Nuovo sistema e nuovo programma dedicati ai centri prove conformità corpi scaldanti in camere termostatiche secondo la normativa europea EN442-2-2004

Author(s):
A. Nardi - SOFTWARE ENGINEERING
E. Petrella - ANGELATONI INDUSTRIE

Industry:
ATE/Instrumentation, Research, Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
Serial, Switches, PXI/CompactPCI, LabVIEW, M Series Devices

The Challenge:
Disporre di risorse hardware in grado di soddisfare i requisiti richiesti nel rilievo delle oltre 50 grandezze caratteristiche, in particolare garantire la lettura delle temperature con sonde PT1004 fili con una precisione e una ripetibilità al centesimo di grado. Quindi realizzare una serie di applicativi software innovativi nella gestione dei dati,degli algoritmi e delle informazioni atte a consentire, mediante il controllo dei vari dispositivi hardware, l’esecuzione dei test secondo i rigidi dettami imposti dalla normativa.

The Solution:
Per quel che concerne l’hardware, la scelta ottimale si è rivelata l’adozione del sistema NI PXI di National Instruments, imperniato sul potente controllore NI PXI-8105 e sull’impiego di 8 moduli. In particolare il 7 ½ Digit Flex Digital Multimeter unitamente ai moduli 24 Ch Relay Mux, ha permesso di soddisfare pienamente i requisiti richiesti in materia di accuratezza delle misure. In ambiente NI LabVIEW è stato sviluppato il complesso programma (in multilingue) che esegue i test e mette a disposizione dell’operatore tutte le funzionalità necessarie per il completo controllo del sistema. Sempre con NI LabVIEW, sono stati realizzati i driver di comunicazione seriale con i dispositivi di regolazione Ascon e di pesata Gibertini. La gestione dei dati - che precedono e seguono l’esecuzione di una prova- utilizzano invece il database ACCESS di Office. La struttura DATABASE consente il trattamento organizzato, razionale, ordinato e sicuro delle informazioni e dei dati sia in fase di impostazione sia in fase di archiviazione delle prove.

Introduzione
La norma europea EN442 definisce i procedimenti per determinare la potenza termica nominale dei corpi scaldanti alimentati con acqua o vapore a temperature minori di 120°C; questi sono forniti da una sorgente di calore remota. La stessa norma specifica i dispositivi e i metodi di prova da adottare, le tolleranze ammissibili, i criteri per selezionare i campioni per le prove e per verificare la conformità della normale produzione con i campioni sottoposti a prova nel test iniziale.
Per corpo scaldante si intende un dispositivo che ha lo scopo di cedere calore in modo da ottenere all’interno di edifici specifiche condizioni di temperatura. Il primo riferimento va ai radiatori e ai convettori.
Ogni costruttore europeo di corpi scaldanti così definiti è chiamato, per la loro commercializzazione, alla verifica dei prodotti presso i pochissimi centri di certificazione autorizzati e riconosciuti in Europa.
Il presente progetto è frutto della collaborazione fra Software Engineering e Angelantoni Industrie, azienda leader in particolare nella realizzazione di camere per prove ambientali simulate.

Architettura e Funzionalità del Software
Al lancio del programma si apre una maschera di Access ( vedi figura.1) che permette di accedere o alle prove già eseguite o a quelle da impostare ( vedi Tests in figura.1) o ancora per iniziarne o continuarne l’esecuzione ( vedi Current Tests ) o a delle Funzioni di servizio ( vedi HW SERVICE).

Per Funzioni di Servizio si intende quell’insieme di attività che permettono di inserire, modificare, cancellare i dati che accompagnano l’esecuzione di una prova, ad es.:
• Anagrafica Costruttori
• Materiali
• Tipi di corpi scaldanti
• Corpi scaldanti
• Punti standard (vedi Set point di riferimento)
• Strumenti (vedi: tipo, modello N° di matricola, data di taratura, ecc.)
• Sonde RTD (vedi: canali utilizzati, nome, strumento, abilitazione, curve di calibrazione fornite dal centro SIT ecc. )
• Analog input (canali utilizzati, nome, strumento, abilitazione, curve di taratura, ecc.)

