Realizzare un controllo carichi con controllori SlimLine

[Stefano]

Sono in procinto di acquistare un sistema PLC SlimLine per gestire l’impianto elettrico di casa per fare della domotica e soprattutto, contemporaneamente, imparare qualcosa: sono tecnico informatico di professione con un lontano passato elettrotecnico e stò costruendo casa;) Per quanto riguarda i PLC mi considero un neofita.

Per la funzione di controllo carichi (ovvero dare priorità diversa ai vari apparati e “staccare” quelli meno importanti nel caso di superamento della potenza contrattuale per evitare il distacco forzato da parte del fornitore) avevo pensato di rilevare la corrente assorbita sulle linee monitorate con degli ingressi analogici e dei TA o simili e tramite uscite logiche e relè esterni pilotare i carichi.

E’ un approccio sensato ? Esiste qualcosa di più semplice o più economico ? Soprattutto per la parte di misura: avete suggerimenti ? Avete qualcosa a catalogo ?

[Sergio Bertana]

La tua richiesta è molto comune, nel forum troverai già risposte ad esempio in questo topic si utilizza un energy meter molto economico connesso in Modbus (Puoi usarne molti tutti connessi in daisy chain con connesione RS485 al modulo CPU).

In questo topic trattiamo il bus DMX utilizzato per gestire il dimmeraggio delle lampade.

In questo topic trattiamo la acquisizione di un valore true RMS che potrebbe essere il valore in AC in uscita da un TA.

Acquisendo con un trasduttore ottico l’impulso del contatore Enel puoi calcolare la potenza istantanea e totale (Topic, Topic). Il contatore è leggibile anche tramite protocollo IEC 62056-21 ma ci sono password di accesso per attivare la lettura noi utilizziamo il protocollo solo su contatori industriali (Topic).

In questo topic trovi altre idee.

Per la gestione della climatizzazione dai una occhiata a questo topic. Ricordo che abbiamo sensori di temperatura da parete.

[Sergio Bertana]

Visto che si parla di domotica, volevo evidenziare l’abbinamento tra domotica, cloud, Internet of thinks. Proprio utilizzando un sistema SlimLine con il FB di gestione servizio REST (Topic) è possibile inviare tutti i dati ad un server nel cloud.

Abbiamo una serie di classi PHP che permettono di storicizzare i dati in un database MySQL e di visualizzarli con pagine web (Ecco lo screenshot della visualizzazione storica della tensione di rete). Per queste soluzioni possiamo fornire un tranining presso la nostra sede.

Lo stesso SlimLine ha al suo interno un Web server che permette di gestire pagine HTML dinamiche (Topic) anche con aggiornamento automatico via AJAX (Topic).

[Andrea]

Buon pomeriggio, mi accodo alla richiesta, vorrei sapere se è possibile collegare uno o piu sensori TA per il rilevamento degli ampere in corrente alternata, ed eventualmente quali modelli…

[Sergio Bertana]

Come hai visto l’esempio di questo topic tratta l’acquisizione in volt utilizzando il convertitore A/D del modulo CPU compact (Vi sono 2 ingressi) quindi puoi connettere al massimo 2 TA.

Ma per leggere la corrente nulla è più economico e pratico dell’energy meter SDM120 trattato in questo topic, versioni con solo impulso in uscita si trovano su eBay a meno di 30 euro.

[Andrea]

Grazie mille, pensavo all’utilizzo di un TA per realizzare un controllo di sforzo su un motore trifase per eventualmente spegnere il motore precedente, in breve un relè amperometrico direttamente sul PLC.

[Sergio Bertana]

Si certo puoi utilizzare anche solo un TA ed acquisire una sola fase ipotizzando che comunque essendo un motore il carico sulle fasi sia bilanciato. In questo caso l’esempio di lettura valore RMS di questo topic può essere uno spunto.

[Edi]

Nella speranza di non essere fuori tema, a proposito del controllo carichi, vorrei realizzare un controllo carichi legato alla produzione di un impianto fotovoltaico. In pratica vorrei dirottare la potenza in eccesso di un impianto fotovoltaico verso delle resistenze di un puffer per riscaldamento e/o verso un boiler per acqua calda sanitaria: in questo caso la potenza sulle resistenze dovrebbe essre variabile.

Il PLC dovrebbe misurare la potenza dell’impianto fotovoltaico (in trifase) e la potenza utilizzata in casa (eventualmente con dei contatori con uscita RS485) e dirottare l’eventuale eccesso verso le resistenze, anzichè verso la rete Enel. Ho visto l’uscita del modulo I/O con uscite statiche zero crossing. Sarebbe conveniente usare questo modulo per dimmerare le resitenze? Sarebbe possibile avere qualche schema di principio per questo utilizzo ?

[Sergio Bertana]

Sei in tema, ora per quanto riguarda la lettura delle potenze puoi utilizzare i contatori trifase con interfaccia in RS485, abbiamo librerie specifiche per la gestione.

