Konditionierung

Hallo Leute,

ich möchte nun endlich mit einem Raspberry Pi Projekt starten. Und zwar möchte ich einen Kühlkreislauf konditionieren. Leider bin ich im IT Bereich noch ein blutiger Anfänger, aber ich bin Motiviert und denke dass sich da was machen lässt.
Und zwar möchte ich in einem Kühlkreislauf eine Temperatur über ein 3-Wegeventil von Siemens (MX 461.50-30) auf einen bestimmten Sollwert regeln. Alle signifikanten Temperaturen werden über 3 PT100 Thermoelemente gemessen. Mit ein paar Gleichungen aus der Thermodynamik lässt sich dann der Stellwert für das Regelventil berechnen. Die Berechnung möchte ich von einem I-Regler überlagern. An zwei Stellen wird zusätzlich noch ein Differenzdruck gemessen, um Strömungsverluste zu berücksichtigen.
Der Rasp soll nun die Sensoren auslesen und das Ventil ansteuern. Das Skript schreibe ich in Python.
Zur Zeit bin ich dabei das Skript zu schreiben, das wird auch noch etwas dauern, da ich im Programmieren nicht all zu viele Erfahrungen habe... aber ich hab mir viele Bücher besorgt und es wird jeden Tag besser =)

Meine Fragen, die ich habe beziehen sich nun eher auf die Hardware:
1. Das Regelventil lässt sich unter anderem über ein 5-20 mA Signal ansteuern. Kann mir da jemand ein paar Tipps geben, wie sich sowas über den Rasp realisieren lässt?
2. Die Sensoren würde ich gerne über einen MAX31865 auswerten. Hat da von Euch schon jemand Erfahrungen? Im Netz hab ich ein paar Ansätze gefunden, die sich aber eher auf einen Arduino beziehen. Die Sensoren sollen übrigens in der Vier-Leiter-Methode angeschlossen werden.
3. Schließlich noch der I-Regler. Die Mathematischen zusammenhänge sind mir geläufig. Auch da hab ich schon ein paar Möglichkeiten für das Python-Skript gefunden. Falls jemand da schon etwas funktionsfähiges bieten kann, wäre das toll. Man muss das Rad ja nicht jedes Mal neu erfinden^^. Natürlich ließe sich auch ein Skript für einen PID-Regler mit kleineren Änderungen verwenden.

Wenn das Projekt schließlich abgeschlossen ist, würde ich gerne ein paar Anleitungen verfassen, ich schätze das könnte hier mehrere User interessieren =)
Über Tipps, kleine Hilfen und weitere Ideen würde ich mich natürlich sehr freuen^^.

Viele Grüße
euer Wanne

Quote from schnoefftel

Zu 1.)
Dein Regelventil benötigt sicher einen Stellbereich von 4-20 mA. Das währe ein normales Einheitsignal in der Mess- u. Regelungstechnik.
Du hast damit einen Arbeitsbereich von 16mA. Mit einem Messwandler könntest Du das Signal von Spannung nach Strom konvertieren.

Zu 2.)
Der MAX31865 scheint eine Auflösung von 15 Bit zu haben. Das hört sich eigentlich brauchbar an. 3- bzw. 4-Leiter ist wichtig. Ein digitaler Messaufnehmer würde aber die Umrechnerei u. das Wandeln sparen.
Dazu würde ich mir mal den DS18b20 anschauen.

Zu3.)
In der normalen Regelungstechnik ist ein reiner I- Regler eher ungewöhnlich hier nutzt man PI bzw. PID- Regler.
Der Raspi scheint mir hier ungeeignet da man keine feste Zykluszeit gewährleisten kann. Je nach Geschwindigkeit wird es schnell zum schwingen kommen. Eine Siemens LOGO oder Möller EASY scheint mir hier praktikabler zu sein und kommt auch besser mit Deinen Einheitssignalen klar.

Ach ja. Was soll denn überhaupt geregelt werden?

Gruß Jan

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Hallo Jan,

schonmal vielen Dank für die schnelle Antwort!
Erstmal zum Projekt: Ich möchte die Eingangstemperatur einer Kühlflüssigkeit in ein Gerät auf einen bestimmten Sollwert regeln. Das Kühlsystem stellt mir heißes und kaltes Wasser zur Verfügung, welches ich mit dem 3-Wege-Ventil auf die gewünschte Temperatur mischen kann. Die theoretische Ventilstellung die ich dafür benötige kann ich durch Massenstrom- und Enthalpiebilanzen berechnen. Das Ergebnis ist dann quasi bereits der P-Anteil des Reglers. Daher sollte der I-Anteil als Korrektur ausreichen. Kann ich nicht einfach eine RTC in den Rasp integrieren um das Problem mit der Zeit zu lösen?

zu 1.) Stimmt das Ventil arbeitet mit 4-16 mA, ich schaue mich mal nach einem geeigneten Signalwandler um =)

Die Temperatursensoren sowie der Rasp wurden mir für die Aufgabe bereits zur Verfügung gestellt... Muss mal schauen wie sich das am besten realisieren lässt^^.

Gruß Sven

Quote from schnoefftel

[font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]4 bis 20 mA sollte es sein! Macht einen Arbeitsbereich von 16 mA und ein Offset von 4 mA ( Stichwort live-zero ). Der Offset muss bei der Berechnung berücksichtigt werden. Also erst am Ende drauf rechnen. [/font]
[font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Nicht ganz unwichtig ist es ob das Signal aktiv oder passiv vorliegen muss. Wahrscheinlich braucht Dein Ventil es aktiv. D.h. Du musst die Spannung bereitstellen. [/font]

Dennoch ist der Raspi eigentlich denkbar ungeeignet für solche Aufgaben. Du schleppst durch das BS einen riesigen Ballast mit. Das macht das System anfällig. Außerdem hast Du keine RTC und keine feste Zykluszeit. Grade für den I- Anteil benötigt man eine feste Zykluszeit. Deshalb ist es ja auch die Zeitkonstante.
[font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Wenn schon Bastellösung, wäre ein Mikrocontroller wie der Arduino da viel besser geeignet.[/font]

Naja. Viel Glück bei Deinem Projekt.

[font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Ps: Bei einer bekannten Regelstrecke würde ein klassischer PI- Regler Dein Problem lösen. Da müssen nur die Einstellgrößen bekannt sein, die man durch Berechnung oder Versuch bestimmen kann.[/font]
[font="Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif"]Der Regler rechnet dann für dich. Der P- Anteil bleibt gleich. Ist ja auch eine Konstante ( kP )[/font]

Gruß Jan

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Hallo Jan

Eine RTC für den Raspi lässt sich doch nachrüsten...
http://www.harrykellner.de/index.php/projekte2/18-raspberry-2
gut da muss ich natürlich wieder anfangen zu basteln... aber ihr habt recht. Andererseits werde ich Probleme mit dem I-Anteil bekommen!

zu 1.) Kann mir jemand einen geeigneten Messwandler empfehlen??

zu 2.) Über den ds18b20 habe ich auch schon nachgedacht... Allerdings muss ich mit Temperaturen über 120 °C rechnen und diesen Bereich deckt der Sensor nicht mehr ab. Daher meine Überlegung PT100 Sensoren zu verwenden. Die sind außerdem relativ genau, wenn man sie richtig anschließt!

Gruß
Sven