TIA Temperaturregelung Industrie-Fritteuse

[Rynem]

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Hallo liebe Forenmitglieder,

ich habe folgendes Problem:

- Wir sind ein Lebensmittelverarbeitendes Unternehmen welches Fleischerzeugnisse herstellt. Wir haben hier eine große Industriefritteuse die mit Thermalöl aus einer TNV Anlage beheizt wird. In die Fritteuse kommt Speiseöl hinein welches dann durch das Thermalöl beheizt wird (das Thermalöl fließt durch Heizplatten). Vor ein paar Monaten hat (bevor ich hier war) ein externes Unternehmen die komplette Steuerung (VPS) durch eine 1511er ersetzt.


Wie funktioniert nun in der Theorie die Temperaturregelung: Wir legen über das HMI ein Rezept mit Durchlaufzeiten und Temperatur an.
Beispiel 195°C und 50 Sekunden Durchlaufzeit. Die Inline-Pumpe pumpt das Thermalöl in die Heizplatten der Durchfluss wird über ein Regelventil geregelt und meine Regelgröße ist EIN Pt100 (diese Misst die Temperatur des Speiseöls!) etwa in der Mitte der Fritteuse (länge ca. 10m). Die einzige Störgröße ist natürlich dann das Produkt welches durch die Fritteuse läuft (Temperaturen zwischen -3 und 0°C).

Nun zu unserem Problem: Die Regelung der Fritteuse funktioniert natürlich so nicht richtig. Wir heizen die Fritteuse auf 195°C. Die Anlage heizt natürlich auf aber temperiert dann zu hoch (nicht immer). Läuft natürlich dann das Produkt durch habe ich einen Temperaturverlust von 10°C locker.

Ich weiß jetzt kommen so Antworten wie: Ja wie sieht das Programm aus oder ruf den Programmierer an. Auf die CPU komme ich nicht drauf und der Programmierer hat keine Zeit und ist auch nicht im Lande.

vielleicht kann mir jemand trotzdem helfen.


Vielen Dank erstmal im voraus!


Grüße

 

[Blockmove]

Ich weiß jetzt kommen so Antworten wie: Ja wie sieht das Programm aus oder ruf den Programmierer an. Auf die CPU komme ich nicht drauf und der Programmierer hat keine Zeit und ist auch nicht im Lande.

Du kommst nicht auf die CPU und weißt nicht was in der Software steckt ... Ok.
Wie soll man dir helfen?
Gibt es ein Panel, über das man die Regelparameter ändern kann?
Also z.B. den P-, I- oder D-Anteil des Reglers?

 

[021aet04]

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Was ist deine Frage?

Wie du die Regelung optimieren kannst?

MfG Hannes

 

[UDP]

Ist der Programmierer der einzige in seiner Firma? Soll die Firma einen Vertreter schicken oder euch das Projekt inklusive Passwörtern (sofern die CPU Passwort geschützt ist) zur Verfügung stellen.

 

[DeltaMikeAir]

Soll die Firma einen Vertreter schicken oder euch das Projekt inklusive Passwörtern (sofern die CPU Passwort geschützt ist) zur Verfügung stellen.

Wobei man da auch gut aufpassen sollte was man da macht. Ich habe schon mal eine Industriefriteuse ( 2x6m ) in einer Großbäckerei brennen sehen
( Schütz von einem Heizstab verklebt ). Wenigstens hat die Löschanlage in der Absaugung damals nicht ausgelöst da schnell reagiert wurde per Löschdecken

 

[021aet04]

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Heizung mit einem Schütz schalten ist sowieso nicht ganz optimal.

Wir verwenden nur mehr SSR für Heizungen.

Aktuell bin ich gerade am planen einer Fettanlage (Umbau). Dort wurden Quecksilberschütze verwendet.
Über die Jahre sind die kaputt gegangen und durch Schütze ersetzt.
Die Anlage ist einmal abgebrannt (sogar die temperaturfesten Leitungen sind kaputt gegangen und die Litzen waren ohne Isolierung und die Farbe der Anlage war danach schwarz und nicht mehr grün, keine Ahnung wie heiß die Anlage geworden ist), ein zweites Mal ist sie fast abgebrannt.

Das hat aber nichts mit dem Thema zu tun, Sorry für etwas Offtopic.

