Step 7 Temperaturreglung mit S7-300 und Ansteuerung Mischer

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Hallo zusammen,

ich brauche mal einen Rat von den Fachleuten!
Ich muss eine Temperaturreglung für eine Anlage mit einer S7-315-2DP realisieren...

Für eine Werkzeugkühlung soll aus einem Becken ca. 4m³ mit einer Pumpe Wasser gepumpt werden.
- Ist die Temparatur (T1) unter 55°C, ist der Mischer geschlossen und das Wasser fließt direkt durch das Werkzeug.
- Sobald die Temparatur über 55°C steigt, fährt der Mischer langsam auf und ein Teil des Wassers wird über einen Freikühler abgekühlt und beigemischt.

Über einen Strömungswächter wollte ich feststellen, dass Wasser über den Freikühler fließt und mit einem weiteren Temparaturfühler (T2) wollte ich den Lüfter steuern.

Sollte eigentlich nicht so wirklich kompliziert sein und so sonderlich schnell muss die Regelung auch nicht sein...
Finde nur noch nicht den richtigen Ansatz.


Hat jemand einen Tipp für mich?


Vielen Dank für Eure Hilfe...!!!!


Gruß Thomas

 

[Plan_B]

Den Strömungswächter würd ich mir sparen und dafür T2 möglichst dicht am FK-Auslauf erfassen.
Die Position des Mischers verwirrt mich, aber das muss nix heissen.

 

[Flash2k1]

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Hallo Plan_B,

ggf. soll an der Stelle, wo der Strömungswächter gez. ist, noch ein weiterer Wärmetauscher hin, der die überflüssige Wärme im Winter in das Heizungssystem abfährt.

Gruß Thomas

 

[Holzmichl]

Für mich sieht die Anordnung Pumpe zum Ventil irgendwie falsch aus...

Ansonsten Regeltechnisch:
Was für eine Genauigkeit brauchst Du?
Ganz einfach wäre z.B. ein Schritt-Regler
Alle 20s die Differenz Soll-Isttemperatur vergleichen und bei 1°C zu hoch 1s Ventil öffnen Richtung Kühler, bei 3°C 2s Ventil öffnen und anders rum.

 

[Plan_B]

PI oder PID Regler, der im fixen Zeitraster Soll und Isttemperatur vergleicht und einen Stellwert ausgibt. Der Stellwert, passend skaliert ist direkt die Verfahrzeit des stetigen Ventils.
Dabei wird angenommen, aus Richtung Rückkühler ist kälter.

Der Tempfühler T2 wird mit einem Sollwert verglichen um den Venti anzusteuern - um Temperatursprünge zu vermeiden je nach Anlagengrösse drehzahlgesteuert. Spart Energie. So kann man die Temperatur nur um das notwendige Mass absenken für möglichst viel Nutzen in Richtung Heizung, die ich möglicherweise im Werkzeugrücklauf einschleifen würde.

@Holzmichl
Das mit den Positionen sehe ich wie Du, aber wir kennen die hydrauliche Auslegung nicht.

 

[Flash2k1]

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Moin,

das mit dem Schrittregler hört sich gut und einfach an!
Also wenn ich eine bleibende Regelabweichung von 2°C habe ist kein Problem...

Was den Mischer angeht, ist es kein Ventil, welches mit 0-10V bzw. 4-20mA angesteuert wird. Es ist definitiv ein Mischer, der nur "auf" und "zu" gesteuert wird.

Welchen Reglerbaustein kann ich dafür am besten nehmen?

Was die Hydraulik angeht, werde ich versuchen, nächste Woche das Komplette Schema hoch zu laden.

Gruß Thomas

 

[Plan_B]

Welchen Reglerbaustein

Hab ich doch geschrieben: PI oder PID Regler, aufgerufen in Zyklen, die ungefähr der Totzeit vom Mischer bis zum Tempfühler + ~1/2 max Fahrzeit Ventil ebtsprecheb (~30s...120s).
Am Ausgang des Reglers gibt es dann immer einen Stellwert. Den skalierst Du Dir passend und verwendest ihn als Zeitwert für die verfahrzeit des Ventils.

Der PID Regler wäre auch gut auf den Temperatursprung beim Schaltelüfter zu konditionieren.

 

[Flash2k1]

Hi,

habe gerade das komplette Schema skizziert...

@Plan_B

Als ich geantwortet hatte, habe ich Deine Antwort noch nicht gesehen...
Da war nur die von Holzmichl.

