Step 7 Auswahl nach Kurvenfunktion

[Gelöschtes Mitglied 74179]

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Guten Morgen,

ich bin gestern auf ein Problem gestoßen, welches ich ohne Hilfe nicht zu lösen weiß.

Zustand:
Es gibt zwei Wasserpumpen welche über je einen eigenen Frequenzumrichter geregelt werden.
Der Sollwert für die Frequenzumrichter kommt aus einem PI-Regler.

(Im Anhang die Kennlinie der Pumpe als PDF mit farblichen Markierungen)

Aufgabe:
Eine Pumpe läuft dauerhaft, die zweite Pumpe soll in Abhängigkeit zu den aktuellen Ist-Werten ein oder ausgeschaltet werden.

Der Y-Wert der Kennlinie (grün) wird über einen Analogeingang erfasst und als REAL normiert.
Der X-Wert der Kennlinie (blau) wird über einen Analogeingang erfasst und als REAL normiert.
Über ein HMI sollen die Werte für vier Stützpunkte frei wählbar zum eingeben sein (rot).

Ich muss nun wissen wann sich die Ist-Werte (grün&blau) außerhalb vom Normbereich (gelb) befinden damit ich weiß ob ein oder ausgeschaltet werden muss.

Gibt es hierfür eine Formel oder vielleicht sogar einen Baustein von Siemens?

Vielen Dank im Voraus

 

[ducati]

Da Du ja schon KSB anführst, dazu gibt's hier:

https://www.ksb.com/linkableblob/ksb-de/7308-7591/data/Planungshinweise_de-data.pdf

ab Kapitel 5 ein paar Grundlagen.

Irgendwie finde ich die Anforderung komisch... Das ganze ist ein 3-Dimensionales Kennfeld (Q,p,n)

Da Du ja regelst (ich nehme an, auf den Druck?) bewegst Du Dich ja nicht beliebig in dem Kennfeld, sondern nur auf einer Geraden bei dem jeweils eingestellten Drucksollwert. Da kannst Du dann über einfache Vergleicher z.B. über den Volumenstrom die 2. Pumpe freigeben oder sperren...

Wenn Du jetzt variable Sollwerte hast, kannst Du über 2 lineare Funktionen (https://de.wikipedia.org/wiki/Lineare_Funktion) die Einschalt/Ausschaltwerte berechnen.

Da musst Du aber aufpassen, dass die Regelung sauber arbeitet und z.B. nicht schwingt, sonst schaltet das hinunher.

Immer etwas knifflig sowas...

Gruß.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

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Danke auf jeden Fall für das Handbuch von KSB

Die Pumpen befinden sich in einem Heizwasserkreis. Hier regeln wir leider nicht nur den Druck (aber die Idee ist gut).
Vorrangig wird die Vorlauftemperatur geregelt. Übergeordnet dazu wird der Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf geregelt. Zu guter Letzt gibt es noch eine Vorlaufdruckbegrenzung (alles Kundenvorgabe).

Durch die Infos werde ich mich dann mal durchlesen

 

[ducati]

ja ok, jetzt könnte man natürlich über den Sinn, der von Dir in Post #1 beschriebenen Pumpenumschaltung/Freigabe diskutieren.
Stellt sich die Frage, willst/musst Du das über die Pumpenkennlinie machen? Dann erarbeiten wir hier ne Lösung. (die Grenzwerte aus den linearen Kennlinien sollten eigentlich auch mit Druck/Volumenstrom Istwerten funktionieren)
Oder ist Die ne einfachere/bessere Lösung (und die Diskussion darüber) lieber?

Gruß.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

Sagen wir mal so...eine bessere Lösung währe mir am liebsten.
Allerdings ist so leider erst mal die Anforderung vom Kunden und müsste so realisiert werden.

 

[ducati]

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Allerdings ist so leider erst mal die Anforderung vom Kunden und müsste so realisiert werden.

Du erstellst 2 lineare Funktionen, das sind die 2 geraden in Deinem Diagramm. Mit einfachen mathematischen Grundlagen kannst Du m und n aus den 2 vom HMI eingestellten Punkten berechnen.

Die Gleichungen stellst Du nach x um. y ist dann der Druckistwert und x die aktuelle Volumenstromgrenze zum Ein- bzw. Ausschalten...

probier das mal, und stell Deine Ergebnisse hier rein.

Gruß.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

Danke
ich werde es mal ausprobieren und dann das Ergebnis hier einstellen.

