Исповедь контроллера-отопленца

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Поправьте меня, если не так. Вы задаете базовую температуру теплоносителя, и котел через ПЗА, в зависимости от наружной температуры, устанавливает температуру и поддерживает её постоянно, без снижения. То есть у вас идет регулировка по температуре теплоносителя, а не по температуре в помещении. За температуру в помещении отвечают регуляторы на коллекторе. Если вдруг все регуляторы закроются и обратка по температуре сравняется с подачей, то нагрев отключится полностью, и останется работать только котловой насос. И тэны включатся только тогда, когда температура обратки станет ниже условной температуры подачи.
Так?

 

Да, но с маленькими оговорками. Котел манипулируя ТЭНами, пытается удержать "правильную" (по мнению его ПЗА) температуру теплоносителя.
А что получается на самом деле, подскажут комиксы, сочиненные контроллером за 24.11.2019г.


Мадам Дельта свое предназначение исполнила, стала лишней и удалилась. А ее местом воспользовалась другая девушка - мощность.


Полином надоел как горькая редька. Но он же символ. Идеальная температуры теплоносителя, по версии ПЗА. Так, что пока остается. А на диаграмму добавлю следующую кривую, "голубую" температуру обратки.


Об ламбаде отплясываемой "красной" девицей (подача).


P. S.
Пара слов в оправдание контроллера.
Красная девица не все знает. Контроллер таки понимает за "пропорционал". ПИД ему что два пальца...
Просто другие девайсики призванные исполнять волю контроллера (термоклапана на коллекторе) ни сном, ни духом не "пропорционалы". Простаки. Открыт/закрыт - их кредо.
А причина подобного конфуза - пенсионный статус Esc-па и цены на "исполнительные пропорционалы" аки чугунный мост.

Примерно да.

P. S. #2
Все то же, плюс температура шести помещений.

 

ОТЧЕТ ЗА НОЯБРЬ 2019.​

Главней всего погода в доме.

Ноябрь в подмосковье оторвался по полной. Уличная температура "шаталась" от плюс 11,4°С до минус 14,5°С. СО не подвела.


Где:
tHouse_Day(°C) - среднесуточная температура в доме (усредненная от 6 датчиков);
hHouse_Day(°C) - среднесуточная относительная влажность в доме (усредненная от 6 датчиков);
tStreet_Day(°C) - среднесуточная уличная температура (отсчет правая ось ординат).

О дельте.

Дельта разность температур между улицей и домом. Чем ниже уличная температура, тем выше дельта.


Где:
tStreet_Day(°C) - среднесуточная уличная температура (отсчет правая ось ординат);
tHouse_Day(°C) - среднесуточная температура в доме;
tDelta_Day(°C) - среднесуточная дельта.

Об аппетите котла.

Боец. Питаясь одними кВт*часами сумел одолеть дельту.
Аппетит котла напрямую зависит от дельты. Чем выше дельта, тем "жирнее" счет за отопление.


Где:
tDelta_Day(°C) - среднесуточная дельта;
Day (kWh) - электроэнергия израсходованная котлом за сутки (кВт*час).


Тактика котла.

Дельту котел покорил теплом своей души.


Где:
tDelta_Day(°C) - среднесуточная дельта;
tBoiler_Out_Day(°C) - среднесуточная температура теплоносителя на выходе из котла (подача).


Общая стратегия победы.

Взаимодействие компонентов СО в битве за погоду в доме.


Где:
tHouse_Day(°C) - среднесуточная температура в доме;
hHouse_Day(°C) - среднесуточная относительная влажность в доме;
tDelta_Day(°C) - среднесуточная дельта;
tBoiler_Out_Day(°C) - среднесуточная температура теплоносителя на выходе из котла (подача);
tBoiler_In_Day(°C) - среднесуточная температура теплоносителя на входе в котел (обратка);
Day (kWh) - электроэнергия израсходованная котлом за сутки (кВт*час);
tStreet_Day(°C) - среднесуточная уличная температура (отсчет правая ось ординат);

Об режиме ЖПЭ.

По заверениям жабы, ЖПЭ якобы позволяет экономить электроэнергию. Оптимистичные прогнозы полученные в начале месяца, сошли на нет к концу ноября.
Похоже, что ЖПЭ в моем случае работает до опредепленного значения дельты. При снижении уличной температуры ниже некой цифры, применение ЖПЭ не эффективно.
Но торопится с окончательными выводами не буду. Понаблюдаю еще...


