Programmierung energetischer Regler

[soeren83]

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Hallo an alle,
wir haben eine Luftwäscheranlage. Diese wurde bisher per Druckluftregler gesteuert und geregelt. Ich bin nun dabei die gesamte Anlage umzubauen und diese über einen SPS ( CPU 315SB ) zu regeln und zu steuern. Kurz was zur funktion der Anlage:
Der Zulüfter ( 132kW Motor mit FU geregelt ) saugt entweder Aussenluft, Umluft oder Mischluft an, drückt diese durch den Wäscher ( dient zum herauswaschen der kleinen Stoffpartikel und zum befeuchten der Luft ), danach wird die Feuchte bei Bedarf wieder heraus geheizt und die Luft mittels Klimaschächte in die betreffenden Abteilungen gedrückt. Die Nachheizregister werden, bis auf eins, per Druckluftregler geregelt und somit stetig auf und zu gefahren, je nach Istwert in der betreffenden Abteilung.
Die FUS werden nur über den istwert der Weberei geregelt, diese benötigt eine konstante Luftfeuchte von 60%. Das Stellventil für die Weberei ist schon umgebaut. Es ist ein Danfoss Stellmotor drauf der stetig ( 4-20mA ) angesteuert wird. Desweiteren habe ich noch einen Aussenfühler angebaut, der mir die aktuelle Aussentemperatur und die aktuelle rel. Aussenfeuchte als Analogwert auf die SPS gibt. Der Fühler hängt genau dort wo die Anlage die Aussenluft ansaugt. Der Ablüfter ( 90kW per FU geregelt ) saugt die Luft aus den Abteilungen wieder ab und drückt diese entweder nach Aussen oder durch die Umluftklappen wieder in den Zuluftkanal.

Meine Frage nun:
Ich möchte gern einen energetischen regler programmieren, der sich nach der Feuchte und der Temperatur in der Weberei richtet und je nach Aussentemp. und Aussenfeuchte die Klappenstellungen verändert.

Mein Programmiersystem ist WINPLC. Ich habe eine VIPA CPU vom TYP 315-2AG12. Im Prinzip ist ja WINPLC und Step7 nicht viel anders.

Kann mir irgendjemand helfen? Im Moment steh ich absolut auf dem Schlauch.

Ich danke euch schonmal für eure Antworten.

Viele Grüße

soeren83

 

[GLT]

Ich möchte gern einen energetischen regler programmieren, der sich nach der Feuchte und der Temperatur in der Weberei richtet und je nach Aussentemp. und Aussenfeuchte die Klappenstellungen verändert.

Ob es mit einem Regler funktioniert?

Euer Ziel ist eine rel. Luftfeuchte v. 60% bei Temperatur x.

danach wird die Feuchte bei Bedarf wieder heraus geheizt und die Luft mittels Klimaschächte in die betreffenden Abteilungen gedrückt.

Feuchte herausheizen? Man kann die rel. Feuchte so verändern, die absolute nicht - aber gerade letzteres wäre in der Betrachtung am interessantesten denn

Die Nachheizregister werden, bis auf eins, per Druckluftregler geregelt

Diese Regelstrecken verändern auch nochmal eure rel. Feuchte beim Nachheizen.

Um am Zielraum bei Wunschtemperatur die entsprechend Wunschfeuchtigkeit bei geringstem Energieeinsatz zu bekommen, sind die absoluten Feuchtigkeitswerte (genauer gesagt, deren energiesparenste Einstellung) wichtig.

Was ist mit der Abluftfeuchtigkeit?

 

[soeren83]

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Hallo GLT,

ich danke dir erstmal für deine rasche Antwort. Also das es mit einem einzigen regler funktioniert glaube ich nicht. Das war mir schon klar.
Das Ziel was du formuliert hast, das stimmt. Eine rel. Luftfeuchtigkeit bei einer Temperatur x. Momentan haben wir 3 Fühler in der Weberei, diese messen die Temperatur und die rel. Feuchte und die SPS macht einen Mittelwert draus. So kann ich mit den Nachheizregistern ( insgesamt 4 Stück nur für die Weberei - diese werden aber über ein einziges Ventil geregelt- ) die rel. Feuchte der Weberei regeln.
Ich habe bereits noch einen Fühler bestellt den ich in die Abluftkammer setzen möchte. Ich denke er kommt Anfang nächster Woche. Die absolute Feuchte messe ich momentan gar nicht, aber es gibt ja in der OSCAT einen Baustein der das ausrechnen kann.