 

[Fanta-Er]

wenn ich mir dein diagramm anschaue, ist aufgabe anders zu verstehen.
so wie ich es verstanden habe:
die höhe der eingestellte druck an der pumpe in meterwassersäule.
http://de.wikipedia.org/wiki/Meter_Wassersäule
nun kann an der wasserabnahmestelle (wasserhahn) eine verschieden große abnahme herschen
die menge m³/h ist wasser in einer leitung
pumpe eins darf dauerhaft laufen und einen eigenen freilaufkreis.
anders: die pumpe kann nicht bei einer abnahmemenge von 0 zerstört werden. die höhe=druck kann am freilaufkreis eingestellt werden.
Beidruck X hat sie eine fördermenge von y m³/h.
sollte jetzt bei einer abnahmemenge größer y (bei druck x) sein soll ab einem bestimmten punkt (2.pumpe ein) die frequenz am regler hochgefahren werden (PI Regler) bis der druck knapp unter der fördermenge von pumpe 1 ist.
ist der druck erreicht soll er gehalten werden.
dreht man nun den wasserhahn wieder zu, geht die förderleistung wieder richtung max förderleistung pumpe 1. ab diesen punkt (2.pumpe aus) wird die frequenz von pume 2 wieder runtergefahren (PI Regler).

was hat man davon?
bei spitzenabnahmen, die pumpe eins nicht schaffen kann, fängt pumpe 2 die benötigte leistung ab. im normalbetrieb reicht eine pumpe und pumpe zwei kann aus bleiben (energie sparen)
je nachdem wie schnell dein PI Regler ist, wird man nur wenig druckunterschied in der spitzenlast herschen.

die ein/ausschaltpunkte sind linear (siehe ducati

).
in deinem diagramm sind die startfreuenzen(drehzahlen) mit angegeben. dh. deine regelstrecke ist vom einschltapunkt (druck und fluss abhängig) bei einer startfrequenz (auch linear) bis zum abschaltpunkt (druck und fluss abhängig). die meisten motoren können mittlerweile mit 7x hz betrieben werden und somit kann auch bei ca.93m pumpe 2 den volumenstrom ausgleichen.

denke jetzt dürfte die aufgabe klarer sein.

mfg Fanta

 

[ducati]

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Der Y-Wert der Kennlinie (grün) wird über einen Analogeingang erfasst und als REAL normiert.
Der X-Wert der Kennlinie (blau) wird über einen Analogeingang erfasst und als REAL normiert.
Über ein HMI sollen die Werte für vier Stützpunkte frei wählbar zum eingeben sein (rot).

Ich muss nun wissen wann sich die Ist-Werte (grün&blau) außerhalb vom Normbereich (gelb) befinden damit ich weiß ob ein oder ausgeschaltet werden muss.


Die Pumpen befinden sich in einem Heizwasserkreis. Hier regeln wir leider nicht nur den Druck (aber die Idee ist gut).
Vorrangig wird die Vorlauftemperatur geregelt. Übergeordnet dazu wird der Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf geregelt. Zu guter Letzt gibt es noch eine Vorlaufdruckbegrenzung (alles Kundenvorgabe).

Wie der TE schrieb, ist das keine Druckregelung und es gibt auch keinen Wasserhahn. Es ist ne Heizungs-Doppel-Pumpe.

Die Frequenzen /Drehzahlen würde ich aussen vor lassen, die Aufgabenstellung nach Post #1 ist eindeutig, wenn ich mich links bzw. rechts vom gelben Bereich befinde soll die 2. Pumpe Aus- bzw. eingeschaltet werden, in Abhängigkeit von aktuellem Differenzdruck (Förderhöhe [mWS]) und Volumenstrom.

Ich seh die Aufgabenstellung eindeutig. Ob das ganze sinnvoll ist, steht auf einem anderen Blatt.

Beispiel. Ich befinde mich irgendwo an einem Arbeitspunkt im gelben Bereich. Warum auch immer steigt jetzt der Volumenstrom und fällt der Differenzdruck (weil jemand die Heizkörperventile aufdreht oder sonstwie sich die Rohrnetzkennline verändert. Wenn ich jetzt an irgend einer Stelle rechts den gelben Bereich verlasse, soll die 2. Pumpe eingeschaltet werden, unabhängig ob die erste jetzt schon 50Hz hat oder nicht.

