Panasonic Aquarea Wärmepumpe mit 0-10V steuern / PID Regler

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  • skogvaktare
    LoxBus Spammer
    • 29.08.2015
    • 401

    #1

    Panasonic Aquarea Wärmepumpe mit 0-10V steuern / PID Regler

    Hallo allerseits,

    wie dem Titel zu entnehmen ist, bin ich dabei die Aquarea über einen 0-10V Eingang zu regeln. Und zwar kann ich damit die elektrische Leistung begrenzen. Das bietet damit eine wunderbare Möglichkeit, gerade die Leistung aus einer PV Anlage dort zu verbraten, die ich nicht einspeisen möchte. Ich erhöhe damit bei mir nicht nur den Eigenverbrauchsanteil des selbst produzierten PV-Stroms, sondern spare mir in den Sommermonaten den Betrieb des Pelletkessels. In meiner Konfiguration lohnt sich das finanziell (ohne Berücksichtigung von Nebenkosten wie dem Schornsteinfeger, Wartung, etc.) ab einem COP von 2,1 , der eigentlich immer locker erreicht wird (ich habe verschiedene VL-Temperaturen getestet, von denen das unter anderem maßgeblich abhängt).


    Es gibt dazu hier im Forum einige hilfreiche Threads zu den Themen PV Überschussregelung:

    https://www.loxforum.com/forum/germa...chuss-regelung

    Um von einer händischen Ein- und Ausschalterei wegzukommen -und dazu haben wir ja wahrscheinlich alle Loxone...- hab ich nun angefangen die Regelung zu programmieren. Dazu gibt es auch einen LoxWiki Eintrag, der im Grunde die Programmierung Step-by-Step beschreibt:

    https://www.loxwiki.eu/pages/viewpag...ageId=18219206

    Da ich bisher allerdings keine Erfahrung mit dem PID Regler habe und dort keine Details zu den Parametern angegeben sind, verstehe ich den Teil nicht ganz. Die online Doku hat mir dazu auch nicht geholfen.
    In dem Beispiel sind die Eingänge zu SOLL und IST mit den Leistungswerten in Watt belegt. Der Ausgang ist -für die 0-10V Ansteuerung passend- auf Max 10 begrenzt. Wenn ich das so umsetze, habe ich eigentlich immer die 10 V am Ausgang. Wie wird das skaliert? Ich könnte die Eingänge ja in kW umrechnen, aber eine Skalierung habe ich deswegen ja immer noch nicht. Ich will mit dem PID doch eine skalierte Nachregelung der zuvor ermittelten überschüssigen Energie erreichen.
    Die Aquarea z.B. Hat eine maximale Leistungsaufnahme von etwa 9000W. Das wären 100%=10V, die ich auf den analogen Ausgang schicken will. Aber natürlich nur, wenn der Überschuss diese 9000W hergibt. Bei 4500W eben 50%=5V. Ansonsten soll das in Abhängigkeit vorn der verfügbaren Leistung und mit einer Hysterese von 0,2V den Ausgang regeln. Ich hatte das so verstanden, dass der PID dafür der Baustein der Wahl ist, komme aber leider nicht hinter das Geheimnis der Parameter....

    Bin ich hier auf dem Holzweg?

    Viele Grüße,

    Christian
  • Michael Sommer
    Lox Guru
    • 25.08.2015
    • 1952

    #2
    Hallo Christian,
    ich würde hier keinen Reglerbaustein verwenden, schon gar nicht einen PID-Baustein.

    Mein Vorschlag: Warum skalierst Du nicht einfach passend zu deinen Kennlinien bzw. Min-/Max-Leistungsaufnahme der WP. Dann hast Du eine starre Verknüpfung, ohne dass Verzögerungen bzw. Lastsprünge durch das Reglerverhalten sich auswirken können.
    Mit dem Skalierbaustein kannst Du das verhalten meiner Meinung nach das Verhältnis "Einspeiseleistung zu Lastanforderung" einfacher bestimmen und stabilisieren.

    Gruß Michael


    Haustechnik UG: MS2, 7 Extensionen, WAGO 750er I/O-Module, 19"-Notbedienebene, EMA-Anlage
    ELT-Allgemein UG: MS1, 4 Extensionen Notbedienebene, RM+WM-Anlage, Mehrere Shellys
    Wohnung OG: MS1, 8 Extensionen, Notbedienebene, Mehrere Shellys
    Wohnung EG: konvent. E-Installation, Autarke EZR-Regelkreise (0-10V) für Stat.-HZG mit Aufschaltung (Schwellwert) des Heizkreises auf den Miniserver UG, Zeitsteuerung EG-Wohnung aus Miniserver UG). Mehrere Shellys
    LoxBerry-Nutzer: Stats4Lox,
    Testserver: 2xMS-GEN1

