Umbau Wasserkraftanlage von Dreipunktregler auf SPS

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JSEngineering schrieb:
Muß man denn so weit gehen, das analog zu machen?
Die Istwerte sind analog, so weit ich das sehe: Leistung und Wasserstand.
Wenn man über Impulse die Klappen verfährt, also eine als Master, die Große z.B. und dann die Kleine als Slave nachregelt, sollte man doch anhand der Rückmeldungen von Leistung und Wasserstand die optimale Stellung finden können, auch ohne zu wissen, wo genau die Klappen sich befinden.
Oder sehe ich das falsch?
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Bei Niedrigwasser funktioniert das nicht.
Normalerweise regelt die Turbine folgendermaßen:
Kleine Klappe fährt auf bzw. zu bis Wasserstand gleich bleibt. Reicht das nicht aus, fährt große Klappe auf und die kleine Klappe wird geschlossen. Jetzt regelt die große Klappe den Wasserstand. Ist die große Klappe in Stellung Auf, öffnet die kleine Klappe zusätzlich. Fällt der Wasserstand läuft das ganze umgekehrt.

Diese Regelung lässt sich doch auf einer SPS genauso nachbilden.
 
Dekuika schrieb:
Bei Niedrigwasser funktioniert das nicht.
Normalerweise regelt die Turbine folgendermaßen:
Kleine Klappe fährt auf bzw. zu bis Wasserstand gleich bleibt. Reicht das nicht aus, fährt große Klappe auf und die kleine Klappe wird geschlossen. Jetzt regelt die große Klappe den Wasserstand. Ist die große Klappe in Stellung Auf, öffnet die kleine Klappe zusätzlich. Fällt der Wasserstand läuft das ganze umgekehrt.

Diese Regelung lässt sich doch auf einer SPS genauso nachbilden.
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Ja, so ähnlich meinte ich das. Aber auch bei Deiner Beschreibung sehe ich noch nicht, warum man eine analoge Rückmeldung der Klappenstellung bzw. sogar eine analoge Ansteuerung benötigen würde.
 
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JSEngineering schrieb:
Ja, so ähnlich meinte ich das. Aber auch bei Deiner Beschreibung sehe ich noch nicht, warum man eine analoge Rückmeldung der Klappenstellung bzw. sogar eine analoge Ansteuerung benötigen würde.
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Habe ich auch nicht geschrieben. Ich würde es auch nicht analog machen. Im Prinzip regelst du auch nicht die Leistung der Turbine sondern nur den Wasserstand. Was ich noch einfügen würde, wäre ein Wasserstandsvergleicher vor und hinter dem Rechenräumer der auch in die Steuerung geht. Fällt dann der Wasserstand hinter dem Rechenräumer stark ab (Rechenräumer defekt, Rechen verstopft) kann ich den Generator vom Netz trennen und Alarm auslösen). Sonst arbeitet mein Generator als Motor und treibt die Turbine an.
 
Typischerweise Öffnet man diese Turbinen in 3 Phasen (vorausgesetzt es ist genügend Wasser vorhanden).
Phase 1 : Nur kleine Klappe regelt
Phase 2: Nur große Klappe regelt, kleine fährt wieder zu
Phase 3: Große Klappe Offen, Kleine Klappe regelt

Das alles rein über den Wasserstand, die Leistung der Turbine ist von zig anderen Faktoren abhängig, bei der Bauart hat vor allem der Unterwasserstand noch ziemlich extreme Auswirkungen.

PID Regler Wasserstand, diesen dann entsprechend auswerten und zeitverzögert die Phasen +/. schalten.

Analogrückmeldungen von den Stellgliedern sind schön, kann man als Lineargeber, oder z.B. auch als Winkeldrehgeber ausführen.
Analog Aus kann man machen, hier haben wir auch schon mal öfter die Hydraulikpumpe mit FU betrieben, und diese dann einfach in der Drehzahl beeinflusst.

P.S. So pervers das mit einer Logo machen zu wollen kann man eigentlich fast nicht sein, bzw. muss man hier halt dann wieder ewig Kompromisse machen, und/oder ewig rumbasteln bis man das mit den beschränkten Möglichkeiten überhaupt hin bekommt. Also klar S7-1200, hat viel mehr Möglichkeiten, und ist nicht extrem viel teurer ...

Mfg
Manuel
 
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Hallo Lorenz,

es ist bei einer Leistung von „nur“ 22kW sehr fraglich, ob sich eine Optimierung jemals amortisiert.
Wenn du das als Hobby betreibst (würde mir auch gefallen) sieht das wieder anders aus. (y)

Wo speist denn die Anlage ein?
Bestimmt hast du doch keine 3km Leitung?
 
5 Prozent mehr Leistung sind über 8000 KW/h pro Jahr mehr. Das kann sich schon rechnen. Aber ich würde mich vorher kundig machen, ob du andere Umweltauflagen beachten musst, wenn du die Technik veränderst.
 
Chräshe schrieb:
Hallo Lorenz,

es ist bei einer Leistung von „nur“ 22kW sehr fraglich, ob sich eine Optimierung jemals amortisiert.
Wenn du das als Hobby betreibst (würde mir auch gefallen) sieht das wieder anders aus. (y)

Wo speist denn die Anlage ein?
Bestimmt hast du doch keine 3km Leitung?
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Ich speiße einfach nur ins netz ein. Habe leider kein eigenverbrauch. Und ja das ganze ist mehr als hobby zu sehen. Gewinn bringen solls natürlich trozdem 😁
 
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Dekuika schrieb:
5 Prozent mehr Leistung sind über 8000 KW/h pro Jahr mehr. Das kann sich schon rechnen. Aber ich würde mich vorher kundig machen, ob du andere Umweltauflagen beachten musst, wenn du die Technik veränderst.
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Das habe ich schon. Das fällt bei mir alles unter Sanierungsmaßnahmen. Und genau richtig. Und 8000kw/h mehr wären 600€ mehr im jahr. Dafür kann man schon etwas aufwand betreiben.
 