Viele Grüße

soeren83

 

[GLT]

Mit dem Abluftfühler kannst Du deine Regelkaskade aufbauen (also rückwärts).

Je weniger Du heizen musst, umso besser.

Evtl. wird die Raumtemperatur/klima erheblich besser - oder habt ihr dahingehend eher kein Problem bislang?

 

[soeren83]

Hallo GLT

Also im prinzip kann ich mit unserer Anlage weder kühlen noch heizen. Die Nachheizregister sind nur zum einhalten der rel. Feuchte da. Das Problem mit dem Raumklima besteht aber wirklich. Im Sommer ist es fast immer zu warm. Die alte Klappenregelung ist eine reine Taupunktregelung. Die Klappen werden bei Überschreiten des Taupunktes geöffnet, egal was Aussen für eine Temperatur ist. Ich bin ebenfalls der Meinung das man das Raumklima mit den Klappen beeinflussen kann. Man könnte es ja so machen das man an heißen Tagen nur den minimalen Frischluftanteil rein holt und abends wenn es draussen kälter wird die Klappen öffnet.

Leider bin ich aber kein richtiger Programmierer. Ich versuch mir das alles selbst beizubringen. Ich benötige also etwas mehr Hilfe um zu verstehen wie du die Kaskade aufbauen möchtest.

Durch den Luftwäscher, der unmittelbar nach dem Zulüfter ist, hat man ja nahezu 90% rel. Feuchte. Diese muss msn ja sowieso rausheizen.

 

[ThorstenD2]

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Rausheizen? Warme Luft nimmt doch mehr Feuchte auf als Kalte meine ich!?!?!

Wir haben in unseren Lüftungsanlage in Luftrichtung immer erst den Kühler, damit Kühlen wir die Luft runter, sie gibt ihre Feuchtigkeit ab und dann wird sie wieder aufgeheizt (Entfeuchtungsbetrieb). Generell hat unsere Umluft/ Abluft weniger Feuchte als Aussenluft

 

[soeren83]

Hallo ThorstenD2,
Wie ich bereits weiter oben geschrieben hab, besitzt unsere Luftwäscheranlage keinen Kühler. Ich habe nur die Luftklappen und die Nachheizregister.

 

[Thomas_v2.1]

Um am Zielraum bei Wunschtemperatur die entsprechend Wunschfeuchtigkeit bei geringstem Energieeinsatz zu bekommen, sind die absoluten Feuchtigkeitswerte (genauer gesagt, deren energiesparenste Einstellung) wichtig.

Er hat doch am Austritt des Luftwäscher eine konstante rel. Feuchte von z.B. 90%. Wenn er nun nach dem Erhitzer genau 60% rel. Feuchte bei z.B. 25°C erhalten will, existiert dazu genau eine Austrittstemperatur am Wäscher (z.B. 18°C) -> h-x-Diagramm. Und auf diese müsste er seine Umluftklappe regeln, denn mehr Einflussmöglichkeiten hat er ja nicht.

Wenn die Temperatur am Austritt Wäscher zu groß und die Ablufttemperatur ist kleiner als die der Außenluft, dann erscheint es mir sinnvoll die Umluftklappe zu öffnen.
Wenn die Temperatur am Austritt Wäscher zu gering und die Ablufttemperatur ist größer als die der Außenluft, dann ebenfalls Umluftklappe öffnen.

Ich weiß nicht wie du da noch absolute Feuchtigkeitswerte mit einverheiraten willst.

 

[soeren83]

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Hallo Thomas_v2.1,
so wie ich das rauslesen kann ist das fast wie die jetzige pneumatische Regelung. Diese funktioniert über die Taupunkttemperatur. Der Fühler sitzt auch schon direkt nach dem Wäscher in der Nasszelle. Könnte man denn nicht die Sättigung der Luft durch den Wäscher direkt beeinflussen in dem man versucht die Temperatur der Luft so zu verändern das diese nicht mehr so viel Wasser aufnehmen kann und ich somit weniger rausheizen muss? Im Umkehrschluss könnte das aber auch bedeuten das ich auf etwas Wärme in den Produktionshallen verzichten muss.