 

[Fanta-Er]

die wasser abnahme mit dem waserhahn ist zur verdeutlichung gewesen. für den druck hat es die gleiche/selbe wirkung. ob ich nun einen wasserhahn aufdrehe und wasser aus einem system nachfördern muss oder ich ein heizsystem habe bei dem der gegendruck durch öffnen von heizreglern gesenkt wird. bei beiden fällt der staudruck. auch ist es egal ob pumpe eins mit freilaufkreis oder mit einer festen frequenz betrieben wird. es kommt auf dem pumpentyp die wirkung ist die gleiche. wenn nur keine regelung erfolgen soll, verstehe ich den fu für den zweiten motor nicht.

Zustand:
Es gibt zwei Wasserpumpen welche über je einen eigenen Frequenzumrichter geregelt werden.
Der Sollwert für die Frequenzumrichter kommt aus einem PI-Regler.

auch wäre dann der PI-Regler sinnlos.
und keiner gibt freiwillig mehr geld aus als nötig.

ich sehe jedenfalls die diagramme so, dass pumpe eins mit einer festen frequenz betrieben wird und somit einen den druck x (grün im pdf) herstellt. jeh höher der gewünschte druck um so höher die frequenz. sollte die pumpe einbrechen (heizkörper auf/abnahme) gleich pumpe zwei aus. und da würde als einziges der regler gebraucht.

vieleicht kann ja der te klarheit schaffen wofür sonst der regler sein soll.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

Also...
den PI-Regler brauchen wir für:
"Vorrangig wird die Vorlauftemperatur geregelt. Übergeordnet dazu wird der Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf geregelt. Zu guter Letzt gibt es noch eine Vorlaufdruckbegrenzung (alles Kundenvorgabe)."
Geregelt wird halt immer egal ob mit einer Pumpe oder mit zwei.
Je nach Wärmeabnahme kann eine Pumpe mit Mindestdrehzahl oder zwei mit Maximaldrehzahl laufen.
Nur nach der Frequenz zu schauen für das Ein- oder Aus-Schalten war leider nicht ausreichend, da die Pumpen keine lineare Förderleistung haben.
Die Mindestdrehzahl liegt hier bei 23,5 Hz (Vorgabe vom Pumpenhersteller).
Weiter den Sinn oder Unsinn dieser Regelung zu diskutieren mach hier weniger Sinn da es so Vorgabe vom Kunden war.


Nun zu Lösung (möglicherweise lässt sich auch hier über Umsetzung Diskutieren):

Ich Versuche mal zu erklären...mit der "Zwei-Punkte-Gleichung" errechne ich den Y-Wert auf der Aus-Geraden den ich haben müsste bei meinem aktuellen X-Wert. Nennen wir ihn Yaus. Nun vergleiche ich meinen tatsächlichen Y-Wert ob dieser größer ist als mein Yaus-Wert. Ist dies der Fall wird mein Yaus-Bit gesetzt.
Mit der Umgestellten Gleichung errechne ich nun den X-Wert auf der Aus-Geraden den ich haben müsste bei meinem aktuellen Y-Wert (Xaus). Nun vergleiche ich meinen tatsächlichen X-Wert ob dieser kleiner ist als mein Xaus-Wert. Ist dies der Fall wird mein Xaus-Bit gesetzt.
Sind beide "Aus"-Bits gesetzt wird die zweite Pumpe ausgeschaltet.
Die gleichen Rechnungen gibt es dann für die Ein-Gerade. Hier vergleiche ich meinen tatsächlichen Y-Wert ob dieser kleiner ist als mein Yein-Wert. Ist dies der Fall wird mein Yein-Bit gesetzt. Und den tatsächlichen X-Wert vergleiche ich ob dieser größer ist als mein Xein-Wert. Ist dies der Fall wird mein Xein-Bit gesetzt.
Sind beide "Ein"-Bits gesetzt wird die zweite Pumpe eingeschaltet.
(Hoffe das war einigermaßen verständlich).

Anbei noch ein PDF von meinem FC.

Danke für eure Hilfe.

 

[ducati]

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Ich Versuche mal zu erklären...mit der "Zwei-Punkte-Gleichung" errechne ich den Y-Wert auf der Aus-Geraden den ich haben müsste bei meinem aktuellen X-Wert. Nennen wir ihn Yaus. Nun vergleiche ich meinen tatsächlichen Y-Wert ob dieser größer ist als mein Yaus-Wert. Ist dies der Fall wird mein Yaus-Bit gesetzt.
Mit der Umgestellten Gleichung errechne ich nun den X-Wert auf der Aus-Geraden den ich haben müsste bei meinem aktuellen Y-Wert (Xaus). Nun vergleiche ich meinen tatsächlichen X-Wert ob dieser kleiner ist als mein Xaus-Wert. Ist dies der Fall wird mein Xaus-Bit gesetzt.

