Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Elettrica Elettronica ed Informatica Tesi di laurea In STRUMENTAZIONE ELETTRONICA DI MISURA Sviluppo di un dispositivo, basato sulla ridondanza analitica, per la diagnosi e la prevenzione dei guasti in apparecchiature industriali Laureando: Francesco PIVETTA Relatore : Prof. Ing. Antonio BOSCOLO Correlatore : Ing. Michele TOPPANO Motivazioni Sviluppare strumenti in grado di: Fornire dei parametri sulla qualità delle prestazioni. Prevenire i malfunzionamenti. Diagnosticare i guasti improvvisi. 2 La lavastoviglie Rack Type 3 Struttura della Rack Type 4 Approccio top-down Livello funzionale esterno DETTAGLIO Fasi del processo di lavaggio + Componenti elementari 5 Stato dell’arte della diagnostica basata sulla ridondanza analitica Concetto della FDI : Fault Detection and Isolation. Ridondanza fisica Ridondanza analitica basata sul modello matematico. Metodo dei residui : u y Sistema Attuale Modello di Sistema con guasto i-esimo Residui y1 - Logica di decisione Allarmi Logica di decisione : sistemi basati sulla conoscenza. 6 Scelta del componente Funzione di risciacquo : Resistenze boiler Elettrovalvole Circuito idraulico Scelta del boiler come elemento sul quale effettuare i test. 7 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. 8 Equazioni di scambio termico Fase di riscaldamento: qE T t M c Fase di risciacquo: G qE T (T1 T0 ) t M c M 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 9 Il dimostratore Schema a blocchi del dispositivo Resistenze Boiler PC Assorbimenti elettrici RS232 Relé 1 TA 1 Relé 2 μC Temperatura Acqua Boiler Elettrovalvola Ingresso acqua LED NTC 2 Sviluppo di uno strumento virtuale per l’acquisizione dei dati 10 Il dimostratore 11 Lo strumento virtuale 12 Analisi dei dati Salita di temperatura qE T t M c 13 Analisi dei dati Equazioni dei Modelli tau 25 20 Ramo 1 15 Ramo 2 Ramo 3 10 Calcare 5 Nominale 0 0 20 40 60 80 100 120 TA 14 Analisi dei dati TA τ SISTEMA ATTUALE τ1 Residuo 1 GUASTO NEL RAMO1 τ2 Residuo 2 GUASTO NEL RAMO 2 LOGICA DI DECISIONE τ3 Residuo 3 τ4 Residuo 4 GUASTO NEL RAMO 3 DEPOSITO DI CALCARE 15 Analisi dei dati Discesa di temperatura (risciacquo) G T (T1 T0 ) t M 16 Analisi dei dati Δt ΔT SISTEMA ATTUALE ΔT1 GUASTO AL CIRCUITO IDRAULICO Residuo LOGICA DI DECISIONE 17 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. 18