 10“
Pentair si riserva il diritto di modificare il contenuto senza preavviso BIFRM-0006-IT-1308
Posizionatore elettronico serie “IPOS”
Applicazioni generali
Caratteristiche standard
- Posizionamento di attuatori utilizzati per
il controllo della velocità delle turbine in
centrali termoelettriche, geotermiche o
elettriche a ciclo combinato.
- Posizionamento di attuatori utilizzati per il
controllo del livello dell’acqua all’interno dei
condensatori delle centrali geotermiche.
- Tutte le applicazioni in cui attuatori idraulici,
controllati da una valvola proporzionale,
vengono utilizzati per servizi di modulazione
(acqua, oli combustibili, gas, tubazioni
o linee di vapore di centrali elettriche,
piattaforme, impianti petrolchimici, ecc.)
Principio di funzionamento
L’unità IPOS è dotata di un regolatore di tipo
P.I.D. in grado di confrontare il segnale di
posizione corrente dell’attuatore con il segnale
di richiesta di posizione proveniente dal sistema
di controllo del processo. Il posizionatore IPOS è
stato progettato per controllare il funzionamento
di servovalvole o di valvole proporzionali dotate
di una o due elettrovalvole e di trasmettitore
di posizione della bobina. L’unità include due
regolatori di posizione, per un controllo ad alta
precisione della posizione dell’attuatore:
- un regolatore opera sul ciclo “interno” e
controlla la posizione della bobina della valvola
proporzionale
- il secondo regolatore opera sul ciclo “esterno”
e controlla la posizione dell’attuatore.
Se i due segnali sono differenti, l’unità IPOS
genera un segnale di intensità proporzionale
alla differenza tra i due (errore di posizione).
In funzione di questo segnale, la corrente
inviata alla bobina della valvola proporzionale
viene aumentata o diminuita, per consentire
alla bobina di controllare il corretto flusso di
olio verso il cilindro dell’attuatore; il flusso di
olio e la velocità di azionamento dell’attuatore
sono direttamente proporzionali all’errore di
posizione. I parametri di configurazione vengono
salvati nella memoria EEPROM riscrivibile e
riconfigurabile, che consente di conservare i dati
di configurazione anche in caso di mancanza di
energia elettrica.
Microprocessore digitale
Tutte le funzioni dell’IPOS sono controllate da
un microprocessore a 16 bit.
Controllo della posizione dell’attuatore
L’unità elettronica IPOS include due regolatori:
- il “regolatore del ciclo esterno” controlla la
posizione dell’attuatore e calcola l’errore
di posizione confrontando la posizione
corrente dell’attuatore con il segnale
di controllo denominato “richiesta di
posizione”. Se i due segnali risultano
differenti, un algoritmo di tipo P.I.D.
calcola la nuova posizione della bobina
della valvola proporzionale, in modo da
portare l’attuatore nella posizione richiesta
e annullare l’errore. Il “regolatore del ciclo
interno” confronta la posizione corrente
dalla bobina con il segnale di richiesta
di posizione della bobina inviato dal
“regolatore del ciclo esterno”. In base
all’errore di posizione della bobina, la
corrente inviata alla bobina della valvola
proporzionale viene aumentata o diminuita,
per spostare la bobina nella posizione
richiesta.
La valvola proporzionale elettro-idraulica
controlla il flusso di olio che dalla linea di
alimentazione arriva al cilindro dell’attuatore
o che dal cilindro dell’attuatore ritorna alla
tubazione.
Segnale di controllo di “richiesta di
posizione”
Il segnale analogico di richiesta di posizione
può essere da 4 a 20 mA o da 1 a 5 V.
L’ingresso è protetto da un separatore
galvanico.
Posizionamento di precisione
La precisione di posizionamento corrisponde
allo 0,5% del range di errore di posizione,
esclusi la linearità del trasmettitore
di posizione dell’attuatore e il relativo
spostamento termico.
Schema a blocchi
Allarme
Relé allarme
Unità IPOS
“Ciclo esterno”
“Ciclo interno”
LED e punti
di prova
Automatico/
Disattivato
Segnale di
controllo
“richiesta di
posizione”
Attuatore
Comando
locale
Comando
remoto
Regolatore
P.I.D.
