Step 7 Ansteuerung mehrerer Heizelemente (Heizstäbe)

[Waelder]

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Hallo Leute,

ich muss demnächst eine Heizung ausprogrammieren ich habe folgende Heizelemente :

Heizpatrone A 12 kW direkt zuschaltbar
Heizpatrone B 12 kW direkt zuschaltbar
Heizpatrone C 12 kW mit Halbleiterschütz
Heizpatrone D 12 kW mit Halbleiterschütz

wie würdet ihr mit einem PID (FB58 ?) die Elemente ansteuern ?
Ich hatte mir es so gedacht :

75-100% = A+B=1 / C=100% D=takten
50-75% = A+B=1 / D=takten
25-50% = A=1 / C=takten (Wechselweise A&B)
0-25% = C=takten

oder habt ihr einen bessere Idee ?

Steuerung ist eine S7-300

Gruss Wälder

 

[ducati]

75-100% = A+B=1 / C=100% D=takten
50-75% = A+B=1 / D=takten
25-50% = A=1 / C=takten (Wechselweise A&B)
0-25% = C=takten

Jo, find ich gut. Und das Takten quasistetig als PWM mit vielleicht 10-20 Sekunden Periodendauer.

Gruß.

 

[Joerg123]

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75-100% = A+B=1 / C=100% D=takten
50-75% = A+B=1 / D=takten
25-50% = A=1 / C=takten (Wechselweise A&B)
0-25% = C=takten

Hallo,

da hast du aber den Nachteil, dass wenn dein Stellwert um 50 % herum schwankt ständig Schütz B ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Für den Bereich um 25% herum gilt dasselbe für Schütz A.

Ich würde hier eine Hysterese einbauen.
Wenn dein Stellwert bei 0% beginnt bis 50% nur mit den SSR regeln. Sowie du drüber kommst erstes Schütz einschalten und den Rest gleichmäßig auf die SSR verteilen. Kommst du über 75%: 2. Schütz ein. Abfallen tut das 2. Schütz dann erst wieder wenn du unter 50% kommst und das 1. Schütz wenn du unter 25% kommst.

Zur Verdeutlichung:
Beide Schütze aus - Regelbereich 0-50%
Ein Schütz An - Regelbereich 25-75%
Beide Schütze An - Regelbereich 50-100%

 

[Per]

Grundlastschaltung

Hallo Waelder,

die Schaltung der Heizpatronen sieht nach einer Grundlastschaltung aus.
Das beste Regelergebnis bei so einer Schaltung habe ich bis jetzt durch die Grundlastvorgabe erhalten. Kapitel 6.1

Gruß Per

 

[ducati]

Das beste Regelergebnis bei so einer Schaltung habe ich bis jetzt durch die Grundlastvorgabe erhalten.

Ja klar, wenn ich den PID noch um eine Vorsteuerung oder/und eine Störgrößenaufschaltung erweitere, habe ich auch eine bessere Regelgüte. Nur ob das geht oder Sinn macht, hängt davon ab was Waelder machen will, bzw. wie die Regelstrecke aussieht.

Aus dem Ausgangspost kann ich nicht herauslesen, dass es eine "Grundlast" also eine ständig benötigte Heizleistung gibt. Es ging nur um die Aufteilung der einzelnen Heizstäbe auf das Reglersignal. Und da hat Jörg123 recht, ne Hysterese braucht man.

Nichts desto trotz kann man natürlich schauen, ob man aus irgendeinem Prozesssignal eine benötigte Grundlast ableiten könnte.

Gruß.

PS: die Doku von Jumo find ich ganz gut und anschaulich/verständlich erklärt :s12:

 

[borromeus]

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75-100% = A+B=1 / C=100% D=takten
50-75% = A=1 / C=100% / D=takten
25-50% = A=1 ODER C=100% / D=takten
0-25% = C=takten

Bei y wird > als 50% A einschalten
Bei y wird < als 50% C auschalten

 

[Onkel Dagobert]

.. wie eine Gangschaltung

Ich würde es anders machen.

