Temperaturregelung: Unterschied zwischen den Versionen
Aus Kicker (internals)
Zur Navigation springenZur Suche springen
Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt
Keine Bearbeitungszusammenfassung |
|||
| (14 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 6: | Zeile 6: | ||
Die Regelung passt dazu die Lüfterleistung abhängig von der gemessenen Temperatur an. |
Die Regelung passt dazu die Lüfterleistung abhängig von der gemessenen Temperatur an. |
||
Bild der eingebauten Lüfter: |
|||
Platzhalter für Übersichtsbild: |
|||
[[Datei:kicker_unterbau_aufbau.png|zentriert|600px]] |
|||
[[Datei:Lüfter_frontal.jpeg|600px]] |
|||
== Aufbau == |
== Aufbau == |
||
| Zeile 14: | Zeile 15: | ||
* Ansteuerung der Lüfter über einen Verteiler |
* Ansteuerung der Lüfter über einen Verteiler |
||
* Das Steuersignal wird von einer Beckhoff-SPS-Karte als PWM-Signal ausgegeben |
* Das Steuersignal wird von einer Beckhoff-SPS-Karte als PWM-Signal ausgegeben |
||
* Das PWM-Signal wird über eine selbst entwickelte Schaltung |
* Das PWM-Signal wird über eine selbst entwickelte Schaltung auf 5 V Pegel gewandelt |
||
* Versorgung der Lüfter über separate Spannungsversorgung |
* Versorgung der Lüfter über separate Spannungsversorgung |
||
=== Sensorik === |
=== Sensorik === |
||
* Die Temperatur wird über eine EL3202 Beckhoff Karte mit einem PT100 ausgewertet. |
|||
* Temperaturmessung im Inneren des Unterbaus |
|||
* Positionierung |
* Positionierung des Sensors ist an der Alustrebe unter der Decke |
||
== Implementierung (SPS) == |
== Implementierung (SPS) == |
||
=== Regelstruktur === |
=== Regelstruktur === |
||
Die Lüfterregelung ist als einfacher P-Regler (proportionaler Regler) ausgeführt. |
|||
* Einfache P-Regelung (Proportionalregler) |
|||
Solange die Ist-Temperatur unterhalb oder gleich der Soll-Temperatur liegt, werden die Lüfter mit einer festen Grunddrehzahl (Idle-Speed) betrieben. |
|||
* Regelgröße: Temperatur im Unterbau |
|||
* Stellgröße: PWM-Tastverhältnis für die Lüfterdrehzahl |
|||
Überschreitet die Ist-Temperatur den Sollwert, wird die Lüfterdrehzahl proportional zur Temperaturabweichung erhöht. |
|||
=== Parametrierung des Reglers === |
|||
Die Verstärkung Kp definiert dabei direkt die Steilheit der Kennlinie und gibt an, um wie viel Prozent sich die Lüfterdrehzahl pro 1 °C Temperaturabweichung erhöht. |
|||
* Reglerstruktur: |
|||
<math> |
|||
u = K_p \cdot (T_{soll} - T_{ist}) |
|||
</math> |
|||
Damit lässt sich das Regelverhalten intuitiv parametrieren: kleine Kp-Werte führen zu einer sanften, träg reagierenden Regelung, große Kp-Werte zu einer aggressiveren, schneller ansprechenden Lüfterregelung. |
|||
* Einstellbare Parameter: |
|||
Beispielhafte Parameterwerte und deren Wirkung sind in der folgenden Tabelle dargestellt. |
|||
| ⚫ | |||
! Parameter !! Bedeutung !! Beschreibung |
|||
| ⚫ | |||
|+ Beispiel: Kp = 10 % / °C (Idle-Speed = 20 %) |
|||
! Szenario |
|||
! T<sub>soll</sub> |
|||
! T<sub>ist</sub> |
|||
! ΔT = T<sub>ist</sub> − T<sub>soll</sub> |
|||
! n<sub>idle</sub> |
|||
! Kp |
|||
! Zusatzdrehzahl Δn |
|||
! Resultierende Lüfterdrehzahl n<sub>fan</sub> |
|||
|- |
|- |
||
| Soll = Ist |
|||
| K_p || Proportionalfaktor || Verstärkung des Reglers |
|||
| 40 °C |
|||
| 40 °C |
|||
| 0 °C |
|||
| 20 % |
|||
| 10 % / °C |
|||
| 0 % |
|||
| 20 % |
|||
|- |
|- |
||
| Soll 1 °C kälter als Ist |
|||
| T_soll || Solltemperatur || Zieltemperatur im Unterbau |
|||
| 40 °C |
|||
| 41 °C |
|||
| 1 °C |
|||
| 20 % |
|||
| 10 % / °C |
|||
| 10 % |
|||
| 30 % |
|||
|- |
|||
| Soll 5 °C kälter als Ist |
|||
| 40 °C |
|||
| 45 °C |
|||
| 5 °C |
|||
| 20 % |
|||
| 10 % / °C |
|||
| 50 % |
|||
| 70 % |
|||
|} |
|} |
||
== Visualisierung / Bedienung == |
== Visualisierung / Bedienung == |
||
=== Einstellmöglichkeiten in der HMI === |
=== Einstellmöglichkeiten in der HMI === |