Regolatore
P.I.
Amplificatore
Trasmettitore
posizione
bobina
Valvola
proporzionale
Trasmettitore
posizione
attuatore
Attuatore
idraulico
Ciclo di controllo posizione
bobina valvola proporzionale
Ciclo di controllo posizione attuatore
Generatore di
Ritrascorrente 4 - 20 mA
missione
posizione attuatore
Valvola di controllo
Layout impianto
Sala controllo
Campo
Interfaccia operatore
Automatico/Disattivato
Richiesta posizione
Ritrasmissione posizione
Allarme
Alimentazione elettrica
Alimentazione
Feed-back posizione
bobina
Trasmettitore
valvola
proporzionale
Alim. elettrovalvola
Valvola
proporzionale
Alimentazione
Trasmettitore
posizione
attuatore
Connessioni:
Linea alimentazione olio
Linea ritorno olio
Idraulica
Meccanica
Sistema di
controllo
del
processo
Punto di
settaggio
Elettrica
Feed-back posizione
attuatore
Variabile
controllata
dal processo
Pentair si riserva il diritto di modificare il contenuto senza preavviso
Trasmettitore (pressione/
temperatura/livello/flusso/velocità)
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Posizionatore elettronico serie “IPOS”
Risoluzione
La risoluzione dell’attuatore corrisponde allo
0,3-0,4% del range di errore di posizione.
Regolazione del ciclo di controllo della
posizione dell’attuatore
I seguenti parametri di configurazione possono
essere regolati per ottimizzare le funzioni di
posizionamento del sistema:
- incremento proporzionale in apertura
(funzione P)
- incremento proporzionale in chiusura
(funzione P)
- tempo integrale (funzione I)
- velocità max in apertura
- velocità max in chiusura
Memoria di configurazione
Tutti i parametri di configurazione di cui sopra
vengono salvati nella memoria EEPROM.
Sono disponibili fino a 10.000 operazioni di
configurazione.
Feed-back posizione attuatore
Il segnale di uscita del trasmettitore di
posizione dell’attuatore viene utilizzato per
chiudere il “ciclo esterno”. Tale segnale può
essere da 4 a 20 mA o da 1 a 5 V.
L’alimentazione del trasmettitore di posizione
viene fornita dall’unità IPOS.
Segnale di ritrasmissione della posizione
dell’attuatore
La posizione corrente dell’attuatore può
essere comunicata alla sala controllo anche
attraverso un segnale da 4 a 20 mA, protetto
da separatore galvanico.
Feed-back posizione bobina valvola
proporzionale
Il segnale di uscita del trasmettitore
di posizione della bobina della valvola
proporzionale viene utilizzato per chiudere
il “ciclo interno”. Tale segnale dipende dal
modello di valvola proporzionale utilizzata.
L’alimentazione del trasmettitore di posizione
viene fornita dall’unità IPOS.
Abilitazione controlli remoti
Il selettore presenta due posizioni:
“Automatic” e “Off”. Se viene selezionato
“Automatic” (automatico), il posizionamento
dell’attuatore viene controllato dal segnale
analogico di richiesta di posizione; se viene
selezionato “Off” (disattivato), l’attuatore
mantiene l’ultima posizione impostata prima di
disattivare il controllo.
Comandi locali
Sul pannello anteriore dell’unità IPOS è
disponibile un selettore Locale/Remoto e
i pulsanti Apre/Chiude. Se il selettore è in
posizione Remoto, l’attuatore viene controllato
dal segnale di controllo di richiesta di
posizione esterno. Se il selettore è in posizione
Locale, il segnale esterno viene ignorato e
l’attuatore viene controllato in apertura o
in chiusura tramite i pulsanti Apre/Chiude.
In tal modo è possibile azionare la valvola e
mantenerla nella posizione angolare richiesta.