Werde nachher mal mit der Softsps probieren..

Danke!

Gruß Thomas

 

[Thomas_v2.1]

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Die Wärmerückgewinnung für deine Heizung würde ich direkt nach deinem "Werkzeug" einbinden, wo die Verluste möglichst gering sind. Um das an das Heizungsystem anzubinden und zu entscheiden ob sich das lohnt, sind ggf. noch weitere Temperaturmessungen notwendig.

Beim Mischer ist die Darstellung nur insoweit nicht richtig, als dass der immer offene Anschluss (AB) üblicherweise an einer Seite des geraden Durchgangs angeordnet ist. Ansonsten kann man es auch dranschreiben (AB, A, B) um es eindeutig zu machen. Eventuell kannst du den Lüfter auch direkt auf T1 regeln lassen, und T2 einsparen. Eventuell in Sequenz regeln, d.h. erst mit dem Mischer regeln, wenn das nicht ausreichend ist, diese Regelung einfrieren, dann Lüfter einschalten und mit der Lüfterdrehzahl regeln.

 

[Flash2k1]

Hallo Thomas,

direkt nach dem Werkzeug ist nicht möglich, da die Leitungen im Betonboden liegen. Der Abgang zum Werkzeug (Mischer ist der AB-Anschluss), hatte ich vergessen dran zu schreiben.

Was das Kühlen betrifft, hatte ich mir gedacht, dass ich über T2 die Tempatur messe, damit ich im Winter zuerst nur die Pumpe für die Rückgewinnung für die Heizung laufen lasse.
Sollte dies nicht ausreichen, wollte ich nur die Pumpe für den Glykol-Kreis laufen und zum Schluss bzw. im Sommer muss dann auch noch der Lüfter auf dem Dach laufen.
Wollte das über eine einstellbare Zeit machen bzw. wollte den Lüfter über einen Vergleicher und eine Hysterese Ein- oder Ausschalten.


Gruß Thomas

 

[Onkel Dagobert]

Mit dem Wärmetauscher im Glykolkreis macht der Temperaturfühl T2 auf jeden Fall Sinn. Aber nicht zur Aktivierung der WRG (Wärmerückgewinnung). Für die WRG wäre die Beckentemperatur und die Puffertemperatur notwendig. Ansonsten könnte das Kühlwasser unter Umständen noch aufgeheizt werden, was in jeder Hinsicht etwas kontraproduktiv wäre. Auf den T2 würde ich in erster Sequenz mit der Glykolkreis-Pumpe (falls stetige Ansteuerung möglich ist), und in zweiter Sequenz mit dem Ventilator regeln. Sinnvoll wäre auch eine Temperaturmessung am Austritt des Freikühlers. Hiermit könnte man die Lüfterleistung entsprechend der Kühlgrenze reduzieren.

Ach ja, am Austritt des WRG-Wärmetauschers, bzw. am Eintritt des Glykol-Wärmetauschers würde ich auch die Temperatur messen. Das wäre für die Freigabe der freien Kühlung eventuell notwendig. Am besten, man misst an den WTs alle Temperaturen.

.. Sollte eigentlich nicht so wirklich kompliziert sein ...

War es bis #8 auch nicht.

 

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... Also ich nehme es zurück, das es nicht so wirklich kompliziert sein wird...

Hatte die ein-oder andere Bedingung nicht im Auge gehabt...

Aber wie war das... Es gibt keine Probleme, sondern nur Herausforderungen...

Werde mich abe erst mal mit dem Regler befassen und der Ansteuerung des Mischers...
Hört sich bei Euch alles ziemlich einfach an. Habe ich noch nie gemacht.

Danke für Eure Hilfe!!!!

Werde mich sicher noch mal melden.

Gruß Thomas

 

[Holzmichl]

Rein theoretisch betrachtet wäre die beste Variante komplett ohne Mischer.
Der gesamte Volumenstrom läuft über den Wärmetauscher zum Glykol-Kreis.
Wenn die Temperatur T1 niedrig ist, ist die Umwälzpumpe im Glykol-Kreis abgeschaltet.
Bei steigendem T1 (T2 müsste auf der Glykol-Seite sitzen) schaltet sich die Umwälzpumpe ein und der Kühlerlüfter wird für T2-Solltemp über PID geregelt mittels FU.

