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Temperaturregelung mit Heizungsmischer



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07.12.2016, 08:03
Beitrag #1

antwort Offline
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Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo Labview Forum :-)

ich würde gerne eine Temperaturregelung aufbauen.

Ich habe dazu das NI CDAQ 9174 Chassis mit dem Digital Out Modul NI9375 mit dem ich Relais steuere.
Die Temperaturregelung soll über einen Heizungsmischer (Heißwasser, Kaltwasser, Ausgang) geregelt werden.

Ich würde gerne mit Labview abwechselnd die beiden Relaisausgänge schalten, mit dem der Heizungsmischer Richtung kalt oder Warm positioniert wird.

Kurz zum Verständnis:
Digital Ausgang Kanal 1 -> schaltet Relaisausgang 1 -> schaltet 230V auf den ersten Eingang am Heizungsmischer -> Mischer fährt Richtung Heisswasser

Digital Ausgang Kanal 2 -> schaltet Relaisausgang 2 -> schaltet 230V auf den zweiten Eingang am Heizungsmischer -> Mischer fährt Richtung Kaltwasser

Leider bin ich in Labview ein Neuling und weiß nicht wie ich die Temperaturregelung und auch die Ansteuerung der Digital Ausgänge aus der Regelung durchführe.

Den Temperatursollwert nach dem Ausgang des Mischers würde ich gerne ändern.

Programmaufruf -> Schnelles Ansteigen der Temperatur auf 90°C
Programmablauf -> Halten des Temperatursollwertes von 90°C (Temperaturdifferenz von ein paar °C oder leichtes Schwanken wäre egal)
Programmende -> Setzen des Temperatursollwertes auf 20°C -> Das Heizungsmischer sollte das kalte Wasser öffnen und die Temperatur im System einigermaßen schnell herunter kühlen.


Könnt Ihr mir ein paar Tipps geben wie man so etwas umsetzt oder habt Ihr schon sowas ähnliches gebaut ?

Vorab Vielen Dank für Eure Unterstützung :-)

Viele Grüße
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07.12.2016, 08:27 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.12.2016 08:28 von GerdW.)
Beitrag #2

GerdW Offline
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RE: Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo antwort,

herzlich willkommen im Forum!

Zitat:ich würde gerne eine Temperaturregelung aufbauen.
Ich habe dazu das NI CDAQ 9174 Chassis mit dem Digital Out Modul NI9375 mit dem ich Relais steuere.
Wenn man eine Temperatur regeln will, dann muss man sie auch messen.
Womit machst du das?

Zitat:Kurz zum Verständnis:
Was passiert, wenn beide Relais an sind?
Was passiert, wenn beide Relais aus sind?
Hast du eine Rückmeldung der Ventilstellung?

Zitat:Leider bin ich in Labview ein Neuling und weiß nicht wie ich die Temperaturregelung und auch die Ansteuerung der Digital Ausgänge aus der Regelung durchführe.
Um LabVIEW zu lernen, gibt es genügend Angebote von NI. Ein paar davon findest du in meiner Signatur.
Zur Temperaturregelung darfst du in die nächste Bibliothek gehen und dir ein passendes Buch ausleihen! Big Grin
Die Ansteuerung der Digitalausgänge wird in den Grundlagenkursen (Signatur!) erläutert - und in den BeispielVIs, die mit LabVIEW mitgeliefert werden…

Zitat:habt Ihr schon sowas ähnliches gebaut ?
Des öfteren…
Wenn du Proportionalventile zur Verfügung hast, würde ich dir einen PID-Regler empfehlen. Unklar ist mir allerdings noch die Arbeitsweise deiner Ventilsteuerung - siehe Fragen oben…

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07.12.2016, 08:39
Beitrag #3

antwort Offline
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RE: Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo GerdW,

vielen Dank für deine schnelle Rückmeldung. :-)

die Temperatur wird mittels einem Thermoelement ca 0,5m nach dem Ausgang am Mischer gemessen. Dort soll soll die Temperatur diese Temperatur haben, die ich gerne einstellen würde.