MfG Hannes

 

[Onkel Dagobert]

Was mir dazu einfällt wäre, die Störgröße "Durchlauf" auf den Regler auf zu schalten. Im einfachsten Fall initialisiert man den I-Anteil des Stellgrades beim Start des Durchlaufs auf einen bestimmten Wert, bzw. hebt diesen um einen bestimmten Wert an. Dieser kann idealerweise abhängig sein von der Masse und von der Temperatur des Frittiergutes. Dadurch wird der zu erwartende Temperaturabfall ausgeglichen, noch bevor er gemessen wird.

Eine zweite Maßnahme zur Verbesserung der Regelgüte könnte eine Kaskadenregelung sein (Behälter/Rücklauf). Das Regelventil ist ein Durchgangsventil?

 

[Blockmove]

Im einfachsten Fall initialisiert man den I-Anteil des Stellgrades beim Start des Durchlaufs auf einen bestimmten Wert, bzw. hebt diesen um einen bestimmten Wert an. ... Dadurch wird der zu erwartende Temperaturabfall ausgeglichen, noch bevor er gemessen wird.

Gute Idee ... Hier lernt man nie aus

 

[Rynem]

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Erst einmal vielen Dank für die große Resonanz.

Wir lassen jetzt mal die Möglichkeit des Programmierers und der Firma außen vor, ich selbst möchte es wissen. Ich weiß das ist schwierig für euch ohne Programm etc.

Mir geht es eigentlich um einen Tipp so wie Onkel Dagobert mir den gegeben hat. Jetzt muss ich überlegen, wie ich das umsetze. Ich hatte im Zuge meiner Meisterausbildung zwar Regelungstechnik, muss aber gestehen das es für mich eher Rätseltechnik ist.

Aber deswegen bin ich ja hier um auf die Richtige spur zu kommen.. Ich habe mich in den letzten Tagen etwas mit der Thematik mehr beschäftigt und mir gefällt das Konzept der Kaskadenregelung. Ich denke wenn ich die Messgrößen "Thermalöl", "Heizplatte" und "Speiseöl" habe und die Regler in Master-Slave-Schaltung betreibe, sollte das ganze deutlich besser funktionieren oder? Das einzige was noch fehlt ist die Störgröße "Produkt" welches ja kalt in die Fritteuse läuft. Da kam der Vorschlag von Onkel mit Initialisieren des I-Anteils, kannst du mir das bitte etwas deutlicher machen?


Viele Grüße und vielen Dank im Voraus

 

[Gerhard Bäurle]

... und ich verliere gerade das letzte Bit an Vertrauen, was ich in Sachen Lebensmittelindustrie bislang noch hatte.

 

[Rynem]

@Gerhard - ach das ist schon lange weg . Aber was genau meinst du?

 

[Eckenhart]

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Was mir noch nicht ganz klar ist, wie du das umsetzen willst ohne Programm?
Oder hast du die Möglichkeit mit HMI? Wobei da wenn überhaupt nur P,I,D Anteile verstellbar sind.

Externer Regler? Bitte nicht.

 

[Blockmove]

Mir geht es eigentlich um einen Tipp so wie Onkel Dagobert mir den gegeben hat. Jetzt muss ich überlegen, wie ich das umsetze. Ich hatte im Zuge meiner Meisterausbildung zwar Regelungstechnik, muss aber gestehen das es für mich eher Rätseltechnik ist.

Aber deswegen bin ich ja hier um auf die Richtige spur zu kommen.. Ich habe mich in den letzten Tagen etwas mit der Thematik mehr beschäftigt und mir gefällt das Konzept der Kaskadenregelung. Ich denke wenn ich die Messgrößen "Thermalöl", "Heizplatte" und "Speiseöl" habe und die Regler in Master-Slave-Schaltung betreibe, sollte das ganze deutlich besser funktionieren oder? Das einzige was noch fehlt ist die Störgröße "Produkt" welches ja kalt in die Fritteuse läuft. Da kam der Vorschlag von Onkel mit Initialisieren des I-Anteils, kannst du mir das bitte etwas deutlicher machen?


Viele Grüße und vielen Dank im Voraus

Also wenn Regelungstechnik für dich Rätseltechnik ist, dann solltest du die Finger weglassen von Kaskaden.
Zumal das hier sehr wahrscheinlich absolut nicht notwendig ist.

Der Vorschlag von Dagobert ist eine gute Idee und die Umsetzung ist simpel (wenn man denn das Programm hat und auf die Steuerung kommt).

