TIA Siemens Sirius Halbleiterschütz ansteuerung von S7-1200 an einer Elektroheizanlage

[Je_Pe]

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Moin, in meinem aktuellen Projekt soll die elektrische Heizung einer Extrusionsanlage erneuert werden.
Die alte Regelung ist vollständig diskret aufgebaut. Ein Operationsverstärker vergleicht die über einem PT100 abfallende Spannung mit der an einem Poti eingestellten Spannung (Solltemperatur). Die differenz des Verstärkers geht in eine weitere Karte, die ich wegen Komplexität nicht weiter auseinenader gedröselt habe. Im Endeffekt wird die Regelabweichung so umgeformt, dass innerhalb von 5 Sekunden ein großer Triac zwischen 0 und 100% durchgesteuert wird. Der hinter dem Triac hängende Heizwiderstand erwärmt die Anlage.
Ich soll nun den ganzen diskreten Kram in eine S7-1200 mit einer PID-Regelung realisieren. Gibt es eine einfache möglichkeit, wie z.B. fertigen Programmblock, der mir die Regelabweichung des PID oder einen Wert von 0-100% in eine Einschaltzeit von Periode X innerhalb von Intervall Y umwandelt oder muss ich mir selbst was mit Timern programmieren?
Für den Neuaufbau soll eine S7-1215C (6ES7 215-1AG40-0XB0) mit SM 1231 AI8 x RTD (6ES7 231-5PF32-0XB0) und SM 1222 DQ16 x DC24V (6ES7 222-1BH32-0XB0) den Steuerungspart übernehmen. Die Triacs werden von wesentlich kleineren (faktor 1000) Siemens SIRIUS (3RF2310-1AA02) SSRs ersetzt.
Hat jemand eine Idee, wie ich die Heizanlage möglichst simpel Programmieren kann?

Lieben Gruß und vielen Dank im Voraus!

 

[winnman]

Was du brauchst ist eine PWM (Pulsweitenmodulation) und min einen PID Regler mit der dir den SW (Sollwert) für den PWM liefert.

Mit den SSR kannst du im besten Fall eine Halwelle der 50Hz schalten, eher eine Vollwelle, das sind 20ms

Interessant wäre jetz mal ungefähr zu wissen wie träge dein System ist (also was passiert wenn du die Heizung 100% einschaltest, wie schnell erreicht die Temperatur an deiner Messstelle den SW, wenn du dann die Heizung ausschaltets, wie weit schwingt die Temperatur dann noch drüber?

Wenn das System länger als 30s bis zum erreichen des SW braucht, dann würde ich mal als Grundbasis für die PWM 10s oder 20s ansetzen.
Ist das System wesentlich flinker, dann eher 2s (kleinster Wert damit du in 1% Schritten bei den 20ms regeln kannst).

 

[Mrtain]

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Wir haben das damals über den PID temp geregelt. Beim Extruder ging der Sollwert vom regler zum Steller (HCS). Bei unserem Kühlrinne (im Grunde ein beheizter Wassertank) haben wir das über SSRs gemacht. Mit dem PWM Ausgang des PID temp haben wir ein Ausgang geschaltet, der wiederum das SSR angesteuert hat.

Wie gross ist den der Extruder?

 

[Mrtain]

Interessant wäre jetz mal ungefähr zu wissen wie träge dein System ist (also was passiert wenn du die Heizung 100% einschaltest, wie schnell erreicht die Temperatur an deiner Messstelle den SW, wenn du dann die Heizung ausschaltets, wie weit schwingt die Temperatur dann noch drüber?

Über den PID von Siemens lässt sich sowohl eine vor- und nachoptimierung durchführen. Allerdings hat die manchmal ewig gedauert ...

Was ist eigentlich mit der Kühlung des Zylinders?

 

[Je_Pe]

Was du brauchst ist eine PWM (Pulsweitenmodulation) und min einen PID Regler mit der dir den SW (Sollwert) für den PWM liefert.