Was passiert, wenn beide Relais an sind?

-> Das habe ich noch nicht ausprobiert - ist aber auch kein Zustand den man erreichen will :-) Würde ja heissen, dass der Motor zeitgleich nach links und rechts drehen müsste..

Was passiert, wenn beide Relais aus sind?

-> Wenn beide Relais aus sind, bleibt der Mischer in der Stellung in der er gerade steht.
Wird er dann für eine bestimmte Zeit mit Relais 1 bestromt fährt er solange in die Richtung mit heißem Wasser.
Wird er für eine bestimmte Zeit mit Relais 2 bestromt fährt er solange in die Richtung mit kaltem Wasser.

Hast du eine Rückmeldung der Ventilstellung?

-> Nein eine Rückmeldung der Mischerventilstellung habe ich leider nicht.

Um das ganze System besser regeln zu können habe ich einen ganz langsamen Stellantrieb ausgesucht.
Er braucht 140s um die vollen 90° Ventildrehung zu schaffen.

Ich habe diesen Heizungsmischer mit Stellantrieb im System:

http://www.inocal.com/c/361/a/22583/Heiz...-140s.html

Es ist ein typischer Mischer aus einem Heizungskreis aus Häusern..

Vielen Dank und viele Grüße
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07.12.2016, 08:54 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.12.2016 08:58 von GerdW.)
Beitrag #4

GerdW Offline
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RE: Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo antwort,

Zitat:ist aber auch kein Zustand den man erreichen will
Ich habe gefragt um dich darauf hinzuweisen, dass deine Beschreibung unvollständig war…
Schön, dass jetzt alle 4 möglichen Relaiszustände geklärt sind! Wink

Zitat:Nein eine Rückmeldung der Mischerventilstellung habe ich leider nicht.
Das ist schade. So weißt du nie, wo der Mischer sich gerade befindet - insbesondere beim Anschalten/Starten…

Zitat:Um das ganze System besser regeln zu können habe ich einen ganz langsamen Stellantrieb ausgesucht.
Er braucht 140s um die vollen 90° Ventildrehung zu schaffen.
Toll. Wie passt das zusammen mit deiner Aussage:
Zitat:Programmaufruf -> Schnelles Ansteigen der Temperatur auf 90°C
Programmende -> Temperatur im System einigermaßen schnell herunter kühlen.
???

Zitat:die Temperatur wird mittels einem Thermoelement ca 0,5m nach dem Ausgang am Mischer gemessen.
Das erklärt immer noch nicht, wie der Messwert in den Rechner kommt…
Und die Entfernung wird (mindestens) zu einem PT1-Verhalten führen, was deine Regelung nicht vereinfachen wird! (Ist nicht gleich super kompliziert, aber wenn der Abstand größer wird, dann verzögert sich die Reaktion der Messstelle auf deine Regeleingriffe - dass muss dein Regelalgorithmus "erkennen". Wie groß ist die Wärmekapazität der Regelstrecke? Wie groß sind die Wärmeverluste [aka Störsignale] auf der Regelstrecke?)

Fang doch mal mit einem einfachen Algorithmus an:
Code:
WENN T < T_Soll DANN Mischer Richtung WARM
WENN T > T_Soll DANN Mischer Richtung KALT

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07.12.2016, 09:15
Beitrag #5

antwort Offline
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RE: Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo GerdW :-)

vielen Dank für deine Hilfe :-)

Zitat:Zitat:
Um das ganze System besser regeln zu können habe ich einen ganz langsamen Stellantrieb ausgesucht.
Er braucht 140s um die vollen 90° Ventildrehung zu schaffen.Toll. Wie passt das zusammen mit deiner Aussage:


Zitat:
Programmaufruf -> Schnelles Ansteigen der Temperatur auf 90°C
Programmende -> Temperatur im System einigermaßen schnell herunter kühlen.???

