Нагрев воды с заданной скоростью.

[khvatov]

Здравствуйте. Необходимо подобрать контроллер температуры. Задача нагрев воды в термостате со скоростью 1 градус в минуту, от комнатной до 80 градусов. Объем воды 15 литров, нагреватель 2 кВт, есть перемешивание. Что можете посоветовать?

[melky]

только с ТТР с аналоговым управлением, ну можно и с ШИМ но с аналоговым будет проще.

время - мощность, вот и вся регулировка.

з.ы. ПР200 с выходом 4-20 мА и соответствующий ТТР

[khvatov]

то есть изменять % мощности, и смотреть за сколько выходит?

[melky]

Да, просто не уверен что во всяких ТРМах можно еще и временем играться, чтобы строго 1 градус за 1 минуту выдержать.

[khvatov]

может прибор есть где скорость нагрева задается на столько этапов

[Василий Кашуба]

может прибор есть где скорость нагрева задается на столько этапов
В ПР200 это сделать проще.

[maximov2009]

Добрый день.
Посмотрите программный ПИД регулятор http://www.owen.ru/catalog/programmnij_pid_regulyator_oven_trm251/opisanie
может подойдёт по функционалу. По моему он позволяет делать то, что Вам хочется.
А если есть возможность попрограммировать, то как Василий сказал ПР200 тоже справится.
С уважением.

[Василий Кашуба]

Добрый день.
Посмотрите программный ПИД регулятор http://www.owen.ru/catalog/programmnij_pid_regulyator_oven_trm251/opisanie
может подойдёт по функционалу. По моему он позволяет делать то, что Вам хочется.
А если есть возможность попрограммировать, то как Василий сказал ПР200 тоже справится.
С уважением.
Там только пять ступеней(уставок) разогрева. Да я собственно уже сделал программу плавного нагрева 1 градус в минуту.

[khvatov]

Василий, какой прибор программируется вашей программой, ПР200 ? Я посмотрел описание этого программируемого реле, но не понял можно ли напрямую подсоединять датчики температуры, или надо через модули ввода.

[melky]

Можно, с выходами 4-20 мА, 0-10В напрямую. Термосопротивления через макросы, должны быть в онлайн базе.

[Сергей0308]

Там только пять ступеней(уставок) разогрева. Да я собственно уже сделал программу плавного нагрева 1 градус в минуту.

Собственно, там одного шага более чем достаточно для озвученных целей:

30479

[Василий Кашуба]

Собственно, там одного шага более чем достаточно для озвученных целей:

30479
Вы не правильно поняли ТЗ, в ТЗ нужно не время нагрева, а скорость 1 градус в минуту, от комнатной температуры до 80 градусов. А комнатная, это 22 плюс-минус 3 градуса, её надо измерить, посчитать необходимое время и запрограммировать. Это довольно сложно для простой задачи, а программа это делает автоматически.

[Сергей0308]

Вы не правильно поняли ТЗ, в ТЗ нужно не время нагрева, а скорость 1 градус в минуту, от комнатной температуры до 80 градусов. А комнатная, это 22 плюс-минус 3 градуса, её надо измерить, посчитать необходимое время и запрограммировать. Это довольно сложно для простой задачи, а программа это делает автоматически.

Так скорость нагрева есть не что иное, как частное температуры нагрева на время нагрева, при известной температуре нагрева(80 - Тком.), например при Тком. = 20°С, Тнаг.=80-20=60°С. При скорости 1°/мин, время нагрева составит 1 час, выставляем время в ТРМ251 и остаётся только радоваться! Что бы не пользоваться простейшими расчётами, можно как Вы предложили использовать ПР200, но думаю ни чего страшного не случится если например скорость нагрева будет не 1, а 1,1°С/мин, тоесть при использовании ТРМ251 жёстко задать время нагрева например 1 час или 55 минут, как сочтёте лучше и ни чего страшного не случится!

