TIA Temperaturregelung eines "Heizelementes"

[Milte01]

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Hallo,

ich habe mir zur Aufgabe gemacht, unsere Heizelemente zur Kunststoffverschweißung über die SPS zu steuern und zu regeln. Mit Heizelement meine ich einen ca. 60cm breiten, 5cm dicken und ca. 40cm tiefen Alu-Block, der mit 10 Heizpatronen á 700W aufgeheizt wird. Das Ganze ist auf 2 Heizkreise aufgeteilt, wobei jeder Heizkreis ein Thermoelement Typ J zur Temperaturabfrage hat.

Ich verwende eine CPU 315-2 PN/DP und eine SM331 AI 2x12 BIT zur Temperaturabfrage.
Die Heizungen werden über einen Triac geschaltet.

Im Programm habe ich im OB35 zwei TCONT_CP Bausteine programmiert und parametriert. Das läuft soweit auch alles, nur meine Heizungen Überschwingen immer. Und das nicht zu knapp. Ich habe mir schon viele Beiträge aus diesem Forum durchgelesen und auch sonst im Netz nach Lösungen gesucht. Da ich auf diesem Gebiet allerdings noch keine Erfahrungen habe, stehe ich nun ohne weitere Ideen da...
Ich habe den P-Anteil bereits auf 0.1 reduziert, und den I-Anteil stark erhöht (80.0). D-Anteil mal auf 0.1 oder auch auf 50.0.

Das Ganze Teil ist halt total träge. Ist der Regler bei der Soll-Temp angekommen, schaltet er zurück und das Heizelement heizt noch weiter bis auf 10-15°C mehr auf.
Ich weiß nicht, wie ich die Regelung dahin bekomme, das er erst mal nicht überschwingt und das die Temperatur gleichbleibend gehalten wird.
Wir setzen sonst Temperaturregler von Gossen-Metrawatt ein (R2700).

Hat jemand Tipps für mich oder kann mir mit seiner Erfahrung hier weiter helfen???

 

[winnman]

Na dann geh halt früher mit der Heizleistung zurück (PWM) und je näher du an deiner Zieltemperatur bist desto weiter runter.

Mit den fertigen Bausteinen hab ich nie Glück, ich hab mir da bisher immer selber was gebaut.
Wenn ein Regler nicht das macht was er soll, dann geh ich meist hin und versuche das per Hand zu regeln (also ich als Regler).
Was da dann passiert baue ich dann als Programm nach, auch die erforderlichen Zeiten bekommt man da schön mit.
Und dann wird das noch im Betrieb "feingeschliffen".

 

[Lazarus™]

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Hallo Milte,
ich benutze seit Jahren für einfache Heizungsregelung eine eigene Routine.
Diese ist recht simpel (P-Regler), wobei bei mir zu 99% ein P-Anteil von 400 sehr sauber regelt... Diesen Wert müsstest du probieren, bzw. im Display einstellbar machen.
Ich habe dir mal ein kleines Demoprojekt geschnitzt und hier mit zugefügt...

Das Beispiel ist zwar für Step7, aber du kannst es auch für TIA konvertieren, mir steht TIA nicht zur Verfügung....

Ich hoffe das hilft die weiter...

 

[Woldo]

Ich kenne nur den "klassischen" Temperaturreglerbaustein FB58. Dieser hat eine automatische Regleroptimierung. Wenn dies der Baustein in TIA auch hat, würde ich mal die Regleroptimierung laufen lassen. Als ich den FB58 vor ein paar Jahren das erste Mal bei einer ähnlichen Anwendung wie deiner verwendet habe, konnte ich nicht glauben, was für Reglerparameter durch die Selbstoptimierung gefunden wurden (z.B. P-Wert 40,0). Nach der Optimierung hat der Baustein die Temperaturen auf etwa 0,1°C gehalten bei minimalen Überschwingen während der Aufheizphase.

 

[rostiger Nagel]

Der TCON_CP ist der FB58, normal Funktioniert der gut.

Das Überschwangesn kann auch daher kommen, wenn der Temperatursensor
ungünstig sitzt.

 

[grizzlyco]

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Probier mal folgendes.

D auf 0 und I auf 0.
dann einen P finden wo die Temperatur ein paar grad um den Sollwert schwankt.
Anschließend einen I Anteil zugeben um das schwanken zu reduzieren. Ich denke nicht das du einen D Anteil brauchst.
Denk dran das ein bisschen schwanken nicht schlimm ist, da es beim schnelles ausregeln der störgröse hilft.

 

[Milte01]

Vielen Dank für Eure Vorschläge und Ideen.
Auch für das Beispielprogramm. Werde mich jetzt mal an die Sache herantasten.

 

[weißnix_]

Gerade bei "doll trägen" Heizkreisen würde ich im ersten Ansatz mit dem integralen Anteil vorsichtig sein. Der kann, zu stark eingestellt, für enormes Überschwingen verantwortlich sein. Sehen kannst Du das, indem Du den P,i und D-Anteil einzeln beobachtest. P und D sind dann schon lange niedrig während D hoch ist und nur langsam zurückgeht.
Ein Anti-Windup-Mechanismus ist dann ggf. auch zu überlegen. Damit meine ich, den I-Anteil auf ein schmales Temperaturfenster um den Sollwert zu begrenzen und grobe Abweichungen nur über PD zu machen.
Ein weiterer Faktor neben den ganzen Regelparametern ist der mechanische Aufbau. Eine ungünstige Lage des Temperatursensors relativ zu den Wärmeflussverhältnissen kann ebenfalls mächtig stören. Zu dicht am Heizelement hast Du ein träges System mit Temperaturdifferenz zur Arbeitsebene. Zu dicht an der Arbeitsebene bei schlechtem Wärmefluss verursacht starke Regelschwingungen.

Bei der Reglereinstellung würde ich wie @grizzlyco in #6 vorgehen. Jedoch wenn das System recht träge ist würde ich als zweites den D-Anteil hochziehen, denn der bremst schnelle Istwertänderungen.

Zwei Heizkreise mit zwei Reglern in einem Heizelement halte ich ebenfalls für ungünstig. Besser beide Temperatursensoren als Mittelwert zusammenfassen und über einen Regler regeln. Ggf. die Einzelwerte als Zonenüberschreitung auswerten und dann begrenzend eingreifen.

 

[Milte01]

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Vielen Dank für Eure Anmerkungen und Tipps.
Ich habe anhand des Demo-Programms von Lazarus eine Regelung programmiert. Läuft wie ein Heimspiel!!!
Vielen Dank dafür und an alle, die sich hier gemeldet haben.

 

[Lazarus™]

Das dachte ich mir...
Dieses Stück Programm läuft bei unseren Heizungen seit Jahren... Und ist absolut simpel...
Schön das es bei dir nun alles klappt...