Temperaturregelung

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.

Beispiel: Kp = 10 % / °C (Idle-Speed = 20 %)

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

• Vorgabe der Solltemperatur
• Anpassung des Reglerparameters K_p
• Anzeige der aktuellen Temperatur
• Anzeige der aktuellen Lüfteransteuerung (PWM-Wert)

Betriebsmodi

• Automatikbetrieb: Temperaturregelung aktiv
• (Optional) Handbetrieb: Manuelle Vorgabe der Lüfterleistung

Hinweise und offene Punkte

• Feinabstimmung der Reglerparameter im Realbetrieb
• Überprüfung der Sensorplatzierung bei realer Last
• Bewertung des Temperaturverhaltens bei geschlossener Verkleidung