Temperaturregelung mit bescheidenem Verhalten ...

[martin1988]

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Hallo zusammen,

mal wieder würd ich gern euer geballtes Wissen nutzen!

In meinem letzten Projekt hab ich eine Regelung offen gelassen über die ich schon viel diskutiert habe aber nie eine 100%ig funktionierende Lösung gefunden habe ...

Es geht sich um eine Behälter-Vorwärmung.
Der Behälter kann zu jeder Zeit unterschiedlich gefüllt sein (dient dem Ausgleich von Wasserverlusten in einem Fernwärmenetz) und muss im optimalfall Konstant bei 102° gehalten werden.
Das Volumen was temperiert werden muss schwankt zwischen 3 und 15m³.

Bisher verwende ich einen FB58 und benutze den als PI-Regler.
Das verhalten was sich zZ einstellt ist immer ein ziemliches überschwingen da das Volumen ja erstmal temperiert werden muss.
(Regelung startet, Ventil ist bei Sollwertsprung um ca 20° nach ca 8min 100% geöffnet. Nach weiteren ca 8min erreicht der Behälter die Solltemperatur, Ventil beginnt zu schliessen aber die Temperatur geht natürlich noch weiter hoch weil das Volumen in der Heizspirale ja auch noch auskühlen muss ...)

Meine Frage ist jetzt (bin mit dem FB58 nicht sooo sehr bewandert aber hab schon viel mit Tt oder Tn rumprobiert - ohne Erfolg) ob man dem Regler, sobald man erkennt das man z.B. 4° unter sollwert ist, eine Umkehrfunktion einleiten kann damit er schonmal anfängt zu schliessen und dann erstmal bisschen wartet und FEIN nachregelt oder wie auch immer ... Ich weiß mir da leider langsam nicht mehr so wirklich zu helfen!

Sofern jemand einen anderen Ansatz weiß mti dem ich das hinbekommen kann bin ich gerne bereit das auszuprobieren!

Ansonsten schon mal vielen Dank für jede Antwort/Hilfe!

Regelnde SPS ist eine 414H.

Grüße,
Martin

 

[tnt369]

probiers mal mit hohem p-anteil und sehr langsamen i-anteil

 

[Rumpel25]

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Mal vorab eine Frage.
hast du zufällig eine Regelstreckenanalyse einmal durchgeführt? Also hast du Informationen über Verstärkung,Totzeit oder Verzugszeit der Regelstrecke?
Das Problem klingt für mich nach in einer unglücklichen Kombination aus Regelparameter und Regelstrecke. Aber das kann man alles "hinbekommen".

 

[Onkel Dagobert]

Eine Kaskadenregelung (Behältertemperatur/Vorlauftemperatur) würde in diesem Fall wahre Wunder bewirken. Alles was du zusätzlich benötigst, ist ein Vorlauffühler.

Gruß, Onkel

 

[martin1988]

Eine Kaskadenregelung (Behältertemperatur/Vorlauftemperatur) würde in diesem Fall wahre Wunder bewirken. Alles was du zusätzlich benötigst, ist ein Vorlauffühler.

Gruß, Onkel

Welchen ich leider nicht habe ... die Heizung wird direkt aus dem Vorlauf des Fernwärmenetzes bedient - sprich Temperatur >=100°C

Werd morgen mal den P-Anteil (zZ 1.5) mal ein wenig hochschrauben und Ti (zZ 60s) auch noch mal ein wenig erhöhen (die Werte hab ich aus einer ähnlichen Regelung (andere Behältergröße) übernommen und liefern bisher auch die geringste überschwingung)

Eine Analyse hab ich schon mal durchgeführt ... so grob. Hab dafür auch ein Excel-Sheet mit paar Ausrechungformeln nach CN etc aber das passt auch alles vorne und hinten nicht, besonders weil der FB41 scheinbar nicht drauf reagiert ob man dem ne Totzeit in den IDB schreibt oder nicht ...

 

[Onkel Dagobert]

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Welchen ich leider nicht habe ... die Heizung wird direkt aus dem Vorlauf des Fernwärmenetzes bedient - sprich Temperatur >=100°C...