• Reglerausgang y=0..100%
• Freigabe für 1. Stufe bei 5% Ein, bei 0% Aus
• Freigabe für 2. Stufe bei 90% Ein, bei 10% Aus, Beruhigungszeit starten
• Freigabe für 3. Stufe bei 90% Ein, bei 10% Aus, Beruhigungszeit starten
• Freigabe für 4. Stufe bei 90% Ein, bei 10% Aus, Beruhigungszeit starten

• C und D mit den ersten beiden Stufen freigeben (mit Führungswechsel nach Betriebsstunden und mit Störumschaltung)
• A und B mit den letzten beiden Stufen freigeben (mit Führungswechsel nach Betriebsstunden und mit Störumschaltung)

Wichtig ist hierbei, bei jedem Stufenwechsel eine Beruhigungszeit zu starten. Während dieser Zeit darf kein weiterer Wechsel erfolgen. C und D erhalten mit ihrer Freigabe direkt das Stellsignal des Reglers (eventuell auch über eine Rampe führen). Die Regelabweichungen die beim Zu- oder Abschalten entstehen, regelt der Regler aus. Die Beruhigungszeit muß mindestens so groß sein, dass das Stellsignal des Reglers nach Ablauf dieser Zeit wieder zwischen 10% und 90% liegt. Ich meine, ich hätte die Nachstellzeit des Reglers dafür verwendet, oder das Doppelte der Nachstellzeit. Dieses Prinzip habe ich schon oft eingesetzt, u.a. bei Druckregelungen (Pumpen), Kühltürmen und Heiz-Kesselfolgen.

Beim PWM-Signal kann man ruhig im ms-Bereich probieren (quasi-analog).

 

[ducati]

Die Regelabweichungen die beim Zu- oder Abschalten entstehen, regelt der Regler aus.

Jo, aber die Abweichungen sind doch schon um einiges höher als bei der ersten Variante von Waelder... Du schaltest ja die vollen 12 KW dazu, und wartest das der Regler das PWM reduziert. Bei der Variante von Waelder wird das PWM sofort beim Zuschalten einer neuen Stufe reduziert.
Welchen Vorteil siehst Du bei Deiner Variante gegenüber der von Waelder (incl. Hysterese)?

Gruß.

Gruß.

 

[Onkel Dagobert]

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Hallo ducati,

ich habe lediglich beschrieben, wie ich es machen würde, bzw. wie ich es bei vergleichbaren Regelungen schon gemacht habe. Wie auch immer man es umsetzt, beim Umschalten wird es immer Regelabweichungen geben. Bei welcher Variante diese höher oder niedriger ist, ist aus meiner Sicht fraglich. Bei meiner Variante behält der Regler immer Kontakt zur Regelstrecke, d.h. der Einfluß auf C bzw. D wird zu keinem Zeitpunkt unterbrochen. Dadurch stellt das Schalten von A oder B für den Regler "nur" eine Störgröße da, welche unterbrechungsfrei und kontinuierlich mit C und D ausgeregelt wird. Diese Störgröße könnte man sogar auf den Regler aufschalten, falls er diese Funktion unterstützt. Nach Waelders Variante verliert der Regler beim Umschalten kurzzeitig den Einfluß auf die Regelstrecke, was sehr leicht zum Schwingen führen kann. Man müßte also die Hysterese viel höher ansetzen als gedacht, was wiederum zu einem Zweipunktverhalten führen wird. Bei meiner Variante gibt es diesen Effekt nicht, da der Anstieg des Stellsignals in Folge des Umschaltens seine Richtung ändert. Es ergibt sich lediglich ein "gutartiges" Überschwingen.

@Waelder
Warum sind A und B eigentlich nicht auch mit Halbleiterschützen ausgestattet?


Gruß, Onkel

 

[Waelder]

@Onkel
Das ist ein Umbau, ich verwende die bereits bestehende Heizungsanlage mit eben dieser Konstellation.
Gruss Wälder

 

[Michael.Uray]

Beim Zuschalten würde ich zuerst immer Heizpatronen mit Halbleiterschütz zuschalten.
Ebenfalls würde ich beim Wegschalten zuerst Patronen mit Halbleiter wegschalten, dies aber so, dass zumindest immer noch eine mit Halbleiterschütz aktiv ist, welche ich takten kann um den Bereich zwischen einer Zu- und Wegschaltgrenze regeln zu können.
Wenn 2 Patronen mit oder ohne Halbleiter in die Auswahl für das Zu- oder Wegschalten fallen, dann sollte die Auswahl für diese nach Betriebsbereitschaft und Betriebsstunden fallen.

Je nach dem wie genau sich die Heizpatronen über die Halbleiterschütze steuern lassen, sollte wie auch Onkel Dagobert hier schon geschrieben hat, eine Verzögerungszeit das weitere Zu- und Wegschalten nach einer erfolgen Umschaltung unterbinden, um die Auswirkung auf diese zu erfassen zu können.
Wenn ein Stufe mit einem direkt Schütz zuschaltet, dann muss dafür der Takt/Pause Regler einer sich in Betrieb befindlich Stufe auf das minimum reduziert werden, das Selbe in die andere Richtung beim Wegschalten einer Direktschützstufe.