[Василий Кашуба]

Так скорость нагрева есть не что иное, как частное температуры нагрева на время нагрева, при известной температуре нагрева(80 - Тком.), например при Тком. = 20°С, Тнаг.=80-20=60°С. При скорости 1°/мин, время нагрева составит 1 час, выставляем время в ТРМ251 и остаётся только радоваться! Что бы не пользоваться простейшими расчётами, можно как Вы предложили использовать ПР200, но думаю ни чего страшного не случится если например скорость нагрева будет не 1, а 1,1°С/мин, тоесть при использовании ТРМ251 жёстко задать время нагрева например 1 час или 55 минут, как сочтёте лучше и ни чего страшного не случится!
Ну что лучше подходит не нам решать, а khvatov.

[Santi]

В ТРМ 151 и 251 позволяют программировать, в том числе, и скорость изменения регулируемой величины. На 151-х я делал управление пропарочными камерами, где этот параметр был важен и нормально обеспечивался 151-м прибором. Насколько идеально, тут уж комплекс условий с настройкой ПИД, потерями, инерционностью, неравномерностью прогрева, но функция такая есть.
Если бы делал сейчас - предпочел бы на контроллере. В своей программе можно сделать более гибкий регулятор, да и сам сделав, определенно понимаешь как он работает, а в готовых приборах - работает, но иногда кажется, что недостаточно хорошо, а поправить нельзя.

[Василий Кашуба]

В ТРМ 151 и 251 позволяют программировать, в том числе, и скорость изменения регулируемой величины. На 151-х я делал управление пропарочными камерами, где этот параметр был важен и нормально обеспечивался 151-м прибором. Насколько идеально, тут уж комплекс условий с настройкой ПИД, потерями, инерционностью, неравномерностью прогрева, но функция такая есть.
Если бы делал сейчас - предпочел бы на контроллере. В своей программе можно сделать более гибкий регулятор, да и сам сделав, определенно понимаешь как он работает, а в готовых приборах - работает, но иногда кажется, что недостаточно хорошо, а поправить нельзя.
При всех прочих равных возможностях, ПР200 дешевле.

[Santi]

В части равных возможностей ПР200:
1. Требует преобразователя ТС в 4-20.
2. Обеспечивает худший класс точности, что для термостата (см. топик) очень важно.
3. Отсутствует сертификат СИ.
4. Требует написание программы, что для неподготовленного пользователя может вызвать затруднение, соответственно затраты.

Я не против в принципе использования ПР, но не все здесь так гладко.

[khvatov]

В лаборатории просят скорость 1 градус в минуту но я думаю плюс минус 0,2 градуса переживут. Интересно использовать ТРМ251 с жестко заданным временем, но вопрос как равномерно будет нагреваться в течении этого часа, не получится так что в течении первых 10 минут нагреется на 80% от требуемого диапазона температур.
Вроде бы может подойти МПР51 регулятор температуры и влажности. У него до 100 шагов. Шаг программы управления (программы технолога) может быть задан:
• по длительности (по времени), при этом параметр У01 = 001;
• по достижении установленного значения управляемой величины, при этом параметр
У01 = 000;
• по выполнении первых двух условий; шаг окончится по событию, произошедшему
последним: если истекло установленное время шага, то по достижении управляемой
величиной установленного значения, и наоборот; параметр У01 = 002;
Можно задать время для шага и установить значение температуры.

[kon48]

К вопросу использования ТРМ251. Класс точности прибора (в лучшем случае 0,25, точность платинового ТС 0,1 град). Итого погрешность системы ТС+Прибор - 0,22 град.
В описании ТРМ251 не нашел алгоритма реализации функции выхода на уставку. Разработчики грамотные специалисты они указывают только на условия перехода
на следующий уровень уставки, и то, если позволяют технические возможности оборудования (стр.34 РЭ).
Не сбрасывал бы вариант разомкнутой системы управления. Что имеется ввиду?
Априорной информации достаточно для расчета потребной мощности нагрева и с помощью стабилизатора напряжения поддерживал бы ее на заданном уровне.
1.Теплоемкость воды известна и незначительно меняется от температуры.
2.Стабильные внешние условия (температура окружающего воздуха 22 град плюс/ минус 3 град).
3.Процесс термостатирован.
4.Масса воды стабильна -15 кг.
5.Мощность нагревателя известна.
Если регулирование, в силу причин здесь не рассмотренных, получится нелинейным, то реализовал бы ступенчатое регулирование мощности в допустимом диапазоне.
Контроль процесса вел бы по средствам измерения более высокого класса чем ТРМ.
С уважением

