Trockenofenregelung (Heizungsregelung)

[krapfe1978]

Hallo easy-user,

ich bin ein Regelungsneuling und habe einige Fragen zu einer Regelung für einen  Trockenofen.

Die Ventile usw. des Trockenofens waren schon vorhanden. Dies ist eine bestehende Anlage, die aufgrund eines elektrischen Defektes eines Reglers umgbaut wurde.

Verwendete SPS: MFD-80-B+CP8-NT+RA17

Was ist ein Trockenofen?
Ein Trockenofen ist isolierter Raum in dem EPP-Teile (ähnlich wie Styroporteile) getrocknet werden. Die Raumtemperatur soll im Normalbetrieb ca. 80°C betragen. Die Temperatur darf nur um +-3K schwanken. Der Sollwert kann über die Visualisierung von 60°C bis 85°C eingestellt werden. Die Beheizung dieses Raumes erfolgt über ein Heizregister, das mit Dampf beaufschlagt wird. Damit die Wärme gleichmäßig im Ofen verteilt wird, sind zwei Gebläse installiert, die die Warmluft vom Heizregister über ein Rohrsystem im Ofen verteilen.

Funktion:
Die beiden Gebläse laufen immer. Die Temperatur wird über zwei Sensoren (PT100) im Ofen erfasst, aus denen ein Mittelwert gebildet wird. Die Isttemperatur soll über einen Analogausgang an eine weitere SPS gegeben werden. Diese Funktionen sind schon gelöst und Funtionieren auch äußerst genau.
Der Dampfeintritt in das Register muss über ein Stellventil geregelt werden. Hier liegt denke ich das eigentliche Problem. Das Ventil kann über zwei Stromkreise (2 Relais) entweder geöffnet oder geschlossen werden. Ist das Ventil Stromlos bleibt das Ventil in der Stellung in der es war. Das Ventil braucht einige Zeit um voll zu schließen bzw. zu öffnen (ca. 2 Minuten 30 Skunden). Das Ventil hat auch keine Rückmeldung über den Öffnungszustandes.

Problem:
Habe das ganze schon mit PID-Regler und PWM versucht zu lösen. Das Problem dabei ist, dass der Regler erst bei überschreiten des Sollwertes das Ventil zu fährt. Je nach dem wie ich das KP einstelle schneller oder langsamer. Ich für mich denke, dass diese Regelung nicht mit einem PID-Regler funktionieren kann, da das Ventil erst zu gefahren wird wenn der Sollwert überschritten wird und der Regler in den "minus" Bereich (Ausgang QV) geht.

Hat jemand schon mal so ein ähnliches Programm geschrieben bzw. hat jemand eine Idee wie ich dies verwirklichen könnte.

Vielen Dank im Vorraus.

[Fredy]

Hallo Krapfe1978

Wenn Ich Dich richtig verstanden habe, dann kommst Du mit dem PID-Regler, genauer genommen mit dem D-Anteil nicht klar.
Ich hatte mal ein ähniches Problem mit einer Drehzahlregelung und hab mir so abgeholfen:
Ein Timer steuert abwechselnd 2 Datenbausteine in die der Momentanwert geschrieben wird.  Danach subtrahiere ich DB2 von DB1. So hab eine positive oder negative Abweichung pro Zeiteinheit. Diesen Wert multipliziere ich dann mit einer Konstanten und beaufschlage damit den Ausgang des PID-Reglers.
Is zwar ein bisschen kompliziert aber funzt bei mir!

Gruß Fredy

[Loi]

Also Steuerungstechnisch gesehen hast du (Wenn ich das richtig verstanden habe) eine zu grosse Hysterese der Raumtemperatur!

Also wegen zu träge Ventile.

Demnach solltest du dann die Steuerung "nicht Linearisch" ausführen.
Sagen wir mal (Nur als Beispiel) die ersten +-0,5° eine normale Regelung der Ventile, danach prozentuall ziemlich grosse aussteuerungen der Ventile.

Hoffe du weisst wie ich das meine.
So werden in der Industrie oft Anlagen gesteuert.

Gruss Pascal

[Urs]

Hallo Krapfe1978

Ich denke schon dass das mit einem PID- Regler hinzubekommen sein sollte.

Ich würde mal die ersten Versuche ohne D- Anteil machen.