Mit den SSR kannst du im besten Fall eine Halwelle der 50Hz schalten, eher eine Vollwelle, das sind 20ms

Du beschreibst hier eine Phasenschnittsteuerung. Kann man im kleineren Bereich anwenden, erzeugt aber echt grässliche EMI im Netz.
Alleine der Extruder hat eine Heizleistung von 14,4 kW. Wenn ich da mit einer Phasenschnittsteuerung ans Netz gehe, bekommen wir probleme mit dem Netzbetreiber.
Zudem sind die SSR mit Nullspannungserkennung ausgestattet, somit schaltet der SSR erst zu Beginn der nächsten Halbwelle und bleibt bis zum nächsten Nulldurchgang durchgesteuert.

Interessant wäre jetz mal ungefähr zu wissen wie träge dein System ist (also was passiert wenn du die Heizung 100% einschaltest, wie schnell erreicht die Temperatur an deiner Messstelle den SW, wenn du dann die Heizung ausschaltets, wie weit schwingt die Temperatur dann noch drüber?

Wenn das System länger als 30s bis zum erreichen des SW braucht, dann würde ich mal als Grundbasis für die PWM 10s oder 20s ansetzen.
Ist das System wesentlich flinker, dann eher 2s (kleinster Wert damit du in 1% Schritten bei den 20ms regeln kannst).

Der Extruder benötigt ca. 40 Minuten zum erreichen des Sollwerts bei voller Heizleistung, somit sehr träge.

Wir haben das damals über den PID temp geregelt. Beim Extruder ging der Sollwert vom regler zum Steller (HCS). Bei unserem Kühlrinne (im Grunde ein beheizter Wassertank) haben wir das über SSRs gemacht. Mit dem PWM Ausgang des PID temp haben wir ein Ausgang geschaltet, der wiederum das SSR angesteuert hat.

Genau sowas habe ich gesucht, DANKE!

Wie gross ist den der Extruder?

Der Extruder ist 5 m lang, 120 mm Schneckendurchmesser und hat einen Durchsatz von maximal 300 kg/h.
Zunächst werde ich das Konzept aber auf unserem Laborextruder mit 1 m Länge und 38 kg/h ausprobieren.

Was ist eigentlich mit der Kühlung des Zylinders?

Reine Konvektionskühlung, also heizen oder nicht heizen

 

[michi_cc]

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Um zur eigentlichen Frage zu kommen: Der PID_Temp von Siemens hat auch einen PWM-Ausgang mit einstellbarer Period. Ist allerdings komplexer als der normal PID_Compact, keine Ahnung also ob der für die Anwendung wirklich passt.
Den PULSGEN-Baustein gibt es auf der S7-1200 anscheinend leider nicht.

 

[021aet04]

Wie viele Zonen hat der Extruder?

Wenn du keine PWM erzeugen kannst, dann kannst du einen PWM Baustein selbst programmieren.
Einfach per Timerinterrupt einen Zähler hochzählen lassen (z.b. bis 100). Bei "0" schaltest du den Ausgang ein, und beim Stellgradwert wieder aus. Die Auflösung kann man erweitern, indem man den Wert mit 10 oder 100 multipliziert

So würde ich es machen.


Mfg Hannes

 

[Mrtain]

Wie viele Zonen hat der Extruder?

Wenn du keine PWM erzeugen kannst, dann kannst du einen PWM Baustein selbst programmieren.

siehe:

....Mit dem PWM Ausgang des PID temp haben wir ein Ausgang geschaltet, der wiederum das SSR angesteuert hat....

Um zur eigentlichen Frage zu kommen: Der PID_Temp von Siemens hat auch einen PWM-Ausgang mit einstellbarer Period.

 

[Plan_B]

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Reine Konvektionskühlung

Und das Extrusionsmaterial transportiert keine Wärme ab? Sehr ungewöhnlich

 

[Plan_B]

Du beschreibst hier eine Phasenschnittsteuerung. Kann man im kleineren Bereich anwenden, erzeugt aber echt grässliche EMI im Netz.

Nein. Standard-ssr sind Nullschaltend. Also kann das nur eine Wellenpaketsteuerung sein.
Hast Du Missverstanden.

PAketsteuerung ist unbedenklich.
Ist das SSR momentanschaltend, hast Du es falsch ausgewählt für die Anwendung. Der SPS Ausgang ist nicht synchron zum Netz. Der Einschaltbefehl kommt immer irgendwo im Sinus.

 

[Nordischerjung]

Moin,
vielleicht Hilft das auch ein bisschen. Siemens hat da eine Mehrzonenregelung.

SIOS

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