Heizungslüftersteuerung für Wintergarten mit 0BA4 und AM2PT100

Moin Allerseits.

Vorab die Rahmenbedingungen:

Beheizt werden soll ein Wintergarten, der mit einer Kanal-Bodenheizung ausgestattet ist. Es geht um die Lüftersteuerung dieser Kanalheizung, denn reine Konvektionswaerme hält den Raum gerade mal frostfrei. Der WiGA erstreckt sich über 2 Etagen, so dass die von der Heizung abgegebene Wärme sich recht schnell ins 1 OG verflüchtigt (im 1. OG ist die Heizung noch nicht montiert, dafür aber hervorragend isoliert), mit der Folge, dass sich auf der Innenseite des WiGa ei kühler Fallwind ergibt (aber hier wird die Raumtemperatur gemessen). Ferner sei bemerkt, dass die gesamte Heizungsanlage noch hydraulisch abgeglichen werden muss, der ankommende Vorlauf ist derzeit zu gering.

Der Hersteller liefert natürlich auch ein passendes Steuergerät, welches ausser völlig überteuert auch noch relativ altmodisch ist und für einen Wintergarten mit temporärer Benuzung denkbar ungeeignet erscheint. Ergo, selber machen...

Power auf die Lüftersteuerung schaltet die Lüfter in Stufe1 (von 5). Mein Konzept ist folgendes: Je Grad Differenz zwischen soll und ist, kommt eine Lüfterstufe hinzu. Da aber die Stufen 4 + 5 von der Lautstärke her kaum zu ertragen sind, ist Stufe 5 auf 6 Minuten begrenzt, und folgende Stufe 4 auf 9 Minuten. Ferner sollen die beiden Stufen auch bei zu geringer Vorlauftemperatur geperrt werden. Wenn die Solltemperatur erreicht ist, schaltet Q1 die Stromzufur zu den Lüftern aus. Q2-Q4 steuern eine Widerstandsmatrix, aus der die benötigten Steuerspannungen gebildet werden. Hier ist der Materialeinsatz in der Grösse 2 €uro kontra einem analogen Ausgabebaustein...

Diff. soll-ist = 0C° Stufe 0 Q1234 off

< 1C° Stufe 1 Q1234 on
> 1C° Stufe 2 Q1 34 on
> 2C° Stufe 3 Q12 4 on
> 3C° Stufe 4 Q14 on
> 4C° Stufe 5 Q123 on

Eine Regelung auf Basis von 0,5C° Schritten halte ich für ausreichend. Die Anzeige möche ich aber gern auf 0,1C° haben. Ser sollwert ist derzeit auf 17C° eingestellt, mit Möglichkeit der Anhebung (max. 4C°) und Absenkung. Mein bisheriger Entwurf befindet sich im Anhang, es fehlt noch die Begrenzung der Stufen 4+5 (inkl. Zwangsrückschaltung auf jeweils eine Stufe kleiner). Die Anzeige der Solltemperatur ist noch verbesserungsbedürftig, und die Anzeige der aktuelle Lüfterstufe fehlt bisher...

Die 4 Zeilen stelle ich mir wie folgt vor:
Tsoll (mit Anpassung bei Änderung via Cursortasten, min.0,5C° Genauigkeit)
Tist (0,1C° Genauigkeit)
Tvorlauf (0,1C° Genauigkeit), ggf. klemme ich den Sensor später mal auf den Rücklauf um...
Lüfterstufe

ACHTUNG, die zu verwendende Hardware ist bereits vorhanden!

Logo 0BA4 (hat Analogeingänge, aber keinen analogen MUX).

AM2PT100

Sensor ist PT100 und hat einen Messbereich von -20C° - +110C°.

Ideas welcome!

Hallo digi0815,

da sich bislang hier niemand anderes gemeldet hat, komme ich nochmal auf das zurück, was ich dir ähnlich schon persönlich geantwortet habe - nun jedoch mit einem konkreten anwendbaren Schaltungsentwurf!

Zunächst nochmal mal folgendes: Wenn KEIN Block "analoger Multiplexer" vorhanden ist, dann ist eine Umwandlung bzw. Übertragung von Aktualwerten von LOGO!-Blöcken zur allgemeinen Weiterverarbeitung per Schaltung NICHT möglich. Insbesondere können also keine Zählerstände oder Ergebnisse eines Komparators weiterverwendet werden. Deshalb schlage ich bezüglich Sollwert-Eingabe und Anzeige mit Nachkommastellen folgendes vor (für alle mit einer LOGO! Version 0BA4):

Wenn Analogwerte Verarbeitet werden (sollen), dann Vermeiden von digitalen Ausgangssignalen bzw. Ergebnissen in der Signalverarbeitungskette so lange es geht. Das bedeutet insbesondere KEINE Eingabe des/eines Sollwertes per Taster, sondern stets Vorgabe als Analogwert mittels eines Potis an einem der Analogeingänge eines Basisgerätes (nur bei Gleichspannungstypen möglich). Der entsprechende Analogeingang wird genauso wie die der (PT100-)Sensoren skaliert und kann so direkt mit den Istwerten verglichen werden (mittels Komparator..en oder anderen Blöcken). Wie ein Poti korrekt an die LOGO! angeschlossen wird, findet man im Handbuch und unter diesem LINK (http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/17967360).

