TIA Motor mit Druck regeln

[Yassine_97]

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Hallo zusammen,

ich habe eine Frage. Ich muss meinen Motor im Bild mithilfe eines PID-Reglers steuern. Dabei bin ich auf ein Problem gestoßen: Um mit der Dosierung zu beginnen, muss ich einen bestimmten Druck eingeben, der durch den PID-Regler auf etwa 5 bar geregelt wird. Bis hierhin ist alles in Ordnung.

Eine Sache verstehe ich jedoch nicht: Der Motor hat eine Drehzahl. Wie kann die Drehzahl, mit der der Motor laufen muss, bestimmt werden? Oder spielt die Drehzahl keine Rolle mehr, wenn der Motor druckgeregelt ist und die 5 bar beibehalten werden? Muss die Drehzahl separat festgelegt werden?

Ich bedanke mich im Voraus.

Mit freundlichen Grüßen,
Yassine

 

[Larry Laffer]

Deine Frage verstehe ich gerade nicht ... wenn die Regelung, so wie du sie aktuell hast, funktioniert - der Vorgabedruck also gehalten wird ... wo ist dann dein gedankliches Problem ? Der Regler bestimmt hier dann ja aufgrund seiner Vorgabe die Drehzahl - die wird vermutlich auch nicht konstant sein - je nach Abnahmemenge ...

 

[Yassine_97]

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Mein gedankliches Problem liegt daran, dass, wenn meine obere Grenze 10 bar ist und meine untere Grenze 0 bar beträgt, der Motor eine maximale Drehzahl von 1450 U/min hat. Wenn ich dann 5 bar eingebe und der Motor läuft, würde er dann mit 725 Umdrehungen pro Minute laufen?

 

[MFreiberger]

Moin Yassine_97,

Mein gedankliches Problem liegt daran, dass, wenn meine obere Grenze 10 bar ist und meine untere Grenze 0 bar beträgt, der Motor eine maximale Drehzahl von 1450 U/min hat. Wenn ich dann 5 bar eingebe und der Motor läuft, würde er dann mit 725 Umdrehungen pro Minute laufen?

wahrscheinlich würde er das nicht (genau). Es kann ja Druckschwankungen geben oder der Druckerzeuger ist verschlissen und braucht mehr Drehzahl um den gleichen Druck aufrecht zu erhalten.

Ein etwas holpriges Beispiel: die Geschwindigkeitsregelanlage am Auto.
Wenn es bergauf geht, benötigt der Motor mehr Treibstoff bzw. Energie, um die gleiche Drehzahl zu halten, als wenn es bergab geht.

Hmmm. Merke selber gerade, dass das Beispiel zwar stimmt, aber vielleicht etwas verwirrt, weil in beiden Fällen die Drehzahl eine Rolle spielt, aber einmal als Regelgröße und einmal als Führungsgröße....

Also der Druck hängt ja nicht proportional von der Motordrehzahl ab. Deswegen bringt die halbe Drehzahl auch nicht den halben Druck, sondern in der Realität wahrscheinlich schon mehr.

Vielleicht konnte ich etwas Klarheit schaffen?

Gruß
MFreiberger

 

[MFreiberger]

Vielleicht noch ergänzend:

häufig wird bei einer Regelung eine physikalische Größe genutzt, um eine andere physikalische Größe zu beeinflussen.

Z.B. steuert man ein Zulaufventil, um einen Füllstand zu regeln ja mit einer Spannung oder Luftdruck o.ä. aber das Füllmedium ist z.B. Wasser.

Und in den allermeisten Fällen hängen diese Größen in der Realität nicht einfach proportional voneinander ab. Sonst könnte man ja steuern und bräuchte nicht regeln.

 

[rheumakay]

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Mein gedankliches Problem liegt daran, dass, wenn meine obere Grenze 10 bar ist und meine untere Grenze 0 bar beträgt, der Motor eine maximale Drehzahl von 1450 U/min hat. Wenn ich dann 5 bar eingebe und der Motor läuft, würde er dann mit 725 Umdrehungen pro Minute laufen?

Hallo, dann bräuchtest du ja keinen Regler ;-) .. wenn Druck zu Motorumdrehungen proportional wären. Gruß Tom

 

[Yassine_97]

ich danke euch allen für die Antworten. Ich muss das halt wissenschaftlich für meine Bachelorarbeit argumentieren und dokumentieren, deswegen versuche ich alles in Details zu verstehen. Also der Motor wird auf jeden fall druckgeregelt, und möchte dann genau verstehen wie der geregelt wird.

 

[Plan_B]

Der Motor wird nicht Druckgeregelt.
Es wird der Druck über die Motordrehzahl geregelt.

Der Regler bekommt den Druckistwert als Eingangsgrösse und berechnet daraus den Stellwert als Ausgangsgröße.
Dieser Stellwert, in der Regel auf 0...100% skaliert, repräsentiert für den FU des Motors einen Drehzahlwert innerhalb der dort eingestellten Grenzen.
Ohne Abnahme wird schon ein kleiner Drehzahlwert (je nach Pumpenkennlinie) für steigende Druckwerte sorgen. Mit steigender Abnahme muss der Drehzahlwert immer höher werden. Aber das erledigt der Regler.

PS.
Die Pumpe fördert übrigens keinen Druck, sondern Volumen.

 

[Plan_B]

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Also der Motor wird auf jeden fall druckgeregelt, und möchte dann genau verstehen wie der geregelt wird.

Guggst Du Dir dafür im einfachsten Fall die Grundformel für den P-Regler an:

Stellwert= Delta P * Kp

Kp= Proportional- oder Verstärkungsfaktor

Delta P = Solldruck - Istdruck ( oder umgekehrt, je nach Regelrichtung)

 

[Botimperator]

Also der Motor wird auf jeden fall druckgeregelt, und möchte dann genau verstehen wie der geregelt wird.

Grundlegend, wie bereits erwähnt:
Die Pumpendrehzahl ist abhängig vom gewünschten Druck (bzw. der Förderhöhe) und Fördervolumen.
Die genauen mathematischen Zusammenhänge sind dabei stark von der Pumpen-Bauart abhängig,
bzw. auch vom geföderten Medium (Viskosität, Dichte, Kalvitationsverhalten/NPSH-Wert, etc.).
Details zur Pumpenkennlinie findest du gewöhnlich im Datenblatt bzw. der Bedienungsanleitung der Pumpe.
Beispielsweise siehe Etaline-Pumpe <link>, unter "Kennlinienheft".

KSB hat im Onlinelexikon auch ein paar technische Basics dazu:
https://www.ksb.com/de-global/kreiselpumpenlexikon/artikel/regelung-1074534
https://www.ksb.com/de-global/kreiselpumpenlexikon/artikel/kennlinie-1075070
(Das ist ausdrücklich keine KSB-Werbung, die Jungs&Mädels sind lediglich im Bezug auf solchen Infos sehr detailliert.)

Der Regelkreis an sich ist für gewöhnlich ein PI-Regler.
Viele FUs besitzen einen integrierten PI-Regler, gerade für z.B. solche druckgeführten Drehzahlregelungen.
Das erspart es dir für den Regelkreis extra Elektronik einplanen zu müssen (SPS).
Beispielsweise SEW LTE-B+ (nur als Beispiel):
https://download.sew-eurodrive.com/download/pdf/22511059.pdf
Seite 60, Abschnitt 5.8.2