Dampf oder Wasser, Durchgangsventil oder Mischer? Vielleicht kannst du auch die Rücklauftemperatur als unterlagerte Regelgröße verwenden?

 

[martin1988]

Dampf oder Wasser, Durchgangsventil oder Mischer? Vielleicht kannst du auch die Rücklauftemperatur als unterlagerte Regelgröße verwenden?

Heizwasser, Druck > 6bar im Vorlauf.
Ich habe für diesen Zweig des Kreislaufes keinerlei Temperaturindizien, sprich ich kann nicht GENAU sagen welche Ein- bzw. Austrittstemperatur ich aus der Heizschleife habe.
Es ist kein Mischer sondern ein Regelventil ... irgendwie alles bekackt ....

 

[LT Smash]

Auch wenn keine Kaskadenregelung möglich ist, nimm mal eine Sprungantwort vom System auf.
Daraus lässt sich alles weitere leicht ableiten.
Meine Vermutung: Du hast es hier mit einer nicht zu verachtenden Totzeit zu tun.
Dabei wirkt eine Smith Prädiktor wahre Wunder. Aber erst mal die Sprungantwort analysieren...

 

[Rumpel25]

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Auch wenn keine Kaskadenregelung möglich ist, nimm mal eine Sprungantwort vom System auf.
Daraus lässt sich alles weitere leicht ableiten.
Meine Vermutung: Du hast es hier mit einer nicht zu verachtenden Totzeit zu tun.
Dabei wirkt eine Smith Prädiktor wahre Wunder. Aber erst mal die Sprungantwort analysieren...

Ganz genau das vermute ich auch. Daher auch meine Frage bezüglich der Streckenanalyse.

 

[funkdoc]

hallo

meiner meinung gehts hier nicht um totzeiten sondern dein problem ist, dass du variabel von 3000 liter bis 15000 liter aufheizen musst.
das sind erheblich variierende reaktionszeiten die du allein mit einer temperaturregelung sicher aufs grad genau nicht hinbekommst. auch mit einer definierbaren störgrösse nicht.
dir bleibt glaub ich nur, dass du den füllstand des ausgleichbehälters als weitere eingangsgrösse zu deinem regelkreis hinzufügst und somit den proportionalanteil des temperaturreglers damit "regelst" oder zumindest in stufen schaltest.

 

[martin1988]

hallo

meiner meinung gehts hier nicht um totzeiten sondern dein problem ist, dass du variabel von 3000 liter bis 15000 liter aufheizen musst.
das sind erheblich variierende reaktionszeiten die du allein mit einer temperaturregelung sicher aufs grad genau nicht hinbekommst. auch mit einer definierbaren störgrösse nicht.
dir bleibt glaub ich nur, dass du den füllstand des ausgleichbehälters als weitere eingangsgrösse zu deinem regelkreis hinzufügst und somit den proportionalanteil des temperaturreglers damit "regelst" oder zumindest in stufen schaltest.

Genau da liegt der knackpunkt!
Die Sprungantwort hab ich mir schonmal aufgenommen, daher weiß ich auch ca. welches Tn und Tt ich habe! Darauf hat der Werte Herr FB41 allerdings nicht reagiert als ich ihm das in den IDB geschrieben habe.

Das mit ner kaskadierten Regelung hab ich zwar bisher erst einmal gemacht aber das werd ich mal probieren, auch wenn ich glaube das dass nicht wirklich helfen wird ... weil ich will das überschwingen ja möglichst verhindern.

Ansonsten kommt mir grad noch ne Idee:
Sobald ich erkenne das ich ca 5°C unter Sollwert liege sperr ich den Regler, nehme den Stellwert auf 0%, warte Zeit X und geb dann den Regler mit dem alten Sollwert wieder frei.(?!)
Was meint ihr dazu?
( Bedeutet dann zwar für die recht eingeschränkt denkenden Bediener (G/W-Monteure hauptsächlig ...) das die wieder mit ner spezial-Lösung leben müssen aber da hab ich die schon an ein paar gewöhnt bei der drecks Anlage ...)