L’impostazione di una prova prevede l’inserimento di una serie di informazioni così ordinate:
1. N° della prova
2. Dati del costruttore
3. Dati del radiatore
4. Punti di prova (N°, valori, tolleranze)
5. Numero di scansioni utili
6. Tempo di pesata
7. Intervallo di tempo tra scansioni utili
8. Parametri
ecc..
Una volta inseriti i dati necessari, va in esecuzione la parte di programma che esegue primariamente:
• Un controllo sulla corretta comunicazione con i dispositivi interfacciati.
• La lettura dal DB di tutti i dati che servono per la conduzione della prova, da quelli impostati e che riguardano la specifica prova a quelli che servono per tradurre i segnali elettrici in unità ingegneristiche.
• L’impostazione dei regolatori di temperatura.
• La regolazione della portata del fluido circolante nel corpo scaldante.
• La lettura di tutte le (oltre 40) temperature, della portata, della pressione ecc.. e la loro memorizzazione nel DB.
• L’esecuzione dell’intero ciclo di misure dettato dalla Norma EN442. Essa prevede, ad esempio per i radiatori, che il corpo scaldante in prova venga portato in 3 diverse condizioni di regime termico, da mantenere per almeno 30 minuti. Questa condizione è considerata raggiunta quando tutte le temperature previste differiscono tra loro meno di 0,1 °C e le misure di portata meno dell’1 %.
• La stampa dei risultati una volta completato l’intero ciclo di test.
A disposizione dell’operatore figurano una serie di funzioni tra cui le seguenti:
• Scelta della o delle grandezze da rappresentare in un diagramma per verificare il raggiungimento della condizione di regime;
• Avvio della prova secondo le modalità previste dalla normativa;
• Visualizzazione della Camera Termostatica con indicazione delle letture correnti ( vedi figura .2)
• Possibilità di sospendere una prova e riprenderla;
• Richiesta della lettura di uno specifico canale con indicazione della risposta;
• Visualizzazione di tutte le grandezze rilevate nell’ultima lettura; comparsa o meno dei dati significativi del punto;numero delle misure in cui il delta tra la misura corrente e quella assunta come riferimento presenta una variazione inferiore a |0,1| °C ; ecc..
• Utilità

Le utility in particolare fanno riferimento:
• al controllo di valvole ON/OFF dell’impianto e di deviazione dal radiatore alla bilancia;
• alla visualizzazione del Flussimetro con i valori attuali della misura e il diagramma delle ultime venti misure effettuate, con possibilità di comandare (via uscite analogiche) l’apertura delle valvole motorizzate di regolazione grossolana e fine;
• alla presentazione dello schema del circuito idraulico;
• alla visualizzazione della pressione istantanea;
• all’esecuzione della procedura completa della pesata durante il transitorio iniziale che precede l’esecuzione della prova.
La procedura consente inoltre:
• Visualizzazione da remoto mediante telecontrollo;
• Invio informativa e risultati via e-mail;
• Preparazione e Stampa del report finale.

In generale il corpo scaldante in prova fa parte di una gamma di prodotti. Per evitare di sottoporre l’intera gamma al test sommariamente descritto (ogni ciclo di prove può durare anche 6 ore) è possibile estendere i risultati ottenuti per 3 o 4 modelli opportunamente scelti, ai modelli non testati.

La funzione del programma che permette di eseguire questa elaborazione utilizza il metodo della regressione multipla ai minimi quadrati (Vedi figura. 3)
L’operatore deve inserire il Numero di Prova di almeno 3 modelli e, successivamente, le altezze dei corpi scaldanti non provati. La procedura, esegue i calcoli necessari e restituisce automaticamente i valori da inserire nel report relativo ai modelli non provati.

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