Wasserdurchflussregelung mit FB41 Regler

[roman79]

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Einen schönen guten Morgen!

ich habe eine etwas "schwierige" Durchflussregelung zu realisieren.
Folgende Eckdaten: S7-314C-2DP...Basic Panel...

Ich habe in einer 3" Rohrleitung einen Durchflusswächter 4-20mA eingebaut. Der Istwert des Durchflusswächters geht in die SPS.
Weiters habe ich eine pneu. Drosselklappe 4-20mA eingebaut die den Wasserdurchfluss begrenzen soll. Die Drosselklappe hat ein
Prop-Ventil für den Öffnungsgrad des Ventils aufgebaut.

Im SPS Programm verwende ich den FB41 Regler- Sollwert Durchfluss wird vom Touch auf den FB41 gelegt - Istwert wird vom Durchfluss-
wächter auf den FB41 gelegt. Ich verwende beim Regler den P/I Anteil. D-Anteil ist deaktiviert.

Nun habe ich folgendes Problem: der Durchflusswächter reagiert sehr langsam auf Änderungen des Durchflusses (1-3sec). Die
Drosselklappe reagiert aber sehr schnell (komplette Öffnung ca. 1sec.)

Es ergibt sich nun das der Regler massiv zum Schwingen neigt. Sollwertänderung wird sofort ausgeführt - Istwertänderung kommt
aber immer verzögert -> Drosselklappe macht 3/4 auf - dann kommt die erhöhte Istwertänderung - die Drosselklappe schliesst wieder
sehr schnell und sperrt das Wasser fast komplett ab - so schaukelt sich das ganze auf...

Als erste Lösung habe ich den P-Anteil massiv herunter genommen (0,001). Die Folge ist aber das die Drosselklappe generell sehr sehr langsam
fährt (für den Kunden zu langsam...)

Kann man den Softwareregler so konfigurieren das er bei einem hohen SW/IW Differenz sehr schnell regelt - je geringer die Differenz ist aber
ganz massiv langsamer wird?

Danke vorab für eure Hilfe!

 

[joergel]

Hallo,
hast du einen Durchflussmesser eingebaut oder einen Strömungswächter?
Was für einen Typ, warum bekommst du eine Änderung des Duchflusses mit solch einer großen Verzögerung! Was für einen IDM hast du eingebaut, ggf. sind Einstellungen dort vorzunehmen, Dämpfung etc.

Eigentlich ist diese Anwendung kein Hexenwerk!

 

[roman79]

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Ist ein E+H Promag 72. Dämpfung usw. ist auf eine 0sec. gesetzt.
Das es kein Hexenwerk ist hätte ich auch gehofft...hat sich aber leider nicht erfüllt.

Wie gesagt - die Drosselklappe ist sehr schnell - der Durchflusswächter reagiert auf IW Änderungen sehr langsam.

 

[Paule]

Kann man den Softwareregler so konfigurieren das er bei einem hohen SW/IW Differenz sehr schnell regelt - je geringer die Differenz ist aber
ganz massiv langsamer wird?

Hallo Roman,
wenn du wirklich so große Regelunterschiede hast probiere doch mal folgendes:
Ab einem bestimmten Schwellwert (SW/IW Differenz) schalte einen anderen Wert auf den GAIN (P-Wert).

 

[roman79]

Hallo Paule!

ja das wäre einen Versuch wert!

 

[Paul]

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Hallo zusammen

Ich habe mich mal einen halben Tag lang mit dem FB41 als Wasseregler rumgeplagt.
Dann wurde es mir bunt und ich habe mir selbst einen ganz simplen Regler geschrieben
der so gut funktioniert hat, dass ich selbst ganz Überrascht war.

Kannst ihn ja mal ausprobieren.
Siehe Anhang


mfg
Paul

 

[joergel]

Hallo Roman,
ich konnte keinen Promag 72 finden! Was hast du den für einen Messbereich am IDM konfiguriert?
Ich könnte mir vorstellen das es dort ein Problem geben könnte.

