Controller logico programmabile OMRON PLC di ricambio C200H-TC103

Omron C200H-TC103∙ SYSMAC C200H Temperature Control Unit ∙ 2 Loops, Pt100 RTD Input, Current Output, PID con Feed-Forward, Autotuning

Visualizzazione

IlOmron C200H-TC103è un'unità di regolazione della temperatura a due cicli per la serie di regolatori programmabili SYSMAC C200H il modulo che gestisce la regolazione della temperatura a ciclo chiuso di precisione direttamente all'interno del rack del PLC,senza esigere regolatori di temperatura separati e indipendenti.

In applicazioni di controllo dei processi e delle macchine in cui è necessario gestire zone di temperatura multiple insieme alla logica standard di I/O e di sequenziamento della macchina, rack-mount temperature control units like the C200H-TC103 allow the engineer to integrate all control functions into a single C200H system rather than wiring external PID temperature controllers to the PLC's analog I/O cards.

La designazione -TC103 colloca questo modulo nella famiglia di input del termometro di resistenza in platino (Pt100) dei moduli di temperatura C200H la serie che termina in -TC10X accetta sensori Pt100 e JPt100,mentre la serie -TC00X è progettata per ingressi di termocoppie.

Questa distinzione è importante nella fase di selezione dei sensori: i sensori RTD Pt100 offrono una maggiore precisione, una maggiore stabilità a lungo termine,e caratteristiche di temperatura-resistenza più lineari rispetto alla maggior parte delle termocoppie, rendendoli la scelta preferita per le applicazioni in cui la precisione assoluta della temperatura e la ripetibilità sono prioritàe camere a temperatura di laboratorio, per esempio.

Due circuiti di controllo in un singolo modulo significa che il C200H-TC103 gestisce contemporaneamente due canali indipendenti di misurazione e controllo della temperatura.

Ogni loop legge il proprio sensore Pt100, esegue i propri calcoli PID e trasmette la propria corrente di uscita a un riscaldatore, una valvola o un regolatore di potenza.

Per le applicazioni con due zone di temperatura, le due metà di un barile di stampaggio a iniezione, le piastre superiori e inferiori di una pressa,le zone di ingresso e di uscita di un forno trasportatore ̇ l'architettura a due cicli offre un controllo completo senza consumare due slot per moduli.

Specificità principali

PID con feed-forward: cosa significa per la stabilità della temperatura

Il controllo di temperatura PID standard corregge l'errore di temperatura in modo reattivo ̇ il regolatore attende una deviazione tra la temperatura di processo misurata e il punto di impostazione,calcola poi una correzione basata su tale deviazione (P), la sua storia accumulata (I) e il suo tasso di variazione (D).

Il controllo di alimentazione in anticipo aggiunge un elemento proattivo: anticipa un disturbo prima che il sensore di temperatura lo rileva, applicando un segnale di correzione in anticipo.

In un'applicazione di riscaldamento, il feed-forward risponde generalmente a variazioni delle condizioni di funzionamento del riscaldatore ∙ un improvviso aumento del carico termico quando un pezzo freddo entra nel forno,o una riduzione della temperatura ambiente che aumenta le perdite di calore del processo.

Aggiungendo una correzione di feedforward quando queste condizioni cambiano,il regolatore di temperatura impedisce il grande calo di temperatura che il controllo PID puro sperimenterebbe mentre raggiunge il disturbo.

Il risultato è una regolazione della temperatura più rigorosa con deviazioni minori rispetto al punto di impostazione, in particolare durante i transienti di processo.

For applications like injection moulding where material properties are highly temperature-sensitive — a 5°C deviation from the optimal barrel temperature can cause visible defects in the moulded part — this level of temperature stability directly translates to better product quality and lower scrap rates.

Autotuning Eliminazione della regolazione manuale dei parametri PID

Impostare manualmente i guadagni di PID è un'abilità che richiede la comprensione della dinamica termica del processo, eseguendo test di risposta passo-passo,e l'iterazione attraverso le regolazioni di guadagno, mentre il monitoraggio della risposta di temperaturaPer molti utenti senza questo background, la regolazione manuale del PID è un ostacolo significativo per ottenere buone prestazioni di controllo della temperatura.

La funzione di sintonizzazione automatica del C200H-TC103 automatizza questo processo.

Quando viene attivata, la routine di regolazione automatica esegue un test controllato sul processo applicando un cambio di passo o un'oscillazione del relè all'uscita del riscaldatore e misurando la risposta della temperatura del processo.

Da questa risposta, il modulo calcola la banda proporzionale, il tempo integrale e i valori temporali derivati che forniscono una stabilità,controllo della temperatura sensibile per questa specifica combinazione di processo e riscaldamento.

I parametri calcolati vengono quindi registrati automaticamente nei registri di controllo del modulo.

Auto-tuning should be run under representative process conditions — at the operating temperature and with the typical process load — to ensure the calculated parameters reflect the actual operating environment.

Dopo l'auto-tuning iniziale, i parametri possono essere regolati manualmente se necessario, ma per la maggior parte delle applicazioni, i valori auto-tuned forniscono prestazioni di controllo soddisfacenti immediatamente.

