Quanto siamo vicini agli impianti supercritici senza equipaggio? Una discussione sui progetti di controllo sequenziale-a prova di errore dei PLC
"Automazione" è diventata una parola d'ordine abusata nel settore, lasciando la maggior parte dei clienti indifferente a questa affermazione. In effetti, molte persone equiparano erroneamente l’automazione all’installazione di un touchscreen, all’aggiunta di alcuni sensori e al monitoraggio remoto della temperatura e della pressione. Francamente, si tratta semplicemente di visualizzazione dei dati, non di vere e proprie operazioni senza pilota.
Due anni fa abbiamo aggiornato il sistema di controllo per un cliente che si occupa di estrazione botanica. Le loro vecchie apparecchiature si basavano interamente sul funzionamento manuale: gli operatori regolavano la pressione e la temperatura di estrazione osservando manometri analogici, regolavano manualmente il flusso di CO₂ e valutavano il completamento del recupero del solvente in base all'esperienza. L'impianto funzionava su tre turni con due operatori per turno, il cui lavoro quotidiano consisteva nel monitorare continuamente i manometri, con conseguente grave affaticamento degli occhi dopo ogni turno.
Dopo l'aggiornamento del sistema, il sistema di controllo sequenziale PLC ha assunto il controllo della maggior parte delle procedure operative. Tuttavia, il motivo principale per cui il cliente ha ritenuto conveniente l'aggiornamento-non era il sofisticato touchscreen, ma una serie di design sottili e pratici-a prova di errore.
Innanzitutto, la protezione dalla commutazione-a pressione bilanciata. L'estrazione supercritica richiede il funzionamento alternato tra più recipienti di estrazione. Quando il recipiente A termina l'estrazione e passa al recipiente B, una pressione irregolare durante il passaggio genererà differenziali di pressione istantanei che danneggiano le guarnizioni dell'apparecchiatura. Abbiamo aggiunto una logica di confronto della pressione alla sequenza del PLC: la valvola di commutazione può essere attivata solo quando la differenza di pressione tra i due serbatoi è inferiore a 0,5 MPa. In precedenza, il cliente doveva sostituire le guarnizioni ogni tre mesi a causa di una commutazione non regolamentata; dopo l'aggiornamento le guarnizioni originali sono rimaste funzionanti per oltre un anno.
In secondo luogo, interblocchi di depressurizzazione di emergenza ridondanti. I sistemi ad alta-pressione richiedono meccanismi affidabili di riduzione della pressione, ma lo sfiato cieco è estremamente pericoloso. Se il sistema contiene ancora materie prime e la temperatura interna rimane elevata, una depressurizzazione improvvisa causerà schizzi di materiale e danni alle apparecchiature. Abbiamo impostato tre condizioni di interblocco per la riduzione della pressione: nessuno sfiato quando la temperatura interna supera i 60 gradi, nessuno sfiato durante l'operazione di agitazione e conferma obbligatoria dell'operatore remoto prima dello sfiato. È meglio ritardare l'operazione di tre secondi piuttosto che innescare rischi irreversibili in un secondo.
In terzo luogo, protezione dall'avvio accidentale. Il pulsante di avvio dell'HMI richiede una pressione continua di 3-secondi per essere attivato e il sistema esegue automaticamente un'autoispezione completa-delle posizioni delle valvole, dello stato della pressione e degli intervalli di temperatura prima dell'avvio. Inizialmente il cliente trovava questo meccanismo macchinoso. Tuttavia, una volta il progetto ha evitato un incidente legato alla sicurezza: un addetto alla manutenzione ha toccato accidentalmente il pulsante di avvio durante il funzionamento in loco e il sistema non ha risposto affatto. Quel ritardo di 3 secondi ha effettivamente evitato potenziali rischi per la sicurezza.
Il funzionamento senza operatore non mira a eliminare il lavoro manuale, ma a liberare gli operatori dal lavoro meccanico ripetitivo, consentendo loro di concentrarsi sul processo decisionale-e sulla gestione delle eccezioni che richiedono il giudizio umano. Questo è il principio fondamentale a cui aderiamo in tutti i progetti di sistemi di controllo.