Du hast recht hört sich leicht verwirrend an.. :-) Die Temperaturregelung soll für einen Motorprüfstand sein - für einen kleinen Einzylindermotor. Dieser produziert wenig Abwärme und braucht sowieso ziemlich lange bis er den Heizkreis auf 90°C bringt. Hintergrund war eher, dass ich in der Aufheizphase das Ventil zu 100% auf Heisswasser (ohne den Kühlkreislauf) stellen wollte/würde. :-)


Der Temperaturmesswert vom Thermoelement wird mit dem CDAQ Modul NI9213 (Thermoelemente IN) durchgeführt.

Ich bin jetzt an dem Punkt wo ich sowohl meinen Temperatur-Sollwert in Labview habe und ich die Relais technisch ansteuern kann.

Mir ist nur unklar wie ich so eine Regelung aufbauen kann..

Was mir klar geworden ist:
- Beim Starten des Prüfstandes muss ich das Ventil 140s mit Relais 1 bestromen, dass es 100% auf Heisswasser steht (Quasi als Initialisierung)

- Während des Betriebes müsste die Temperatur bei ca 90 °C gehalten werden. Dieser Punkt ist mir noch unklar.. da ich nicht weiß wie ich das umsetzen kann, da ich ja nicht nur Ventilstellungen (heiss / kalt) habe sondern die genaue Stellung ja mit der Ansteuerzeit der beiden Relais festlegen kann.

- Beim Herunterfahren des Prüfstandes würde ich das System gerne noch ein paar Minuten kühlen lassen (Alle Lüfter, Wasserpumpen an und Mischer auf Kalt)

Ich hoffe es ist nun etwas klarer :-)

Ich weiß aktuell gar nicht wie ich das umsetzten könnte. Es gibt unter Regelung und Simulation Funktionen wie PID Regelung und Temperaturregelung.. Kann ich diese nicht verwenden?

Danke und viele Grüße
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07.12.2016, 09:31 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 07.12.2016 09:34 von GerdW.)
Beitrag #6

GerdW Offline
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RE: Temperaturregelung mit Heizungsmischer
Hallo antwort,

Zitat:Mir ist nur unklar wie ich so eine Regelung aufbauen kann..
Was mir klar geworden ist: …
Du hast jetzt schon einmal 3 Zustände deines Programms beschrieben: INIT, Control, SHUTDOWN. Damit solltest du eine Statemachine aufbauen!

Zitat:da ich ja nicht nur Ventilstellungen (heiss / kalt) habe sondern die genaue Stellung ja mit der Ansteuerzeit der beiden Relais festlegen kann.
Den Abgleich aus Zeitmessung und Ventilstellung kann man machen - aber das wird schnell ungenau! Wie schnell reagiert der Antrieb auf einen Wechsel der Arbeitsrichtung? Du misst vielleicht 1s "warm", aber der Antrieb hat sich vielleicht noch nicht einmal bewegt, weil erst Getriebespiele abgearbeitet werden müssen…
Du kannst natürlich regelmäßig Referenzfahrten durchführen, indem du dein Ventil auf "komplett kalt" oder "komplett heiss" fahren lässt…

Zitat:Während des Betriebes müsste die Temperatur bei ca 90 °C gehalten werden. Dieser Punkt ist mir noch unklar..
Du hast meinen Vorschlag eines simplen Regelalgorithmus oben gelesen?

Zitat:Es gibt unter Regelung und Simulation Funktionen wie PID Regelung und Temperaturregelung.. Kann ich diese nicht verwenden?
Wahrscheinlich schon, du musst dir dann nur überlegen, wie du das stetige Ausgangssignal eines PID in deine zwei Relais-Ausgänge übersetzt.
Persönlich bin ich der Meinung, dass du erst einmal das Grundkonzept mit dem oben beschrieben einfachen Regler verstehen solltest, bevor du dir Gedanken um eine bessere/genauere/schnellere Regelung machen kannst!

Du hast "Regelungstechnik" als Lehrfach/Vorlesung besucht? Du weißt, wie Regelkreise aufgebaut sind?

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