Grüße,

 

[roman79]

sorry, ist der Prowirl 72 von E+H, Messbereich ist an den tatsächlichen Durchfluss angepasst (~50m³/h)

 

[borromeus]

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Als erste Lösung habe ich den P-Anteil massiv herunter genommen (0,001). Die Folge ist aber das die Drosselklappe generell sehr sehr langsam
fährt (für den Kunden zu langsam...)

Kann man den Softwareregler so konfigurieren das er bei einem hohen SW/IW Differenz sehr schnell regelt - je geringer die Differenz ist aber
ganz massiv langsamer wird?

Danke vorab für eure Hilfe!

Da stimmt die Umrechung der Einheiten auf den FB41 vermute ich mal nicht.
Oder kann es sein, dass die Aufrufzeiten nicht passen wie parametriert?

"hohe SW/IW Differenz sehr schnell regelt...": ja das macht mal primär der P-Anteil, sekundär der I-Anteil.

Wenn Du da mal so als Hausnummer kp=0,6 und Tn=20s einstellst, müsste da irgendwas halbwegs vernünftiges passieren. 3s Totzeiten sind übrigens ein Superwert!

Einfachste Regel: kannst Du wenn Du das Stellsignal mit Hand vorgibst schnell und halbwegs genau den Durchfluss einstellen?
Wenn ja, ist die Reglung einfach und irgendwas an der Skalierung oder zeitlichen Parametrierung stimmt nicht.

Gruß
Karl

 

[roman79]

Hallo Karl!

erstmal danke für deine Hilfe! Also von der Mechanik her würde das alles denke ich super funktionieren. Aber wie beschrieben ist der Durchflussmesser
einfach zu langsam. Ich habe schon eine relativ grosse Istwertänderung (Drosselklappe macht schnell auf bei einer hohen SW/IW Differenz) der Durchflussmesser
registriert es aber einfach zu spät und gibt es der SPS zu spät weiter. Der Abstand der beiden Komponenten ist ca. 1/2 Meter.

Ich habe derzeit den Regler über den P-Wert einfach sehr sehr langsam gemacht. Damit kann ich den Durchfluss stabil halten. Wenn aber ein Bediener
eine Funktion ausführt (in diesem Fall einen Filter spülen) steigt der Ist-Durchfluss schnell an. Die Drossel sollte dann auch halbwegs schnell schliessen -
tut sie aber nicht da der kp sehr klein eingestellt ist. Ich werde nächste Woche mal probieren das wenn ein hoher SW/IW Unterschied ist ich einen höheren kp auf den Regler schalte.

 

[Onkel Dagobert]

Hallo roman,

in welcher Einheit liegen denn Soll- und Istwerte vor? Ich nehme an in m³/h? Dann ist der P-Anteil mit 0.001 bedeutend zu klein. Bei einer Regelabweichung von 50m³/h hast du dann einen P-Anteil von nur 0.05%. Du hast noch nichts über die Nachstellzeit erwähnt. Vermutlich ist diese viel zu groß. Denn auch dadurch hast du den von dir beschriebenen Effekt. Der I-Anteil wird bei Lastwechsel nicht schnell genug abgebaut. Deine größte Zeitkonstante (das sind keine Totzeiten!) liegt bei 3s. Dann kann die Nachstellzeit niemals 20s betragen!

Ich würde erst einmal mit einem reinen P-Regler probieren. Diesen so einstellen daß Sollwertsprünge oder Lastwechsel (Filter spülen) ausgeregelt werden. Es darf dabei ruhig etwas schwingen, nur nicht dauerhaft (Stichwort Ziegler/Nicols). Dann den I-Anteil erhöhen bis alles schön stabil wird. Die Nachstellzeit schätze ich mal auf weniger als 2s. Ok, vielleicht sind es auch 3s. Der Durchflußmengenmesser ist nun mal Bestandteil der Regelstrecke. Mit dessen Zeitkonstante mußt du leben. Mit 3s solltest du auch sehr gut leben können.

Eine Umschalten des P-Anteils würde ich vermeiden. Das versaut die ganze stetige Regelung.

