Neuer HENDI-Pimp mit PID-Regelung

[Robster]

Geschätztes Forum!

Nachdem ich hier schon ein paar Jahre mitlese und einige Anfängerfragen gestellt habe, kann ich jetzt auch erstmals etwas Sinnvolles vorzeigen. Ich war mit den gängigen Methoden zur Automatisierung der analogen Hendi-Platte (3,5KW) unzufrieden und möchte euch meinen eigenen Umbau vorstellen:

Der Drehpoti wird ausgebaut und durch einen 4-poligen Würfelstecker/ Buchse ersetzt (Bild1). Wenn man das Kabel des Poti nicht abknipsen will (Garantieverlust), kann man ein Molex-Kabel verwenden (Bild2). Den Molex-Stecker muss man ein Bisschen mit der Nagelfeile bearbeiten, sonst passt er nicht auf das chinesische System. Der Würfelstecker/ Buchse wird nach Schaltplan (Bild3) verdrahtet. Die Funktion des Poti wird von einem kleinen Relais und einem Trennverstärker im Schaltschrank übernommen (Bild4). Der Ausgang des TV muss durch die Software der Brausteuerung auf 0-5V Steuerspannung begrenzt werden. Achtung! –Die Steuerspannung ist umgekehrt proportional zur Leistung der Platte. D.h. 0V=3500W; 5V=500W (Mindestleistung). Die optimalen Regelparameter habe ich mit einem selbsttunenden Temperaturregler ermittelt. Sie lauten:

• Gain: 81,31684 (P-Anteil)
• TI: 451,1982s (I-Anteil)
• TD: 112,7995 (D-Anteil)
• TM_Lag: 5,0s (Verzögerung D-Anteil)
• PFAC_SP: 0,8 (Reduzierung P-Anteil bei Sollwertsprüngen)
• CON_ZONE: 2,0 (Regelzone, händisch nachoptimiert)

Die Parameter können bei anderen Töpfen und Füllmengen leicht abweichen. Wenn der verwendete Regler die Parameter „PFAC_SP“ und „CON_ZONE“ nicht kennt, sollte man den Regler bis 2-3°C unterhalb der Solltemperatur im Nachführmodus mit 100% Stellwert fahren und dann auf Regelbetrieb umschalten. Die Temperatur schwankt um maximal 0,1°C (Bild5). Die Platte schalte ich bei 3% Stellgröße ab und bei 5% Stellgröße wieder ein, damit es bei Regelschwankungen nicht zu oft zum An-, bzw. Ausschalten der Platte kommen kann.

Hier einmal die Vorteile meines Umbaus auf einen Blick:

• Es werden nur 5V Spannung statt 16A Strom geschaltet
• Der Lauf des Lüfters ist jederzeit gewährleistet
• Stufenlose PID-Regelung möglich
• Kein Bohren, kein Durchkratzen von Leiterbahnen und kein Einlöten nötig
• Umbau ist komplett reversibel (kein Garantieverlust)
• Wer die Platte ohne Brausteuerung nutzen will, kann den Poti an einen zweiten Würfelstecker montieren und statt der Brausteuerung den Poti aufstecken.

Ich habe bereits 2 Platten nach diesem Konzept umgebaut und beide laufen seit Jahren einwandfrei. Trotzdem übernehme ich für Nachbauten keine Garantie.

Prost! – Robster

Bild1:

Bild2:

Bild3:

Bild4:

Bild5:

Grün: Istwert; Blau: Sollwert; Orange: Stellwert

[PabloNop]

Interessantes Projekt. Ein ehemaliger Arbeitskollege von mir hat seine Hendi auch in ähnlicher Weise umgebaut, um damit Sous-vide zu kochen. Bei ihm funktioniert das seit Jahren problemlos und er nutzt die Platte recht häufig.

Sein Umbau ist etwas anders gestaltet: er hat den Drehregler drin gelassen und nur ein Adapterkabel zwischen Poti und Platine gesteckt (ebenfalls reversibel). Darüber kann eine externe Elektronik die Leistung der Platte regeln. Man muß die Platte nach wie vor explizit manuell am Drehregler einschalten und so weit ich mich erinnere, kann seine Elektronik auch (absichtlich) nur zwischen 0 und dem manuell eingestellten Wert regeln.