Где:
маркерами на кривой kWh/Delta(%) отмечены дни когда режим ЖПЭ НЕ применялся (праздничные и выходные);
расположение маркеров НАД пунктиром полинома, подсказывает на повышенный расход электроэнергии, по отношению к дням когда ЖПЭ применялось.

Попробовал себя в роли предсказателя.

Не срослось.



О грустном.

За комфорт приходится платить.

В ноябре, при:

• среднемесячной температуре внутри дома +21,2°С;
• среднемесячной уличной температуре +0,2°С;
• отапливаемой площади 100м2,
• электрокотел умыкнул из кошелька денежную сумму эквивалентную 986,3кВт*час.

- Esc, а почему просто не пишешь стоимость отопления в рублях?
- Потому, что стоимось 1кВт*часа не есть константа.
- Допустим меня энергосбыт "обрадует" счетем на 4 931,5р (986,3 кВт*час х 5р = 4931,5р).
- А Васе Пупкину, те же кВт*часы обойдутся в 986,3р (986,3кВт*час х 1р = 986,3р).
- Судя по рублям дом Пупкина в 5-ть раз энергоэффективнее. Чепуха получается, а не статистика.

 

Об энергосбыте.

Давно хотел провести следующий опыт:

• обесточиваю котел;
• для чистоты эксперимента обесточиваю все остальные электродевайсики в доме;
• фиксирую снижение температуры в жилище...

И только предсказуемый диалог,
- Я тебе обесточу! Только попробуй!
- Солнышко, результаты эксперимента предоставят мне пищу для последующих размышлений.
- Не знаю какую пищу ты ожидаешь от опыта. Но лишив меня сериалов, ... борща точно не получишь!
сдерживал экспериментаторский зуд.

Но как говорится, мир не без добрых людей.
- Дорогой, звонили из энергосбыта.
- Предупредили что завтра с 10:00 до 16:00 в нашем колхозе отключат свет.

Как всегда сбыт слукавил. Вместо обещанных 6, электроэнергия отсутствовала чуть больше трех часов. Зато ублажили количеством отключений. Первое 15, второе 22 ноября. Повезло и с уличной температурой. Плюсовая на первом, минус на втором.

Для наглядности совместил нарезку данных по обеим "экспериментам".

Общий план.
Видим разницу уличных температур.

Где:
t1(°C) - t6(°C) - температура шести помещений;
Pw (kW) - мощность потребляемая котлом (кВт);
tStreet(°C) - уличная температура, отсчет правая ось ординат.

Температура в помещениях крупным планом.

Где:
t1(°C) - t6(°C) - температура шести помещений;
Pw (kW) - мощность потребляемая котлом (кВт), отсчет правый игрек.

Что бы не ломать глаза о шесть кулебул t1(°C) - t6(°C), воспользуюсь их средним значением.
Наглядно видно, чем холоднее на улице тем шустрее остывает каркасник.

Где:
tHouse(°C) - среднее значение t1(°C) - t6(°C);
Pw (kW) - мощность потребляемая котлом (кВт), отсчет правый игрек.

 

О термоголовке.

Ее портрет.


Внутреннее содержимое.


Главные составляющие термоголовки (фото 1 и 2):

• таблетка - термонагреватель (желтая стрелка);
• "горшочек" со штокам (голубая стрелка).

Краткая суть сладкой парочки (таблетка + "горшок"):

• при подаче напряжения на таблетку последняя греет днище горшка;
• содержимое горшочка расширяется и выталкивает шток (фото 2);
• при снятии напряжения горшок остывает, шток возвращается в исходную позицию (фото 1).

Производитель обещает, что его изделие (нормально закрытая термоголовка) работает по следующему алгоритму:

• если на таблетку-термонагреватель подать 24V переменного тока, головка откроет клапан на коллекторе;
• через открывшийся клапан теплоноситель циркулирует по радиатору;
• горячий радиатор передает тепло помещению;
• температура в помещении начинает расти;
• достигает заданной и некий термостат снимает напряжение с термоголовки;
• термоголовка остывает и перекрывает клапан на коллекторе;
• циркуляция теплоносителя прекращается, радиатор остывает;
• когда температура в помещении опустится ниже задания - термостат вновь подаст напряжение на головку;
• вот таким нехитрым способом (подать теплоноситель в радиатор, прекратить подачу теплоносителя) и работает голова.

А ведь хочется, что бы термоголовка работала не в режиме вкл/выкл, а понимала пропорциональное управление. Типа, а подай ка пожалуйста теплоноситель с требуемым расходом для поддержания заданной температуры.
В ответ на подобную просьбу, эта "зеленая" бестия (термоголовка) категорически заявляет. Мол я девушка дискретная. Понимаю только две позиции, открыто/закрыто. А девицы "пропорционалки" стоят иных денег.

