Simulazione e controllo di un
reattore chimico a funzionamento continuo
Antonino Mannuzza
L’argomento trattato in questa tesina è quello
della simulazione e del controllo di un processo industriale. La simulazione
del processo viene eseguita da un simulatore neurale implementato in un
PC, mentre l’algoritmo di controllo è implementato su un PLC collegato
al PC mediante una rete PROFIBUS DP. Inoltre è stato realizzato
un sistema di visualizzazione dei trend delle uscite del processo, sviluppato
in ambiente Lookout (National Instruments).
Gli strumenti presenti in laboratorio sono: un PLC
SAIA PCD1, dotato di un’interfaccia PROFIBUS DP (Slave) e un PC, dotato
di una scheda APPLICOM PC 1500 PFB (500 Kbit/sec) mediante la quale viene
realizzato il collegamento fisico tra il PC e il PLC.
La modalità di comunicazione tra il simulatore
neurale, l’algoritmo di controllo, e il sistema di visualizzazione dei
trend delle uscite è mostrata nella Figura 1:
Figura 1: Modalità di comunicazione tra simulatore neurale, algoritmo
di controllo
e sistema di visualizzazione dei trend delle uscite
Descrizione del processo da simulare
La Figura 2 rappresenta un reattore chimico con
agitazione del contenuto, il quale riceve in ingresso due liquidi indicati
rispettivamente con A e B e fornisce in uscita un liquido D, costituito
dalla miscela A+B. Il liquido A è caratterizzato da una portata
qA (manipolabile dall’esterno mediante una valvola) e da una
temperatura TA (anch’essa manipolabile dall’esterno). Il liquido
B è caratterizzato da una portata qB e da una temperatura
TB, entrambe costanti. Il liquido D, infine, è caratterizzato
dalla concentrazione CA di A nella miscela, e dalla temperatura
T interna del reattore supposta uniforme per effetto dell’azione di mescolamento.
Figura 2: Reattore Chimico a funzionamento continuo
Implementazione del simulatore mediante l’utilizzo delle
reti neurali
La creazione, l’apprendimento e il test delle
reti neurali sono stati realizzati mediante l’uso dell’applicazione Neural
Network, implementata come oggetto della tesina di Intelligenza
Artificiale. Fig.3 mostra lo schema del simulatore dell'impianto realizzato
con Reti Neurali.
Figura 3: Struttura del simulatore
Implementazione dell’algoritmo di controllo del processo
Il controllo del processo è effettuato
dal PLC SAIA PCD1. L’algoritmo di controllo è stato sviluppato in
Instruction List. Nella Figura 4 è rappresentato il flow chart dell’algoritmo
di controllo.
Figura 4: Algoritmo di controllo
Sistema di visualizzazione dei trend delle uscite realizzato
con Lookout
Avendo a disposizione i dati degli ingressi e
delle uscite del simulatore, è stato possibile realizzare un sistema
di visualizzazione in tempo reale di tali valori. Inoltre vengono tracciati
i trend delle uscite del simulatore (livello W, temperatura T e concentrazione
Ca), come mostrato nella Figura 5.
Figura 5: Finestra di visualizzazione realizzata in ambiente Lookout