Integrazione dei programmi PLC 21 Istruzioni per l'accesso completo ai dati

Il C200H-TC103 comunica con la CPU C200H attraverso il backplane del rack e il programma PLC può interagire con tutti i dati operativi del modulo utilizzando 21 istruzioni dedicate.Queste istruzioni consentono al programma di:

Leggere la temperatura misurata (valore di processo) da ogni ciclo per la visualizzazione, la registrazione o l'elaborazione di controllo.

Scrivere i valori di impostazione per modificare la temperatura di destinazione dal programma PLC che consente cambiamenti di temperatura basati su ricette quando la macchina passa tra i prodotti.

Leggere e scrivere i parametri PID per la regolazione del guadagno dinamico. Monitorare lo stato del ciclo e segnali di allarme (allarme ad alta temperatura, allarme a bassa temperatura, errore del sensore).

Avviare l'auto-tuning dal programma PLC piuttosto che dall'interfaccia hardware del modulo.

Questo accesso bidirezionale ai dati attraverso le istruzioni del PLC è il vantaggio chiave dell'approccio integrato di montaggio a rack rispetto ai regolatori di temperatura indipendenti:il programma PLC ha piena visibilità e controllo della regolazione della temperatura, non solo segnali binari di avvio/arresto sui contatti del relè.

Domande frequenti

D1: Il C200H-TC103 può controllare sia le uscite di riscaldamento che di raffreddamento, o solo il riscaldamento?

Il C200H-TC103 standard con corrente di uscita è progettato per il controllo in un'unica direzione ‡ azionamento di una potenza di riscaldamento.

Per il controllo di riscaldamento/raffreddamento in cui sia un riscaldatore che una valvola di raffreddamento o un frigorifero devono essere modulati,Omron ha fornito moduli di controllo della temperatura di calore/freddo separati nella gamma C200H (serie C200H-TV).

Se un'applicazione richiede sia circuiti di riscaldamento che di raffreddamento, è opportuno specificare la variante del televisore piuttosto che il TC103.

D2: Qual è la differenza tra gli input Pt100 e JPt100 e quale dovrebbe essere selezionato?

Pt100 e JPt100 (Pt100 giapponese) sono entrambi termometri di resistenza in platino con resistenza di 100 ohm a 0 °C,ma utilizzano curve di linearizzazione diverse differenti relazioni resistenza/temperatura definite da diverse norme internazionali (IEC 60751 per Pt100, JIS C 1604 per JPt100).

In pratica, i valori di resistenza differiscono di circa lo 0,05% alla maggior parte delle temperature, che rientrano nell'incertezza di misura della maggior parte degli impianti sul campo.

La scelta dipende dal sensore che è collegato la specifica del produttore del sensore indicherà se è conforme alle caratteristiche Pt100 (IEC) o JPt100 (JIS),e il C200H-TC103 deve essere configurato per lo standard di corrispondenza tramite le impostazioni dell'interruttore DIP.

D3: Quanti moduli C200H-TC103 possono essere installati in un rack C200H?

Il rack C200H può ospitare più moduli TC103 accanto ad altri moduli I/O e funzioni speciali,in funzione del numero totale di slot del rack (fino a 10 slot per i backplanes standard C200H) e della capacità di allocazione I/O della CPU.

Ogni TC103 occupa uno slot e consuma 0,33A dal bus 5V backplane.Il consumo totale di corrente di tutti i moduli installati nel rack non deve superare la potenza nominale di uscita di 5 V dell'unità di alimentazione, in genere da 2A a 5A a seconda della variante dell'UPS..

Per una macchina con molte zone di temperatura, possono essere utilizzati più moduli TC103 in uno o più rack.

D4: Il C200H-TC103 è stato interrotto. Qual è il sostituto raccomandato da Omron per i nuovi progetti?

per i nuovi sistemi che richiedono un controllo della temperatura all'interno di un rack Omron PLC,Omron raccomanda la serie CJ1W-TC (per i PLC delle serie CJ1 e CJ2) o la serie CS1W-TC (per i PLC CS1) come equivalenti di generazione corrente.

Entrambe le serie forniscono funzionalità di controllo della temperatura equivalenti o migliorate: due o quattro circuiti di controllo per modulo, ingressi RTD o termocoppia, uscite di corrente o tensione e diagnosi migliorate.

Per le applicazioni in cui la piattaforma C200H viene mantenuta a lungo termine, la C200H-TC103 rimane disponibile sul mercato dell'eccedenza industriale.

D5: Il C200H-TC103 può rilevare un sensore rotto (RTD a circuito aperto) e innescare un allarme?

Sì, il C200H-TC103 monitora l'ingresso dei sensori di ogni loop e rileva le condizioni di circuito aperto (cavi di sensori Pt100 disconnessi o rotti).

Quando viene rilevato un errore del sensore, l'indicatore di errore del sensore corrispondente viene impostato nell'area dati del modulo, accessibile dal programma PLC tramite l'interfaccia di istruzioni 21.

Il programma PLC può monitorare questo segnale e generare un allarme dell'operatore, interrompere l'uscita di riscaldamento o passare a una modalità di funzionamento di riserva sicura.

Il rilevamento degli errori dei sensori è un elemento di sicurezza importante nelle applicazioni di controllo della temperatura in cui il riscaldamento continuo senza un feedback di temperatura valido potrebbe surriscaldare il processo o danneggiare le apparecchiature.