Messen Steuerung Blockheizkraftwerk

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Autor
Messen Steuerung Blockheizkraftwerk

    










BID = 972474

PackerPunch

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: Hunsrück
 

  


Hallo zusammen,

ich plane gerade ein Blockheizkraftwerk im Eigenbau.
Als Steuerung werde ich ein Siemens LOGO! SPS nehmen, je nachdem welches Modell ich günstig bekommen kann.
Nun zu meinem Problem:
Das BHKW soll 12V Strom generieren, knapp 45A und diesen in Solarbatterien speichern.
Da ich zum Takten (Öldruckschalter, Spannung vom Generator, Batteriespannung usw.) genaue Spannungsangaben benötige habe ich folgendes Problem:
Um gewisse Sequenzen zu Takten, muss die Steuerung wissen, dass auf Kabel eins Spannung anliegt (hier durch den Generator erzeugt). Gleichzeitig ist aber auch Spannung durch die zu ladende Batterie auf der selben Leitung. Da die Steuerung nicht Unterscheiden kann was von der Batterie kommt und was vom Generator frage ich mal munter in die Runde, ob es einen "Rückflussverhinderer" bei Strom gibt. Ich kann grad nur an eine Diode oder einen Brückengleichrichter denken, die nehmen mir aber Leistung und Spannung weg.

Kann mir da jemand helfen?! Die Schaltung ist schon per LOGO! Comfort erstellt.

Vielen Dank!

BID = 972478

Ltof

Inventar



Beiträge: 7909
Wohnort: Hommingberg

Vermutlich denkst Du zu kompliziert.

Zitat :
PackerPunch hat am 24 Okt 2015 00:54 geschrieben :

Da die Steuerung nicht Unterscheiden kann was von der Batterie kommt und was vom Generator ...

Das kann der Lichtmaschinenregler in einem KFZ auch nicht und trotzdem funktioniert das millionenfach.

Was für einen Generator hast Du denn?

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 24 Okt 2015  9:15 ]

 

  






BID = 972497

PackerPunch

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: Hunsrück

Hab zurzeit ein 4,4Kw Kleindiesel, Wassergekühlt, der einen 0,75 Kw Eisemann 12v Generator antreibt bei extrem niedriger Drehzal Motorseits, mit Riemenscheiben übersetzt auf die notwendige Drehzahl des Stromerzeugers. Ist eine Nebenschlussmaschine.

Ich habe halt bei der LOGO! in der Schaltung so gedacht(ist natürlich nur ein Teil der Schaltung versteht sich): Die SPS erkennt Spannung auf der Speiseleitung, die der Genertor erzeugt, schaltet deshalb den Anlasser aus.

Öldruckschalter und o.g. Speiseleitung müssen gleichzeitig aktiviert sein um die Motorelektrik mit Anlasser zu killen und gleichzeitig den Motorkillswitch betätigen, um Beschädigungen des Motors bei zu niedrigem Ölstand zu verhindern. Ist nur der Öldruckschalter betätigt, nicht aber die Speiseleitung, so ist dies der Norm Zustand wenn der Motor aus ist und die Anlage von der Batterie lebt. Sinkt die Spannung dann zwischen den Batterien, schaltet die SPS den Anlasser, der wiederum dann ausgeht, sobald der Genertor Strom produziert. Ist eine Überspannung erreicht, sprich die Battrien sind voll, soll die SPS dies erkennen und den Motorkillswitch betätigen, nicht aber die Motorelektronikkillswitch, da ja ansonsten der Motor nicht mehr gestartet wird, wenn die Spannung zu niedrig wird.

Mein Problem ist: Ich möchte die Taktungen über Widerstände erreichen, da die SPS bei 0-10V eingang taktet. Deshalb möchte ich entsprechende Widerstände in die Messleitungen einbringen, die den Stromfluss behindern, bis ein gewisser Schwellenwert erreicht ist (bei der Stromabfallschaltung hier mit einer NOT schaltung realisiert). So soll der Widerstand so bemessen sein, dass ab 13,7V ein wenig Spannung durchkommt und den Killswitch über die SPS betätigt.

Wenn die SPS jetzt die Spannung an der Batterie misst und die nun auf, sagen wir mal 11V, abfällt, springt der Generator an und speist, sagen wir mal 14V, ein. Jetzt habe ich die befürchtung, dass obwohl 11V auf der Batterie sind, die Spannung von 14V auf der Messleitung liegt, wegen dem speisenden Generator, die SPS denkt die Sollspannung wäre erreicht und daraufhin den Generator wieder abschaltet.

