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

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@smoe: es gibt eine separate messung für das heizbad und maische. die 4 heizkreise lassen sich auch getrennt schalten. 4x DO auf 4 schütze.
die idee hatte ich auch schon...

wenn der temperaturunterschied >20° = volles rohr
>15° = 3kW weniger
>10° = nochmal 6kW weniger
>5° = nochmal 6kW weniger
>3° = aus

aber auch das brachte nicht den gewünschten effekt. ich habe halt immer die maische-temperatur überwacht.

vielleicht müsste ich beide temperaturen irgendwie kommulieren und dann einen faktor rein, damit ich eine "gesamttemperatur" habe?!

gruß Lukas
 
Du wirst es schon versucht haben dass du bei mehr als 3° Delta abschaltest. Dann vermute ich mal das die Position des Messpunktes nicht optimal ist. Die 4 Heizungen sind ja im Aussenkessel rundum verteilt? Der Sensor sitzt aber an einer Stelle. Ist sein Wert dann schon aussagekräftig? Kannst du das Wasser im Aussenkessel bewegen (Pumpen)?
 
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wasser im aussenkessel bewegt sich nur durch konvektion. da ist keine pumpe dran.
sensor sitzt in der maische, ca. 100mm in der suppe drin. diese wird auch stetig gerührt.
da würde ich sagen, dass die temperatur in der maische recht homogen ist.

die heizpatronen sitzen im boden des ganzen und bilden dort nahezu ein flächendeckendes "gitter"

ergänzung:

wenn ich das delta zwischen heizbad und maische klein halte, kann ich die temperatur gut einregeln, jedoch bekomme ich dann die heizleistung zwischen den schritten nicht hin, die gewünscht ist und es dauert unendlich lange.
 
Zuletzt bearbeitet:
In der Maische ist die Temp. und deren Messung bestimmt aussagekräftig, weils ja gerührt wird. Aber wo sitzt der Sensor im Wasserbad? Wenn die Heizungen alle unten sind wirst du unten einen Hotspot haben. Wenn der Wasser Sensor ungünstig sitzt wird er diesen Hotspot zu spät erkennen.
 
das mit dem hotspot mag durchaus sein, ja.
aber ist das relevant? in dem aussentank herrschen max. 3bar druck - demnach auch nie mehr als ca. 120°C. und diese temperatur erreiche ich erst, wenn ich ca 45min und mehr mit "voller flamme" reinhalte und die würze kochen lassen will (da ist das auch so gewollt)
 
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Wenn eine Regelung genau sein soll, müssen die Bedingungen passen.
Sind die Sensoren genau genug? PT100, 2,3,4 Leiter?
Was ist zwischen Sensor und Medium? Tauchhülse mit großer Wandstärke verzögert zb.
Ist der Messpunkt passend? Wenn dur unten einheizt und oben misst, muss die Wärme erst durch konvektion aufsteigen. -> Wieder eine Verzögerung....
Alle Ungenauigkeiten und Schwachstellen zusammen ergeben dann das schlechte Regelverhalten.
Ich würde das Wasser mittels Pumpe in Bewegung halten. (Normale Heizkreispumpe) An einer Seite oben abpumpen und an der anderen Seite unten wieder rein.

So bin jetzt weg, muss mich um mein Pulled Pork kümmern...
 
PT100 + messumformer auf 4-20mA.
sensor steckt mit wärmeleitpaste in schutzrohr. wandstärke? kann ich gerade garnicht sagen.

ich werde versuchen dort mechanisch eingreifen zu können... bringt ja alles nix.

gruß Lukas
 
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Luke1986 schrieb:
PT100 + messumformer auf 4-20mA.

gruß Lukas
Zum Vergrößern anklicken....

Gott, wer baut denn sowas heute noch. Es gibt pt100/pt1000 die direkt 4-20mA können oder SPS-Baugruppen wo man ein Thermowiderstand anschliessen kann.

Hast du mal versucht dein Regelkreis in Matlab simulink nachzustellen und eventuell dort paar verschiedene Regelalgorithmen auszuprobieren. Der Stufenregler in einer der vorherigen Posts erinnert mich stark an Fuzzy (bei dir vllt. auch sinnvoll) um das Überschwingen in den Griff zu bekommen.

mfg
 
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Energieberechung:

E[kWh] = Volumen [m³] * Wäremkap[kWh/m³K] * TempDiff [K]

Energieinhalte
Wasser: 1,1639 Wh/(kg K) = kWh/(m³ K)
Wasser, 35% Glykohl: 1,06 Wh/(kg K) = kWh/(m³ K)
Wasser, 40% Glykohl: 1,03 Wh/(kg K)

bzw. KappaWasser = 4.19kJ/(kg*K)

1KJ = 1Ws => 1kWh = 3600kJ

D.h. aus Menge Wasser + Maische kannst du mit der Temperaturdifferenz die benötigte Heizenergie berechnen. Daraus die Heizzeiten bei entsprechenden Heizleistungen
Die benötigte Energie für 1°C/min bekommst du so auch raus.