Lass die Hydraulikventile, analog braucht hier nur mehr hydraulikdurchsatz und den muss die Pumpe auch erst bereitstellen.
(hab sogar schon mal eine Anlage zurückgebaut (ok da waren noch ganz alte Proportionalventile drinnen die intern schon mächtig ausgeleiert waren))

Ob man da wirklich 5 % mehr rausholen kann wage ich zu bezweifeln (falls das jetzt nicht irgendwie komplett danebenregelt) würde eher 0,5 - 3% ansetzen.

Rechenreinigung über Rechendifferenz kann da ev. schon mehr bringen je nach Triebwasserqualität. Hier kann auch das einsparen von unnützen Intervallen Energie und Verschleiß mindern.
 
Die 30 Jahre alte Anlage scheint recht pflegeleicht und einfach zu warten. Die „Klappertechnik“ funktioniert die nächsten 30 Jahre bestimmt noch genauso.

An deiner Stelle würde ich ein Meldesystem nachrüsten, welches dich informiert, wenn ein Sammelfehler ansteht, oder die Anlage ausschaltet.
Mit dem Vermeiden von Stillständen erreichst du mit weniger Aufwand bestimmt mehr.
 
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Wie viel Wasser läuft eigentlich an der Turbine vorbei? Ist dafür die fehlerhafte Regelung oder ein verstopften Rechen verantwortlich? Wenn die Antwort 2x Nein ist würde ich alles so lassen. Ansonsten die Ursache abstellen.
 
Zwar nachträglich.Aber meine Gedanken dazu sind, da ich gerade sowas versuche zu programmmieren, eine Grob/Feinregelung.
Ich habe also 2 Regler für ein Ventil mit einem grossen Durchfluss und einem kleinen.
Bei mir aber mit dem normalen Analog Regler FB41(s7 Klassik), da ich das erst mal für normale Analog Ventile mache.
Kann man sicher aber auch auf die Schrittregler umlegen.Der Feinregler regelt in einem Range von ca. 10% bis 90%.Ist der Ausgang des Feinregler iin diesem Range kriegt der Grobregler Sollwert=Istwert und hat keine Regelabweichung.Der Arbeitspunkt bleibt stehen.Die Integration ist angehalten.
Kommt der Feinregler an seine Grenzen, (oben wie unten), wird das nachführen Sollwert = Istwert aufgehoben und die Integration freigegeben.
Der Grob regler verschiebt seinen Arbeitspunkt und der Feinregler übernimmt wieder.Ich versuche das mit normalen Analogwertreglern und einer Gap-Funktion, die im Totband eben Sollwert=Istwert macht und an den Grenzen die Integration max oder Min freigibt.
Der Baustein sitzt quasi zwischen Feinregler und Grobregler.Das Schwierige ist nur die Simulation.
Bei mir ist es eine Durchflussregelung, hier eine Füllstandsregelung.Bei dem Bsp. sind die Ausgangssignale jeweils Klappe zufahren/auffahren?
Hier müsste man quasi die Schrittregler einsetzen.
 
sps_klassik schrieb:
Zwar nachträglich.Aber meine Gedanken dazu sind, da ich gerade sowas versuche zu programmmieren, eine Grob/Feinregelung.
Ich habe also 2 Regler für ein Ventil mit einem grossen Durchfluss und einem kleinen.
Bei mir aber mit dem normalen Analog Regler FB41(s7 Klassik), da ich das erst mal für normale Analog Ventile mache.
...
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Kann man sicherlich so in der Art machen. Aber hast du damit wirklich einen Vorteil genüber der simplen Regelung wie z.B. von MSB beschrieben:
Phase 1 : Nur kleine Klappe regelt
Phase 2: Nur große Klappe regelt, kleine fährt wieder zu
Phase 3: Große Klappe Offen, Kleine Klappe regelt
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Wenn du eine Turbine in ähnlicher Größenordnung hast, dann braucht doch deine Hydraulik mit Proportionalventilen schon mal deutlich mehr Energie als die hier verwendeten normalen Wegeventile. Von den Hardwarekosten mal ganz abgesehen.
 
Laut Theorie müsste der Grobregler nur einen Arbeitspunkt liefern und bleibt dann stehen.
Der Feinregler regelt viel genauer da er ja einen viel kleineren Stellbereich besitzt.Bei Klappen dürfte das noch viel kritischer sein, weil die höchst ungenau sind.Die Grob/Feinregelung ist ja gerade gedacht für grosse Lastbereichsänderungen.Mit einem grossen Ventil kann ich nicht genau regeln.Mit einem kleinen Ventil kriege ich die Menge nicht durch.

1721282784632.png
 
Deine Schlussfolgerung ist aus meiner Sicht schon richtig.
Ich würde aber nicht auf 2 proportional angesteuerte Ventile mit 2 PID-Reglern gehen, sondern mit 1x PID + 1x stark vereinfachter Schritt-Regler.
Logik:
Wenn PID Feinregelung unter 20%, dann z.B. alle 10s Grobventil 1s zufahren.
Wenn PID Feinregelung über 80%, dann z.B. alle 10s Grobventil 1s auffahren.

Wichtig für die Bewegung des Grobventils ist, dass das Feinventil den Sprung in der Zeit bis zum nächsten Sprung komplett ausregeln kann.
Eventuell musst Du auch mit z.B. 300ms Ansteuerungen oder justierbaren Durchflussdrosseln in der Hydraulik arbeiten.
 
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