Viele Grüße
soeren83

 

[Thomas_v2.1]

Ich habe mich mit der Thematik nicht im Zusammenhang mit Raumlufttechnik befasst, sondern nur grundlegend im Zusammenhang mit h-x-Diagrammen.
Aber laut meinem Verständnis hast du nach einem Luftwäscher immer eine rel. Feuchte von x % (ca.), je nach Auslegung des Wäschers. 100% werden aber wohl selten erreicht. Darum gibt es raumlufttechnische Anlagen, deren Regelung nur auf diese Temperatur nach dem Wäscher ansetzt ohne zusätzliche Feuchtemessung, da es durch die gemessene Temperatur und die angenommene Feuchte ein definierter Punkt im h-x-Diagramm ist.

Ich habe das mal in ein h-x-Diagramm hoffentlich richtig eingezeichnet.
Der grüne Punkt links ist die Eintrittsluft (Mischlift aus Außen- und Raumluft).
Die grüne Linie ist die Wäscherkennlinie (Enthalpie bleibt gleich), der rote Punkt am Ende ist der Zustand Ausgangs des Wäschers.
Durch das Heizen gehst du die rote Linie senkrecht nach oben, und landest beim violetten Punkt, z.B. 60% rel. Feuchte und 25 °C.

Du hast eigentlich nur die Möglichkeit, durch das Mischen der Außen- mit der Raumluft den grünen Startpunkt zu verschieben. Wenn du weniger heizt, hast du eine höhere Feuchte im Raum.

 

[soeren83]

Hallo Thomas,
ich gebe dir recht das viele Regelungen nur nach dem Prinzip aufgebaut sind. Die alte pneumatische ist das ja auch. Sie "regelt" die Taupunkttemperatur. Das Problem ist aber, wenn ich den ganzen Tag mit Umluft fahre weil es draussen z.B. sehr heiss ist, dann bekomm ich in der Weberei ein absolut schlechtes Klima. Es wird sehr warm und feucht, also schon fast tropisch. Wenn es dann Nachts kühler wird, dann werden die Aussenluftklappen aber auch nicht geöffnet, denn es fällt ja sonst die Temperatur zu sehr ab, also bleibt das schlechte Klima. Das ist das Problem. Ich weis net ob man einen regelung bauen kann, die nach Raumtemperatur und Raumfeuchte arbeitet. Dann könnte man die Klappen Nachts evtl. etwas länger auffahren lassen. Momentan steh ich da echt auf dem Schlauch.

 

[Thomas_v2.1]

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Ist die Abluft denn eher feucht? Ich weiß nicht wie sich sowas in einer Weberei verhält.
Wenn die jetzige Regelung der Umluftklappen nur auf die Temperatur achtet und da große Unterschiede in der Feuchtigkeit von Ab- zu Außenluft sind, kann das ungünstig sein nur auf die Temperatur zu achten. Vielleicht will darum GLT noch Feuchtemessungen in der Ab-/Außenluft haben, dann kannst du die Umluftklappen sozusagen Enthalpieabhängig fahren.

 

[soeren83]

Das kann natürlich sein. Da wir in der Weberei eine rel. Feuchte von 60% halten, denke ich das die Abluft bei ca. 50% liegen wird. Es fliesen ja noch mehr Hallen in die Abluft ein. Wie könnte ich denn so eine Kaskade aufbauen? Könntest du mir da helfen? Die Fühler für Abluft und Nasszelle kommen morgen. Dann kann ich die Anschliessen.

 

[Thomas_v2.1]

Für solche Dinge braucht es etwas Erfahrung, ich habe so etwas nur im Bereich Gasaufbereitung mal programmiert. Aber ich kann mir ja mal überlegen wie ich das umsetzen würde.

Vielleicht fasst du nochmal zusammen, welche Messungen und was für Stellantriebe du hast. Kannst du die Umluftklappe regeln, oder nur komplett auf/zu. Oder du zeichnest ein kleines Schema von der Anlage mit den Messstellen und Antrieben.

 

[soeren83]

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Hallo Thomas, also ich habe 3 Messfühler in der Weberei, 1 in der Veredlung, 1 in der Webereivorbereitung und 1 im Garnlager. Diese Fühler bringen mir Temperatur und Feuchte, wobei die Weberei die Führungsgröße ist. Der Istwert der Weberei bestimmt auch die Drehzahl von Zu und Ablüfter. Dann habe ich noch einen Fühler Aussen an den Zuluftklappen. Dieser bringt ebenfalls Temperatur und Feuchte. Dann werden morgen nochmals 2 Fühler geliefert, 1 für den Abluftraum - Feuchte und Temperatur - 1 für die Nasszelle firekt nach dem Wäscher - ebenfalls Feuchte und Temperatur -. Die Luftklappen kann ich alle stetig regeln. Es sind Belimo linearmotoren verbaut mit 4-20mA ansteuerung.