Ein 3-Wege-Mischer hat hydraulisch immer den gleichen Durchfluss an der Pumpe.
Sollte der Wärmetauscher zum Glykol nicht auf den vollen Durchfluss der Pumpe ausgelegt sein, darfst Du nicht über eine maximale Schwelle öffnen, da bei 100%-Öffnung auch 100% des Durchflusses über den Wärmetauscher geht.

Beziehungsweise die Funktions des Mischers nur als sekundäre Regelgröße, die für die Feinjustierung nötig wäre. In deinem Fall aber eher als "Schwarz/Weiß-Schaltung" für komplett ohne Glykol-Kreis oder mit.

 

[Onkel Dagobert]

Rein praktisch betrachtet müsste in den Glykolkreis sogar noch ein weiterer Mischer, um die Austrittstemperatur auf der Wasserseite frostfrei zu halten, bzw. zu regeln.

 

[Holzmichl]

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Meine Variante wäre ohne bauliche Änderung gewesen.
Aber @Onkel Dagobert hat recht.
In der aktuellen Position ist der Mischer eigentlich "überflüssig" und der Bypass müsste im Glykol-Kreis nur für den Kühler gelten.

 

[Flash2k1]

Hi zusammen,

ich habe heute mit dem FB59 gespielt...
Ich denke, damit sollte die Mischeransteuerung zu machen sein.

@Holzmichl
Die Variante ohne Mischer ist eine absolut gute Idee!!!
Habe aber in dem Schaltschrank für einen FU keinen Platz, daher wollte ich den Lüfter über einen Software 2-Punkt Regler steuern.

@Onkel Dagobert
Dann werde ich noch einen Temeratursensor in den Glykolkreis setzen (was vom Freikühler kommt) und bei einer Temparatur von +4°C die Pumpe und den Ventilator abschalten. Dann sollte die "Wasserseite" frostfrei bleiben.

Gruß Thomas

 

[Plan_B]

bei einer Temparatur von +4°C die Pumpe und den Ventilator abschalten.

Versteh ich nicht. Willst Du im Winter ohne Freikühler? Bei Kühlbedarf um 50°C im Primärkreis is so bisserl Frost egal. Die Pumpe und der Venti würden ja erst angehen, wenn die Primärpumpe läuft und weiterer Kühlbedarf anliegt.
Der Volumenstrom im Glykolkreis liegt unter den Bedingungen ohnehin deutlich unter dem des Sommers.

 

[Flash2k1]

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Moin,

hatte die Bedenken, wie Onkel Dagobert schon schrieb, dass ggf. dem Wärmetauscher was passiert, wenn ich auf der Glykol-Seite im Winter unter 0°C komme, was nun mal möglich ist, dass das Wasser auf der Primärseite friert, wenn der Mischer komplett zu ist bzw. wenn am Wochenende die Anlagen abgestellt werden und keine Zirkulation stattfindet.

Gruß Thomas

 

[Holzmichl]

Moin Thomas,

ich hab so einen Fall schon mal umgesetzt.
War allerdings ein Prozesskühler als Freikühler mit WT+Glykol in der 2MW-Klasse.

Hier hab ich das beste Ergebnis (Regelung und energetisch) bekommen mit Regelung von Pumpe und Lüftern.
Pumpe mit PID auf Differenztemperatur im Glykol vor und nach WT.
Lüfter für die Regelung der Temperatur im Glykol-Kreis.

Der Prozess hat per PID die Solltemperatur im Glykol-Kreis vorgegeben. Der Lüfter hat per PID die Solltemperatur WT-Sekundärseitig geregelt.

Ein einfaches Ein/Aus des Ventilators sehe ich eher als kontraproduktiv, da mit Schwankungen verbunden.
Zumindest 2- oder 3-stufig sollte der Ventilator sein...

 

[Flash2k1]

Hi,

das ist auf jeden Fall schon mal gut zu wissen, dass Du schon mal so ein Projekt gemacht hast
Im Moment wird gerade wieder die Hydraulik diskutiert...

Ich könnte immer wahnsinnig werden, wenn man einen Schema bekommt, man macht sich Gedanken bzw. man Diskutiert über eine mögliche Lösung und auf einmal wird wieder alles über den Haufen geschmissen.

Am Freitag haben wir das nächste Gespräch zu dem Thema. Ich bin mal gespannt, was für Vorschläge bis dahin rausgekommen sind...

Werde mich auf jeden Fall wieder melden...

Vielen Dank schon mal an all Eure Ideen und Tipps...!!!!


Gruß Thomas