[Robster]

@PabloNop
Das ist auch eine schöne Lösung, aber für unsere Zwecke sollte man den Ein-/Aus-Schalter auf alle Fälle mit automatisieren, denn die Mindestleistung von 500W ist leider viel zu hoch, um die Temperatur während der Rasten konstant zu halten. Deshalb will auch der PID-Regler die Leistung immer wieder auf Null runter fahren, ohne sich auf einen konstanten Stellwert einzupendeln.

[Robster]

Hallo!

Nur um Verwechslungen vorzubeugen: Die Reihenfolge der Anschlüsse auf dem Schaltplan entspricht nicht der Reihenfolge der Anschlüsse auf dem Molex-Stecker. (Das habe ich so dargestellt, damit sich die Leitungen in dem Schaltplan nicht kreuzen). Man muss hier den Farbcode des Molex-Kabels auf dem Schaltplan mit der Reihenfolge der Farben in Bild2 vergleichen, dann sind Verwechslungen ausgeschlossen.

Gruß Robster

[Vestenrunner]

Hi Robster,

welchen Regler verwendest du denn?

Edit: Eigentlich suche ich zunächst eine Lösung bei Annäherung an 100°C die Leistung zu reduzieren, weil mir immer das Zeug überkocht.

Gruß
Peter

[Robster]

Hallo Peter,

ich automatisiere mit einer SPS (S7-300) und verwende Standard Software PID-Regler des Systems. Da der Regelalgorythmus aber bei allen PID-Reglern in etwa gleich sein sollte, müßte das mit den o. g. Regelparametern auch mit anderen Reglern klappen. Der PID-Regler ist schon gut geeignet, um vor Erreichen der Solltemperatur die Leistung zu reduzieren. Ich gebe als Zielwert beim Kochen immer 98,5 °C ein. Aber wahrscheinlich tut es da ein gut abgestimmter 2Punkt-Regler auch.

Gruß Robster

[JackFrost]

Hallo Peter,

ich automatisiere mit einer SPS (S7-300) und verwende Standard Software PID-Regler des Systems. Da der Regelalgorythmus aber bei allen PID-Reglern in etwa gleich sein sollte, müßte das mit den o. g. Regelparametern auch mit anderen Reglern klappen. Der PID-Regler ist schon gut geeignet, um vor Erreichen der Solltemperatur die Leistung zu reduzieren. Ich gebe als Zielwert beim Kochen immer 98,5 °C ein. Aber wahrscheinlich tut es da ein gut abgestimmter 2Punkt-Regler auch.

Gruß Robster

Man muss aufpassen, der Arduino PID nutz keine TN. Hier wird der I Anteil stärker mit höherem Wert, Bei einem Standard PID von Siemens ist es ja umgekehrt, da es ja die Nachstellzeit ist. Je kleiner der Wert desto schneller ist der I-Anteil.

Normale Industrieregler und PID die Tn als I nutzen können theoretische mit den gleichen Werten genutzt werden.
Aufpassen muss man nur ob der I-Anteil parallel zum P-Anteil ist oder nach der Streckenverstörkung ( dynamisierung ) kommt.
Damit würden die Werte auch nicht mehr passen. Jumo nutzt das so. Siemens hat ja ein Blockschaltbild wie der Technologieblock aufgebaut ist.

Gruß JackFrost

[Robster]

@JackFrost

Da hast du bestimmt recht. (Kenne mich leider mit den Regelalgorythmen von Arduino und Jumo nicht aus). Mein Regler wird auf jeden Fall langsamer bei steigendem TI (Nachstellzeit). Meine Parameter sind nicht in Stein gemeißelt, das soll dann besser jeder selbst eintunen.

Gruß Robster

[Vestenrunner]

Danke für die Infos. Leistungssollwertausgabe als 0-5V Signal gibt es doch bei Ardoino und Co. gar nicht oder? Die Schematas sehen für mich aus als ob da entweder über Relais / SSR oder Funksteckdosen einfach ein oder ausgeschaltet wird. Oder täusche ich mich?