Wenn man eine (versehendliche) Änderung des Potis vermeiden/verhindern will, kann man z. B. dieses zusammen mit dem (in der Schaltung als Hauptschalter verwendeten Schwachstrom-) Schalter in ein 1TE-Hutschienenleergehäuse einbauen und endweder mittels Feststellrad sichern oder, wie in Messgeräten, hinter einer Bohrung zur Bedienung per Schraubendreher "verstecken" bzw. sichern (und Hutschinenmudule mit einem Poti findet man auch im Internet, wenn dazu Bedarf bestehen sollte)....

So nun kurz zur Schaltung im Dateianhang:
Bis auf die analoge SOLL-Wertvorgabe sind alle deine Anforderungen berücksichtigt, so dass du die Schaltung direkt anwenden, testen und später (dazu ist die LOGO ja konzipiert) auf Basis der Betriebserfahrungen und möglicher Erweiterungswünsche (z. B. Ermitteln der Anzahl der Einschaltungen und der Betriebszeiten aller Stufen...) modifizieren kannst!

Die Verstärker am POTI-Eingang sind so dimensioniert, dass das Poti nicht die absolute Solltemperatur vorgibt, sondern die Korrektur der im Parameter OFFSET des Verstärkers B007 definierten SOLL-Temperatur. Dadurch ist es möglich, dass das Poti in 40 Stufen (ähnlich einem 40-stufigen Schalter) Korrekturen im Bereich - 5 °C bis + 5 °C in Schritten von 0,25 °C (also exakt der Auflösung der PT100-Sensoren) erlaubt. Verwendet man ein Wendelpoti mit 10 Gängen, dann wird so in 4 Werten je Umdrehung eine Korrektur von 1 °C ermöglicht und zwar ohne Fummelei - und wenn man das Poti nbicht unmittelbar am "Schaltpunkt /Schaltwiderstandswert" stehen läßt, sondern ätwa in der Mitte der Schaltpunkte, dann dürften auch keine unzulässigen SollwertÄnderungen durch Drift auftreten!

Der übrige Schaltplan sollte verständlich sein. Es folgen die SOLL-IST-Wertvergleiche für die 5 Stufen und auf deren Basis die logische Verknüpfung mit den Ausgängen. Die Vorlauftemperatur wird überwacht und berücksichtigt, ebenso die Maximalzeiten der Stufen 4 und 5. Du kannst ja mal damit "spielen"....

Der Impulsgeber dient (auch wenn du diesbezüglich keine Angaben gemacht hast) dazu, nach einer definierten Dauer = "Wartezeit mit Betrieb in der 3. Stufe" (Wartezeit stets deutlich größer als die Laufzeiten Stufe 4 + 5; diese Funktion kann zum Abschalten im Betrieb auch auf 99 h gesetzt werden) UND ununterbrochen angefordertem Heizbedarf in der Stufe 4 oder 4+5 eine (Re-)aktivierung der Stufe 4 oder 4+5 für die Dauer der definierten Maximalzeiten zu erzwingen, falls eben die Stufe 3 dies in dieser "Wartezeit" ( ggf. auch mehrfach) nicht erreicht....

MfG

Hallo digi0815,

1. Zitat: "Ferner habe ich einen Aspekt wohl vergessen zu erwaehnen, und zwar, nach Power ON sollten die Luefter IMMER auf Stufe 5 starten und nach ca 15 sec. in die "normale" Regelung zurueckfallen."

OK, dazu habe ich den Schaltungsentwurf angepasst, den du im Dateianhang findest!

2. Zitat: "Beim Durchsehen ist mir aufgefallen, dass B002 und B004 wohl noch geaendert werden muessen, mein Sensor geht von -20 - +110C°... "

Also, wie bereits persönlich mitgeteilt, sollten deine PT100 eigentlich OHNE Änderung der von mir vorgeschlagenen Skalierung korrekte Werte liefern, denn deren Messbereich liegt innerhalb des für das Siemens-Modul zulässigen und die Sensoreigenschaften - der temperaturabhängige Widerstand - ist genormt (vgl. dazu mal die PDF-Datei im Dateianhang)! Sicher, deine Sensoren mit kleinerem (gewährleisteten) Temperaturmessbereich werden außerhalb der Gültigkeitsgrenzen mit zunehmender Überschreitung zunehmend falsche Temperaturwerte ergeben... Aber die Skalierung im gültigen Temperaturbereich deiner Sensoren sollte identisch sein mit Sensoren im (für das Siemens-Modul) maximalen Bereich von - 50 °C bis 200 °C, da dieser vollständige Messbereich auf LOGO-Werte von 0 bis 1000 angebildet wird.