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    • skogvaktare
      LoxBus Spammer
      • 29.08.2015
      • 401

      #3
      Hallo Michael,

      herzlichen Dank für Deinen Vorschlag. Ich habe den Skalierer auch schon eingebaut, um von den "großen" Werten (verfügbare Leistung) auf die "kleinen" Werte der Lastanforderung zu kommen.
      Ehrlich gesagt, weiß ich auch nicht, warum in dem How-To aus dem LoxWiki der PID Regler drin ist (wie gesagt, ich habe den Baustein noch nicht ganz geschnallt), aber in der Beschreibung (und in der Programmierung nachvollziehbar) ist noch eine beeinflussbare Größe (Temperatur des Puffers) drin. Da gibt's sicher auch noch andere Wege nach Rom, aber ich dachte, ich versuch's erst mal wie der Autor sein Beispiel beschrieben hat. -In der Annahme, dass er sich auch dabei was gedacht hat...

      Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: Bildschirmfoto 2020-05-30 um 18.27.44.png
Ansichten: 3311
Größe: 59,1 KB
ID: 251847
      Aber wie man in diesem Screenshot sieht, hat der PID den SOLLwert von 1000 bei einem möglichen MAXwert von 8500 auf einen Ausgang von 0 geregelt. Der Skalierer arbeitet von 0 zu 0 und 8500 zu 10.
      Das langsame herantasten vom PID zu dem eigentlichen Wert ist ja ok, aber warum der dann ganz auf 0 runter geht, schnall ich nicht. Ich habe bisher auch keine Doku zu dem Baustein gefunden, die mir alle Parameter gescheit erklärt.

      Am besten nehme ich ihn wirklich komplett raus und überlege, wie ich die Puffertemperatur über eine andere Logik da rein bekomme (Staus vielleicht...?).

      Ein zweites Thema aus der Wiki ist die Verhinderung zur Taktung. Das klappt bei mir auch nicht wirklich:

      Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: 003 EMR m. Taktungsschutz.jpg
Ansichten: 3108
Größe: 86,6 KB
ID: 251848
      Der Stepper setzt den EMR_Taktungsschutz beim ersten Einschalten direkt auf "1" und damit den darüber liegenden "DisP" des Analogwahlschalters ebenfalls auf "1", welches den AQ sofort auf AUS setzt. Damit führt schon das erste Einschalten der WP auf zur Sperre derselben. Vielleicht habe ich auch die Bausteine mit falschen Parametern versehen. Es nicht immer ganz einfach, eine fremde Programmierung zu verstehen, wenn nicht alle Daten angegeben sind.


      Gruß,

      Christian

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      • Michael Sommer
        Lox Guru
        • 25.08.2015
        • 1952

        #4
        Hallo Christian,
        So wie ich es sehe sind die Lastbegrenzung der WP und die Pufferladesteuerung zwei Eigenständige Funktionen. Bei der Pufferladesteuerung kommt es darauf an, ob Du einen Heizspeicher (nur Heizungsverbraucher) oder einen Kombispeicher für Heizung und TWW-Bereitung verwendest.

        Als Heizspeicher-Laderegelung würde ich einfach eine witterungsgeführte VL-Temperaturregelung mit Min-/Max-Begrenzung umsetzen. Idealerweise mit Fühlerumschaltung im Heizspeicher um den Heizspeicher Vollständig zu laden. Bei Energieüberschuss vielleicht zusätzlich einfach die Heizkurve bis zur maximalen Heizspeichertemperatur anheben um die kostenlose Energie zu nutzen.

        Die Vorgabe der freien Einspeiseleistung analog meinem vorherigen Beitrag mittels Skalierbaustein aufbauen und so am Startpunkt so parametrieren, dass die WP sicher in Betrieb bleibt (WP-Mindestleistung + Einspeise-Abschaltleistung).
        Dann beide Funktionen (0-10V-Analogwerte) mittels Min/Max-Baustein in Min-Auswahl verknüpfen und das niedrigste Signal an die WP übergeben.

        Zur Info: Ich selbst habe noch keine Photovoltaik in der Anwendung. Deshalb kann ich nicht so richtig beurteilen, welche Einflüsse bzw. Parameter zusätzlich auf die Steuerung einwirken. Deshalb kann ich nur bedingt deine beiden Configauszüge bewerten.

        Übrigens macht der PI-Regler genau das was er soll. Der Istwert beträgt 3000W Einspeiseleistung. Der Sollwert steht aber auf 1000W. Da Du hier einen Überschuss zwischen Ist/Sollwert von 2000W hast zeigt das Ausgangssignal korrekt 0V an. Vermutlich hast Du „AI mit T“ vertauscht? Wenn Du das mit dem Regler baust, benötigst Du in deiner Variante eigentlich den Skalierer nur wenn der WP-Eingang ein anderes Spannungsniveau zur Lastvorgabe benötigt.