Deshalb der "Rückflussverhinderer".
Ist das in der Praxis so, oder ist es so, dass egal wieviel gespeist wird, die tatsächliche Spannung der Batterie an der Leitung angezeigt wird?! Vielleicht denke ich wirklich zu kompliziert...



BID = 972510

der mit den kurzen Armen

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Sagens wir mal so : Die Batterie bestimmt die Spannung! Wenn dein Generator zb 14 V max liefert und deine Batterie ist leer fliest der Ladestrom in die Batterie und wegen der Belastung des Generators sinkt dessen Spannung. Erst wenn die Batterie kaum noch Strom aufnimmt steigt die Spannung wieder an. Deshalb gibt es einen Regler in der LIMA eines Autos. Dieser Regler sorgt dafür das eben die Spannung des Generators wegen fehlender Last nicht unnötig hoch geht.
Der Rückflußverhinderer ist in der Lima eingebaut in Form von Gleichrichterdioden. Moderne Limas sind Drehstromlichtmaschinen. So nehmen wir an du willst ca 4 kW in elektrische Energie umwandeln dann sind das 4000W. Bei 14 V sind das 4000V*A: 14V =285 A. Mit deinen Werten komme ich auf 14V*45A= 630W. Das bedeutet Dein Motor läuft fast nur im Leerlauf. Selbst wenn du nur mit 3kW abgebender elektrischer Leistung und 1,4 kW Wärmeabgabe rechnest nimmt das schon andere Dimensionen an. Du musst bei der Betrachtung auch berücksichtigen das der Motor Deine angeschlossenen Verbraucher auch bei leerer Batterie versorgen kann und trotzdem die Batterie lädt! So kommen wir zum Motor Motorölstand und Öldruck müssen anliegen , damit der Motor überhaupt laufen kann. Der Öldruck steigt aber erst bei laufendem Motor in einer bestimmten Zeit an. Der Anlasser wird kurzzeitig eingeschaltet und abgeschaltet , wenn der Öldruck oder die Drehzahl einen bestimmten Wert übersteigt. Ansonsten greift der Freilauf des Anlassers. Die Batteriespannung kann mit einem Komparator mit 2 Sollwerten verglichen werten, der Komparator liefert dir dann den Ein oder Abschaltbefehl für den Motor. Sollte der Motor überhitzen muss wegen möglichen Motorschäden ebenfalls abgeschaltet werden. Sollte es erforderlich sein mehr Wärme zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig weniger elektrische Leistung geht die Belastung des Motors zurück. Deshalb darf der Motor da noch nicht abgeschaltet werden, denn es wird ja noch Wärme benötigt.
Also kann zur Optimierung eine elektrische Heizung als Zusatzlast zugeschaltet werden oder der Motor eben später abgeschaltet werden. Die überschüssige Leistung des Motors wird über den Umweg elektrische Heizung ebenfalls in Wärme umgewandelt. Das deine Batterie nicht überladen werden kann dafür sorgt der REGLER der Lima .
Du siehst also das da noch etwas mehr berücksichtigt werden muss. Das deine SPS auch über ein ANALOGSIGNAL (0-10V ) gesteuert werden kann kommt hier gut zum Tragen den mit einem Spannungsteiler kannst du den Schaltpunkt von 11 und 13,7 V auch nach unten verschieben! Nebenbei Gleichströme von 40 A und mehr zu schalten ist nicht ohne Fallstricke!
Deshalb denke lieber ein Stück weiter und verwende gleich eine moderne Drehstromlima aus dem KFZ! ZB aktuelle 12V 90A sind immerhin rund 1kW gegenüber deinen 750 W. Das bei diesen Strömen dann auch entsprechende Akkus an der Lima hängen ist auch zu bedenken.
Noch etwas normale KFZ -Akkus sind nicht Zyklenfest , deshalb sollten da schon entsprechende Akkus zb für Solaranlagen eingesetzt werden.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am 24 Okt 2015 16:45 ]

BID = 972511

Offroad GTI

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Zitat :
Deshalb möchte ich entsprechende Widerstände in die Messleitungen einbringen, die den Stromfluss behindern, bis ein gewisser Schwellenwert erreicht ist
Das (also ein Spannungsteiler mittels Innenwiderstand der SPS und externem Widerstand) würde nur funktionieren, wenn der Eingangswiderstand der SPS genau bekannt ist.
Bei der Logo ist er (nach einem kurzen Teardown ) es. Dort bilden zwei 38k Widerstände einen Spannungsteiler. Du könntest also mit externen Widerständen den Messbereich erweitern und in der Software dann wieder zurückrechnen.