Der PID-Regler passt bei jedem Aufruf den P, I, und D-Anteil an.
I-Anteil ist ja abhängig von den vorherigen Aufrufen (schau mal in deinen Meister-Unterlagen)
Wenn du vor dem Produkt-Einlauf den I-Anteil - auf Deutsch gesagt - bescheisst, dann fährt der Regler die Leistung hoch.
Einfach den entsprechenden Wert im Regler-DB auslesen und einmalig einen Offset draufaddieren

 

[Onkel Dagobert]

.. Da kam der Vorschlag von Onkel mit Initialisieren des I-Anteils, kannst du mir das bitte etwas deutlicher machen? ..

Im Grunde genommen gibst du in dem Moment in dem der Durchlauf startet einen kräftigen Schub an Leistung. Das ist in etwa so, als wenn du den Gashahn aufdrehst und der Regler übernimmt dann mit dieser angehobenen Leistung wieder die stetige Regelung. Ohne diesen Schub würde der Regler ganz langsam von unten anfangen, die Leistung zu erhöhen. Und das auch erst dann, wenn er den Temperaturfall erkennt.

Aber wenn du auf die CPU nicht drauf kommst, kannst du es so wie so vergessen.
Bedenke auch, dass der Errichter sehr wahrscheinlich noch in der Gewährleistung ist.

 

[Rynem]

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@Eckenhart - ich will es gar nicht umsetzen . Ich denke das in naher Zukunft der Programmierer das Problem schon beheben wird (oder auch nicht?). Versteht mich nicht falsch, ich will nichts dazwischen pfuschen oder sonstiges. Ich möchte es nur mehr verstehen. Der Hintergrund ist das ich vorher als Errichter von Anlagen (Futterwerke, Hafermühlen, Kaffeewerke) tätig war (Automatisierung und Prozessleittechnik). Jetzt sitze ich auf der anderen Seite des Stuhls (Instandhaltung und Betreiber).


Ich habe mich daher, gerade weil es auch eine andere Branche ist in der ich jetzt arbeite, nie für Regelungstechnik in ihrer tiefen Theorie interessiert, klar wir haben es in der Meisterschule damals behandelt und auch programmiert aber ihr wisst ja selber wie tief man da in die Materie geht

@Blockmove - und die Idee mit einem Offset hatte ich nämlich auch schon im Kopf gehabt, habe nur leider die Erklärung von Dagobert nicht richtig verstanden, deswegen die Nachfrage.


Das Problem was ich nur beim besagten Offset sehe ist, wir haben nicht immer das Gleiche Produkt und auch nicht immer dieselben Temperaturen. Das Produkt variiert dann in der Größe und auch dann in der Temperaturveränderung. Ich hatte daran gedacht das der Programmierer (wenn er mal dann da ist) einen Benutzer anlegt wo man den P,I ggf. D Anteil eventuell verstellen kann eben halt nur für einen Benutzer (Meisterebene) o.ä. Dann könnte man beim Anlauf eines neuen Produktes sich langsam an die richtige Einstellung rantasten und diese dann in der Rezeptur an der HMI hinterlegen so das der Schichtleiter dann nur noch die Rezeptur auswählt und in die CPU lädt. So viele verschiedene Produkte haben wir nun auch nicht.


ganz kurz noch am Rande erwähnt: Die Anlage selber ist ca 20 Jahre alt. An der Anlage wurde für die Steuerung ein Retrofitting durchgeführt (nicht von Hersteller).

vielen Dank für die Antworte

Viele Grüße

 

[Blockmove]

Nochmal zum klarstellen:
Dagobert Vorschlag ändert nichts an den Regelparametern. Er manipuliert den INTERNEN I-Anteil des Reglers.
Du hast beschrieben, dass wenn das Produkt in die Friteuse kommt, die Temperatur erst in den Keller geht und sich dann erst langsam wieder anpasst. Dieses Verhalten kann man mit einem I-Regler verbessern.
Und da setzt Dagoberts Vorschlag noch einen drauf.
Er sagt dem Regler sozusagen, dass das Produkt bereits in der Friteuse sei.

 

[s_kraut]

Wir wissen wenig über den Regler, haben keine Einstellmöglichkeiten und wir können nichts am System ändern. Das klingt wie solche Probleme die nicht vernünftig lösbar sind.

Also lass den Retrofitter-Helden nochmal antanzen und er soll bitte da bleiben bis sein System abnahmefähig ist.