        Gruß Michael

        Haustechnik UG: MS2, 7 Extensionen, WAGO 750er I/O-Module, 19"-Notbedienebene, EMA-Anlage
        ELT-Allgemein UG: MS1, 4 Extensionen Notbedienebene, RM+WM-Anlage, Mehrere Shellys
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        • skogvaktare
          LoxBus Spammer
          • 29.08.2015
          • 401

          #5
          Hallo Michael,

          vielen Danke für Deine Hinweise.

          So wie ich es sehe sind die Lastbegrenzung der WP und die Pufferladesteuerung zwei Eigenständige Funktionen.
          Im Grunde genommen, möchte ich das kombinieren:
          Wenn
          a) PV-Überschuss da ist und
          b) der Puffer an einer bestimmten Stelle <Temp X°C
          ==> schalte die WP ein und zwar mit der Leistung Y Watt (ergibt sich aus dem PV-Überschuss).

          Bei der Pufferladesteuerung kommt es darauf an, ob Du einen Heizspeicher (nur Heizungsverbraucher) oder einen Kombispeicher für Heizung und TWW-Bereitung verwendest.
          Das spielt in meinem Fall keine Rolle. Hydraulisch ist die WP in ein vorhandenes System eingebunden. Es soll einfach nach der obigen Regel laufen.

          Als Heizspeicher-Laderegelung würde ich einfach eine witterungsgeführte VL-Temperaturregelung mit Min-/Max-Begrenzung umsetzen. Idealerweise mit Fühlerumschaltung im Heizspeicher um den Heizspeicher Vollständig zu laden. Bei Energieüberschuss vielleicht zusätzlich einfach die Heizkurve bis zur maximalen Heizspeichertemperatur anheben um die kostenlose Energie zu nutzen.
          So kompliziert muss es gar nicht sein. Aktuell habe ich die VL der WP auf 55°C. Dabei kommt immer noch ein akzeptabler COP raus und lädt mir den Puffer so, dass ich bis zum nächsten Überschuss am folgenden Tag hinkomme.
          Die WP soll mir zwei Dinge erfüllen:
          1. Den PV-Üerschuss verbrennen, damit ich den nicht für 11Cent an den Netzbetreiber hier verramsche und
          2. durch den Betrieb den Pelletkessel im Sommer überflüssig machen. Die kWh Warmwasser durch Pellets kosten etwa 5,5 Eurocent. Damit reicht mir der COP von 2,1 oder besser, damit das wirtschaftlich ist.
          Soviel zu meinen Hintergründen ( hoffe, dass löst nun nicht eine Diskussion aus, da es mir hier ja um die Programmierung geht und nicht um meine Zielwertsetzung )

          Die Vorgabe der freien Einspeiseleistung analog meinem vorherigen Beitrag mittels Skalierbaustein aufbauen und so am Startpunkt so parametrieren, dass die WP sicher in Betrieb bleibt (WP-Mindestleistung + Einspeise-Abschaltleistung).
          Dann beide Funktionen (0-10V-Analogwerte) mittels Min/Max-Baustein in Min-Auswahl verknüpfen und das niedrigste Signal an die WP übergeben.
          Das scheint mir der entscheidende Hinweis! ich könnte die Puffertemperatur einfach noch zusätzlich mit einem weiteren Schwellenwertschalter vorschalten. Dann müssen beide Bedingungen erfüllt sein.

          Übrigens macht der PI-Regler genau das was er soll. Der Istwert beträgt 3000W Einspeiseleistung. Der Sollwert steht aber auf 1000W. Da Du hier einen Überschuss zwischen Ist/Sollwert von 2000W hast zeigt das Ausgangssignal korrekt 0V an. Vermutlich hast Du „AI mit T“ vertauscht?
          Stimmt. Da ist ein Gedankenfehler. Grundsätzlich kann die WP ja schon 3000W Leistung aufnehmen und es bleiben danach immer noch 1000W an Überschuss da. Dann sollen die 1000W zusätzlich an die WP übergeben werden.
          Der Aufbau davor sieht (gemäß dem Beispiel aus dem Wiki -siehe link oben-) folgendermassen aus. Daher ist der SOLL auf 1000 und der IST auf 3000. Somit müsste ich die Leistung der WP aus der Ermittlung der verfügbaren Leistung eigentlich raus lassen. Sonst wird das -bei egal welcher Regelung- immer zum selben Effekt führen.

          Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: Bildschirmfoto 2020-05-31 um 13.26.10.png
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ID: 251943

          Wenn Du das mit dem Regler baust, benötigst Du in deiner Variante eigentlich den Skalierer nur wenn der WP-Eingang ein anderes Spannungsniveau zur Lastvorgabe benötigt.
          Das verstehe ich nicht. Was hat das mit dem Spannungsniveau zu tun? Und vor allem: Kann der PID denn auch ohne Skalierer eine brauchbare 0-10 ausgeben? Klar, ich kann den min/Max auf 0/10 setzen, aber dann kann ich nicht mehr mit den IST und SOLL arbeiten und müsste die im Vorfeld schon skalieren lassen, oder?