In der Regel (bzw. im Zweifelsfall) sollte aber ein externer Spannungsteiler, optional mit einem Puffer (Impedanzwandler) eingesetzt werden. Noch besser ist natürlich ein isolierter Messwandler, damit die Elektronik im Fehlerfall keinen Schaden nimmt.




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BID = 972516

der mit den kurzen Armen

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So bringt man den Wert der Spannung an der Batterie auf Werte , die die SPS direkt verwenden kann. Du kannst aus dem internem Wert der SPS auch 3 Schaltpunkte festlegen und weiterverarbeiten! Anstelle des Oberen R kannst du auch eine Z-Diode ,mit 5,1V einsetzen, dann werden eben von Deiner Eingangsspannung konstant 5,1 V abgezogen.





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Offroad GTI

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Zitat :
So bringt man den Wert der Spannung an der Batterie auf Werte , die die SPS direkt verwenden kann
Hast du nicht aufgepasst Die Logo hat einen Eingangswiderstand von 76k. 10..15V zu 5..7,5V wird also nichts.


Zitat :
Anstelle des Oberen R kannst du auch eine Z-Diode ,mit 5,1V einsetzen,
Aber nur, wenn du es nicht allzu genau nimmst (Kennlinie) und Parameterstreuungen und Temperaturdrift in den Skat drückst.


Offtopic :

Zitat :
von Deiner Eingangsspannung konstant 5,1 V abgezogen.

SCNR



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 24 Okt 2015 17:56 ]

BID = 972531

der mit den kurzen Armen

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Du kannst dich ja Hinsetzen und den Spannungsteiler genau berechnen. Das Diese Bastelei eh nichts genaues wird lasse ich mal Außen vor. Wenn es genauer werden soll würde ich echte Komparatoren einsetzen und dessen Ausgänge als Digitale Eingänge auf der SPS verwenden! Dafür gibt es sogar Schaltkreise die zb LED als Dot oder Bargraf abhängig von der Eingangsspannung aufleuchten lassen. Oder eben mit der Ungenauigkeit leben müssen. Das die Spannung einer Z-Diode auch Temperaturabhängig ist weiß ich auch und das die Kennlinie der Z-Diode auch keine Gerade ist ist mir durchaus bewusst.
http://www.loetstelle.net/projekte/lm3914/bargraph.php

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: der mit den kurzen Armen am 24 Okt 2015 18:22 ]

BID = 972577

PackerPunch

Gerade angekommen


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Hallo!

Also, erstmal 1000 Dank, dass ihr euch soviel Mühe macht, mir bei meinem kleinen Problem zu helfen!
Sorry für die späte Antwort, meine Kleine hält seit ein paar Tagen nichts mehr vom Schlafen...

Der Motor des BHKW liefert ja nur bei Volllast 4,4 Kw. In meiner momentanen Konfiguration liefert er grad genug um den Generator anzutreiben. Ich schätze die erzeugte Heizenergie bei kapp 30% mechanischem Wirkungsgrad auf knapp unter 2Kw inklusive ca 10% Schwund.

Die Anlage soll nicht im Dauerbetrieb laufen sondern nur die Solaranlage ergänzen, sodass es nicht notwendig ist, sie genau auf den Verbrauch abzustimmen. Wenn Energie fehlt, bedient sich die Anlage zur Zeit aus dem normalen Niederstromnetz. Ich speise auch nicht ein. Die Kühlung erfolgt über meinen 1000L Pufferspeicher, wo noch eine Feststoff-Kombi Retorte mit 15Kw dranhängt, die mir die Spitzenlast abnimmt (LOL, die 15Kw liefern die Spitzenlast für die 2Kw vom BHKW). Die Kühlung des BHKW erfolgt mit Pumpen zwangsumlauf und speist wie gesagt direkt in den Pufferspeicher. Dieses Problem ist mechanisch gelöst, mit Thermostatventilen aus dem KFZ Bereich. Ich benötige die Wärme des BHKW nicht wirklich, aber ich verfeuer halt weniger Pellets wenn ich sie einspeise. Zurzeit geht die Anlage nur Manuell, sodass ich sie abends laufen lasse wenn die Sonne nicht großartig da war und manuell abschalte, wenn die Akkus voll sind. Akkus habe ich bereits, sind Solarbatterien extra zyklenfest.
Anlasser wird über ein Relais angesteuert, nicht über die LOGO! direkt.
Ne Frage zu den Digitaleingängen:
Werten die jede anliegende Spannung als 1? Also von 0-10V?