Wenn du es genau hinregeln möchtest mit 1°C/min (bzw. einstellbarem Temperaturhub)
Dann bestimmst du kontinuierlich deinen Temperaturgradienten (also wievel die Temperatur pro Zeiteinheit steigt/sinkt) - Zeitabstand in wieviel Sekunden du das bestimmen mußt ist
Probiersache.

Dann auf eine Regler PI/PID

ReglerSoll: Soll Temperaturhub [°C/min]
ReglerIst: Dein bestimmter Temperaturgradient

Du must für den Start den Regler auf einen %-Wert voreinstellen. (Handwert bzw. Manual-Wert des Reglers)
Dieser Startwert bekommst du aus deiner berechneten Heizleistung. Praktisch wieviel % von deiner Heizleistung, die du einschalten musst.

Den Regler mit Startwert belegen funktioniert so:
- Handsteuerung am Regler aktivieren
- deinen gewünschten Startwert auf den MAN-Wert des Reglers kopieren
- Regler wieder auf Automatik zurück (Achtung, die Regler brauchen glaub ich2 SPS-Zyklen, bis sie den Handwert übernommen haben)

Für den ganzen Prozess brauchst du wahrscheinlich mehrer Regler zwischen denen du Multiplexen bzw. fliesend umschalten musst.

Da wär erst mal die Frage: Hast du überhaupt eine Grundahnung von den Reglern oder fängst du bei Null an - dann wirds sehr schwierig!
 
Er hat aber einen biologischen Reaktor der selber auch Wärme produziert. Vermutlich lässt sich das nur schwer vorherberechnen, weil es davon abhängt wie die Mikroorganismen gerade gelaunt sind.
 
@Clyde - simulation wäre super, aber ich habe weder matlab noch ahnung davon. :-(

@Maagic7: rudimentäre ahnung ist vorhanden. aber diese geht nicht sehr weit. es wird also sehr schwierig.

@Thomas: nein, kein biologischer reaktor. der gärprozess läuft erst später in einem anderen behälter ab. hier geht es tatsächlich um das lösen von zucker/stärke aus dem gerstenmalz, welche später von der hefe (im gärtank, anderes gefäß) zu ethanol und co2 gewandelt wird, um nicht zu sagen, dass die hefe den zucker frisst, den alkohol pinkelt und das gas pupst :-D
 
Zuletzt bearbeitet:
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Mir ist jetzt nochwas eingefallen was gut funktionieren müsste:

1. Man braucht Wasser und Maischetemperatur sowie die Wasser und Maische Menge.
2. Jetzt berechnet man kontinuierlich wie hoch die Wassertemperatur sein müsste, damit sich als Mischtemperatur von Wasser und Maische die gewünsche Maische Solltemperatur ergibt.
3. Dann hält man die Wassertemperatur auf diesem Wert - das geht mit 2 bzw. Mehrpunktregeler oder auch mittels PI/PID

Je weiter sich die Maische aufheizt desto weiter fällt automatisch deine berechnete Wassertemperatur. Am Ende ist Wasstemperatur=Maischetemperatur=Solltemperatur
dann noch eine Abbruchbedingung wenn die Maische die Temperatur erreicht hat.

Ich denke aber auch dass du das Wasser umrühren/umpumpen musst oder mehrere Temperaturfühler einbauen (z.B. unten mitte oben) und daraus den Mittelwert besitmmen.
 
Luke1986 schrieb:
@Thomas: nein, kein biologischer reaktor. der gärprozess läuft erst später in einem anderen behälter ab. hier geht es tatsächlich um das lösen von zucker/stärke aus dem gerstenmalz, welche später von der hefe (im gärtank, anderes gefäß) zu ethanol und co2 gewandelt wird, um nicht zu sagen, dass die hefe den zucker frisst, den alkohol pinkelt und das gas pupst :-D
Zum Vergrößern anklicken....

Ah ok.
Dann müsstest du für dein Modell eben die Lösungsenthalpie von Zucker / Stärke mit einbeziehen, wenn die Werte in relevanter Größenordnung sind.
 
Ich weiß ja nicht wie ihr arbeitet, aber für mich gehört es dazu den Prozess und die Regelstrecke zu analysieren und zu verstehen.
Ich sehe hier nichts was in eine Doktorarbeit ausartet. Aber technische Diskussionen sind anscheinend nicht mehr erwünscht hier im Forum.
 
Für mich ist das auch keine Doktorarbeit sondern eher alltägliches. Ich finde den Ansatz über die Wärmezufuhr von Maagic7 bisher am besten. Ich würde sogar wetten, dass es in einschlägiger Bierbrauliteratur die entsprechenden Formeln gibt vllt. sogar als Differentialgleichung, wo man sich dann einen passenden Regler selberschreiben könnte. Nach 5m googlen hab ich z.B. das hier gefunden:

Code: 
Das Volumen der Kochmaische kann mit der Temperaturmischungsgleichung oder dem sogenannten Mischkreuz bestimmt werden:
V(KM)[l]=V(GM)[l]*(T(GM)-T(RM))/(T(KM)-T(RM))

T(GM): Temperatur Gesamtmaische
T(RM): Temperatur Restmaische
V(GM): Volumen Gesamtmaische
V(KM): Volumen Kochmaische

Quelle: https://braumagazin.de/article/berechnungen-in-der-brauerei/
 
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