Die Meßbereichsgrenze von 50m³/h wird aber hoffentlich nicht erreicht?

Wo liegt eigentlich die Abtastzeit?


Gruß, Onkel

 

[roman79]

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Hallo Onkel!
ich hätte bereits probiert den I-Anteil komplett weg zu schalten. Das ist ja die Krücke - es lässt sich mit dem "normalen" Regler einstellen kein befridigendes Ergebnis erzielen - ich habs ja auch kaum geglaubt und einen ganzen Tag daran herum gebastelt.

Wie gesagt - ich registriere eine Istwertänderung - der Regler mit hohem P-Anteil macht auf..und auf...und auf...und auf...dann erst reagiert der Durchflusswächter...hat aber dann sofort einen weit erhöhten Istwert...darauf hin macht die Klappe wieder zu...macht zu...macht zu...wenn der Durchflussmesser die Änderung an die SPS gibt ist es schon wieder zu spät - die Klappe hat fast komplett dicht gemacht...darum eben dieser sehr niedrige P-Anteil...

 

[IPC Bernhard]

Hallo

Also wenn du sagst dass der Regler auf und auf und auf macht und erst dann reagiert der Durchflussmesser, das deutet bei mir drauf hin dass der Druchflussmesser nicht richtig funktioniert oder nicht richtig misst. Wenn der Regler aufmacht und genauso die Klappe dann muss sofort bei jeder Klappenänderung auch der Druchflussmesser eine Änderung registrieren. Was noch nicht zu unterschätzen ist, dass deine Klappe "linear" öffnet. Wenn die Klappe bei 10% Öffnung schon 50% vom maximalen Durchfluss gewährt, oder umgekehrt, dann hast du ein Problem.
Auch der Druchflussmesser muss für eine bestimmte Menge mit einem bestimmten Druck ausgelegt sein. Ich würde auch mal den Druck am Durchflussmesser bzw. an der Klappe messen. Wenn z.B. beim Öffnen der Klappe der Druck wegbricht dann funktioniert der Durchflussmesser nicht mehr zuverlässig. Das heißt die Pumpe bzw. der Vordruck ist nicht ganz unerheblich um so ein System stabil zu bekommen.

Ich denke mal dass die Physik das Problem deiner Anlage ist.

Gruß
Bernhard

 

[roman79]

Hallo Bernhard!

die Klappe öffnet linear...das passt soweit ich das gesehen habe...auch der Druck passt wenn sich die Klappe eingeregelt hat. Druck ist je nachdem wie weit die Klappe geöffnet hat zwischen 1 - 2bar...ich werde den Durchflussmesser nochmal durchsehen ob hier ein "Bock" drinnen ist...

 

[IPC Bernhard]

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Hallo

Du sagst dass der Druck passt wenn sich der Durchfluss eingeregelt hat. Was ist wenn die Klappe öffnet, bricht er da ein?
Wenn z.B. die Pumpe vorher auch mit FU geregelt ist auf einen bestimmten Druck dann regeln zwei Regler "gegeneinander".
Der Eine öffnet das Ventil und der Andere regelt die Pumpe hoch, dann sind beide oben und anschließend kehrt sich das ganze
wieder um.

Also wenn es eine "Klappe" mit "Drehantrieb" ist dann öffnet diese im normalfall nicht linear. Das heißt dass bei maximal 90° Öffnungsweg, in den ersten
25% vom Öffnen fast 90% vom maximalen Durchfluss einstellen.
Wenn es eine Klappe ist welche senkrecht aus dem Rohr gezogen dann passt das besser.
Wenn es eine Drehklappe ist dann muss der Positionierantrieb, falls da ein elektronischer z.B. Samson, oder Siemens, oder so ist, eine Kurve eingestellt haben. Der weiß dann wieviel Öffnungsweg 25% vom Durchfluss ausmachen.

Hat das Ganze einen Gegendruck oder geht das irgendwo ins Freie? Wenn du keinen Gegendruck hast dann ist das sicher auch
sehr sensibel zum Regeln.


Gruß
Bernhard