Step 7 Temperatur-Regelung - die 100ste - aber es geht um BIER!

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@Thomas
Natürlich sollte man alle Möglichkeiten in Betracht ziehen und darüber diskutieren. Aber wenn man bei den einfachsten Prozessen in die Mikromolekularpolitik abtriftet, dann muss man schon mal mit einer kleinen Spitze rechnen. Auf gar keinen Fall sollte man aber altbewährte und leicht zu realisierende Lösungen nicht einfach ignorieren oder wegdiskutieren. Kompliziert bauen kann jeder, hat mal einer gesagt.

@Lukas
Was sagte Gott zu Adam, nach dem er die Frau erschaffen hatte?
"Dort hinten wächst Gerste und Hopfen, mehr kann ich für dich nicht tun."
Du hast also eine hohe Verantwortung. Lass mal hören, wie es weiter geht.

@Clyde,
Was willst du jetzt mischen?
 
guten abend zusammen.

danke schonmal für die vielen antworten. was es nur ausmacht, wenn man vom gerstensaft spricht - unglaublich :-D

forum.jpg

hier mal ein teilbild der "gulaschkanone"

unten= maische/würzepfanne
oben = läuterbottich

wie das abläuft, habe ich vorher schon etwas beschrieben, kann es aber gerne, bei nachfrage, nochmal genauer machen.

der PT1 ist eigentlich ein TT1, sprich temperatur-transmitter. der misst die maische/würze temperatur.

probleme sind halt an 2 stellen:
a) aufheiztempo - wie schnell komme ich von temperatur A zu temperatur B -> da brauche ich möglichst viel energie um dies schnell zu machen
b) wenn diese hohe energiemenge (ist schließlich im wassermantel gespeichert) da ist, heizt diese nach. und da liegt der hund begraben.

langsam heizen und eine temperatur erreichen - das wird lösbar sein.
schnell heizen und temperatur halten - meines erachtens in dieser form nicht möglich. rein baulich. ich bin immer noch der meinung, dass ich das wasser wegpumpen muss, wenn ich entsprechende temperatur erreicht habe. und wenn ich diese habe und dann wird diese von der puren menge an flüssigkeit fast konstant gehalten.

ziel der ganzen unterhaltung:
hinweise auf eine regelung, die es mir ermöglicht das vorhandene zu nutzen und nichts umzubauen
oder
ein klares: "pass ma auf - so geht das nicht, weil...." damit ich dem konstrukteur auf den sack gehen kann, dass er dieses ändert, für folgeanlagen.

hier ist das kind schließlich schon in den brunnen gefallen. - ich kann aber beruhigen: das Bier schmeckt ausgezeichnet.


gruß Lukas
 
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Guten Abend Lukas,

nach dem du den PID-Regler generell zum Laufen gebracht hast, ist der nächste Schritt eine Kaskadenregelung. Führungsgröße ist die Maische-Temperatur, der Folgeregler regelt die Temperatur des Wasserbades.

Ok, falls die Phantasie nicht ausreicht, ich erläutere das noch ein bisschen. Also der Führungsregler regelt die Maischetemperatur auf den jeweils eingestellten Sollwert, z.Bsp. 60°C. Sein Reglerausgang [0..100%] verschiebt den Sollwert für den Folgeregler zwischen zwei Grenzwerten [Min, Max]. Wo diese Grenzwerte zweckmäßigerweise liegen sollten, muss man in der Praxis ermitteln. Ich würde mal davon ausgehen, dass der Min-Wert dem Sollwert der Maische entsprechen sollte. Der Max-Wert liegt ein paar Grad darüber. Der Max-Wert begrenzt somit auch die Wassertemperatur und die Nachheiz-Energie. Mit Annäherung der Maischetemperatur an deren Sollwert wird der Sollwert der Wassertemperatur abgesenkt. Ich behaupte, das sollte sich sehr einfach und exakt regeln lassen.

Macht ihr auch Weißbier :sm24: ?

