Sapere come misurare la tensione in linea in modo continuo è la condizione perché l’anello di regolazione di una macchina di processo lavori su un dato reale e non su una stima. A differenza del controllo a campione con strumento portatile, la misura a bordo macchina impiega sensori fissi installati in modo permanente sul percorso del materiale: il segnale che producono alimenta il regolatore, che agisce su freni, motori e gruppi di traino. Un errore sistematico nella catena di misura non resta un errore di lettura, diventa un errore di processo.
La procedura descritta qui riguarda l’impostazione e la verifica di questa misura: dove collocare il rullo sensorizzato, come compensare i contributi che non appartengono al materiale, come tarare lo strumento in macchina, come acquisire e filtrare il segnale a velocità di regime e come distinguere una deriva reale da un disturbo. È un metodo applicabile a nastri, film, fili e lamiere, purché il percorso sia stabile e l’angolo di avvolgimento noto.
Le norme di riferimento sono ISO 376 per la taratura delle celle di carico usate come elemento sensibile, IEC 61131 per l’integrazione del segnale nel sistema di controllo programmabile e ISO/IEC 17025 per la riferibilità delle masse e degli strumenti impiegati nella verifica. Il risultato atteso non è un numero isolato ma una catena di misura documentata, ripetibile e verificabile nel tempo.
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Preparazione: posizione del rullo di misura e compensazioni
La preparazione parte dalla scelta del punto di installazione. Il rullo di misura va collocato in un tratto in cui il materiale ha percorso stabile, lontano da zone di accumulo, da gruppi di taglio e da soffi d’aria, e in una posizione in cui l’angolo di avvolgimento sia costante e sufficientemente ampio: da esso dipende la quota di tensione che si trasforma in forza sui supporti. Angoli troppo piccoli riducono la sensibilità, angoli molto ampi aumentano attrito e trascinamento. Vanno poi identificati i contributi che il sensore legge ma che non appartengono al materiale: il peso proprio del rullo e dei supporti, che si compensa per via meccanica o con un offset nel condizionatore, e le forze centrifughe legate alla massa rotante, che crescono con il quadrato della velocità e vanno rilevate a vuoto alle velocità di esercizio.
Taratura in macchina con masse note e verifica dello zero
La taratura si esegue a materiale fermo, con la macchina in condizioni di sicurezza. Si azzera la catena a rullo scarico, verificando che il segnale resti stabile per alcuni minuti: uno zero che deriva segnala precarichi meccanici, cavi in tensione o supporti non liberi. Si applicano poi masse note lungo la direzione risultante della forza, riproducendo l’angolo di avvolgimento reale, e si registrano i valori su almeno tre punti della scala, ripetendo la sequenza in salita e in discesa per valutare isteresi e ritorno allo zero. Le masse devono essere riferibili secondo ISO/IEC 17025 e le celle di carico tarate secondo ISO 376. Lo scostamento fra valore applicato e valore letto definisce guadagno e linearità da impostare nell’amplificatore.
Come misurare la tensione in linea durante la produzione
L’esecuzione avviene a velocità di regime, dopo che la linea ha raggiunto condizioni termiche e dinamiche stabili. Si imposta una frequenza di campionamento almeno dieci volte superiore alla frequenza del fenomeno da osservare, così da cogliere le oscillazioni legate alla rotazione dei rulli e all’eccentricità delle bobine senza perdere informazione. Il filtraggio è un compromesso: un filtro troppo aggressivo nasconde le variazioni che il regolatore deve inseguire, uno troppo debole introduce rumore nell’anello. I transitori di avviamento e di arresto si acquisiscono separatamente e non si mescolano ai dati di regime, perché contengono picchi di inerzia che falserebbero medie e deviazioni. Ogni acquisizione va associata a velocità, diametro delle bobine e ricetta di produzione.
Lettura del segnale: deriva reale o disturbo
L’interpretazione distingue tre comportamenti. Una deriva reale è lenta, monotona e correlata a una grandezza di processo: il diametro della bobina che cala, il riscaldamento di un freno, l’usura di una guarnizione. Un disturbo è periodico e la sua frequenza coincide con un giro di rullo, con la rete elettrica o con un organo meccanico identificabile. Un gradino improvviso senza corrispondenza di processo indica quasi sempre un problema della catena di misura: connettore, cavo, fissaggio. Il criterio di accettazione si esprime come banda ammessa attorno al valore nominale e come ampiezza massima dell’oscillazione residua. Su questa banda si tara il regolatore, agendo prima sull’azione proporzionale e poi sull’integrale, verificando che non si inneschino pendolazioni.
Registrazione continua e verifica periodica della catena
La misura a bordo macchina ha senso se viene registrata. Il segnale condizionato si porta nel controllore secondo i linguaggi e le regole di IEC 61131, associando a ogni lotto la traccia temporale della tensione, gli allarmi di superamento banda e gli eventi di intervento dell’operatore. La verifica periodica ricontrolla lo zero a rullo scarico a ogni cambio lotto e ripete la taratura con masse note a intervalli definiti o dopo ogni intervento meccanico sul gruppo di misura. Le celle si ritarano secondo la periodicità stabilita dal piano di controllo. Il quadro completo dei criteri applicativi è descritto nella pagina dedicata al controllo della tensione in linea.
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