TIA PID_Temp - Temperaturregelung

[PP_Programmierer]

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Hallo Forum,
Folgende Situation:
Ich habe mehrere Vorheizbehälter (2x 800l; 4x 3000l). Je Behälter einen Temperaturfühler der die Temperatur im Behälter misst und ein Temperiergerät das mit Thermalöl die Behälter auf Temperatur bringt. Vom Temperiergerät bekomme ich die aktuelle Thermalöl Temperatur und ich kann dem Temperiergerät einen Sollwert für das Öl vorgeben. So weit so gut...
Meine Idee ist das ich das ganze mit dem PID_Temp realisiere. Mein Sollwert ist die Medium-Temperatur im Behälter (Bsp. 50°C) von dem ich ja auch die Temperaturrückmeldung bekomme. Den OutputHeat_Per habe ich von 0-100% skaliert und gebe das an das Temperiergerät als sollwert weiter. Das Funktioniert soweit auch mehr oder weniger gut. Das Problem liegt eher in der Trägheit des Systems.
1. Ich habe im Grunde eine Reglerkaskade
2. Das Thermalöl kühlt nicht sonderlich schnell ab
Das bedeutet jetzt, das der Regler am anfang die Temperatur des Thermalöl natürlich auf 100% (100°C) aufheizt um den Behälter zu erhitzen. Die Medium Temperatur steigt und alles ist schön. Beim erreichen des Solllwert der Behältertemperatur wird das Thermalöl langsam nach unten abgesenkt, bis der Sollwert für das Thermalöl auf 0% (0°C) ist. Soweit ist das ja auch"richtig" ... Doof ist an der Stelle, das ich das Thermalöl voll aufheize und dann quasi einfriere.
Meine Idee ist jetzt: Ich begrenze den Regler - von meinetwegen 40% - 60%. Hätte den vorteil das das Thermalöl nicht mehr so Heiß, bzw. zu kalt wird. Aber da ich unterschiedliche Temperaturen in den Behältern fahre müsste der Begrenzer über Variablen einstelbar sein. Am liebsten dann im PID-Regler... aber das ist ja so nicht möglich.

Jetzt seit Ihr dran: Was haltet Ihr von der Idee? Wie würdet Ihr sowas Realisieren? (Ich brauche kein fertiges Program )

 

[vollmi]

ist das 0-100% die Leistung oder doch eher die Temperatur? Also gibst du dem Temperiergerät einen Temperatursollwert vor, oder die Leistung?
Darf das Oel um die Regelparameter zu finden auch ne weile überhitzt werden?
üblicherweise ist die Begrenzung der Regler Ausgänge eher ein Gebastel. Eher sollte man sowas mit den Reglerparametern in den Griff bekommen.

 

[Onkel Dagobert]

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.. Beim erreichen des Solllwert der Behältertemperatur wird das Thermalöl langsam nach unten abgesenkt, bis der Sollwert für das Thermalöl auf 0% (0°C) ist. Soweit ist das ja auch"richtig" ...

Nein, das ist so nicht richtig. Bei Parametrierung als P-Regler bleibt eine Regelabweichung, die einen gewissen Stellgrad >0% bewirkt. Bei einen PI-Regler hält der I-Anteil einen Stellgrad zwischen 0% und 100%.

 

[Heinileini]

Das bedeutet jetzt, das der Regler am anfang die Temperatur des Thermalöl natürlich auf 100% (100°C) aufheizt um den Behälter zu erhitzen. Die Medium Temperatur steigt und alles ist schön. Beim erreichen des Solllwert der Behältertemperatur wird das Thermalöl langsam nach unten abgesenkt, bis der Sollwert für das Thermalöl auf 0% (0°C) ist. Soweit ist das ja auch"richtig" ... Doof ist an der Stelle, das ich das Thermalöl voll aufheize und dann quasi einfriere.

Das langsame Absenken, bis der Sollwert ... auf 0% ... ist:
Hier beobachten wir anscheinend den I-Anteil, wie er verzweifelt versucht, das auszubügeln, was durch den falschen/fehlenden D-Anteil längst aus dem Ruder gelaufen ist? Mit 'Sollwert' meinst Du wahrscheinlich/hoffentlch die StellGrösse? Oder sprichst Du von einem Sollwert eines anderen Reglers Deiner Kaskade? So richtig klar ist mir leider nicht, wie die Zusammenhänge Deiner Anordnung sind.