Gruß, Onkel
 
Zuletzt bearbeitet:
ich bin immer noch der meinung, dass ich das wasser wegpumpen muss, wenn ich entsprechende temperatur erreicht habe. und wenn ich diese habe und dann wird diese von der puren menge an flüssigkeit fast konstant gehalten.
.

Das sehe ich eher nicht so.
Ich hab mal vor zig Jahren an einem S5-Programm für ein kleines Brauerei ein paar Änderungen gemacht.
Es waren eigentlich 2 Verfahren im Einsatz, die hier auch schon genannt wurden.

a)
Eintrag der erforderlichen Energiemenge. Dies war in der Rezepturverwaltung integriert, da hier die entsprechenden Mengen definiert waren.

b)
Kaskadenregelung genauso wie vom Onkel erläutert wurde
 
ziel der ganzen unterhaltung:
hinweise auf eine regelung, die es mir ermöglicht das vorhandene zu nutzen und nichts umzubauen
oder
ein klares: "pass ma auf - so geht das nicht, weil...." damit ich dem konstrukteur auf den sack gehen kann, dass er dieses ändert, für folgeanlagen.

pass ma auf - so geht das nicht, weil:

Du bei einem der zentralen Parameter des Prozess bilind bist und du deswegen unbedingt die Wassertemperatur brauchst,
sofern das Wasser im Bottich bleibt, wenn die Maischetemperatur erreicht ist.
Andernfalls musst du mit starken Überschwingern oder entsprechend langsamen Aufheizen leben.
Aus der bisherigen Diskussion nehme ich, dass beides nicht gewünscht ist.

Ohne mehrere Wassertemperaturfühler, so dass man eingermaßen einen Mittelwert bilden kann ist das einfach ein Konstruktionsfehler Pukt!
Da kannst du dich als Programmiere anstrengen wie du willst - das kannst du vielleicht mit sehr viel Aufwand etwas abmildern.
Eine zufriedenstellende Lösung wirst du wohl so nicht hinbekommen. Da können wir noch wochenlang diskutieren und drehen uns nur im Kreis!

Selbst PI/PID Regler egal wie gut du sie einstellst werden entweder stark überschwingen oder langsam heizen!
 
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Ohne mehrere Wassertemperaturfühler, so dass man eingermaßen einen Mittelwert bilden kann ist das einfach ein Konstruktionsfehler Pukt!

natürlich war Punkt gemeint nicht Pukt!

Ohne mehrere Wassertemperaturfühler, so dass man eingermaßen einen Mittelwert bilden kann ist das einfach ein Konstruktionsfehler Punkt!
 
Dieser Aussentank wird elektrisch beheizt. 4 Heizungen, 3 + 6 + 6 + 9 kW.

... werden verschiedene Temperaturen angefahren.
-> heizen auf 62°C
-> warten + temp halten
-> heizen auf 72°C
-> warten + temp halten
-> heizen auf 76°C

Mein Problem: Trägheit der Maische (300l Wasser + Malz (ca. 100kg)) + Energieeintrag trotz Abschaltung der Heizung.