||
* Vorgabe der Solltemperatur |
|||
* Anpassung des Reglerparameters K_p |
|||
| ⚫ | |||
* Anzeige der aktuellen Lüfteransteuerung (PWM-Wert) |
|||
[[Datei:Visualisiertung_Temperaturregelung.png|318px]] |
|||
=== Betriebsmodi === |
|||
* Automatikbetrieb: Temperaturregelung aktiv |
|||
* (Optional) Handbetrieb: Manuelle Vorgabe der Lüfterleistung |
|||
* Rechte Anzeige stellt Drehzahl in Prozent dar |
|||
| ⚫ | |||
* Über Manuell Button lässt sich Schieberegler für manuelle Drehzahleinstellung freischalten |
|||
* Bei Feldern lässt sich KP und Soll-Temperatur einstellen |
|||
== Hinweise und offene Punkte == |
== Hinweise und offene Punkte == |
||
* Die Werte von KP und Soll-Temperatur in der Visualisierung dienen dem zum empirischen parametrieren, um die Werte fest zu übernehmen müssen Sie im Main Programm bei der Initialisierung verändert werden. |
|||
* Feinabstimmung der Reglerparameter im Realbetrieb |
|||
* Überprüfung der Sensorplatzierung bei realer Last |
|||
* Bewertung des Temperaturverhaltens bei geschlossener Verkleidung |
|||
Aktuelle Version vom 18. Februar 2026, 14:57 Uhr
Temperaturregelung Unterbau Kicker
Einführung
Diese Seite dokumentiert die Temperaturregelung für den unteren Teil des Kickers. Ziel ist es, die Umgebungstemperatur im Inneren so zu regeln, dass Sensoren, Aktoren und die internen Industrie-PCs vor Überhitzung geschützt werden. Die Regelung passt dazu die Lüfterleistung abhängig von der gemessenen Temperatur an.
Bild der eingebauten Lüfter:
Aufbau
Mechanischer und elektrischer Aufbau
- Insgesamt 8 Industrie-PC-Lüfter zur Belüftung des Unterbaus
- Ansteuerung der Lüfter über einen Verteiler
- Das Steuersignal wird von einer Beckhoff-SPS-Karte als PWM-Signal ausgegeben
- Das PWM-Signal wird über eine selbst entwickelte Schaltung auf 5 V Pegel gewandelt
- Versorgung der Lüfter über separate Spannungsversorgung
Sensorik
- Die Temperatur wird über eine EL3202 Beckhoff Karte mit einem PT100 ausgewertet.
- Positionierung des Sensors ist an der Alustrebe unter der Decke
Implementierung (SPS)
Regelstruktur
Die Lüfterregelung ist als einfacher P-Regler (proportionaler Regler) ausgeführt. Solange die Ist-Temperatur unterhalb oder gleich der Soll-Temperatur liegt, werden die Lüfter mit einer festen Grunddrehzahl (Idle-Speed) betrieben.
Überschreitet die Ist-Temperatur den Sollwert, wird die Lüfterdrehzahl proportional zur Temperaturabweichung erhöht. Die Verstärkung Kp definiert dabei direkt die Steilheit der Kennlinie und gibt an, um wie viel Prozent sich die Lüfterdrehzahl pro 1 °C Temperaturabweichung erhöht.
Damit lässt sich das Regelverhalten intuitiv parametrieren: kleine Kp-Werte führen zu einer sanften, träg reagierenden Regelung, große Kp-Werte zu einer aggressiveren, schneller ansprechenden Lüfterregelung. Beispielhafte Parameterwerte und deren Wirkung sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Szenario | Tsoll | Tist | ΔT = Tist − Tsoll | nidle | Kp | Zusatzdrehzahl Δn | Resultierende Lüfterdrehzahl nfan |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Soll = Ist | 40 °C | 40 °C | 0 °C | 20 % | 10 % / °C | 0 % | 20 % |
| Soll 1 °C kälter als Ist | 40 °C | 41 °C | 1 °C | 20 % | 10 % / °C | 10 % | 30 % |
| Soll 5 °C kälter als Ist | 40 °C | 45 °C | 5 °C | 20 % | 10 % / °C | 50 % | 70 % |
Visualisierung / Bedienung
Einstellmöglichkeiten in der HMI
- Rechte Anzeige stellt Drehzahl in Prozent dar
- Mittlere Anzeige gibt Ist-Temperatur an
- Über Manuell Button lässt sich Schieberegler für manuelle Drehzahleinstellung freischalten
- Bei Feldern lässt sich KP und Soll-Temperatur einstellen
Hinweise und offene Punkte
- Die Werte von KP und Soll-Temperatur in der Visualisierung dienen dem zum empirischen parametrieren, um die Werte fest zu übernehmen müssen Sie im Main Programm bei der Initialisierung verändert werden.
