1 Regler mit mehreren Aktoren

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Mekkii

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Hallo zusammen,

Ich befasse mich gerade mit folgender Aufgabenstellung:

Ich möchte eine Gesamtmenge an Luft auf 4 Zweige aufteilen. Jeder Zweig hat eine eigene Regelklappe. Gemessen wird aber nur die Gesamtmenge. Dafür wird auch ein Sollwert vorgegeben.

Die Aufteilung der Gesamtmenge auf die 4 Zweige erfolgt nach einem bestimmten Schlüssel, d.h. nicht alle Zweige bekommen gleich viel Menge. Erschwerend kommt hinzu, dass die Kennlinie der Klappen nicht linear ist.

Wie würdet ihr das umsetzen?

Freue mich auf eure Ideen.
 
Mekkii schrieb:
Die Aufteilung der Gesamtmenge auf die 4 Zweige erfolgt nach einem bestimmten Schlüssel, d.h. nicht alle Zweige bekommen gleich viel Menge. Erschwerend kommt hinzu, dass die Kennlinie der Klappen nicht linear ist.
Wie würdet ihr das umsetzen?

Freue mich auf eure Ideen.
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Das ist genau das Problem beim Programmieren, der Rest ist dann in der Regel Handwerk.

Entweder schaffst Du es, den Schlüssel mathematisch auszudrücken, kennst auch ggf. Abhängigkeiten vom Gesamtdurchfluss, Temperatur, Feuchte und wer weiss noch was, oder Du musst mit genügend hoher Auflösung das System von Hand durchfahren, Einzelkanäle messen, Tabellen anlegen und dann versuchen, es mathematisch angenähert auszudrücken.

Was das Software Programm macht, musst Du ihm vorgeben, die Lüfterklappe ist dumm, der Stellantrieb kennt auch nur Volt und Ampere, und die SPS versteht auch nur Strom ohne erstmal Verständnis vom Lüfterproblem.

Wenn gar keine Vorstellung von der Problematik vorhanden ist, auch Software erstellen ist ein Beruf.
 
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Hallo RobiHerb,

Danke für deine Antwort. Ich bin nicht auf der Suche nach dem fertigen Programm, sondern eher nach dem richtigen Konzept.

Den Aufteilungsschlüssel kenne ich bzw. den werde ich vorgeben. Aber einfach den Ausgang des Gesamtmengenreglers nach dem Schlüssel auf die jeweilige Klappe aufschalten wird mMn nicht funktionieren. Da komme ich mit den Einheiten nicht klar.


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Ich wollte ja auch mehr oder weniger darauf hinweisen, dass man notfalls ziemlich ins Detail gehen muss.

Es ist schon ein Unterschied, ob man Badezimmer und/oder Wohnzimmer im Eigenheim belüften möchte oder diverse Lagerstätten für explosive Gase unter dem kritischen Konzentrationsniveau halten muss.

In der Medizintechnik kommen noch weitere Anforderungen obendrauf und wenn Du gar einen Autobahntunnel vor Dir hast, kommst Du in den Knast, wenn es brennt und die Leute ersticken im Rauch.

Wie oben gesagt, wahrscheinlich im einfacheren Fall ausprobieren, Tabellen anlegen und diese in der Software interpolierend nachfahren.
 
Das ist schon verstanden - in der Praxis ist sowas jedoch Murks (somit dürfte das keine reale Anlage sein).

Jede Klappe, die öffnet/schliesst, verändert die Druckverhältnisse der Einzelstränge (u. zueinander) - dies müsstest Du in der Anlagencharakteristik ebenfalls beachten.
 
Druck wird über einen separaten regler + aktor geregelt. Es ist keine hohe regelgüte gefordert.


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Du kannst ja einen Linearisierungsbaustein schreiben (oder nehmen, ja nach System) der Dein y-Signal vom Regler anpasst. Also quasi eine lineare Interpolation einer Kennlinie (all) Deinen Klappen vorschalten. Diese Kennlinie zu ermittteln ist vermutlich auch nicht allzu schwer (3 Klappen zu, eine Klappe "durchfahren").

Beispiel: 6 Wertepaare
x1 0
y1 0
x2 20
y2 25
x3 40
y3 50
x4 60
y4 70
x5 80
y5 80
x6 100
y6 95

zB Ausgang bei y=50%: 60% auf die Klappe.
 
Das hört sich irgendwie stark nach der Belüftung von mehreren Belebungsbecken an, ist das so?
Dort wird aber üblicherweise nicht der Luftdurchfluss geregelt, sondern der Sauerstoffwert in einem Becken. Das Problem existiert dort aber auch, es gibt da die Möglichkeit die einzelnen Soll- und Istwerte so zu verrechnen, dass die einzelnen Beckenschieber nur eine Verhältnisregelung machen.
 
Nicht ganz. Es geht um einen Verbrennungsprozess.

Mein Ansatz bisher:

Ein Regler, der die Gesamtmenge regelt. Der Ausgang des Reglers anhand des Aufteilungschlüssels wird jeweils einem Stellungsregler je Zweig als Eingang geschalten. Dazwischen die Umrechnung von Anteil Menge auf die entsprechende Klappenstellung.

Als Bsp für einen Zweig:

Gesamtreglerausgang = 50% davon 30% auf Zweig 1 = 15% der Gesamtmenge auf Zweig 1. Dies entspricht anhand der Kennlinie einer Stellung von 10%. Das gebe ich als Sollwert dem Stellungsregler der Regelklappe.