Habe ich Dich denn richtig verstanden, dass der Sollwert 100% beträgt, zügig angefahren und dann munter überschritten wird, weil der Regelkreis (zu) träge ist?
Der Regler müsste schon zeitig vor Erreichen des Sollwertes anfangen, die StellGrösse zu reduzieren, sodass sie sich beim "HeranTasten" des Istwertes an den Sollwert bereits ziemlich gut auf den "endgültigen" Wert einpegelt hat.
Wenn der Regler "volle Pulle" anfordert, bis der Sollwert erreicht ist und danach erst mit seinen KorrekturVersuchen beginnt, ist das definitiv nicht "richtig".

 

[Onkel Dagobert]

Das langsame Absenken, bis der Sollwert ... auf 0% ... ist:
Hier beobachten wir anscheinend den I-Anteil, wie er verzweifelt versucht, das auszubügeln, was durch den falschen/fehlenden D-Anteil längst aus dem Ruder gelaufen ist? ...

Heinileini, du übertriffst mal wieder meine Erwartungen. Mir krempeln sich gerade die Zehennägel hoch!

 

[Heinileini]

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Mir krempeln sich gerade die Zehennägel hoch!

Genauso muss es den I-Anteilen von zahllosen PI[D]-Reglern gehen, sobald sie merken, dass sie etwas zaubern sollen, was sie beim besten Willen nicht können.

 

[PP_Programmierer]

Hallo @ all

erst einmal danke für eure Wortmeldungen.

Was PID-Regler angeht bin ich noch ein ziemlicher Anfänger ...
Und ich muss in meiner Ausführung noch etwas korrigieren:

Das Thermalöl friert natürlich nicht ein, sondern liegt ein paar Kelvin unter dem Sollwert des Mediums (Durch die Zirkulation in beheizten Rohrleitungen kühlt das Medium auch nicht so schnell aus. Ergo: Wärme tauscher prinzip -> bleibt auch das Thermalöl warm). Der Regler aber gibt dem Temperiergerät den Sollwert 0°C vor, der natürlich nicht erreicht wird.
Zu den Werten: der OutputHeat_Per wird Im PID_Temp auf 0% - 100% Normiert. Das heißt wenn PID_Temp 53,xy% rausgibt dann übergebe ich diesen Wert als Sollwert in °C an das Temperiergerät weiter (0% = 0°C / 100% = 100°C).
Das Temperiergerät will von mir lediglich ein Sollwert für das Thermalöl und regelt die Öltemperatur völlig Selbstständig. Ich bekomme nur die aktuelle Temperatur des Thermalöl zurück. Zusätzlich habe ich einen Temperaturfühler der Das Medium im Behälter misst.
Das Temperiergerät hat einen integrieten Regler (ich denke einen 2 Punkt Regler) und eine Pumpe die das Thermalöl dur den Behälter (Doppelwand) pumpt (Zirkulation).

Mein Ursprüngliches Problem war das ich dem Temperiergerät eine Konstante Temperatur vorgegeben habe und wenn die Temperatur des Mediums im Behälter zu hoch war habe ich dem Temperiergerät einfach die Freigabe entzogen ... und klack geklapper usw. alles aus. Ich habe das System permanent ein und aus geschaltet. Nachteil ist, das die Öl Temperatur im Temperiergerät natürlich schneller abfällt als die Temperatur um den Behälter da die Zirkulationspumpe auch nicht mehr läuft. Somit hatte ich die idee dem Temperiergerät über den PID Regler einen variablen Sollwert vorzugeben um das System kontinuierlich laufenlassen zu können.

Also das Grundsätzliche Ziel ist mittels dem Temperiergerät und dem Thermalöl einen Behälter aufzuheizen der das Medium im Behälter auf eine Konstante Temperatur hält.
Somit (ich hoffe ich sage jetzt nix falsches) ist meine Stellgröße die Temperatur des Mediums, das Stellglied das Temperiergerät.
Ich hab mal ein Bild aus der Visu angehangen sowie von den Regler, vielleicht macht es das etwas deutlicher.


Wünsche erstmal einen schönen Feierabend ... und nochmal danke

ist das 0-100% die Leistung oder doch eher die Temperatur? Also gibst du dem Temperiergerät einen Temperatursollwert vor, oder die Leistung?
Darf das Oel um die Regelparameter zu finden auch ne weile überhitzt werden?
üblicherweise ist die Begrenzung der Regler Ausgänge eher ein Gebastel. Eher sollte man sowas mit den Reglerparametern in den Griff bekommen.

Dem Öl ist die Temperatur relativ egal, wenn mich nicht alles täuscht ist die für weitaus höhere Temperaturen geeignet

 

[PP_Programmierer]

Hab hier mal eine Temeratur Kurve von heute

 

[Onkel Dagobert]

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Was können wir noch zu deinem Gelingen beitragen? Ich sage mal, deine Gedankengänge sind völlig richtig. Ich würde es jedenfalls genau so angehen.