Thema: PID single-boiler

Hallo zusammen,
<br>ich habe die Absicht eine ECM Casa (single boiler ca. 0,5 l) zu PIDden.
Mir ist klar, dass es jede Menge Beiträge zum Thema hier und im Netz gibt, ich habe viele gelesen und (zumindest teilweise) verstanden. Auch die Grundbegriffe der Regelung (2-Punktregler, Proportionalregler...) sind mir halbwegs klar... Trotzdem bleiben - zumindest für mich - einige Fragen ungeklärt.

<br>Deshalb erst mal eine Verständnisfrage:
<br>Wenn ichs richtig sehe, ist der Unterschied Thermostat/PID abgesehen von der Einstellbarkeit des letzteren vor allem folgender:
Ein Thermostat ist ein typischer 2-Punktregler. Er hält den Heizstrom eingeschaltet, bis die Zieltemperatur erreicht ist. Nach Abkühlen um eine bestimmten Betrag (Hysterese) schaltet er erneut ein usw. Resultat: Schwingungen um den Zielwert mit relativ großer Amplitude.

Ein PID-Regler schaltet (zumindest in diesem Zusammenhang) den Heizstrom zwar ebenfalls nur ein oder aus. Er schaltet aber nicht erst aus, wenn er den Zielwert erreicht hat, sondern regelt (von unten kommend) quasi die Leistung mit zunehmender Annäherung herunter (durch häufiges aus- und einschalten) bzw. herauf (von oben kommend). Damit macht er aus der 2-Punktregelung dak der Trägkeit des Systems eine "Quasi-P-Regelung". Die Parameter sind einstellbar oder der Regler optimiert diese selbst. Resultat: kaum oder kein Überschwingen.
<br>Sehe ich das denn richtig?

<br>Welche PID-Regler sind denn grundsätzlich geeignet/empfehlenswert (bei 1/32", soll und ist-Anzeige, ssr-Ausgang)
<br>RKC SA200 TC-Direct EUR 133,20?
<br>Omega CN7500 EUR 89.- + USt?
<br>sonstige?
Gibts da für den Zweck relevante Unterschiede? Ist PID-Regler und Programmregler (mit PID-Funktionen) dasselbe? <br>Auf welche Parameter muss man achten?

<br><br>Herzlichen Dank an die Spezialisten!

<br><br>Stefan_H

Hallo Stefan,

da ich mal eine Marzocco Linea mit einem PID ausgestattet habe, darf ich Dir folgende
Empfehlungen mit auf den Weg geben:

* kauf in jedem Fall eine vernünftige / hochwertige PID Steuerung. Ich habe mir damals
einen FUJI Controller bei ebay US gekauft. Wichtig ist das saubere Auslesen der Temp.

* damit kommen wir zum zweiten sehr wichtigen Punkt: der Messfühler - konnte damals
auf das sog. Thermocouple der GB/5 zurückgreifen. Auch hier gilt, nimm etwas vernünftiges,
wenn die Temp. sauber ausgelesen werden soll.

* SSD - muss in jedem Fall ausreichend für die Schaltsträme dimensiert sein. Ich habe damals
zur Sicherheit noch einen grossen CPU passiv Kühler drunter "geklebt" (mit Wärmeleitpaste)

* verwendete Kabel: habe mir temperaturstabile Kabel (bis mind. 200 Grad) bei einem
Modellbauladen besorgt. Achte auf einen ausreichenden Querschnitt (Schaltströme).

Good Luck,
- Malte

Zitat von stefan_h

Ein PID-Regler schaltet (zumindest in diesem Zusammenhang) den Heizstrom zwar ebenfalls nur ein oder aus. Er schaltet aber nicht erst aus, wenn er den Zielwert erreicht hat, sondern regelt (von unten kommend) quasi die Leistung mit zunehmender Annäherung herunter (durch häufiges aus- und einschalten) bzw. herauf (von oben kommend). Damit macht er aus der 2-Punktregelung dak der Trägkeit des Systems eine "Quasi-P-Regelung". Die Parameter sind einstellbar oder der Regler optimiert diese selbst. Resultat: kaum oder kein Überschwingen.
<br>Sehe ich das denn richtig?

