Kaskaden Temperaturregler

Alles zum Thema Brauanlagen-Selbstbau. Für Steuerung und Automatisierung bitte das Unterforum "Automatisierung" nehmen.
Antworten
Braukünstler
Neuling
Neuling
Beiträge: 7
Registriert: Sonntag 21. Oktober 2018, 07:49

Kaskaden Temperaturregler

#1

Beitrag von Braukünstler »

Hallo Zusammen!
Ich suche eine Möglichkeit bei meinem doppelwandigen Maischekessel die Temperaturen zu regeln. So wie ich das bisher ergoogelt habe wäre eine Kaskadenregelung das Richtige. Ist allerdings mit rund 1000 EUR zu teuer. Kennt jemand eine Alternative bis ca. 300 EUR.
Ich verwende einen 60L Kessel aus einer Großküche mit nachgerüstetem 6kw Heizstab.

Wäre dankbar für jeden Tipp
Der Braukünstler
metaler143
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 682
Registriert: Sonntag 1. Februar 2015, 20:37

Re: Kaskaden Temperaturregler

#2

Beitrag von metaler143 »

Kommt ein Selbstbau in Frage? Dann könntest du auf Basis eines Raspberry Pi/Arduino/ESP8266/..., SSRs und einem Temperaturfühler was basteln. Da kommst du mit 300 EUR locker hin.
Braukünstler
Neuling
Neuling
Beiträge: 7
Registriert: Sonntag 21. Oktober 2018, 07:49

Re: Kaskaden Temperaturregler

#3

Beitrag von Braukünstler »

Moin!
Ja könnte ich mir vorstellen. Habe aber mit dem Zeug. noch nichts gemacht. Gibt es da einen Bausatz o.ä.?
metaler143
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 682
Registriert: Sonntag 1. Februar 2015, 20:37

Re: Kaskaden Temperaturregler

#4

Beitrag von metaler143 »

Ob es Bausätze gibt kann ich dir leider nicht beantworten. Bisher habe ich sowas noch nicht gesehen, würde deshalb aber nicht ausschließen, dass es sowas gibt.
Softwareseitig gibt es aber allerdings fertige Lösungen. Für den Raspberrypi z.B. Craftbeerpi, für den ESP8266 z.B. BrewPiLess (+ vermutlich 50 weitere Lösungen). Beide sind meine ich imstande, einen DS18B20 Temperaturfühler auszulesen und via GPIO ein Relais zu schalten. Beim Relais unbedingt darauf achten, dass es groß genug dimensioniert ist, zudem wirst du bei 6 kw nicht um einen Kühlkörper + ggf. einen kleinen Lüfter herumkommen (zumindest bei Verwendung eines SSR). Vor Inbetriebnahme ist es dann wohl auch kein Fehler, mal einen Elektriker drüberschauen zu lassen (eventuell hast du da ja jemanden im Bekanntenkreis)
Zuletzt geändert von metaler143 am Dienstag 17. Mai 2022, 07:47, insgesamt 1-mal geändert.
mrhyde
Posting Senior
Posting Senior
Beiträge: 468
Registriert: Mittwoch 7. Juni 2017, 14:16

Re: Kaskaden Temperaturregler

#5

Beitrag von mrhyde »

Craftbeerpi wurde ja bereits erwähnt und das kann mittlerweile direkt von pypi.org installiert werden. Eine Anleitung dazu habe ich hier erstellt:

https://openbrewing.gitbook.io/craftbeerpi4_support/

Die Frage ist, wie viele Heizelemente du ansteuern kannst, bzw. ob dein Heizelement z.B. 3 Phasen nutzt.

In Cradftbeerpi4 kann man Plugins installieren und im Falle mehrerer Heizelemente/Phasen ist vermutlich das GroupedPowerActor Plugin das richtige:
https://github.com/avollkopf/cbpi4-GroupedPowerActor

Das nutzen einige, die z.B. einen Heizer mit 3 Phasen haben und jede Phase einzeln ansteuern möchten.

Wir z.B. nur 33% Leistung benötigt, so wird nur ein Element, bzw. eine Phase genutzt. Bei weniger Leistung, wird das erste Element gepulst. Sobald mehr Leistung benötigt wird, wird das zweite Element zugeschalten und bis 66% Leistung gepulst. Dann wird es zu 100% genutzt und bei mehr Leistung dann eben das dritte Element zugeschaltet.
Braumeister 20 | Gärung: SS Brewtech 7 Gal BME | Speidel 30 Liter (Konus)
https://github.com/PiBrewing
https://openbrewing.gitbook.io/craftbeerpi4_support/
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#6

Beitrag von JackFrost »

Aber bis jetzt gibt es noch keinen Kaskadenregler für CBPi.
Den muss man sich dann selber schreiben.

Vermutlich benutz eh kaum einer eine Kaskade.

Ich hab eine, aber die ist nicht auf CBPi und ein spezielles Devboard das es nicht mehr gibt.