Познакомил эту упрямицу с мальчиком, чье имя состоит из трех букв, ... ПИД.
ПИД начал задавать головке вопросы:
- Слушай девица. Если я подам на тебя номинальное напряжение, что произойдет?
- Я откроюсь.
- А если я сниму напряжение?
- Закроюсь.
- А если я подам половину номинального напряжения?
- Это я не понимаю. Родители этому меня не учили.
- А давай попробуем...

И начал ПИД пытать головку разными коэффициентами пропорциональности. Читай начал подбирать управляюще напряжение способное превратить эту дискретную девку, в подобие пропорциональной леди (что бы шток выдвинулся с горшочка в требуемую позицию).
Ох и геморное это занятие ... было поначалу. Когда коэффициенты изменял перезаливкой прошивки в контроллер.
Лень вспылила. Мол доколе будем заниматься херней? И таки настояла на создании простенькой формочки.

Где элементарным жмаканьем тача влегкую балуешся ПИДовскими коэффициентами в шести помещенниях.
И процесс таки пошел. Конечно до пропорционала еще далеко и вряд ли он получится в чистом виде. Но достигнутый результаты уже радует.

 

Очень хороший результат.
Не совсем понял, как именно производится управление клапаном. Реально изменяется напряжение питания или всё же используется ШИМ?

 

Интересно на какой частоте при этом работает шим, с таким инерционным органом управления?
0.01гц?

 

ШИМ, если не изменяет склероз, около 400-600гц.

Роль ШИМа проста как 5-ть копеек:

• сформировать на головке некое "правильное" (по мнению ПИДа) управляющее напряжение;
• эта "правильная" напружка, якобы создаст через таблетку "правильный" ток;
• "правильный" ток разогреет таблетку до "правильной" температуры;
• "правильная" температура выдвинет шток из горшочка на "правильную" высоту;
• в итоге, по мнению ПИДа, головка "правильно" надавит на шток клапана, который на коллекторе;
• шток клапана утопленный на "правильную" глубину, подаст в радиатор "правильное" количество теплоносителя;
• именно столько, сколько по мнению ПИДа потребуется для компенсации теплопотерь помещения в текущей ситуации.

Вот примерно такими способом, ПИД на пару с ШИМом, предпринимает попытку превратить головку понимающую только за открыть/закрыть, во что то, отдаленно похожее на пропорциональный девайс.

P. S.
Естественно ШИМ подает на термотаблетку номинальное постоянное напряжение. Но по наущению ПИДа изменяет степень заполнения импульсов. Тем самым регулирует подаваемую на таблетку мощность. Чем больше мощность тем горячее таблетка. Чем горячее таблетка тем выше давление в "горшке", тем больше открыт клапан на коллекторе подающий теплоноситель в радиатор.

 

Если даже не обращать внимания на нелинейность характеристики протока через клапан в зависимости от его хода, в таком нестандартном режиме - уверены что вентиль, который стоит в коллекторе, допускает работу в режиме неполного открытия и закрытия?

 

Я так понимаю, что для алгоритма управления нелинейность не имеет первостепенного значения, поскольку алгоритм оперирует понятиями "добавить" и "убавить" и величиной приращений, а не "установит на 75%". Конечно, погрешность эта нелинейность вносить будет, но не критично.

Но все равно, график говорит, что эта вся штука работает. И это гораздо красноречивее теоретических выкладок.

 

Да я не против практики, мне самому интересно.
я PID регулятор не пробовал еще, хотя в программу вставил - как подумаю что надо там коэффициенты крутить, так и откладываю очередной раз) Но у меня регулируется температура целиком, по комнатам мне кажется если будет нужно, то достаточно термоголовок, которые старт\стоп

 

Зондирую этот вопрос.

По этой же причине (определенный гемор с настройками PID) и уговорил контроллер "визуализировать" для меня текущие температурные кривые на верхнем графическом поле дисплея. Мол побаловался с коэффициентами, обождал, оценил результат.

А в нижнем поле отображаются PWM. Тот же PWM (текущий ШИМ) отображается на символьных изображениях радиаторов (выделил разноцветными овалами).

 

@Esc, с графиками проще конечно понять что происходит. я пока так не умею, у меня PLC Wago и программа под него в Codesys. Там с налету что-то с графиками пока не вышло)

 

@Esc, а на чем собран сам контроллер? Что внутри пластиковой коробочки?