Prinzipiell geht's bei der Regelung um das Stabilisieren des vorliegenden Systems, wie Du richtig geschrieben hast. In der Praxis versucht man oft eine unterkritische Dämpfung zu erreichen. Der Effekt ist das Erreichen des Sollwerts und das Vermeiden (wie Du richtig geschrieben hast) von Oszillationen bzw. sonstigen ungewünschten Systemzuständen. Ein PID Regler ist ein Regler mit drei Anteilen: Proportional, Integral und Differential. Einfach erklärt: Der Proportionalanteil gewichtet die Eingangsgröße, der Integralteil ist fürs Integrieren der Regelabweichung bzgl. der Zeit zuständig und der Differnetialteil betrachtet im Prinzip die Geschwindigkeit der Regelabweichung. Unter korrekter (mathematischer) Beachtung der drei Anteile erhält man daraus dann den gewünschten Zustand.

Zusammenfassend: Es ist also völlig egal, von "wo" die Temperatur (also der Messwert) kommt, Hauptsache sie wird auf den Sollwert geführt.

Zitat von stefan_h

Hallo zusammen,
<br>ich habe die Absicht eine ECM Casa (single boiler ca. 0,5 l) zu PIDden.
Mir ist klar, dass es jede Menge Beiträge zum Thema hier und im Netz gibt, ich habe viele gelesen und (zumindest teilweise) verstanden. Auch die Grundbegriffe der Regelung (2-Punktregler, Proportionalregler...) sind mir halbwegs klar... Trotzdem bleiben - zumindest für mich - einige Fragen ungeklärt.

<br>Deshalb erst mal eine Verständnisfrage:
<br>Wenn ichs richtig sehe, ist der Unterschied Thermostat/PID abgesehen von der Einstellbarkeit des letzteren vor allem folgender:
Ein Thermostat ist ein typischer 2-Punktregler. Er hält den Heizstrom eingeschaltet, bis die Zieltemperatur erreicht ist. Nach Abkühlen um eine bestimmten Betrag (Hysterese) schaltet er erneut ein usw. Resultat: Schwingungen um den Zielwert mit relativ großer Amplitude.

Ein PID-Regler schaltet (zumindest in diesem Zusammenhang) den Heizstrom zwar ebenfalls nur ein oder aus. Er schaltet aber nicht erst aus, wenn er den Zielwert erreicht hat, sondern regelt (von unten kommend) quasi die Leistung mit zunehmender Annäherung herunter (durch häufiges aus- und einschalten) bzw. herauf (von oben kommend). Damit macht er aus der 2-Punktregelung dak der Trägkeit des Systems eine "Quasi-P-Regelung". Die Parameter sind einstellbar oder der Regler optimiert diese selbst. Resultat: kaum oder kein Überschwingen.
<br>Sehe ich das denn richtig?

<br>Welche PID-Regler sind denn grundsätzlich geeignet/empfehlenswert (bei 1/32", soll und ist-Anzeige, ssr-Ausgang)
<br>RKC SA200 TC-Direct EUR 133,20?
<br>Omega CN7500 EUR 89.- + USt?
<br>sonstige?
Gibts da für den Zweck relevante Unterschiede? Ist PID-Regler und Programmregler (mit PID-Funktionen) dasselbe? <br>Auf welche Parameter muss man achten?

<br><br>Herzlichen Dank an die Spezialisten!

<br><br>Stefan_H

Hallo Stefan, herzlich willkommen im Forum.
Zu den Reglern: Der RKC ist hier immer noch im Einsatz, funktioniert einwandfrei, ich könnte mir nichts besseres wünschen (hat aber sehr kleine Tasten). Ich würde eher PIDs mit Autotuning nehmen, das Gefrickele mit den Billigteilen ersparen, wie auch schon deal-maker schreibt. Fuji ist hier eher nicht so gängig, in anderen Ländern offenbar die erste Wahl.
Hier noch ein Link, das war quasi meine Zusammenfassung dazu:
bericht: mantelthermoelement vs. thermodraht (pid)

Im Zweifelsfall auch mal gucken ob Du den PID irgendwo Gebraucht bekommst. Ich war erstaunt wie günstig andere Forums-Kollegen so etwas erstanden haben.