Auf jumo.de unter: support --> Literatur kann man eine interressante Lektüre herunterladen. Regelungstechnik für den Praktiker.

Da findet man z.B. unter Optimierung auch praktische Hinweise betreffend Optimierung.
(Sprungantwort aufnehmen).

Wenn Du hier im Forum unter "Linienschreiber" suchst, findet sich ein Tool von Knodelpa mit dem man das "Arbeiten" des Reglers mit aufzeichnen kann um danach die Einstellungen vornehmen zu können.

Evtl. auch überlegen ob eine gewisse Stellung welche die allgemeinen Verluste ausgleicht als Basisöffnung dienen könnte welche dann immer aktiv ist wenn die Heizung eingeschaltet ist und dann nur noch die letzten ca. 25% effektiv ausregeln.

Oder allenfalls auf grössere Veränderungen (Störgrössen) wie kurzzeitiges Öffnen der Beschickungstüre oder Befüllen mit neuem Gut ebenfalls für eine gewisse Zeit (Timer) mit enstprechendem "Mehröffnen" des Ventils reagieren.

Gruss
Urs

[krapfe1978]

Diese Regelung macht mich fertig!!!!!!!!!!

Danke für die Antworten, aber ich verstehe noch nicht richtig durch was ihr meint.

Noch mal zur Erklärung:

Ich habe nur ein Ventil, das geöffnet bzw. geschlossen werden kann (analog). Habe also verschiedene Öffnungsstellungen. Keine Ansteuerung des Ventils bedeutet, dass das Ventil in der Stellung bleibt, in der es war.  Ich habe den PID-Regler bis jetzt ohne I und ohne D Anteil laufen gelassen mit dem Linienschreiber (Knodelpa). Habe erhebliches Überschwingen und unterschwingen (egal welches KP ich einstelle). Der Regler ist auf BIP eingestellt (positive und negative Werte am Ausgang). Ist der Wert positiv fahr ich das Ventil auf (über PWM-Funktion), ist der Wert negativ fahr ich zu (über PWM-Funktion). Ich denke auch, dass das Ventil recht träge ist, aber da ist noch ein Problem. Der Regler müßte, wenn der Sollwert ungefähr erreicht ist, das Ventil schon wieder zu fahren, also negative Werte bringen um ein Überschwingen zu verhindern. Und ich denke das geht nicht mit einem P-Regler. Der P-Regler gibt so lange positive Werte aus bis der Sollwert überschritten ist, oder?

Ich werde mir mal noch die Lektüre von Jumo noch ansehen.

[MSR-User]

Hallo erstmal. Da ich neu im Forum bin bitte ich eventuelle Fehler in meiner Ausführung zu entschuldigen.
Die Regelung funktioniert auf jeden Fall mit einem PID-Regler.
Da es sich bei dem Stellventil um eine Zweipunktregelstrecke handelt, ist das Überschwingen der Regelung normal. Um ein Überschwingen das in einem vertretbaren Mass stattfindet zu erreichen sollte man die Stellgröße nicht zu schnell nachführen. Dies läßt sich über die Verstellung des I-Anteils erreichen. Anlage mit P und ohne D Anteil laufen lassen und dann schrittweise den I-Anteil des Reglers erhöhen bis das Überschwingen nicht mehr zu groß ist.
MFG MSR-User

[Urs]

Also ich habe keine Erfahrung mit PWM- Ausgängen aber wenn Du schreibst dass die auf Relais geführt sind weiss ich nicht ob die nicht zu träge sind um auf "kurze" Pulse überhaupt reagieren zu können.

Evtl. hat jemand anders hier schon Erfahrungen dazu gemacht?

Gruss Urs

[opajan]

Also ich habe keine Erfahrung mit PWM- Ausgängen aber wenn Du schreibst dass die auf Relais geführt sind weiss ich nicht ob die nicht zu träge sind um auf "kurze" Pulse überhaupt reagieren zu können.

Evtl. hat jemand anders hier schon Erfahrungen dazu gemacht?

Gruss Urs

hm...da ein gesamter Raum geregelt werden muss macht das nichts aus......(die Taktzeiten werden aufgrund der hohen trägheit der Strecke schon sehr groß gewählt werden müssen)
....."kurze" Impulse machen bei Relais eh keinen Sinn, da selbige sonst ruck zuck den Geist aufgeben.....

Gruss Jan