 

[TimoK]

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hallo

meiner meinung gehts hier nicht um totzeiten sondern dein problem ist, dass du variabel von 3000 liter bis 15000 liter aufheizen musst.
das sind erheblich variierende reaktionszeiten die du allein mit einer temperaturregelung sicher aufs grad genau nicht hinbekommst. auch mit einer definierbaren störgrösse nicht.
dir bleibt glaub ich nur, dass du den füllstand des ausgleichbehälters als weitere eingangsgrösse zu deinem regelkreis hinzufügst und somit den proportionalanteil des temperaturreglers damit "regelst" oder zumindest in stufen schaltest.

Ich sehe das ähnlich und würde auch vorschlagen, mach doch mal eine Streckenanalyse bei Minimum und dann bei Maximum. Je nach Füllstand würde ich dann den P-Anteil proportional in diesem Min-Max-Bereich variabel gestalten. Alternativ könntest du die Temperaturregelung kaskadieren - bis 5 Grad unter Solltemperatur ein hoher P-Anteil, wenn diese Temperatur überschritten wird, dann arbeitest du mit anderen Parametern. Kann funktionieren - muss aber nicht einfach mal probieren!

Gruß
Timo

 

[martin1988]

Da ich im Schnitt um 5-8 Grad überschwingen wenn ich den Regler drauf warten lasse das ich den Sollwert überschreite ist das nicht akzeptabel für mich ... Ich hab leider keine Möglichkeit den Behälter nach dem Überschwingen zu kühlen, jediglich über das Ausküheln des Behälters welches ca. 5°C/24h beträgt ...

Alles be...scheiden ...

Sonst versuch ichs nochmal mit nem tierisch trägen Ti und nem großen Kp ... mal gucken was er dann macht ... ooooder, grad noch nen mehr oder weniger fixer Einfall ... was meint ihr dazu wenn ich einen 2. Temperaturregler, diesmal als normalen CONT_C nehme der ziemlich zügig ist und mir damit den Kp regle und für den 2. Regler den Sollwert ca 1-2°C tiefer ansetze damit ich frühzeitig anfahre das Ventil zu schlissen ... ich glaub das Probier ich mal aus ... mal gucken wie sich das verhält ...

Danke an alle erstmal für die Ideen!

 

[funkdoc]

ähm vergiss diese herumpfuscherei an der integrierzeit, der differenzierzeit und am sollwert...

wenn sich der wasserstand ändert, haut das deine jetzt so schön eingestellten reglerwerte sowieso wieder durcheinander, so dass nix mehr passt, und das schon bei einer geringen füllstandsänderung.

wenn du auf genau 102°C (oder sowas) heizen willst, brauchst du mal den wasserfüllstand, und zwar kontinuierlich! heisst du wirst um eine füllstandsmessung nicht herumkommen.

wenn du das realisiert hast, nimmst du den FB58, welcher ja in step7 der tempregler schlechthin ist und überlegst dir wie du in abhängigkeit des füllstands die fb58 reglerwerte ändern kannst, ohne den sollwert zu verändern...der bleibt fix auf 102°C
...dann versuchst du mal einen ganz normalen P regler, denn du dann mit stufenweise händischen parametrieren auf ideallinie, das heisst auf möglichst geringes schwingen bringst. hast du das geschafft, kannst du zunächst die I-zeit anpassen (erst hier kommt deine sprungantwortanalyse zur hilfe!).

alles andere ist meiner meinung nur zeitverschwendung

grüsse

 

[martin1988]

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Mhh danke für den Ansatz funkdoc!

Hab grad mal ein wenig Zeit investiert und Regle mir nun meinen Kp mit einem zweiten, vorgeschalteten PI-FB41 ... konnte mit grobeinstellungen das überschwingen schon von ca 8°C auf knapp 1,5°C reduzieren ... Kollgen testen das jetzt mal ein paar Tage ... wenn ich Glück hab muss ich nurnoch fein justieren!

Danke trotzdem für alle anregungen! Haben mich auf jedenfall weiter gebracht!