Lösungsansätze:
a) Regelung aussen vor und in einen weiteren behälter haben und dort entsprechend kochen und flüssigkeit entsprechend hin und her pumpen
b) vorhandenes behalten und regeln - und hier liegt die krux - ich habe keinen ansatz, wo ich angreifen könnte.
Moin Lukas.
"Regeln - und hier liegt die krux" - das ist für mich der zentrale Satz Deiner Darstellung.
Regelungen waren eine Zeit lang das Mass aller Dinge, wenn es darum ging, einen IstWert möglichst genau auf einen SollWert zu bringen und zu halten.
Man war aber immer auf eine RegelAbweichung angewiesen, um die Regelung in Gang zu halten.
Darum kam. allen Vorteilen einer Regelung zum Trotz, das Thema Vorsteuerung (wieder) auf den Tisch.
Mein Ansatz wäre, die Regelung in den Hintergrund zu schieben und (wie bereits schon in diesem Thread eingeflossen) zu steuern über die vorausberechnete EnergieZufuhr.
Wenn ich die AufgabenStellung richtig verstanden habe, hat die Vermeidung eines Überschwingens höhere Priorität als das genauste Einhalten einer bestimmten Temperatur.
Du schreibst z.B. "warten + temp halten" und ich habe keinerlei Vorstellung, wie lange und wie genau die Temperatur gehalten werden muss.
Irgendwo hast Du auch etwas geschrieben, aus dem ich entnommen habe. dass das System nur sehr langsam abkühlt.
Etwas genauere Angaben müsste man schon ermitteln, da man sich dann nicht darauf verlassen kann, dass die Regelung die unbekannten Einflüsse ausbügelt.
Ich denke Dein System sollte ein reproduzierbares Verhalten aufweisen, so dass eine Steuerung (statt Regelung) nicht abwegig wäre.
Eine zusätzliche Erfassung der RaumTemperatur dürfte hilfreich sein bezüglich des AbkühlVerhaltens.
Auf die gewünschte AnstiegsGeschwindigkeit der Temperatur bist Du nur oberflächlich eingegangen, weshalb ich vorschlage, das Heizen auf die erste Temperatur "an einem Stück" mit voller Leistung (24 kW) vorzunehmen und nach der berechneten Zeit zu beenden. Das stufenweise weiter Erhöhen der Temperatur würde dann wieder über eine berechnete EinschaltDauer der Heizung erfolgen (hier ggfs mit reduzierter Leistung).
Ob zum Halten der Temperatur beim Warten noch ein Bisschen nachgeheizt werden muss ... keine Ahnung - s.o..
Unwägbarkeiten (für mich z.B. die EnergieMenge, die zum Auflösen des Zuckers nötig ist) gibt es sicherlich.
Aber, eine ausreichend genaue Ermittlung z.B. der WasserMengen (AussenTank + Maische) sollte man wohl erwarten bzw. realisieren können.
Einfach machen (zunächst nur mit Wasser) und dabei die MessWerte aufzeichnen. Dann Pi²-mal-Daumen korrigieren und gucken, wie die Auswirkungen sind.
Immer schön die Messwerte aufzeichnen und evtl. später die SPS die Korrekturen für den/die nächsten HopfenTeeAufbrühVorgänge ermitteln lassen ...
In diesem Sinne: "prosit" (= es möge gelingen)!
Gruss, Heinileini

PS: Deinen Ansatz a) hatte ich anfangs nicht verstanden. Sah mir so aus, als wolltest Du Dein RegelungsProblem nur in einen NachbarBehälter verlagern.
Aber Du willst anscheinend nur den AussenBehälter entleeren, um das NachHeizen abzubrechen ...

PPS:
Was sagte Gott zu Adam, nach dem er die Frau erschaffen hatte?
"Dort hinten wächst Gerste und Hopfen, mehr kann ich für dich nicht tun."
@Onkel Dagobert
Und was sagte Gott, als er/sie das Ruhrgebiet erschaffen hatte?
"Essen ist fertig!"
Du siehst also, Gott hat nicht nur an's Saufen gedacht.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo zusammen,

Danke für die neuen vorschläge und gedanken.

ich selber bin kein brauer, kann also den maischprozess nur bedingt erklären. bitte also nicht lünchen, wenn hier bisschen was durcheinander gerät oder ausdrücke verkehrt verwendet werden.
wenn es jemand noch besser weiß: bitte korrigieren. danke.

aber es geht um folgendes:

in Gerstenmalz ist Stärke enthalten. Diese Stärke (langkettige kohlenwasserstoffe) wird für die fermentation (vergärung mit hefe) zur produktion von alkohol und kohlendioxid benötigt.

während des MAISCH-Prozesses wird diese stärke gelöst und durch beta-amylasen (enzyme) zu vergärbarem zucker (maltose) gewandelt.