Sicuramente puoi utilizzare le uscite in PWM per modulare delle resistenze elettriche, esiste il FB SysSetPWMOut per la gestione delle uscite PWM veloci, ed il FB PWMOut che permette di utilizzare una qualsiasi uscita digitale per un comando PWM. Quest’ultima è la soluzione ideale per il comando di resistenze infatti è utilizzata molto in quell’ambito. Abbinandola ad una uscite zero crossing è perfetta.

Però la mia perplessità nel tuo caso è che tu crei picchi di consumo in corrispondenza della attivazione della resistenza e questo produrrà un consumo di energia lato Enel. Perchè è vero che modulando in PWM l’energia termica ed elettrica è una media tra i tempi di On/Off ma l’energia elettrica istantanea dipende dal carico.

Per la tua applicazione credo dovresti modulare le resistenze in parzializzazione di fase, oppure avere molte resistenze separate ed accenderle in base alla energia fotovoltaica.

[Edi]

Grazie infinite per la risposta, sempre molto puntuale.  In effetti avevo dei sospetti sul controllo delle resistenze con il metodo PWM, invece del controllo di fase. Fare delle ricerche sull’argomento. Credi che con i PLC SlimLine sia possibile un controllo delle resistenze con il metodo del controllo di fase ?

[Sergio Bertana]

Anche se è più comodo utilizzare un parzializzatore ad hoc pilotato con un riferimento di tensione, teoricamente è fattibile un controllo di fase vedo di indicare come realizzarlo.

Utilizando un programma in task Fast ad 1 mS è possibile campionare un ingresso digitale che legge la tensione di linea (Con un trasformatore). In questo modo posso rilevare quando passa per lo zero (Ingresso spento). In realtà l’ingresso si spegnerà un pò prima del passaggio per lo zero ma il tempo è determinabile.

Ora conoscendo il tempo di inizio semionda di rete posso ritardare a steps di 1 mS l’attivazione del carico accendendolo prima o dopo in base alla parzializzazione che desidero. Se uso come scheda di uscita una scheda statica (Non SSR) ed attivo un triac di potenza dopo l’attivazione posso disattivare immediatamente l’uscita. Tanto per sua caratteristica il triac resterà in conduzione fino al prossimo passaggio per lo zero della semionda.

Come I/O devo utilizzare quelli del modulo CPU, le estensioni hanno un tempo di gestione di 200-300 uS. Visto che le operazioni da compiere nella task Fast sono molto poche  posso anche velocizzarne l’esecuzione (Funzione SysSetTaskLpTime). Ora visto che a 50 Hz la semionda dura 20 mS ad 1 mS di esecuzione posso avere al massimo 20 livelli di parzializzazione, ma se riduco il tempo a 500 uS avrò 40 livelli e così via.

[Edi]

Grazie per i suggerimenti. Appena possibile faró delle prove.

[Matteo]

A parte il lato tecnico, valuta bene perchè se il generatore primario che riscalda l’accumulo è una Pompa di calore, quest’ultima lavora con C.O.P. di impianto circa 3 o maggiore, percui anche pagando il KWh a 30 cent/€ ti trovi che non ti conviene dirottare l’energia in esubero del fotovoltaico su una resistenza con C.O.P. pari a 1, in quanto ENEL te la remunera circa 9-10 cent/€.

Quindi calcolando i costi che devi sostenere per realizzare il sistema: lavoro,PLC, dimmer SCR, ecc… valuta bene. Ci avevo pensato anche io ma mi sono bloccato al momento per questo motivo.

[Sergio Bertana]

Non sono in grado di entrare nei dettagli del calcolo considerando il coefficiente di prestazione per quanto riguarda la convenienza nell’ambito del riscaldamento domestico. Ma di certo è possibile utilizzare l’energia in esubero per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e per utilizzi “gravosi” come lavatrice e lavastoviglie…

Alcuni nostri clienti in installazioni professionali, utilizzano l’energia in esubero per aumentare la velocità di produzione degli impianti o clienti che hanno celle frigorifere per lo stoccaggio di surgelati la utilizzano per abbassare ulteriormente la temperatura. In questo modo la cella frigorifera diventa un accumulatore termico.

[Edi]

Vedo che l’argomento suscita qualche interesse. Condivido quanto detto a proposito della pompa di calore. Nel mio caso il generatore principale per il riscaldamento del puffer è una caldaia a pellet, mentre per l’acqua calda sanitaria ho un sistema termodinamico che utilizza una pompa di calore che scalda a 52°C un serbatoio da 250 litri. La produzione di ACS in un anno mi ha consumato circa 1300 kWh, in parte prodotti dai pannelli fotovoltaici. Però il maggior consuno si ha di sera quando sono tutti in casa e i pannelli fotovoltaici non producono.

Pensavo potesse essere interessante aumentare l’accumulo di ACS con un boiler aggiuntivo che funzionasse solo con l’energia in esubero, e, quindi, con un basso costo, rappresentato dal mancato pagamento dell’energia riversata in rete perchè utilizzata dal boliler. Se poi avanzo ancora qualcosa pensavo si aiutare il riscaldamento con una resistenza nel puffer, risparmiando un po sul consumo del pellet.

[Autore]

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