Den Sinn der 1. Berechnung sehe ich nicht.

Der zweite Teil sollte ausreichen, wenn der Volumenstrom (X) größer als der aktuelle Grenzwert dann einschalten und umgekehrt.

Also wenn Du die 2 Geradengleichungen hast, dann nach x umstellen und für y den Druck-Istwert (oder auch den aktuellen Differenzdrucksollwert) einsetzen. das berechnete x ist dann die aktuelle Grenze.

Den code hab ich mir jetzt noch nicht angesehen.

Gruß.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

Bei der Inbetriebnahme gestern haben wir festgestellt, dass es nicht reicht nur nach einer Bedingung (X-Wert) zu schauen, da es vorkommen kann das der X-Wert zwar außerhalb des Soll-Bereiches liegt aber der Y-Wert noch innerhalb liegt. Daher haben wir uns entschieden beide Werte zu vergleichen.

 

[ducati]

Bei der Inbetriebnahme gestern haben wir festgestellt, dass es nicht reicht nur nach einer Bedingung (X-Wert) zu schauen, da es vorkommen kann das der X-Wert zwar außerhalb des Soll-Bereiches liegt aber der Y-Wert noch innerhalb liegt. Daher haben wir uns entschieden beide Werte zu vergleichen.

Ja, nee, aus x-ist und y-ist ergibt sich ein Punkt. Dieser Punkt liegt entweder im gelben Bereich oder ausserhalb oder genau auf einer der beiden Geraden... Da habt Ihr irgendwo nen Denkfehler oder noch nen Programmierfehler.
Nur das AWL-Programm kann ich jetzt auf die schnelle auch nicht überschauen.

Gruß.

PS: zur Verdeutlichung zeichne Dir mal ne waagerechte Linie in Dein Diagramm ein (der aktuelle Istdruck) dann siehst Du, dass Du nur für den Volumenstrom nen Grenzwert zum Ein-bzw. Ausschalten brauchst.

PPS: mit SCL würde das Programm viel übersichtlicher aussehen

 

[ducati]

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ausserdem würd ich fürs Umschalten noch irgendwelche Timer einbauen, damit das nicht hinundherschaltet und der Regler Zeit hat, den Sprung durch das Zuschalten erstmal auszuregeln. Vielleicht ist das Euer Problem...

Gruß.

 

[Gelöschtes Mitglied 74179]

Den Timer haben wir natürlich drin (hielt ich jetzt hier nur nicht für relevant).

SCL kann ich leider (noch) nicht

Für den Vergleich mit beiden Werten hatten wir uns entschieden das es rein von der Theorie ja schon möglich ist das wir mit dem X-Wert rechts außerhalb vom Soll-Bereich liegen und mit dem Y-Wert im Soll oder vielleicht sogar links außerhalb vom Soll.
Aber in der Praxis hast du wohl recht!

Also Danke nochmal

Jetzt bin ich "nur" noch auf der Suche nach einer Lösung dies Grafisch darzustellen:
http://www.sps-forum.de/hmi/69982-darstellung-einer-kuvenfunktion-wincc-flex.html#post484852

 

[ducati]

Für den Vergleich mit beiden Werten hatten wir uns entschieden das es rein von der Theorie ja schon möglich ist das wir mit dem X-Wert rechts außerhalb vom Soll-Bereich liegen und mit dem Y-Wert im Soll oder vielleicht sogar links außerhalb vom Soll.
Aber in der Praxis hast du wohl recht!

wie soll das den gehen? ein Punkt kann nicht gleichzeitig an 2 verschiedenen Orten liegen, es sei denn Ihr arbeitet bei der Anlage mit der Quantentheorie Durch den aktuellen x und y Wert ergibt sich ein Punkt, nämlich der aktuelle Arbeitspunkt. Und dieser liegt irgendwo in der Kennlinie, aber aktuell immer nur an einem Ort

SCL ist nicht schwer, und für solche Berechnungen sehr einfach und übersichtlich...

mit WinCCflex kenn ich mich nur wenig aus,

noch viel Erfolg,
Gruß.