Mein Problem bei dem Ganzen:
Wie stelle ich sicher, dass der Gesamtmengenregler noch genug Reserve hat, damit ich die Klappen ggf. noch weiter auffahren kann, falls die so errechnete Klappenstellung nicht 100%ig stimmt.

Mir schwebt eine Art Kaskade vor. Die Stellungsregler bekommen eine errechnete Klappenstellung als Vorsteuerung und der Gesamtmengenregler kann diese im Bereich +\- 50% (???) vertrimmen.




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Sorry für die späte Antwort.

So sieht mein System aus. 1 zuführende Leitung mit Messung der Gesamtmenge, 4 Abzweige mit jeweils einer Regelklappe.

c8ae5cb2c9b8ca1211d15cdbb6832a37.jpg


Jetzt wollte ich die Gesamtmenge, welche gemessen wird über die 4 Regelklappen ausregeln. Für die 4 Abzweige gibt es einen fix definierten Aufteilungsschlüssel.

Ursprünglich wollte ich den Gesamtmengenregler auf alle Klappen wirken lassen. Da habe ich mich aber mit der Wertigkeit des Reglerausgangs verzettelt.

Mittlerweile würde ich den Reglerausgang [0...100%] nur auf eine Klappe wirken lassen (grün) und den anderen Klappen die Stellung in Abhängigkeit des Aufteilungsschlüssels (Fkt) und der aktuellen Stellung der "geregelten" Klappe zuteilen (gelb).

Die Auswahl der "geregelten" Klappe hängt vom Aufteilungsschlüssel ab. Der Abzweig mit dem größten Anteil der Gesamtmenge wird geregelt.

e21b72af812515f46a2dd46a8d3bd6fb.jpg


Ich denke das würde so ganz gut funktionieren. Was denkt ihr?








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Dein Regler gibt ein y Signal aus und regelt die Gesamtmenge.
Du willst ja, soweit ich verstanden habe, die Mengen bei allen 4 Klappen gleichgroß haben.

D.h. Dein Regler regelt die Menge, die Stellwertanpassung über die Kennlinie macht, dass die Volumenströme bei allen Klappen gleich sind.

Die Stellwertanpassung ermittelst Du, dass Du für jede einzelne Klappe eine Kennlinie aufnimmst- y 0/10/20/30.../100%.

Natürlich wird das durch spezielle Strömungsverhältnisse noch verändert im Betrieb.... aber so kommst Du der Wahrheit sehr nahe.
 
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Du wirst eine annähernd genaue Verteilung der Luftmengen auf diese Art und Weise mit einfachen Klappen niemals hin bekommen. Für die Luftmengen ist nicht nur die Klappenstellung maßgebend, sondern auch der Druck vor und nach der Klappe. Diese Drücke sind, soweit man es aus deiner Skizze ableiten kann, schon vor den vier Klappen sehr verschieden. Ein vernünftiges Ergebnis kannst du m.E. nur erzielen, in dem du den Vordruck konstant hältst und die vier Volumenströme einzeln regelst. Wenn die Luftverteilung nach den Klappen einigermaßen stabil bzw. gleichbleibend ist, könnte man mit etwas Mühe die Luftmengen für verschiedene Szenarien einmessen und als Wertepaare abspeichern. Mir wäre das allerdings viel zu aufwändig und zu unzuverlässig. Kleinste Veränderungen machen die ganze Kennlinienaufnahme zunichte (und niemand merkst es). Das ewige Nachmessen beginnt. Variabel mit den Einstellungen bist du damit auch nicht.

Eine "ungefähre Luftverteilung" wäre mit den Klappen sicherlich möglich. Falls das ausreichen sollte, würde ich an deiner Stelle die Sache nicht unnötig verkomplizieren.
 
borromeus schrieb:
Dein Regler gibt ein y Signal aus und regelt die Gesamtmenge.
Du willst ja, soweit ich verstanden habe, die Mengen bei allen 4 Klappen gleichgroß haben.

D.h. Dein Regler regelt die Menge, die Stellwertanpassung über die Kennlinie macht, dass die Volumenströme bei allen Klappen gleich sind.

Die Stellwertanpassung ermittelst Du, dass Du für jede einzelne Klappe eine Kennlinie aufnimmst- y 0/10/20/30.../100%.

Natürlich wird das durch spezielle Strömungsverhältnisse noch verändert im Betrieb.... aber so kommst Du der Wahrheit sehr nahe.
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Nein, jeder Zweig sollte eine unterschiedliche (lastfallabhängige) Zuteilung der Gesamtmenge.

Im Prinzip ist die Gesamtmenge die zu regelnde Grösse. Die unterschiedliche Aufteilung erfolgt anhand eines vordefinierten Schlüssels.

ZB
Zweig 1 - 25%
Zweig 2 - 30%
Zweig 3 - 35%
Zweig 4 - 10%

Die Klappen und Zweige sind ident. Der Vordruck wird über einen Ventilator konstant gehalten.




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Auch egal, wenn Du von jedem Zweig eine Kennlinie hast weisst Du ja welche Klappenstellung welche Menge bezogen auf 100% durchlässt- nochmals: das ist eine Optimierung, ohne, dass das exakt funktionieren wird, weil eben die Strömungsverhältnisse und Druckabfälle von Bedeutung sind.

Wenn es wichtig ist, dass es genau ist, brauchst Du eben 4 Mengenmessungen.
 

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