Sviluppo di un dispositivo, basato sulla ridondanza analitica, per la diagnosi e la

prevenzione dei guasti in apparecchiature industriali

Università degli Studi di Trieste

Dipartimento di Elettrica Elettronica ed Informatica

Laureando: Francesco PIVETTARelatore : Prof. Ing. Antonio BOSCOLO

Correlatore : Ing. Michele TOPPANO

Tesi di laureaIn

STRUMENTAZIONE ELETTRONICA DI MISURA

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Motivazioni

Sviluppare strumenti in grado di:

Fornire dei parametri sulla qualità delle prestazioni.

Prevenire i malfunzionamenti.

Diagnosticare i guasti improvvisi.

3

La lavastoviglie Rack Type

4

Struttura della Rack Type

5

Approccio top-down

Livello funzionale esterno

Componenti elementari

Fasi del processo di lavaggioDETTAGLIO

+

-

6

Stato dell’arte della diagnostica basata sulla ridondanza analitica

Concetto della Concetto della FDI FDI : Fault Detection and Isolation. Ridondanza fisicaRidondanza fisica Ridondanza analiticaRidondanza analitica basata sul modello matematico. Metodo dei residuiMetodo dei residui :

Logica di decisione Logica di decisione : sistemi basati sulla conoscenza.

SistemaAttuale

Modello di Sistema con

guasto i-esimo

-Logica didecisione

Allarmi

yu

y1

Residui

7

Scelta del componente

Funzione di risciacquo :

Resistenze boiler

Elettrovalvole

Circuito idraulico

Scelta del boiler come elemento sul quale effettuare i test.

8

Analisi dei guasti

Resistenza interrotta nel ramo 1. Resistenza interrotta nel ramo 2. Resistenza interrotta nel ramo 3.

Resistenze degradate per la presenza di calcare.

Malfunzionamento al sistema di circolo dell’acqua.

9

Equazioni di scambio termico

Fase di riscaldamento:

Fase di risciacquo:

M = massa d’acqua all’interno del boiler

G = portata del circuito di risciacquo

qE = potenza elettrica dell’elemento riscaldatore

c = capacità termica dell’acqua

tcM

qT E

tTTM

G

cM

qT E

)( 01

10

Il dimostratore

Schema a blocchi del dispositivo

Sviluppo di uno strumento virtuale per l’acquisizione dei dati

RS232

TA 1

NTC 2

μC

Relé 1

LED

Temperatura AcquaBoiler

Relé 2

Resistenze Boiler

Elettrovalvola Ingresso

acqua

Assorbimentielettrici

PC

11

Il dimostratore

12

Lo strumento virtuale

13

Analisi dei dati

tcM

qT E

Salita di temperatura

14

Analisi dei dati

Equazioni dei Modelli

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120

TA

tau

Ramo 1

Ramo 2

Ramo 3

Calcare

Nominale

15

Analisi dei dati

TA SISTEMAATTUALE

τ

GUASTONEL RAMO1

τ 1

GUASTONEL RAMO 2

LOGICADI

DECISIONE

τ 2

GUASTONEL RAMO 3

DEPOSITO DICALCARE

τ 3

τ 4

Residuo 1

Residuo 2

Residuo 3

Residuo 4

16

Analisi dei dati

Discesa di temperatura (risciacquo)

tTTM

GT

)( 01

17

Analisi dei dati

Δt

GUASTO ALCIRCUITO IDRAULICO

ΔT1

SISTEMAATTUALE

ΔT

LOGICADI

DECISIONE

Residuo

18

Conclusioni

Il metodo utilizzato ottimizza le risorse presenti sull’apparecchiatura.

Questa tesi costituisce un contribuito allo sviluppo del primo sistema di diagnostica per questo tipo di lavastoviglie.

Il sistema elaborato può essere implementato su microcontrollore per applicazioni embedded.