Davor kann man in der Zwischenzeit z.B. mit den Störgrößen spielen:
1. Aufgabematerial: wenn das Fett zu heiss wird, mehr Frikadellen rein....oder kältere Frikadellen rein...oder größere.
2. Vorlauftemperatur: vielleicht kann man die Vorlauftemperatur runter nehmen oder die Menge an Thermoöl androsseln, dann schwingt es nicht mehr über.

 

[Rynem]

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Also nochmal… auch für dich s_kraut .. es geht mir in diesem Beitrag nicht darum das ich mich heute auf den Weg zur Fritteuse mache und anfange rumzuspielen.

Ich möchte mich selber in der Theorie etwas damit befassen und da dies gerade ein aktuelles Problem aus der Praxis ist habe ich auch dieses Beispiel herangezogen…

und zu deinen Vorschlägen:

- mehr Frikadellen rein, schön wärs macht aber die vormaschine nicht mit da schon die maximale Taktzeit ausgereizt ist. Größere und kältere Frikadellen .. naja kälter wäre schlechter da der Temperaturabfall zu hoch wäre mal abgesehen davon das es unpraktikabel ist. Größere auch nicht wir müssen ja nach Produktspezifikation des Kunden arbeiten …

Der Zulauf des Thermalöls wird ja bereits schon mittels eines Regelventils geregelt. Die Vorlauftemperatur an der TNV muss so bleiben da wir ja noch paar andere Maschinen haben die damit versorgt werden

aber danke für deine Vorschläge.

@Blockmove - ich habe das schon verstanden. Ich sprach auch unmissverständlich vom I Anteil des Reglers oder nicht? Was verstehst du unter Regelparameter und INTERNEN I Anteil? Für mich gibt es beim Regler nur eine I Anteil. Klär mich bitte auf


vielen Dank und viele Grüße

 

[JSEngineering]

Moin,

mal eine Idee in den Raum geworfen, wie man eventuell (!) das Problem der variierenden Temperatur und der variierenden Größe umgehen könnte.
Kann man nicht im Zulauf per Kamera die Temperatur und die Größe / den Massenzufluß des Produktes messen, um so die Menge der "kalten Masse" herauszubekommen? Dann könnte man entweder darüber den Regler "bescheißen" oder aber - je nachdem wie lang der Zulauf ist - die Solltemperatur schonmal anpassen.

Gruß
Jens

 

[s_kraut]

Also nochmal… auch für dich s_kraut .. es geht mir in diesem Beitrag nicht darum das ich mich heute auf den Weg zur Fritteuse mache und anfange rumzuspielen.

Schade, das wäre jetzt nett gewesen....Freitag und remote fritieren

Ich möchte mich selber in der Theorie etwas damit befassen und da dies gerade ein aktuelles Problem aus der Praxis ist habe ich auch dieses Beispiel herangezogen…

und zu deinen Vorschlägen:

- mehr Frikadellen rein, schön wärs macht aber die vormaschine nicht mit da schon die maximale Taktzeit ausgereizt ist. Größere und kältere Frikadellen .. naja kälter wäre schlechter da der Temperaturabfall zu hoch wäre mal abgesehen davon das es unpraktikabel ist. Größere auch nicht wir müssen ja nach Produktspezifikation des Kunden arbeiten …

Der Zulauf des Thermalöls wird ja bereits schon mittels eines Regelventils geregelt. Die Vorlauftemperatur an der TNV muss so bleiben da wir ja noch paar andere Maschinen haben die damit versorgt werden

aber danke für deine Vorschläge.

Vorschläge gibts gratis.

@Blockmove - ich habe das schon verstanden. Ich sprach auch unmissverständlich vom I Anteil des Reglers oder nicht? Was verstehst du unter Regelparameter und INTERNEN I Anteil? Für mich gibt es beim Regler nur eine I Anteil. Klär mich bitte auf


vielen Dank und viele Grüße

Guck mal wir wissen jetzt immerhin mehr um den Rahmen.
- die Thermo-Öl-Temperatur ist vorgegeben
- die Soll-Temperatur des Frittieröl ist vorgegeben
- der Temperaturaustrag durch Produkt ist eingeprägt und variiert
- das Einzige was du in der Hand hast zum Regeln ist das Stellventil.

Also zwei Vorschläge:
-PID-Regler (der D-Anteil wird am Schluss eingestellt und hilft dir Überschwingen zu vermeiden)
-Fuzzy-Controller

@Dagobert: Regler-initialisieren mit Startwert kann man auch machen, macht es aber für mich komplizierter als nötig