Segnali LED disponibili
La scheda IPOS presenta i seguenti LED di
segnalazione:
- presenza di alimentazione, manovra di
apertura
- manovra di chiusura
- errore del segnale di richiesta di posizione
- errore del segnale della posizione attuatore
- malfunzionamento valvola proporzionale
- errore di posizione che supera il valore
preimpostato durante un periodo di tempo
superiore a quello preimpostato.
Operazioni in caso di errore
È possibile selezionare una delle seguenti
operazioni, eseguite dall’unità IPOS, in
mancanza di setpoint o di feed-back:
- blocco in posizione dell’attuatore
- l’attuatore si porta in posizione di apertura
- l’attuatore si porta in posizione di chiusura
L’impostazione dell’operazione da eseguire in
caso di emergenza viene effettuata da BIFFI e
salvata nella memoria di configurazione.
Allarme
1 relé di uscita con contatto libero da tensione
è disponibile per la segnalazione a distanza
di eventuali malfunzionamenti (ad es.,
mancanza di alimentazione elettrica, errore di
posizionamento, errore del segnale di richiesta
di posizione, errore del segnale di posizione
dell’attuatore, errore del segnale di posizione
della bobina della valvola proporzionale, ecc.).
Compatibilità EMC
L’IPOS è stato progettato in conformità agli
standard CENELEC EN 50081-2, EN 50082-2
relativi alla compatibilità elettromagnetica
nell’industria pesante.
Isolamento degli ingressi e uscite analogici
e digitali
Tutti gli input e gli output analogici e digitali
verso la sala controllo sono provvisti di
separatori galvanici (foto accoppiatori, relé,
ecc.).
Isolamento alimentazione
L’alimentazione proveniente dalla linea
principale è protetta da un filtro e isolata
tramite un trasformatore o un convertitore CC/
CC.
Impostazione in campo
Possibilità di impostazione rapida “in campo”
dei parametri P, I e D relativi al regolatore di
posizione dell’attuatore e al controllo della
valvola proporzionale.
Porta seriale RS232 per la connessione a
PC
È disponibile una porta seriale RS232 per la
connessione a PC. L’uso del PC consente
di visualizzare le variabili più importanti, gli
allarmi e di configurare la memoria EEPROM
in maniera facile e precisa.
Punti di prova
Sul pannello anteriore dell’unità IPOS sono
presenti due punti di prova in grado di fornire
un segnale da 1 a 5 V corrispondente al
segnale di controllo di richiesta di posizione e
ai segnali di posizione dell’attuatore.
Pannello locale
Un pannello locale completo di pulsanti e
selettore è disponibile su richiesta, sia in
versione stagna che antideflagrante.
Un display a due cifre visualizza le variabili
selezionate (segnale di input, richiesta di
posizione, tempo integrale, incremento
proporzionale), mentre su un altro display a tre
cifre è visualizzato il valore corrispondente alla
variabile selezionata. Il pannello consente una
semplice regolazione e un rapido rilevamento
degli errori.
Montaggio in armadio
L’unità IPOS è costituita da una serie di
schede elettroniche montabili in rack da
10“ (altezza 3U). Il rack viene generalmente
inserito all’interno di un armadio integrale o
separato dall’attuatore. L’armadio può essere a
tenuta stagna, realizzato in acciaio al carbonio,
GRP o acciaio inox, oppure antideflagrante,
in ghisa o alluminio. All’interno dell’armadio
vi sono i fusibili, un interruttore magnetotermico, un filtro e i segnali e controlli locali.
Accessori
Scheda di estensione che consente all’IPOS
di funzionare con una scheda logica esterna
al rack.
Accessorio particolarmente utile durante la
manutenzione speciale.
Parti di ricambio consigliate
Le schede elettroniche sono costituite da
componenti solidi, tali da non richiedere
particolari procedure di manutenzione.
Le seguenti parti di ricambio sono tuttavia
consigliate per il periodo di avviamento e per
due anni di funzionamento:
- un set di schede di ricambio ogni 5 unità
IPOS
- un set di fusibili ogni 5 unità IPOS
Funzione auto-diagnostica
Questa funzione consente di verificare
il corretto funzionamento dell’IPOS e
di inviare segnali di allarme in caso di
malfunzionamento.
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