Dieses Lösen nennt sich MALTOSERAST genannt, bei temperaturen zwischen 58°C und 63°C. über 65°C wird das ganze inaktiv und läuft halt nicht mehr so gut.
die rast dauert bis zu 45min, wenn ich es recht in erinnerung habe.

die nächste rast ist die alpha-Amylase. passiert zwischen 70°C und 74°C. über 80°C ist das enzym kaputt. in diesem schritt wird der rest der stärke zu dextrinen (andere zuckerform) gewandelt.
dauert auch bis zu 45min.

nachdem diese zeiten abgelaufen sind, wird die JOD-Probe gemacht, um zu prüfen ob noch reststärke vorhanden ist. wenn ja: noch ein wenig warten, sonst: abläutern

nach dem abläutern wird schließlich nur nochmal die brühe aufgekocht und hopfen hinzugefügt.

danach wird runtergekühlt (2 stufiger wärmetauscher, wasser + glykol, im gegenstrom) auf (je nach biersorte) irgendwo zwischen 8 und 17°C und dann rüber in gärtanks, wo in den nächsten tagen mit hilfe von hefe eben die maltose zu ethanol und kohlendioxid gewandelt wird. danach darf das bier noch reifen (schmeckt aber auch schon aus dem gärtank) und dezent nachgären und darf dann genossen werden.

aber nochmal zum eigentlichen problem:

optimal wäre: 45°C warmes wasser in den tank (ca. 300l), dazu dann ca. 90kg malz. heizen auf die 58-63°C und möglichst genau halten.
dann sprung zu ca 70°C und möglichst genau halten. fertig.

da temperatursprünge physikalisch nicht möglich sind, sollte das ganze möglichst schnell ablaufen (ca 1°C/min) - also hohe energiezufuhr ins system.

dies funktioniert aber nicht...

a) um eben die temperatur auf den ca 62°C zu halten, darf mein wasser im heizbad nicht weglaufen (delta-theta zwischen heizwasser und maische), sonst heize ich ja nach -> enzyme kaputt, bier nicht so toll
b) will ich schnell aufheizen (1°C/min) brauche ich entweder enorm viel energie (habe aber nur diese 24kW) oder ein großes delta-theta (eben aus vorher gespeicherter energie) - aber könnte dann "überschießen" was die alpha-amylasen tötet. auch nicht schön.

deshalb meine überlegung: in seperatem kocher die temperatur hoch halten (3barü, 120°C) -> in den aussentank pumpen -> aufheizen bis maische temperatur fast im soll ist. -> zurück pumpen in kocher. -> rast abwarten (kühlt eben nicht so schnell ab, da isoliert, 25-30°C aussentemperatur + hohe wärmekapazität in der maische) -> danach wieder das heiße wasser reinpumpen -> heizen zur alpha-amylase -> abpumpen -> rast -> abmaischen. fertig.

das system wäre geschlossen dort könnte man die temperatur gut halten und später auch zum weiteren kochen nutzen (welches auch schneller ginge, weil delta-theta groß).

so hätte ich es gerne - so ist es aber nicht. baulich. konstruktiv.

deshalb wende ich mich an euch, um nach einer anderen lösung zu suchen, die ich übersehe oder ich falsch verstehe.

gruß Lukas
 
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@Lukas
In einem Punkt sind wir anscheinend derselben Ansicht: dies scheint kein Fall für eine (sinnvolle) Regelung zu sein.
Die UmpumpAktionen, die Dir vorschweben, leuchten mir ein.
Spätens, bevor der Aussentank leer wird, sollte Deine Heizung so ausgeschaltet sein, wie es "ausser" nicht geht.
Entweder Du pumpst zum richtigen Zeitpunkt den AussenTank leer und Du schaltest zum richtigen Zeitpunkt die Heizung komplett ab oder
Du schaltest zum richtigen Zeitpunkt die Heizung komplett ab, ohne den AussenTank leerzupumpen.
Zu regeln gibt's da nix. Entweder keine Möglichkeit (wenn der AussenTank leer ist) und sowieso keine Notwendigkeit (wegen der guten WärmeIsolation) und genau deshalb auch keine Möglichkeit (wegen fehlender Kühlung).
Sorry, wenn Du Dich auf die Verwendung eines Reglers eingeschossen hast ...
Gruss, Heinileini

 
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