Ich bin leider nur ein Anlagenmechaniker und hab lediglich ein wenig praktische Erfahrung mit SPS und BHKW, allerdings wenig Wissen über Komparatoren oder Spannungsteiler. Was ein Komparator macht, weiss ich, wie er es macht nicht. Auch wie man ihn kalibriert oder verkabelt entzieht sich meinem Wissen.



LiMa hatte ich auch schon dran gedacht, aber die Haltbarkeit einer LiMa ist nicht gerade der hit...

Das mit den Analogen Eingängen hatte ich ganz vergessen logisch ist das die einfachste Lösung. Glaub die die ich im Auge hab hat 4 davon.

Kann mir einer von euch, in für mich dummkopf verständlichen Worten, erklären was ein Spannungsteiler ist, was er tut und wie man ihn einbaut?
Vielen Dank!

BID = 972578

der mit den kurzen Armen

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https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler
Ehe ich mir die Finger wund tippe Die Limas in modernen PKW sind um Längen besser als die alten Gleichstromlichtmaschinen und ich könnte mit dir wetten auch besser als dein derzeitiger Generator. Da du eine Solaranlage hast , hast du auch schon einen Solarladeregler. Dem Solarladeregler ist es dabei völlig wurscht ob der Strom nun aus den Solarmodulen oder der Steckdose oder aus dem Generator kommt. Digitale Eingänge sind zB Schalter Spannung da = ein oder keine Spannung aus. Dazwischen gibt es Grenzen bis zu der ein Eingang eben aus und ein erkennt. https://de.wikipedia.org/wiki/Logikpegel
Ein Analoger Eingang wandelt die Eingangsgröße hier die Spannung die am Eingang anliegt in einen Zahlenwert um. Du kannst jetzt definieren das zb bis zum Wert 100 deine Batterie komplett getrennt wird (Tiefentladung), ab dem Wert 110 wird zb der Generator zugeschaltet und bleibt bis zum Wert 240 Eingeschaltet . Sinkt dieser Wert dann wieder ab darf aber erst beim Wert 110 wieder zugeschaltet werden.
Ich bin jetzt mal von 255 Zwischenwerten ausgegangen. Den Vergleich des Wertes ,denn der analoge Eingang liefert mit den programmierten Werten übernimmt die SPS .
Bei einem Komparator übernimmt dieser den Vergleich des Eingangswertes mit dem vorgegebenem Wert (Referenzwert) und liefert je nach Lage ein 0 oder ein 1 Signal.
Wie gesagt die Schaltung von DC mit Kontakten ist nicht OHNE Fallstricke. Deshalb werden da heute meist entsprechende elektronische Schalter (Mosfets) eingesetzt.

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Dank dir!

das bringt mich ein gutes Stück weiter! Wie stelle ich denn einen Komparator auf einen Wert ein? Woher weiss er, dass der Schwellenwert, sagen wir mal 11V beträgt? Muss ich ihn in der entsprechenden konfiguration kaufen, oder muss ich ihn kalibrieren?

Was meinst du genau mit "schaltung von DC über Kontakte ist nicht ohne Fallstricke"? Wegen den Schaltimpulsen und Spannungsspitzen?

Mir fällt gerade auf, wäre ein Schmitt-Trigger nicht optimal um den Impuls innerhalb einer bestimmten Spannung zu geben?

Woher weiss ich, welchen Wert im analogen Eingang die LOGO! der angelegten Spannung zuordnet?



BID = 972580

der mit den kurzen Armen

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Erstmal zur Logo !
https://www.google.de/url?sa=t&.....d=rja

Und nun zum Komparator
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311261.htm
Der Trigger ist auch nur ein Komparator


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BID = 972581

PackerPunch

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Du bist der Beste! Dank dir!



Sobald es neue Nachrichten von der nano-BHKW Front gibt, geb ich bescheid!

BID = 972582

der mit den kurzen Armen

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Wie gesagt die LOGO ist nicht OHNE ! und die Analogen Eingänge sind gerade zur Auswertung von Temperaturen , Drücke oder eben auch Analoger Spannungen nicht zu verachten. Das Eingangssignal von 0 bis 10V wird da immerhin auf 1000 Schritte aufgelöst.

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Zitat :
Du kannst dich ja Hinsetzen und den Spannungsteiler genau berechnen.
Da gibt es nicht viel zu rechnen. Man nehme einen 100k Widerstand und erhalte einen 76/176 Spannungsteiler.




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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.


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