So ich nix vergessen zu haben. Achja der Sollwert für die Weberei wird per Touch Panel eingegeben.

 

[Thomas_v2.1]

Ich dachte du hast auch noch ein oder mehrere Heizregister?

 

[soeren83]

Ja das stimmt. Ich habe für die Weberei 4 Heizregister, diese werden aber über ein Stellventil angesteuert. Ich habe auch noch andere Heizregister, aber diese sind ja nur sekundär weil ja die Weberei Führungsgröße ist. Die anderen benötige ich halt zum regeln der Feuchte in den anderen Abteilungen.

 

[Thomas_v2.1]

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Ja das stimmt. Ich habe für die Weberei 4 Heizregister, diese werden aber über ein Stellventil angesteuert. Ich habe auch noch andere Heizregister, aber diese sind ja nur sekundär weil ja die Weberei Führungsgröße ist. Die anderen benötige ich halt zum regeln der Feuchte in den anderen Abteilungen.

Wenn du die Regelkreise nicht in das Gesamtsystem mit einbeziehst, kannst du in diesen Räumen die rel. Feuchte aber nur durch ein Erhöhen der Temperatur verringern.

Die Möglichkeiten sind aber schon stark eingeschränkt, weil dir die eigentlichen Elemente einer Klimaanlage wie Vorerhitzer und Kühler fehlen. Und dann mehrere Räume, aber nur ein Kanal? Eine Komfortregelung dürfte das nicht werden. Da musst du auch Prioritäten setzen, also eher die Feuchte einhalten oder Temperatur,

 

[soeren83]

Dann eher die Feuchte einhalten. Aber die Temperatur in einem gewissen Maße mit einfliesen lassen. Ich brauch auch keine Komfort Regelung. Es sind ja trotzdem nur Produktionshallen. Man kann auch versuchen die Feuchte in einem gewissen Fenster zu halten. Dann hätte man evtl. mehr Einfluss die Temperatur mit auszuregeln oder?

 

[Onkel Dagobert]

Mir reichen die bisherigen Informationen für ein schlüssiges Regelungskonzept längst nicht aus. Thomas hat schon einiges hinterfragt. Zumindest wissen wir schon mal dass die Mischluftklappen stetig angesteuert werden können. Ich stelle einfach mal meine Fragen.

1. Wie lange läuft die Anlage schon mit der jetzigen Regelung? Welche Probleme gibt es mit der jetzigen Regelung? Warum wird überhaupt umgebaut?
2. Sehe ich es richtig dass mit dem "Druckluftregler" die absolute Feuchte bzw. der Taupunkt der Raumluft der Weberei geregelt wird? Stellglied sind die Frequenzumrichter (Luftmenge), Regelgröße ist die absolute Feuchte im Raum? Die Mischluftklappen und der Luftwäscher machen im Moment nur MIN/MAX bzw. EIN/AUS?
3. Der Luftwäscher dient hauptsächlich zum Befeuchten? Die Luftreinigung ist nebensächlich? Der Luftwäscher ist nicht über einen FU oder über ein Regelventil stetig steuerbar? Läuft der Luftwäscher auch im Sommer ständig?
4. Wie ist ohne Vorerhitzer und ohne WRG der Frostschutz gewährleistet?

Ich kann schon mal soviel sagen dass ich an der Regelung der absoluten Luftfeuchte bzw. an der Regelung der Taupunkttemperatur festhalten würde. Zur Zeit wird diese Größe im Raum gemessen und über die Luftmenge geregelt. Eine Kaskadenregelung Raum/Zuluft ist hierbei m.E. nicht unbedingt notwendig bzw. beim jetzigen Konzept gar nicht möglich. Eine Kaskadenregelung Raum/Abluft ist nicht zweckmäßig, da die Abluft aus verschiedenen Bereichen kommt. Falls die Luftreinigung zweitrangig ist, könnte man über eine stetige Ansteuerung des Luftwäschers nachdenken. Ohne aktive Kühlung bzw. Entfeuchtung wird sich das Raumklima im Sommer kaum verbessern lassen. Freie Nachtkühlung wäre noch ein Stichwort.

Soeren, kannst du mal das Fabrikat des "Druckluftreglers" nennen? Ich hätte gerne mal gewusst, wie das Ding funktioniert.