Viele Grüße

ich hatte meinen eurotherm 2132 seinerzeit für unter 20 euro geschossen, war nur für ein experiment mit kochplatten (?!) eine weile benutzt worden und dann wieder verscherbelt...
gruß, max

Hallo,

ich habe auch eine Casa und schon einmal über eine Alternative zu dem simplen Thermostat nachgedacht. Die Casa 2 und Speziale haben ja bereits einen einstellbaren elektronischen Regler ab Werk, aber für mein Ur-Modell Casa ("1") dürfte sich ein PID lohnen.

Diese Seite kennst Du schon?

ECM Casa II espresso machine with PID controller

Welches Modell der ECM Casa hast Du denn?

Grüße,

Magnus

Herzlichen Dank für die zahlreichen Infos/Tipps.

meine Hauptfrage wurde leider nicht so ganz beantwortet, vielleicht hab ich sie aber auch etwas ungeschickt formuliert:
also:
Was gibt unser PID-Regler denn nun wirklich aus?
1) eine (analoge) Steuerspannung (z.B. 0-10 V)
2) einen (analogen) Steuerstrom (z.B. 0-100 mA)
3) eine digitale Spannung (z.B. 5V), welche ein Relais schaltet oder eben nicht.
wenn für unseren Zweck 3) zutrifft, wie steuert dieses Signal unser Relais an?
a) wie ein simpler Thermostat, also an, solange Zielwert nicht erreicht ist, dann aus etc... (dann ist der PID hier nichts als ein simpler 2-Punk-Regler mit besseren Einstellmöglichkeiten)?
b) quasi analog, indem es bei Annäherung an den Zielwert (von unten) immer öfter ausschaltet?
auch wenns nirgendwo explizit steht, hoffe ich, dass 3b) richtig ist, sonst habe ich nix verstanden....

an MaPfD: Genaugenommen hab ich noch gar keine Casa sondern bei ebay eine Casa Speziale ersteigert, die hoffentlich bald ankommt!

Nochmals vielen Dank!
Stefan

Zitat von stefan_h

> Was gibt unser PID-Regler denn nun wirklich aus? 1) eine (analoge) Steuerspannung (z.B. 0-10 V)

Es handelt sich i.d.R. um digitale PID-Regler, die die analogen Gleichungen in die digitale Domain übersetzen. Sie arbeiten mit einer bestimmten Zykluszeit (z.B. 1/10 Sekunde), nicht analog-kontinuierlich. Die Heizung wird durch einen digitalen PID-Algorithmus relativ schnell ein- und ausgeschaltet - das entspricht einer Pulsweitenmodulation mit niedriger Frequenz, vergleibar mit einem Dimmer. Die Frequenz kann niedrig sein, weil die Heizung sehr träge ist. Das digitale Ausgangssignal (Heizung an/aus) steht meistens in verschiedenen Formen zur Verfügung, z.B. als 5V-Signal für ein SSR-Relais und als 12V-Signal für ein mechanisches Relais (für starke Verbraucher wie die Heizung in einer Espresso-Maschine kommt natürlich kein mechanisches Relais in Frage). Details müsstest Du der jeweiligen Dokumenation von Regler und SSR entnehmen.

Herzlichen Dank emc2!
Dann hab ichs richtig verstanden. Kannst Du vielleicht noch nen Tipp geben, ob der Newport Omega CN7500 o.k. ist? Der scheint preislich interessant zu sein und hat Kommunikation gleich mit dabei?

Stefan

Zitat von stefan_h

Kannst Du vielleicht noch nen Tipp geben, ob der Newport Omega CN7500 o.k. ist?

Keine Ahnung. Scheint grundsätzlich ein ganz normaler, also geeigneter PID zu sein. Wenn ich mir das Datenblatt ansehe: Problematisch könnte der eingeschränkte Temperaturbereich werden (der Regler darf nicht wärmer als 50 Grad werden, damit ist der Einbau in oder direkt an der Maschine ausgeschlossen). Die RS453-Kommunikations-Schnittstelle erscheint mit nutzlos - für den Computer braucht man RS232, am besten galvanisch getrennt (damit man schnelle "Open Junction"-Thermoelemente am geerdeten Metallboiler oder im Siebträger verwenden kann). Interessant hören sich dagegen die "Prozesseingänge" an: wenn man Regler-Parameter inklusive Sollwert an die Prozesseingänge koppeln könnte, könnte man den Dampfschalter anschliessen und auch das zweite Temperaturniveau über PID regeln lassen.