          Kommentar

          • Michael Sommer
            Lox Guru
            • 25.08.2015
            • 1952

            #6
            Hallo Christian, wenn ich ehrlich bin, fällt mir dazu gerade nichts mehr ein.

            Natürlich kann der PID-Regler ein 0-10V-Signal ausgeben und damit die Lastvorgabe an die WP vorgeben. Mit dem letzten Punkt meinte ich eigentlich wenn man den Wirksinn des AQ-Signales umkehren muss um die Lastvorgabe an den WP-Eingang anzupassen.
            Beispiel: AQ-Ausgang 0V / Ausgang Skalierer 10V bzw. AQ-Ausgang 10V / Ausgang Skalierer 0V.
            Aber vermutlich war das auch Blödsinnig gedacht.

            Vielleicht noch ein Tipp zum Reglerbaustein: Ich würde zum testen der Regelungsfunktionen zuerst nur den Baustein ausschließlich als P-Regler parametrieren und mit verschiedenen Werten testen bis eine halbwegs stabiles Regelverhalten besteht. Beim P-Regler hast Du immer eine sofortige Reaktion, wenn sich die Werte (AII bzw. T) ändern. Die bei einem P-Regler vorhandene P-Abweichung vom Sollwert bzw. starkes überschwingen des Reglers wird mit der Optimierung des Bausteins mittels Anpassung des I-Anteiles beseitigt. Den D-Anteil braucht es meiner Meinung nach nicht.
            Gruß Michael
            Haustechnik UG: MS2, 7 Extensionen, WAGO 750er I/O-Module, 19"-Notbedienebene, EMA-Anlage
            ELT-Allgemein UG: MS1, 4 Extensionen Notbedienebene, RM+WM-Anlage, Mehrere Shellys
            Wohnung OG: MS1, 8 Extensionen, Notbedienebene, Mehrere Shellys
            Wohnung EG: konvent. E-Installation, Autarke EZR-Regelkreise (0-10V) für Stat.-HZG mit Aufschaltung (Schwellwert) des Heizkreises auf den Miniserver UG, Zeitsteuerung EG-Wohnung aus Miniserver UG). Mehrere Shellys
            LoxBerry-Nutzer: Stats4Lox,
            Testserver: 2xMS-GEN1

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            • skogvaktare
              LoxBus Spammer
              • 29.08.2015
              • 401

              #7
              Hallo,

              nach ein wenig hin und her probieren, habe ich nun eine ganz andere (Teil-)Lösung gefunden: Ich habe den Energiemanager mal ins Spiel gebracht und mit einigen Elementen aus dem Beispiel oben kombiniert, da ich dort den Takktungsschutz immer noch nicht kapiert habe (Warum, Wie und Wo soll das viermalige Ein- und Ausschalten pro Stunde wirken?).

              Jedenfalls habe ich heute den Praxistest mal laufen und es sieht bisher ganz gut aus!

              Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: Bildschirmfoto 2020-06-01 um 16.18.49.png
Ansichten: 3061
Größe: 44,8 KB
ID: 252147Geholfen hat dabei auch der Beitrag #49 aus dem thread

              https://www.loxforum.com/forum/german/software-konfiguration-programm-und-visualisierung/15518-e-patrone-mit-0-10v-leistungssteller-für-pv-überschuss-regelung/page4

              Die Regelung pendelt sich zügig ein und bleibt recht stabil.

              Gruß,

              Christian
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              • Michael Sommer
                Michael Sommer kommentierte
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                Hallo Christian,
                das schaut doch schon gut aus. Viel einfacher und nachvollziehbarer, wie ich finde,

                Der Taktschutz dient zum Schutz der Wärmepumpe und verhindert dass der Verdichter zu häufig Ein/Aus schaltet. Üblicherweise wird diese Schutzfunktion in der WP intern umgesetzt. Dann braucht es diese meiner Meinung nach diese zusätzliche Logik nicht mehr. In deiner Anleitung müsste diesbezüglich ein Hinweis stehen.
                Gruß Michael

              • skogvaktare
                skogvaktare kommentierte
                Kommentar bearbeiten
                Hallo,

                bisher hat die Regelung die letzten Tage ganz gut geklappt.

                Der Sinn des Taktschutzes ist mir soweit klar. Da die Anleitung/das Beispiel aber nicht mehr Hinweise gibt, weiß ich nicht, wie es funktionieren soll. Ich verstehe das Zusammenspiel der Bausteine leider nicht.

                Gruß,
                Christian
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