[kon48]

Добавлю, что фирма ОВЕН производит приборы промышленной автоматизации.
Установка, о которой идет речь, не относится к классу промышленной автоматизации.
С уважением

[Santi]

К вопросу использования ТРМ251. Класс точности прибора (в лучшем случае 0,25, точность платинового ТС 0,1 град). Итого погрешность системы ТС+Прибор - 0,22 град...
Контроль процесса вел бы по средствам измерения более высокого класса чем ТРМ.
С уважением
На самом деле значительно больше, чем 0.22град, если класс точности перевести через диапазон измерения к абсолютной погрешности. У некоторых импортных, например Omron, терморегуляторов есть диапазон измерения 0...100 град., который позволяет производить более точные измерения, чем ОВЕН с его одним единственным диапазоном платины. Верно и то, что для термостатов используют специализированные высокоточные приборы. Но автор не указал требуемой погрешности измерения, а лишь интересовался способами нагрева с заданной скоростью, чему собственно и посвящена тема.

[ПростоМастер]

Возможно подходить к вопросу нужно с другой стороны.
Для нагрева 15л воды на 1 град в минуту необходима мощность 1045Вт.
Используя 2кВт нагреватель можно сузить канал ПИД регулятора от 50 до 60% (с учётом потерь), а далее как обычно экспериментально подобрать коэффициенты ПИД. Для более точного регулирования. Водяные системы очень инерционные, к примеру повышение мощности нагревателя на 5% приведёт к перегреву на 0.15 град (1,5%) за ту же минуту.

[khvatov]

Во общем подключили нагреватель к регулятору напряжения и при подачи около 160 вольт получили приемлемую скорость нагрева воды.

[Сергей0308]

Во общем подключили нагреватель к регулятору напряжения и при подачи около 160 вольт получили приемлемую скорость нагрева воды.

У Вас скорость нагревания наверно выше 1 градуса в минуту? Судя по расчётам Мастера, напряжение должно составлять 115 В не считая КПД!

[Eugene.A]

У Вас скорость нагревания наверно выше 1 градуса в минуту? Судя по расчётам Мастера, напряжение должно составлять 115 В не считая КПД!
Мощность пропорциональна квадрату напряжения. Т.е при снижении напряжения вдвое (230/115) мощность с 2 кВт снизится до 500 Вт.

[kon48]

Доброе утро, коллеги!
Нагрев выполнил бы по двухконтурной схеме:
1.Контур основного нагрева. Примерно 90% от номинальной (потребной) мощности нагрева. Реализация - простой и дешевый тиристорный регулятор мощности.
2.Контур вспомогательного нагрева (точного нагрева). Примерно 20-30% от номинальной мощности нагрева с контуром регулирования (программного задатчика)
в составе: измерителя-регистратора температуры достаточно высокого класса точности с интерфейсом RS485, программного обеспечения реализующего функции контроля температуры,
времени, выработки управляющего воздействия на регулируемый источник питания контура вспомогательного нагрева, регистрации и архивирования процесса работы установки.
Реализация ПО на ПК или ПЛК и др.
С уважением

[ПростоМастер]

У Вас скорость нагревания наверно выше 1 градуса в минуту? Судя по расчётам Мастера, напряжение должно составлять 115 В не считая КПД!

По расчётам тепловая мощность 50-60%, а не напряжение.

[ПростоМастер]

Мощность пропорциональна квадрату напряжения. Т.е при снижении напряжения вдвое (230/115) мощность с 2 кВт снизится до 500 Вт.

Можно проще к примеру нужно получить 1 кВт с 2 кВт -- 220В/2/0,8(косинус условно)= 138В необходимо для 1 кВт + 45 Вт = 144 В + КПД в итоге на 160В и выйдем

kvatov сделал проще, подключил и получил результат :)

[Eugene.A]

P=U^2/R
Никакого косинуса у ТЭНов не бывает, он безусловно равен единице у активной нагрузки.
КПД преобразования электрической энергии в тепло всегда 100%.
Теперь приступаем к расчётам.