Anmerk.: Erst wenn du deine Sensoren mit einem entsprechenden externen Messwertverstärker betreibst, der den Sensormessbereich von -20 °C bis 100 °C auf ein Ausgangssignal von 0,00 V bis 10,00 V umsetzt, kannst du dann ca. die doppelte Auflösung (an den Analogeingängen des LOGO!_Basisgerätes erreichen, also 0 bis 1000 bei einer Temp.-Differenz von 120 °C deiner Sensoren und externem angepassten MessVerstärker (gegenüber 0 bis 1000 bei einer Temp.-Differenz von 250 ° C des Siemens-Moduls) .

3. Zitat: "Besonders ueberrascht war ich von deinem Gedanken, via Impulsgeber ein (steuerbares) Zwangsheizen durchzufuehren.."

Also ein Zwangsheizen ist das nicht, eher eine Aufhebung der Verhinderung des Erreichens des SOLL-Wertes bei entsprechend großer Wärmeabführung...Also wollte ich dich/euch darauf aufmerksam machen, dass wenn die Steuerung auch nicht mit der Stufe 3 in der Lage ist, die Aufkühlung des WG zu verhindern EINMALIGE zeitbegrenzte Aktivierung der Stufe 4 bzw. 4 und 5 dies im allgemeinen Fall auch nicht gewährleisten dürften und der WG auskühlt....das kann man ja fast ohne LOGO erreichen! Der Impulsgeber sollte so durch zumindest eine Widerholte Aktivierung diesen Temperaturabfall begrenzen!

Ich erlaube mir noch die Äußerung einiger Gedanken dazu:
Obige Betriebsweise erfordert (insb. zur Nutzung des WG durch Personen) ggf. eine Möglichkeit zur manuellen Aktivierung der Stufe 4 (5) um die Raumtemp. in Richtung SOLL-Wert zu erhöhen..., den die Steuerung ist js praktisch auf 3 Stufen begrenzt!

Weil keine Mittelwertbildung der Innentemperatur erfolgt, schlägt sich die WG-Temperatur sofort auf die Regelabweichung nieder und die Lüftungsheizung muss besonders Nachts mehr leisten (höhere Stufe), so dass ggf. über eine LOGO!-Schaltuhr die Aktivierung der Stufe 5 und ggf. 4 zeitabhängig erfolgen sollte (um Nachts keine Rühestörung hinnehmen zu müssen), allerdings dürfte dann zumindest Morgens ggf. ein mehrmaliger Betrieb der Stufe 4 (5) erforderlich werden, um die Solltemperatur zu erreichen. (Man könnte auch zeituhrgesteuert zwischen 2 Sollwerten umschalten, was jedoch eine etwas komplexere Steuerung - praktisch Verdoppelung der Komparatorenvergleiche notwendig - erfordert).

Ggf. führen auch andere Vorgaben (d. h. größere Differenzen zum SOLL-Wert) der Aktivierung der Stufen 4 und/oder 5, um eine Vervögerung (bzw. seltenere) der Aktivierung der Stufen 4 und 5 zu erreichen.

Eine anderes Konzept des Betriebs der Stufen 4 und 5 wäre die Betriebszeit (derzeit fest 9 min bzw. 6 min) abhängig von der Differenz SOLL- minus IST-Temperatur zu definieren. Der Weg dazu ist in in meinem Beitrag "Konzept + Schaltung einer Mischeransteuerung (3-Punkt-Regelung)" beschrieben und besteht aus einem "Impulsgeber" mit nachgeschalteter "Ausschaltverzögerung", deren Parameter auf einen entsprechenden analogen Block verweist! Damit wird dann flexibel auf (und wiederholend) die Auskühlung des WG reagiert (bzw. z. B. nach einer "Nachtabsenkung"/"Nachtabschaltung"). Den Wert für die Ausschaltverzögerung kann man mit Hilfe eines weiteren Kmparators SOLL-IST-Wert berechnen, indem man den Parameter GAIN dieses Komparators dazu verwendet, um die Temperaturdifferenz für die LAUFZEIT des Lüfters zu bewerten, also z. B. mit GAIN = 2,25 bei einer Differenz von 4 °C eine Laufzeit von 9 min zu erhalten -->> 2Ax - 2Ay = (Ax-Ay) * 2

Dem weiter folgend könnten zusätzlich oder alternativ auch die Werte des (vorhandenen) Impulsgeberts auf Basis der Differenz SOLL- minus IST-Temperatur flexibel definiert werden, allerdings ist dazu eine schaltungstechnische Nachbildung des Blocks "Impulsgeber" erforderlich (vgl. dazu ggf. "Schaltungsproblem]".

MfG
Betel