Beim Pulsen muss man halt aufpassen das man die Regeln des EVU nicht verletzt. Mit immer mehr Last auf dem Netz muss der EVU auch mer schauen das sich die Teilnehmer an die Regeln halten. Stichwort ist die TAB und seine 0,1 Hz PWM max Frequenz bei mehr als 200 - 300 W.

Wenn du mehr über meine Kaskade wissen willst melde dich.

Ich werde das ganze noch auf ein aktuelles Devboard umsetzen das man noch kaufen kann. Wird aber noch dauern.


Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
mrhyde
Posting Senior
Posting Senior
Beiträge: 468
Registriert: Mittwoch 7. Juni 2017, 14:16

Re: Kaskaden Temperaturregler

#7

Beitrag von mrhyde »

JackFrost hat geschrieben: Dienstag 17. Mai 2022, 08:37 Beim Pulsen muss man halt aufpassen das man die Regeln des EVU nicht verletzt. Mit immer mehr Last auf dem Netz muss der EVU auch mer schauen das sich die Teilnehmer an die Regeln halten. Stichwort ist die TAB und seine 0,1 Hz PWM max Frequenz bei mehr als 200 - 300 W.
Wenn du mehr über meine Kaskade wissen willst melde dich.
Gruß JackFrost
Du hast das mit der Frequenz schonmal erwähnt. Hast du da ggf noch einen link. Den würde ich dann in die Doku für Craftbeerpi und die READMEs der Plugins verlinken. Den default Wert werde ich auf 10 sec bzw. 0.1 hz setzen.

Gibt es irgendwo eine allgemeine Beschreibung der Kaskadenregelung? Was ich bisjher gefunden habe erinnert mich etwas an mein GroupedPowerActor Plugin.

Gruß,
Alex
Braumeister 20 | Gärung: SS Brewtech 7 Gal BME | Speidel 30 Liter (Konus)
https://github.com/PiBrewing
https://openbrewing.gitbook.io/craftbeerpi4_support/
Benutzeravatar
flying
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 13293
Registriert: Donnerstag 14. August 2008, 18:44

Re: Kaskaden Temperaturregler

#8

Beitrag von flying »

Ich verstehe auch nicht warum man eine Kaskadenregelung braucht? Ein PID- Regler mit einer gut eingestellten Hysterese und ein Last-Schütz zum schalten der 6 kW sollten doch reichen..? Man braucht für den Doppelmantel allerdings vermutlich eine Sicherheitsabschaltung damit er nicht überhitzen kann...?
Held im Schaumgelock

"Fermentation und Zivilisation sind untrennbar verbunden"
(John Ciardi)
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#9

Beitrag von JackFrost »

flying hat geschrieben: Dienstag 17. Mai 2022, 18:03 Ich verstehe auch nicht warum man eine Kaskadenregelung braucht? Ein PID- Regler mit einer gut eingestellten Hysterese und ein Last-Schütz zum schalten der 6 kW sollten doch reichen..? Man braucht für den Doppelmantel allerdings vermutlich eine Sicherheitsabschaltung damit er nicht überhitzen kann...?
Eine Kaskade erhöht die Regelgüte. Ist alles aber Stark abhängig vom System.
Mit einer Kaskade kann man auch schneller Heizen wenn der Heizkreis auch Kühlen kann.
Immer dann wenn im Heizkreis viel Energie gespeichert wird, dann kann das helfen wenn man
Probleme hat. Mit einem Doppelmantel hat man gespeicherte Energie, deutlich mehr als mit einer
direkten Heizung.

Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#10

Beitrag von JackFrost »

mrhyde hat geschrieben: Dienstag 17. Mai 2022, 16:49
Du hast das mit der Frequenz schonmal erwähnt. Hast du da ggf noch einen link. Den würde ich dann in die Doku für Craftbeerpi und die READMEs der Plugins verlinken. Den default Wert werde ich auf 10 sec bzw. 0.1 hz setzen.
Die alten TAB in der das mal drinnen stand sind nicht mehr Verfügbar

Weil es so schön ist hat man das alles geändert. Vieles ist nun ein DIN und EN ( EN 61000-3-3 und EN 61000-3-2 ) drinnen an die man leider nicht mehr kostenlos rankommt.

DACH hat technische Regeln zur Beurteilung von Netzrückwirkungen. Teil B . Wer Muse hat kann sich das mal durchlesen.

Teil A hat die Formeln für die grobe Abschätzung ob Flicker auftritt oder nicht. Wichtig ist hier 4-17 und 4-19 und Abb. 4-3. In der Abb. sieht man das mit steigender Frequenz die maximale relative Spannungsänderung geringer wird bis Flicker auftritt.

Das Problem ist das man die Kurzschlussleistung seines Anschlusses kennen muss um zu berechnen welche maximale Leistung mit welcher Frequenz geschalten werden darf. Diese kann nur mit Speziellen Messgeräten gemessen werden.

Hier ist eine kleine Zusammenfassung wie der Flicker gemessen werden müsste.

Das Thema ist leider sehr Komplex geworden.

Was man vereinfacht sagen ist je langsamer die Schaltfrequenz ist desto geringe ist die Wahrscheinlichkeit das man Netzrückwirkungen hat.

Die VDE-AR-N 4100 wird wohl geändert und der Entwurf ist öffentlich einsehbar. Aber auch hier wird auf die Normen EN 61000-3-x verwiesen.

Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
Braukünstler
Neuling
Neuling
Beiträge: 7
Registriert: Sonntag 21. Oktober 2018, 07:49

Re: Kaskaden Temperaturregler

#11

Beitrag von Braukünstler »

Hallo Zusammen!
Vielen Dank für die vielen Infos.
Ich denke ich werde mir den Raspberry Pi mal näher ansehen.
Zur Info. Aktuell arbeite ich mit 400V/ 3Phasen über SSR und PID-Regler von Jumo. Ich habe alle Varianten damit probiert, aber ohne manuelles Nachregeln geht es nicht. Wenn die Temperatur im Hohlraum einmal übersteuert ist, gibt es kein Halten mehr.
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#12

Beitrag von JackFrost »

Braukünstler hat geschrieben: Mittwoch 18. Mai 2022, 18:02 Hallo Zusammen!
Vielen Dank für die vielen Infos.
Ich denke ich werde mir den Raspberry Pi mal näher ansehen.
Zur Info. Aktuell arbeite ich mit 400V/ 3Phasen über SSR und PID-Regler von Jumo. Ich habe alle Varianten damit probiert, aber ohne manuelles Nachregeln geht es nicht. Wenn die Temperatur im Hohlraum einmal übersteuert ist, gibt es kein Halten mehr.
Wenn du 1000 € schreibst dann meinst du vermutlich den Imago 500 der kann intern einen Kaskade machen.
Welche Jumo Regler hast du ?

Evtl. wenn er zwei Analoge Eingänge haben kann, kannst du die Kaskade mit einem zweiten Jumo machen.
Der Führungsregler braucht eine AO Karte die auf 4-20 mA gestellt ist.
Der Folgeregler zwei AI Karten , eine für deinen zweiten Sensor, die zweite für den Sollwert. Da muss man in der Anleitung schauen ob man das bei den
Analogselektoren auswählen kann.

Skalierung des AI ist dann 0 - x°C für was du maximal im Doppelmantel haben willst. Der Folgeregler braucht reine P Struktur und muss als erstes optimiert werden. Die bleibende Regelabweichung ist egal, der Folgeregler muss schnell sein. Tv und Tn auf 0 und Xp auf 5 - 10 K. Dann testen ob er schwingt. Wenn er nah genug am Sollwert ist aber nicht schwingt passt der Folgeregler.

Dann mit dem Autotune den Führungsregler optimieren.

Die alte Ditron Serie würde gehen aber die sind aktuell sehr teuer. Gebraucht bei ebay aber schon ab 125 €. Dann halt noch die Module für AI und DO für dein SSR.
Diratron würde nur als Führungsregler gehen da der nur einen AI haben kann. Kommt also drauf an was du aktuell für einen hast.

Fertig ist die Kaskade.

Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
Braukünstler
Neuling
Neuling
Beiträge: 7
Registriert: Sonntag 21. Oktober 2018, 07:49

Re: Kaskaden Temperaturregler

#13

Beitrag von Braukünstler »

Ich habe einen Jumo dtron 304.
Vielen Dank für den Tipp. Werde mir das mal ansehen.
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#14

Beitrag von JackFrost »

Der Reichelt hat den Jumo Quantrol LC300 in mehreren Versionen. Eine davon hat einen AO der könnte der Führungsregler sein. Preis 335€. Eine AI Karte für den Dtron kostet ~100€. Sind dann eher 440€ + Sensor.

Der Regler kann aber keine Programme fahren wie der Dtron sofern du das nutzt.

Mit dem Raspi bist du billiger. Wenn du keine das Plugin für die Sollwertnormierung schreiben kannst ist das auch eine schöne Lösung. Noch das passende Hat für die Sensoren und dann 2 PIDs zu einer Kaskade machen.

Hier ist gut erklärt wie eine Kaskade funktioniert. Punkt 1.1 ist hier wichtig. Bei einem Doppelmantel ist das Verhältnis Ausgleichzeit und Verzugszeit so klein das ohne Kaskade schwer regelbar ist.

Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
Braukünstler
Neuling
Neuling
Beiträge: 7
Registriert: Sonntag 21. Oktober 2018, 07:49

Re: Kaskaden Temperaturregler

#15

Beitrag von Braukünstler »

Ich habe gerade einen Jumo Dicon 400 bei eBay entdeckt, das kõnnte auch funktionieren.
JackFrost
Posting Freak
Posting Freak
Beiträge: 2983
Registriert: Dienstag 15. Mai 2018, 18:10

Re: Kaskaden Temperaturregler

#16

Beitrag von JackFrost »

Ja wenn wenn er schon eine weitere AO oder AI Karte hätte wäre das perfekt für dich.

Gruß JackFrost
Meine Hardware:
eManometer
IDS2 ohne CBPi
Magnetrührer
Ss-Brewtech 10 Gal Topf
IDS2 Induktionsplatte
Antworten